ЧЕМ важны длина и ширинА водосборного бассейна РЕК в Западном Тянь-Шане?
Фото Аптора: ВОТ ВАМ и ширинА водосборного бассейна! -
Каньон в известняках Пулат-ХАНа, проРЕЗан ТереклИ-САем
(на ФОТО - узел слиЯния ТереклИ с Ак-булАком)
На продолжительность половодья и паводков, а также на форму их гидрографов важное значение оказывают длина и ширина водосборного бассейна. В бассейнах большой длины гидрограф более растянут, так как вода добегает дольше, чем в коротких бассейнах. Чем шире бассейн, тем больше его водосборная площадь, тем больше воды поступает в русло, тем выше уровни половодий и паводков. В Зап. Тянь-Шане длина участка водосборного бассейна выше истока реки составляет обычно от нескольких десятых км до 2 км при его площади в пределах от нескольких сотых км2 до нескольких км2. Такие же цифры характерны и для Карпат. Если учесть, что извилистость русел рек, как правило, невелика, то в первом приближении можно ориентировочно оценивать длину водосборного бассейна по длине реки. Тогда его средняя ширина (Ш, км) для любого участка реки длиной L км определяется из соотношения Ш=F/L, км, где F - соответствующая этому участку площадь водосбора (км2). Исходя из этих предпосылок, были получены данные по абсолютной (Ш, км) и относительной (Шотн= F/L=F/L2, в долях единицы) ширине бассейна. Как следует из этих данных, для рек (или их верхних участков) длиной от 5 км до 15-20 км средняя ширина бассейна лежит в пределах 1-3 км (и редко - более) км, возрастая до 6-7,5 км у рек длиной 27-30 км (Нишбаш, Карабау, Дукент) и до 12,5-20 км у рек длиной 44 км (Терс, Акбулак). От этой закономерности отклоняются лишь отдельные реки. Гава-сай, еще в верховьях (где его называют Караарча) достигает ширины бассейна 10 км и эта ширина остается почти неизмеенной на всем его протяжении до выхода из гор, а затем до Ферганского канала (при L=91 км). При этом по гиперболической зависимости обратно пропорционально уменьшается относительная ширина бассейна Шотн. Для некоторых рек (протекающих преимущественно в пределах Анренского батолита, в правобережье Терса и в скалистых ущельях Чаткальского и др. хребтов) характерны очень малые (Ш не более 1 км и Шотн менее 0,1) средняя абсолютная и относительная ширина бассейна. Например, Кара-сай (в верховье Ахангарана) имеет Ш 1км и Шотн 0,067; Оусты-сай (правый приустьевый приток Терса) имеет Ш 0,75км и Шотн 0,093; Кыздара (бассейн Дукента) имеет Ш 0,8 км и Шотн 0,087. У большинства малых рек на верхнем участке Шотн близка к единице, а потом уменьшается гиперболически, по мере возрастания длины реки.
Выполненная нами аппроксимация данных дала зависимость:
Шотн=А/LХ, (4)
где значения коэффициента А и показателя степени "х" равны:
1) для крупных горных рек Зап. Тянь-Шаня - Ахангаран (участки длиной L от 5 км до 55 км), Угам (L до 65 км), Чаткал (L до 199 км) в интервале значений Шотн=0,015-0,9 (данные взяты из графика в работе [30]): A=3.2; х=0,57;
2) для Угама (L=13-65 км, Шотн=0,44-0,23): А=1,9; х=0,54;
3) для малых равнинных рек ЕТР длиной L от 0,8 км до 104 км (данные Н.А.Ржаницина [56]): A=0,71; х=0,49 (коэффициент детерминированности R2=0,92).
Судя по не очень значительному различию величин показателей степени (а=0,49 для равнинных рек и а=0,57 для горных рек) влияния длины участка реки на относительную ширину бассейна, можно сделать вывод об однотипности этой зависимости для рек Российской равнины и рек Зап. Тянь-Шаня. Значительные скачки в отклонении фактических данных от этой эмпирической зависимости вызваны в основном впадением крупных притоков, в связи с чем при той же длине реки-приемника резко возрастает площадь бассейна, а, следовательно, и значения абсолютной и относительной ширины бассейна. Особенно заметно это на некоторых реках Карпат. Например, на реке Прут в верховье (у с.Розвадов) при L 6 км Шотн 0,9; у Ворохты при L 25 км Шотн уменьшается до 0,27, затем к Кременцу при L 31 км возрастает до Шотн 0,36, потом постепенно снижается: у Яремчи при L 55 км Шотн 0,2, у Делятина при L 79 км Шотн 0,16, а у Коломии слегка возрастает до Шотн 0,17 при L 101 км. Не менее ярко выражена такая закономерность на Белой Тисе, где от участка истока (L 1,3 км) до устья (L 35 км) значения Шотн изменяются в такой последовательности: 0,9-0,7-0,44-0,23-0,31-0,49-0,45.
По величине Шотн определено значение коэффициента Д в формуле L=Д*F0,5, обычно применяемой в гидрологии рек. Для участков истоков большинства рек Д 1 (а для коротких - до 0,5-1 км рек и участков - и больше 1). Для большинства рек (или начальных участков рек) Д 1,25-2, а для узких бассейнов доходит до 3 и даже 4.
