Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Оценка обоснованности применения статистических методов обработки рядов наблюдений максимального стока малых рек 9
Глава 2. Методика расчета максимальных расходов воды для обоснования проектных решений при строительстве лесохозяйственных инженерных сооружений, с учетом влияния озерно-болотного регулирования 24
Глава 3. Информационная база с картографическими, гидрометеорологическими, лесотаксационными материалами, параметрами, отражающие водно-физические свойства почво-грунтов, ландшафтными характеристиками 38
Глава 4. Максимальные расходы воды малых водотоков зоны смешанных лесов, оптимизация параметров, сравнительный анализ различных критериев качества 70
Глава 5. Методика расчета предельного (вероятного) максимального расхода паводка 306
Глава 6. Методика гидрологических ограничений для проектирования инженерных объектов различной степени ответственности 312
Основные выводы и результаты 326
Список использованных источников 329
- Методика расчета максимальных расходов воды для обоснования проектных решений при строительстве лесохозяйственных инженерных сооружений, с учетом влияния озерно-болотного регулирования
- Информационная база с картографическими, гидрометеорологическими, лесотаксационными материалами, параметрами, отражающие водно-физические свойства почво-грунтов, ландшафтными характеристиками
- Максимальные расходы воды малых водотоков зоны смешанных лесов, оптимизация параметров, сравнительный анализ различных критериев качества
- Методика гидрологических ограничений для проектирования инженерных объектов различной степени ответственности
Введение к работе
Актуальность работы вызвана неэффективным использованием средств при строительстве водопропускных сооружений через малые водотоки на Европейской территории РФ, что в работе подтверждено соответствующими экономическими расчетами. Результаты обследований инженерных объектов лесного хозяйства (мостовых и трубных переходов, мелиоративных сооружений) на территории зоны смешанных лесов Европейской части РФ, показали десятикратный запас пропускной способности расчетных максимальных расходов воды. Методики, используемые для определения максимальных расходов малых неизученных рек, описанные в СП 33-101-2003 и более ранних модификациях (СНиП 2.01.14-83, ВСН 63-76, метод Союздорпроекта и др.) для зоны смешанных лесов дают расчетные значения, многократно превышающие эмпирические, что приводит к значительному увеличению капитальных затрат на строительство.
В зоне смешанных лесов количество пересекаемых временных и постоянных водотоков в среднем составляет 4-6 переходов на километр дороги. Такие водотоки в 98,8% случаев являются малыми гидрологически неизученными водными объектами.
На этом основании требуются новые методики для расчетов максимальных расходов воды малых рек для обоснования рационального проектирования лесохозяйственных инженерных сооружений.
Современный уровень знаний дает возможность пересмотреть старые, разработанные в 30-70-х годах прошлого века, расчетные методики.
Степень разработанности темы исследования. Разработкой методик расчетов максимальных расходов воды для решения задач строительного проектирования занимались российские ученые: С.Н. Крицкий, М.Ф. Мен-кель, А.В. Рождественский, Д.Л. Соколовский, М.М. Овчинников и др. С на-
чала 80-х годов наметился переход на методики нового поколения, работой
над которыми занимались Б.В. Бабиков, М. В. Болгов, Б.В. Боревский, Ю.Б.
Виноградов, А.Н. Гельфан, А.Ю. Мануковский, А.Н. Минаев, В.А. Иванов,
А.А. Камусин, Ю.В. Карпечко, Л.С. Кучмент, П.М. Мазуркин, Ю.Г. Мотови-
лов, Э.О. Салминен и др. Эти разработки создали необходимую теоретиче
скую базу для перехода к новым, как расчетным, так и проектно-
ограничительным методикам, которые позволяют уменьшить затраты и
обосновать минимально необходимые размеры инженерных дорожных и ме
лиоративных сооружений.
Цель работы. Разработка научных основ гидрологических ограничений (экстремальных расходов воды, регламентирующих безаварийную работу) при проектировании инженерных сооружений на малых водотоках для повышения эффективности их строительства.
