Факультет

Студентам

Посетителям

Поверхностный сток в лесостепной и степной зонах

На территории Центрально-Черноземного района, а также прилегающей к ней Брянской обл. насчитывается около 1140 рек длиной более 10 км и большое количество оврагов.

В бассейне Дона насчитывается около 600 рек, в бассейне Днепра — 248 и в бассейне Оки — 185. Из всего количества рек гидрометрические наблюдения в настоящее время ведутся на 90 реках, с 150 водомерными постами.

В последнее время часто говорят о том, что уменьшение стока вод в речных бассейнах происходит в связи с уменьшением площади лесов. Естественно, сток воды в реках меняется от периодичности изменения климата, а стало быть, и от количества выпадающих осадков. Систематического уменьшения стока рек от одного века к другому, вообще говоря, не наблюдается. Водность рек меняется через 3—5 лет, а также в 11-летние, 22—25-летние и другие более длительные периоды, о которых сказано ранее. Что касается общего обмеления рек, то его не будет до тех пор, пока атмосферные осадки в бассейне превышают испарение с его поверхности, а избыток воды неизбежно будет находить путь к морю, который осуществляется только по рекам. Однако перераспределение стока в течение года в облесенных бассейнах весьма существенно отличается от безлесных. В облесенных водосборах меженный сток всегда выше, чем в безлесных.

На малых водосборных бассейнах площадью 5—10 га и более поверхностный сток изучается с целью выяснения особенностей распределения местного стока по поверхности земли. Существенное отличие его от речного заключается в том, что незначительные углубления водотоков дают возможность перехватить только поверхностные воды. Значительная часть атмосферных осадков фильтруется в нижележащие горизонты на пологих склонах и нередко выклинивается в соседние водосборные бассейны.

Местному стоку в Центрально-Черноземном районе посвящено значительное количество работ. К числу их следует отнести наблюдения в Каменной степи, Воронежской обл. И. П. Сухарева (1965), в Курской обл. А. М. Грин и Г. В. Назарова (1965). Для ряда районов ЦЧО опубликованы отдельные элементы водного баланса И. Н. Сорокиным (1965). Большое количество данных по местному стоку приводится В. Я. Фроловым (1965), а также нами (1966).

Длительные наблюдения (1933—1958 гг.) по установлению запасов воды в снеге, а также наблюдения за поверхностным стоком атмосферных осадков проводились в Каменной степи. По данным этих наблюдений, запасы воды в снеге и сток с различно залесенных и полевых водосборов сильно изменяются как по годам, так и в зависимости от облесенности водосборных бассейнов. Наименьшие величины весеннего стока наблюдались там, где лесистость на водосборе достигала 18% (кстати сказать, наибольшая), несколько больший сток на балке Лесной с лесистостью 6% и еще больше в бассейне балки Озерки (лесистость 3,6%). На близком по природным условиям степном водосборе балки Красной сток с 1935 по 1941 г. колебался от 4,8 мм, при коэффициенте 0,08, до 111 мм с коэффициентом стока 0,89. В среднем он равнялся 42,8 мм, при среднем коэффициенте стока 0,64.

На крупной балке Сухая Чигла с площадью водосбора 140 км2 весенний сток колебался от 1,8 мм в 1954 г. до 65,1 мм в 1951 г. В среднем за период с 1951 по 1958 г. средний сток равнялся 29,7 мм. В балке Березовая с площадью водосбора ИЗ км2 весенний сток варьировал от 2,1 мм в 1954 г. до 87мм в 1951 г., равняясь в среднем 36,5 мм.

В балке Таловая с площадью водосбора 90 км2 средний весенний сток за 8 лет выразился в 36,0 мм с минимумом 2,4 мм в 1954 г. и максимумом 78 мм в 1951 г. Близкий к приведенным данным весенний сток наблюдался в балках Каменка, Хорольская и Дубовая.

Наибольший сток наблюдался с водосбора Большой Каменки, в среднем 42,8 мм, а наименьший на водосборе Сухой Чиглы. Здесь сток зарегулирован прудами, водоемами, задерживающими ежегодно 7—8 мм талой воды.

На интенсивность стока влияют условия зимы в периоды снеготаяния, промерзание почвы и влажность ее, а также осадки.

Сток с малых водосборов Курской обл. учитывался Украинской гидрометслужбой в бассейне р. Кур с 1946 по 1959 г. в ручье Рать, балках Цветово, Ерохина пасека, Полоновский логи Ближняя дубрава.