В соответствии с изменением ширины происходит возрастание площади водосборного бассейна F: постепенное возрастание F по мере увеличения длины реки сменяется скачкообразным увеличением F при впадении притоков. Аппроксимация данных для участков рек значительной длины дала зависимость типа:
F = Б*LУ (5)
Здесь значения коэффициента Б и показателя степени "у" равны:
1) для Ахангарана (L=5-56 км, F=44-1340 км2): Б 4,07; у 1,46 (R2=0,986);
2) для Угама (L=13-65 км, F=85-760 км2): Б 1,9; у 1,46 (R2=0,994);
3) для Чаткала (L=40-199 км, F=440-5730 км2): Б 3,8; у 1,4 (R2=0,97);
4) для малых равнинных рек ЕТР длиной L от 0,8 км до 104 км (данные Н.А.Ржаницина [56]): Б 1,71; у 1,49 (R2=0,9).
В гидрогии применяют зависимость средней ширины бассейна от его площади: Ш=Кш*F0,5. Значения коэффициента Кш, определенные для рассматриваемых регионов, равны: для очень коротких (обычно до 1-1,5 км) рек или начальных участков более крупных рек Кш 1 или более 1; для рек длиннее 1-1,5 км с относительно широкими бассейнами (Шотн 0,5-0,4) Кш 0,7-0,6; для менее широких бассейнов (Шотн=0,3-0,2) Кш 0,55-0,44; для очень узких бассейнов (Шотн=0,1-0,06) Кш 0,32-0,24.
Полученные нами данные зависимости F=f(L) показали, что, несмотря на значительные географические отличия и региональные особенности Зап. Тянь-Шаня и Укр. Карпат, в обоих регионах, как малые длина и ширина, так и обычно узкая, вытянутая форма водосборных бассейнов горных рек способствуют быстрому нарастанию паводочной волны, заострению и повышению пиков гидрографов половодья и паводков, что в свою очередь определяет характер и интенсивность протекания и масштабы русловых и пойменных процессов. Примерно такое же влияние на характеристики паводков оказывают крутизна склонов и уклон бассейна. Оба региона отличаются сильной расчлененностью рельефа, большой крутизной склонов, а, следовательно, и большими уклонами водосборных бассейнов. В горах относительно пологие (крутизна до 10о, уклон до 0,18) поверхности встречаются только в днищах долин (поймы и террасы) и на плато. Для большей части территории уклон поверхностей склонов колеблется в пределах 0,3-1, но нередко достигает 1,5-2 и даже выше. Средние уклоны большинства бассейнов в обоих регионах лежат в пределах 0,25-0,4 (14-22о), а для совсем малых (длиной до 10-15 км) доходят до 0,5-0,6 (27-30о). Это способствует увеличению стока наносов и максимального стока воды, усилению поверхностного смыва и склоновой эрозии, повышению скорости стекания осадков и полых вод, увеличивает высоту паводков, интенсивность русловых процессов и масштабы их последствий.
Средние абсолютные высоты (Zср) водосборных бассейнов малых рек на Зап. Тянь-Шане на 1000-2400м выше, чем в Карпатах. В связи с этим для водосборов Тянь-Шаня (особенно на участках истоков и верхнего течения) более характерны процессы высокогорного физического выветривания горных пород и нивально-гляциальные процессы, что особенно выражается в распространенности долин-курумов (с преобладанием стока воды под слоем крупнообломочного материала, при почти полном отсутствии влекомых и малом стоке взвешенных наносов), которые не характерны для Карпат, где это выразилось в сильной залесенности водосборов малых горных рек, что в свою очередь обусловило захламление русел многих рек древесными обломками. Несмотря на столь большую разницу абсолютных высот, относительные перепады высот между водораздельными и прирусловыми территориями для обоих регионов имеют один порядок (за редкими исключениями). Это количественно выражается в примерно близких величинах средних квадратичных отклонений ( z) высотных интервалов от средней высоты бассейнов. Для Зап. Тянь-Шаня z находится в пределах 113-440м (здесь минимальные значения z - от 113м до 162м имеют реки, протекающие в пределах Ангренского плато), а на Карпатах - 91-326м (здесь минимальные значения z - 96м и 91м имеют либо реки низкогорья (например, реки Верхнего Днестра), либо верхние участки многих среднегорных рек, у которых днища долин еще слабо врезаны относительно приводораздельных участков). Самые большие значения z (порядка 300м и более) как на на Тянь-Шане, так и в Карпатах отмечены у рек, стекающих с самых высоких участков горных хребтов и имеющих значительные перепады высот Z. Следует отметить сравнительно небольшое значение z при значительных перепадах высот. Например, у Таганбаши-сая z 440м при Z >2500м, у Обикашки z 243м при Z 2130м, у Кызылторсая z 300м при Z 1740м, у Учсая z 370м при Z 1900м; в Карпатах при Z 1360м Белая Тиса (до устья Говерлы) имеет z 230м, Говерла - z 293м, и Квасный - z 326м. Таким образом, сравнительно небольшие значения z в обоих регионах содействуют увеличению высоты половодья и сокращению его продолжительности, что соответствующим образом отражается на русловых и пойменных процессах и явлениях.
КрылEнко Владимир 9 июня 2013