Для достижения цели в работе решались следующие задачи:
анализ обоснованности принятых на практике статистических методов обработки рядов наблюдений для расчетов максимального стока малых рек;
разработка методики расчета максимальных расходов воды для обоснования проектных решений при строительстве лесохозяйственных инженерных сооружений, с учетом влияния озерно-болотного регулирования;
создание информационной базы, включающей в себя картографические, гидрометеорологические, лесотаксационные материалы, параметры, отражающие водно-физические свойства почво-грунтов и ландшафтных характеристик;
апробация разработанной методики, оптимизация параметров, сравнение измеренных и расчетных величин и их оценка по различным критериям качества; анализ результатов, полученных по различным методикам;
разработка методики расчета вероятного максимального паводка;
- разработка методики гидрологических проектных ограничений для принятия технологических решений для инженерных объектов различной степени ответственности.
Методология и методы исследования основаны на принципах системного подхода при анализе физических процессов, происходящих на водосборе с учетом лесорастительных и ландшафтных факторов. Информационную базу исследования составляют материалы лесной таксации, Государственной гидрометрической сети, картографическая информация, научные, регламентирующие материалы.
Личный вклад автора. Вклад автора состоит в формировании направлений исследований, постановке задач, их решении в соответствии с разработанными методиками, создании информационной базы с целью адаптации методик для центральной части зоны смешанных лесов, анализе и обобщении полученных результатов, формировании предложений по совершенствованию системы ограничений при проектировании лесохозяйствен-ных инженерных сооружений.
В основе диссертационной работы лежат результаты исследований, полученных автором при проведении работ на кафедре промышленного транспорта Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета им. С.М. Кирова и ООО НПО «Гидротехпроект» в области инженерных изысканий, дорожного и гидротехнического проектирования.
Научной новизной обладают:
1. Методика расчета максимального стока малых рек лесной зоны,
учитывающая индивидуальные ландшафтные особенности водосбора и возможность использования обобщенной по территории региональной метеоинформации.
-
Методика расчта вероятного максимального паводка, основанная на учете редукционных пространственных изменений теоретически возможных максимальных осадков, выпадающих на конкретную территорию.
-
Методика учта воздействия на окружающую среду хозяйственной деятельности, природных экстремальных явлений, происходящих ландшафтных изменений.
4. Рекомендации проведения полевых обследований малых рек лесной
зоны, с целью информационного обеспечения расчетов.
-
Информационная база гидрометрических данных и ландшафтных параметров, основанная на разнообразном картографическом материале, полевых обследованиях, данных гидрометеорологической сети (на созданную программу для обработки БД, имеется сертификат), водно-физические свойства почво-грунтов.
-
Методика проектных гидрологических ограничений в зависимости от степени ответственности проектируемых инженерных объектов.
Теоретическая значимость заключается в разработке методик расчета предельного максимального паводка и расходов малых рек для зоны смешанных лесов. Предложен физически обоснованный подход к изменению существующих принципов проектных ограничений при строительстве лесо-хозяйственных дорог, мелиоративной сети и других линейных объектов.
Практическая значимость. Разработанная система гидрологических ограничений для проектирования лесохозяйственных инженерных объектов утверждена на НТС ООО НПО «Гидротехпроект», одобрена на заседаниях кафедры Промышленного транспорта СпбЛТУ, Государственного гидрологического института, кафедры гидрологии суши СПбГУ, Сахалинского филиала ДВГИ ДВО РАН и рекомендована к внедрению, поскольку позволяет существенно повысить научную обоснованность и эффективность расчетов.
Основные положения диссертации вошли в научно-методические отчеты ООО НПО «Гидротехпроект», подготовленные в рамках контрактов с ОАО Концерн «Росэнергоатом» (229/11/С1, 230/11/С6, 267/12/С1, Инженерно-гидрометеорологические изыскания под строительство объектов Калининской, Балтийской, Белоярской АЭС), ОАО «Росинжиниринг» (02/Е1055, 02/Е1059, 02/Е1112, Инженерно-гидрометеорологические изыскания по объекту: «Горно-туристический центр открытого акционерного общества «Газпром, п. Красная Поляна), ОАО «Институт Гидропроект» (41/10, Гидрологические изыскания на участке основных сооружений Загорской ГАЭС-2), ДВГИ ДВО РАН (199/14, 200/14, 231/15 НИР по определению границ зон затопления, расчту параметров наводнений), ЗАО «Петербург-Дорсервис» (42/14-пдс-СПАД, Выполнение инженерных изысканий для строительства «Скоростной автомобильной дороги Москва - Санкт-Петербург на участках 543-646 и 646-684 км»), и др. Полученные результаты послужили основой при подготовке нормативных и методических документов:
- СТО в проектно-изыскательской организации НПО «Гидротехпро-
ект»;
подготовленного отраслевого стандарта проведения гидрологических расчетов при проектировании лесных дорожных и мелиоративных инженерных сооружений;
учебных пособий по проектированию и расчетам дорожных и мелиоративных водоотводов.
Обоснованность и достоверность положений и выводов диссертации подтверждается:
- научно обоснованной методикой исследования, основанной на зако
нах сохранения вещества;
- использованием в расчетах картографической, ландшафтной и гид
рометеорологической информации по 295 природным объектам;
- высокой сходимостью расчетных и эмпирических данных.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докла
дывались на ежегодных научно-технических и научно-методических конфе
ренциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского
государственного лесохозяйственного университета им. С.М. Кирова в 2007
2015гг., III Международной конференции «Селевые потоки: катастрофы,
риск, прогноз, защита») в 2014г., II и V международных научно-
практических конференциях «European Science and Technology», международной конференции «Modern problems and ways of their solution in science, transport, production and education» 2012, 2013гг., Всероссийском симпозиуме с международным участием, организованным СпбНИИЛХ в г. В. Новгород 2010г., международном научно-практическом форуме «Природные ресурсы и экология Дальневосточного региона» в Хабаровске 2012г., международной научно-практической конференции «Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии» в Петрозаводске 2011г., 11 международной научно-технической конференции «Леса России в ХХI веке», Санкт-Петербург 2014г., технических совещаниях НТС в ООО НПО «Гидротехпро-ект», в ООО «Геопроектизыскания», ОАО «ЛенТИСИЗ», СФ ДВГИ ДВО РАН, ГУ ГГИ, АНО НИЦ «Геодинамика», НП «ЛИЦ» и других предприятиях.
Соответствие диссертации паспорту научной специально-
сти. Наиболее существенные результаты, выносимые на защиту, относятся к следующим пунктам паспорта специальности 05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства:
1. Исследование параметров и показателей предмета труда, деревьев
и их частей, природно-производственных условий произрастания лесов и лесопользования, создание информационной базы.
6. Выбор технологий, оптимизация параметров процессов с учетом воздействия на смежные производственные процессы и окружающую среду.
-
Разработка инженерных методов и технических средств обеспечения экологической безопасности в лесопромышленном и лесохозяйственном производствах.
-
Обоснование схем транспортного освоения лесосырьевых баз, поставки лесопродукции, выбора техники и способов строительства лесовозных дорог и инженерных сооружений.
Основные положения работы изложены в 3 монографиях, 35 статьях, в том числе в 16 изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, общим объемом 347 страниц, 35 рисунков, 435 таблиц, списка использованных источников (133 наименования).
Методика расчета максимальных расходов воды для обоснования проектных решений при строительстве лесохозяйственных инженерных сооружений, с учетом влияния озерно-болотного регулирования
Расчетный расход воды регламентируется вероятностью превышения расчетных гидрологических характеристик для каждого вида строительства, устанавливаемой нормативными документами, утверждаемыми Госстроем России в зависимости от уровня ответственности сооружений (п. 4.8) [3]. Например, согласно [4], каждой категории дорог, должна соответствовать своя нормативная степень надежности инженерных дорожных сооружений -вероятность того, что максимальный расход воды Qp, соответствующий расчетному случаю РQ, не наступит в течение расчетного срока службы сооружения п.
Вероятность реализации события А [5] равна отношению числа т благоприятствующих событию А исходов опыта, к общему числу исходов опыта п из полной совокупности возможных результатов опыта: Р ( А ) = п Иными словами, в результате проведения определенных СП 33-101-2003 [3] расчетов, мы должны получить количественную оценку объективной возможности наступления экстремального события (расхода определенной величины) на каждый интересующий нас отрезок времени. «Расчеты годового стока и других его характеристик представляются в виде количественной оценки, отвечающие той или иной заданной обеспеченности или повторяемости - в среднем один раз в N лет без указания срока наступления расчетной величины» [6]. «Значения характеристик стока для каждого года можно считать случайными и не зависящими друг от друга, поэтому не представляется возможным прогнозировать срок их появления, но можно оценить лишь вероятность их превышения более высокими значениями» [7]. Таким образом, априори считается, что период, когда наше экстремальное событие с заданной вероятностью может произойти, в результате расчетов не определяется.
Ответ на вопрос о количественном значении вероятности прохождения экстремального события можно получить после оценки правомерности использования предлагаемого математического аппарата.
Для использования аппарата теории вероятности и математической статистики должны соблюдаться следующие условия:
1. Должна быть задана область определения численных значений, случайной величины. В рамках существующей методологии гидрологических расчетов, не существует ответа на вопрос, в каких пределах реально может изменяться гидрологическая величина на конкретном объекте. Получив расчетный расход, соответствующий обеспеченности 0,1%, мы предполагаем, что по реке может пройти расход, соответствующий 0,01%, и т.д. до бесконечности, обеспеченности. Хвост кривой распределения вероятностей распространяется на всю область положительных величин. Это не соответствует реальным фактам. Максимальный сток регламентируется предельным для каждой географической зоны слоем осадков, который определяется ее климатическими особенностями. В случае катастрофического изменения климата, вся предварительно полученная статистическая информация не будет иметь никакого значения.
В качестве иллюстрации на рисунке 1.2 приведено классическое распределение ранжированных измеренных годовых максимумов расходов лога Таежный, длиной более 70 лет (ВФ ГГИ) и то же распределение, но представленное без логарифмической шкалы. Понятно, что без дополнительных физических обоснований провести хвост кривой распределения не представляется возможным, тем более, что для сооружений 1 уровня ответственности мы, согласно [8] должны проводить расчет на поверочный расход 0,01% обеспеченности, т.е. неопределенная часть правого рисунка возрастет еще в 10 раз.
2. Вероятность распределения значений случайной величины должна быть заранее известна. В нашем случае подбор соответствующей функции распределения вероятностей и определение по ней расчетных гидрологических характеристик является субъективным результатом решения задачи, а не ее предварительным условием.
Информационная база с картографическими, гидрометеорологическими, лесотаксационными материалами, параметрами, отражающие водно-физические свойства почво-грунтов, ландшафтными характеристиками
Испарение - переход воды из жидкого состояния в пар. Транспирация - испарение влаги растительностью [25]. Под суммарным испарением [25, 30, 31] (эвапотранспирацией [32]), подразумевается физическое испарение с единичной площади и транспирация с растений, произрастающих на этой площади.
Испаряемость - потенциально возможное испарение с поверхности почвы в условиях неограниченного ее увлажнения при сложившейся метеорологической ситуации.
Скорость испарения, определяемая как количество пара, образующегося за единицу времени на поверхности жидкости, зависит от режима испарения, в первую очередь от отвода образующихся паров.
Таким образом, основными факторами, определяющими величину испарения в естественных условиях, будут: - водные ресурсы, т.е. запас влаги в почве; - приток тепла, обеспечивающий испарение и определяемый как потоком прямой и рассеянной солнечной радиации, так и теплообменом между атмосферой, подстилающей поверхностью и толщей грунтов. Последний вид теплообмена оказывается значительным при испарении в условиях интенсивного снеготаяния, при еще промерзших грунтах, тепловой поток при этом расходуется на оттаивание последних. Более того, это взаимодействие (деятельный слой почвогрунты) существенно сказывается не только на величине испарения во время весеннего паводка, но и может определенным образом влиять на его «дружность»; - процессы, приводящие к перемешиванию образующегося пара в атмосфере. При рассмотрении процесса испарения в естественных условиях, изменение условий испарения в пределах однородного природного стокообразуещего комплекса (ландшафта) можно считать мало меняющимися. Переход от одного типа ландшафта к другому, и особенно переход к открытой водной поверхности (озера, водохранилища), подразумевает ввод дополнительных параметров, например длины ветрового разбега и защищенности.
Испаряемость. Предположим, что испаряемость в мм за единицу времени At пропорциональна среднему дефициту влажности воздуха за тот же период и площади испаряющей поверхности.
М.И. Будыко в своей работе [33] ссылается на предложение П.С. Кузина (1934), который использовал для определения испаряемости формулу Е = аd (мм/мес), где а — эмпирический коэффициент. С.Ф. Федоров [34] подобное построение справедливо приписывает Э.М. Ольдекопу [35].
Усложнение предложенной зависимости путем введения дополнительного количества неопределенных эмпирических коэффициентов, на наш взгляд, не обосновано [36, 37]: Е = K(ad+b)n, где Е — испарение, мм; d — среднесуточный за рассматриваемый период дефицит влажности воздуха, мб/сут.; а и b — эмпирические коэффициенты уравнения регрессии; п — число дней в периоде, сут.; К — биологический коэффициент, определяемый обратным путем с помощью экспериментальных наблюдений (К=Е/(аd+b)).
Применительно к суточным расчетам испаряемости, на основании формулы Ольдекопа-Кузина Ю.Б. Виноградов [22] предложил зависимость E0=KAtd/cosa, 2.6 где d - дефицит влажности воздуха, мб за расчетный период времени At, сек; а - угол наклона площадки, градусы, к - коэффициент испаряемости, м/(мб-с), зависящий от типа испаряющей поверхности.
Согласно [30, 38, 39], скорость испарения с водной поверхности пропорциональна дефициту влажности, площади испаряющей поверхности, обратно пропорциональна атмосферному давлению. В нашем случае это определение соответствует определению испаряемости - максимально возможного испарения при достаточном увлажнении почво-грунтов. Закон Дальтона [30, 38, 39] устанавливает связь между скоростью испарения и дефицитом влажности; при учете атмосферного давления зависимость принимает вид формулы Августа Е=Kd (u) / р 2.7 где к — коэффициент пропорциональности, /(и) - функция ветра, р -давление, Па . Таким образом, испаряемость с единицы площади Е0= Kd f(u) At / (р cosa) 2.8 В нашем расчете коэффициент пропорциональности к складывается из нескольких коэффициентов, учитывающих влияние высотной поясности и скорости ветра. Атмосферное давление р учитывает высотную расположенность нашей испаряющей поверхности. Чем выше она находится, тем выше будет и скорость испарения. Поправка на высоту испаряющей поверхности над уровнем моря (таблица 2.1) вычисляется по высоте h, нормальному давлению на уровне моря Р0 и средней температуре воздуха Т (принята для расчета 10оС): P = P0eMgh/RT 2.9 где Р0 — давление Па на уровне моря [Па]; М — молярная масса сухого воздуха 0,029 [кг/моль]; g — ускорение свободного падения 9,81 [м/с2]; R 28 универсальная газовая постоянная 8,31 [Дж/моль К]; T — абсолютная температура воздуха [К], T = t + 273, где t — температура в C; h — высота [м].
Максимальные расходы воды малых водотоков зоны смешанных лесов, оптимизация параметров, сравнительный анализ различных критериев качества
Река Кунья является левым притоком р. Дубна. Рельеф бассейна холмистый, почвы суглинистые. В период, предшествующий строительству ГАЭС-1 гидрологический режим р. Кунья изучался на двух гидрологических постах – г. Краснозаводск в 14 км от устья (площадь водосбора 153 км2) и с. Федоровское (194 км2), расположенном в 3,4 км от устья.
Поверхность водосбора урбанизирована, значительная часть занята жилой и хозяйственной застройкой, покрыта дорожной сетью. Растительность преимущественно луговая, на пересеченных участках рельефа сохранились перелески.
С начала 2009 года наблюдения на посту г. Краснозаводск были возобновлены НПО «Гидротехпроект» и продолжались до 31.12.2012 года, когда пост был ликвидирован в связи со строительством ГАЭС-2. Результаты моделирования представлены в таблицах 4.48 и 4.49. 117 Рассчитанный возможный максимум для данного створа составил 46,4 м3/с. Таблица 4.48 – Сравнительные величины максимальных расходов воды весеннего половодья различной обеспеченности Ряд измеренных расходовРяд рассчитанных расходов воды воды Расчет при отсутствии данных по СП 33-101-2003 экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля расчетэмпирической вероятности по [2] экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля интерполяция по длинному ряду осадков 0.1 65100 59100 54100 1 51300 47700 50200 42800 5 40600 43000 38700 38000 34100 10 35100 36500 34400 34400 29900 20 30000 30000 30000 29900 25200 Таблица 4.49 – Сравнительные величины максимальных расходов воды дождевых паводков различной обеспеченности Ряд измеренных расходов воды Ряд рассчитанных расходов воды Расчет при отсутствии данных по СП 33-101-2003 экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля расчетэмпирической вероятности по [2] экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля интерполяция по длинному ряду осадков 0.1 28000 28000 (46400) 46000 1 20000 19450 18900 32900 5 14000 14900 13250 14700 23000 10 11300 12300 10500 11450 19700 20 8500 8900 7700 8000 15400 Водосбор № 18 руч. Викторовский – г. Краснозаводск Правый приток р. Кунья. Русло ручья извилистое, ширина в створе водомерного поста 1,7 м, дно твердое, русло трапецеидальное. Высота бровок берегов ручья 0,3 м. В 1 км выше створа ручей зарегулирован прудом. Площадь водосбора ручья 6,1 км2.
Рассчитанный возможный максимум для данного створа составил 2200 л/с. Таблица 4.50 – Сравнительные величины максимальных расходов воды весеннего половодья различной обеспеченности Ряд измеренных расходовРяд рассчитанных расходов воды воды Расчет при отсутствии данных по СП 33-101-2003 экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля расчетэмпирической вероятности по [2] экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля интерполяция по длинному ряду осадков 0.1 1450 1450 6360
Сравнительные величины максимальных расходов воды дождевых паводков различной обеспеченности Ряд измеренных расходов воды Ряд рассчитанных расходов воды Расчет при отсутствии данных по СП 33-101-2003 экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля расчетэмпирической вероятности по [2] экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля интерполяция по длинному ряду осадков 0.1 1370 1440 17100
Река Волошня является левым притоком реки Рузы. Площадь водосбора 91,2 км2. Прилегающая местность – волнистая равнина, занятая сельскохозяйственными угодьями, поросшая смешанным лесом, сложена тяжелосуглинистыми и глинистыми грунтами. Левый склон крутой, высотой 8-10 метров, поросший кустарником и лиственным лесом, частично полевой. Правый склон высотой 10-12 метров, пологий, пойменный, занят сельскохозяйственными угодьями. Пойма двухсторонняя, шириной 30-40 метров, покрыта кустарником и лиственным лесом. На участке поста пойма сужена насыпной дамбой и железобетонным донным контролем.
Сравнительные величины максимальных расходов воды дождевых паводков различной обеспеченности Ряд измеренных расходов воды Ряд рассчитанных расходов воды Расчет при отсутствии данных по СП 33-101-2003 экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля расчетэмпирической вероятности по [2] экстраполяция по кривой Крицкого-Менкеля интерполяция по длинному ряду осадков 0.1 13600 19700 (33300) 15300
Рассчитанный возможный максимум для данного створа составил 33,3 м3/с. Водосбор № 20 Река Катыш - д.Марьино Река Катыш – правый приток реки Истра, исток расположен в районе деревни Бакланово Клинского района, впадает в Истринское водохранилище у деревни Колтышево. Площадь водосбора 70,5 км2.
Прилегающая местность мелкохолмистая, поросшая смешанным лесом, занятая сельскохозяйственными угодьями, сложена тяжелосуглинистыми и глинистыми грунтами. Долина реки V-образная. Правый склон крутой, ниже поста порос кустарником и ольхой. Левый склон пойменный, умеренно крутой. Пойма левобережная, шириной 40-50 метров, луговая, сложена супесчаными грунтами. Берега высотой до 2 метров, крутые, одернованные, частично поросшие кустарником и ольхой.
Методика гидрологических ограничений для проектирования инженерных объектов различной степени ответственности
Валдайская научно-исследовательская гидрометеорологическая лаборатория (ныне Валдайский филиал Государственного гидрологического института) вела наблюдательскую деятельность [108] на территории Валдайской возвышенности, где проходят водоразделы бассейнов Балтийского, Каспийского и Черного морей. Здесь расположены верховья бассейнов Волги, Западной Двины и Волхова. Водный баланс этой территории в значительной мере определяет гидрологический режим названных рек в верхнем течении и их многочисленных притоков. Нами рассмотрены 15 малых рек, на которых проводились наблюдения за стоком за период деятельности ВФ ГГИ, большая часть которых располагалась в бассейне реки Полометь. Углубленные комплексные исследования процесса формирования стока выполнялись на малых экспериментальных водосборах, общее число которых достигло 22 (таблица 4.116). Верховья бассейна р.Полометь расположены на вершине возвышенности, где речной сток подвержен значительному регулированию емкостями моренных озер. Гидрологический режим этой части бассейна площадью 136 км2 освещен наблюдениями поста р. Полометь-х. Полометь с периодом наблюдений 13 лет.
Бассейн первого левого притока Поломети – реки Сосненки расположен на склонах наиболее крупных холмов конечной морены, покрытых валунными суглинками. Для этой части бассейна характерны наибольшая густота русловой сети и наибольшие уклоны водотоков. Сток с этой части бассейна площадью 101 км2 контролируется постом р. Сосненка – д. Киты, действовавшим в период с 1936 по 1968 год и восстановленным в настоящее время.
Наиболее характерные условия западного склона возвышенности представлены на территории бассейна правого притока Поломети – реки Лонницы, площадью 48 км2.
Бассейн левого притока Поломети – реки Соминки (пост д. Дворец, действовавшего с 1936 по 1968 год) площадью 34 км2, представляет собой озерно-ледниковую равнину с реликтовым озером в центре. Для бассейна характерны предельно слабое развитие русловой сети, наиболее низкие уклоны склонов и водотока. При диаметральной противоположности условий формирования стока бассейнов рек Соминки и Сосненки, многолетние характеристики их стока, включая модули максимального весенних и дождевых паводков редкой повторяемости, близко совпадают.
Ниже по течению реки Полометь, расположены посты: у д. Дворец (площадь – 432 км2), п. Яжелбицы (631 км2), д. Соменка, (776 км2).
Леса смешанные, с преобладанием хвойных пород. Верховые болота заросли сосняком 4-5 бонитетов, полнотой 0.1-0.3. Почвы – оподзоленные моренные суглинки и пески, на болотах – торфяники. Водосбор № 56 Лог Приусадебный Лог Приусадебный впадает в Валдайское озеро. Длина водосбора 1,16 км, средняя ширина 0,31 км. Верхняя половина водосбора занята заболоченной низиной, окруженной невысокими холмами со сглаженными вершинами и пологими склонами. Преобладающий уклон склонов 30-50 0/00. Относительная высота холмов не превышает 3-5 м. Поверхностный водораздел хорошо выражен. Русло лога отчетливо выражено в нижней половине водосбора, а в верхней имеет характер тальвега. Длина русла 0,72 км, уклон 26 0/00.
В верхних и средних частях склонов развиты слабоподзолистые, реже среднеподзолистые почвы. Нижние части склонов и дно долины лога заняты подзолисто-глеевыми почвами. Пониженные участки водосбора с незначительными уклонами представлены лугово-болотными почвами.
Около 25 % водосбора занято пашней, а остальная его часть – лугом, кустарником и заболоченными участками, приуроченными в основном к верхней половине водосбора. Площадь, занятая приусадебными участками, постройками и дорогами, за период с 1955 по 1960 гг. увеличилась с 8 до 22% и в настоящее время превышает 75%.
Рассчитанный возможный максимум для данного створа составил 280 л/с.
Измеренная инструментально площадь водосбора лога составляет 0,36 км2. Расчетные максимальные среднесуточные расходы в два раза меньше, чем соответствующие измеренные. Вопрос в причинах столь большого балансового несовпадения до настоящего времени не разрешен.
Рельеф моренно-холмистый, с чередованием небольших гряд и холмов, понижения между которыми, как правило, заболочены. Водораздельная линия выражена отчетливо, за исключением болотных участков на СЗ и ЮВ водосбора. Русло начинается в болотном массиве; летом оно зарастает травой. Длина русла 3,1 км, уклон 8 0/00.
Глубина эрозионного вреза русла в верхней его части I-2 м, вниз по течению она постепенно увеличивается и у замыкающего створа достигает 6-8 м. Склоны долины, за исключением самой нижней ее части, пологие и слаборасчлененные. Преобладающий уклон склонов около 40 0/00, а на отдельных участках он достигает 350 0/00.
В самой нижней части водосбора дно долины имеет ширину 30-40 м, а русло меандрирует и образует несколько стариц. В бассейне руч. Архиерейского развиты преимущественно слабоподзолистые почвы. Несовпадение поверхностного и подземного водоразделов наблюдается в северной части водосбора, где флювиогляциальные пески простираются за его пределы и положение подземного водораздела по имеющимся данным не может быть определено с достаточной точностью, а также на границе со смежным водосбором лога Приусадебного, «подземные воды которого в значительной мере дренируются долиной руч. Архиерейского» [88]. Это при том, что водность ручья Приусадебного превышает балансовую!