На водосборе Цветово величина стока колеблется от 7,3 до 115,7 мм, а в среднем за 14 лет он равен 42,8 мм. Средний коэффициент стока за то же время составил 0,82, с колебанием от 0,10 до 0,88. Величина и коэффициент стока на водосборе Цветово заметно ниже, чем на р. Кур, где наименьший сток равен 22,7 мм, наибольший 140 мм, а средний 66,8 мм. Коэффициент стока варьирует от 0,35 до 0,92, а в среднем равняется 0,73. На ручье Рать средняя величина стока равна 74,3, максимальная 133,5 и минимальная 31,3 мм, коэффициент стока изменяется от 0,31 до 0,96, равняясь в среднем 0,75.

Ерохина пасека и Полоновский лог полностью распаханы, поэтому сток с этих водосборов одинаковый. На водосборе Ближняя дубрава размещен плодовый сад. Это вызвало уменьшение стока с водосборного бассейна.

Местный сток в условиях Центрально-Черноземного района отличается большой неравномерностью по сравнению со стоком речной сети.

На весенний сток в поле существенное влияние оказывает ледяная корка. Сток на площадях, покрытых ледяной коркой, в среднем в четыре раза больше, чем при отсутствии ее.

Колебание погодных условий осени, зимы и весны существенно сказывается на величине стока. В многоводные годы сток обычно больше, а в маловодные сильно снижается.

На Нижнедевицкой стоковой станции Воронежской обл. поверхностный сток изучался по нескольким водотокам. На Придеснянской стоковой станции Могилевской обл. слой стока и коэффициент стока в безлесном логу Липино также меняется по отдельным годам.

При этом наибольший слой стока в Придеснянской станции совпадает с наибольшим слоем стока в Воронежской обл.

В Теллермановском опытном лесничестве Лаборатории лесоведения АН СССР, расположенном в 10 км от г. Борисоглебска (Воронежская обл.), изучение стока в различных типах леса проводилось в связи с изменением процента лесистости водосборных бассейнов, а также в зависимости от проведения на них сплошных рубок разной ширины.

На водосборных бассейнах различной площади были осуществлены сплошные рубки:

1) сплошь на всей площади водосбора в размере 2,5 га

2) на 49% площади водосбора, равного 3,25 га

3) на 20% площади водосбора, равного 146,7 га

4) на 9% площади водосбора, равного 878,3 га

5) для сравнения в идентичных условиях выбран контрольный водосбор площадью 129,62 га, на котором рубки не проводились. Имелся также полевой водосбор — 25,12 га.

Все перечисленные водосборы характеризуются всхолмленным рельефом, в основном покрыты темно-серыми почвами с незначительным участием площадей с остаточно-осолоделыми и солонцовыми почвами.

Запасы воды в снеге на поле (водосбор № 1) перед началом снеготаяния были в 1,6—1,9 раза меньше, чем на сплошных вырубках шириной 50—100 м на водосборах № 2 и 3. На водосборе № 5, покрытом дубравами осоково-снытевой группы, и частично в солонцовой дубраве запасы воды в снеге составляют 138 мм, а на вырубках шириной 100—200 м и длиной 1000 м (водосбор № 1) 153 мм. В древостоях, не пройденных рубкой (водосбор № 6), они выражались в 150 мм.

Повышенный по сравнению с водосбором № 7 коэффициент стока на водосборе № 5 с лесистостью в 9% вызван значительным количеством древостоев, приуроченных к солонцовым дубравам, расположенным по южным и юго-западным склонам балки Крутец. По поверхности солонцовых и остаточно-осолоделых почв, связанных с солонцовыми дубравами, поверхностный сток идет значительно более интенсивно.

На крутых склонах вырубок, где до лесозаготовительных операций росли древостой липово-осоковой дубравы, поверхностный сток талых вод весной (по данным стоковой площадки) равнялся в среднем 744 мм, а коэффициент стока — 0,50.

На южных склонах, занятых до рубки бересклетовыми и солонцовыми дубравами, поверхностный сток после рубки равнялся поверхностному стоку на солонцовой поляне, покрытой травяной растительностью.

Данные красноречиво свидетельствуют об огромном влиянии растительности на распределение атмосферных осадков. Безлесные территории, занятые под выгон для скота, а также солонцовые поляны без выпаса скота порождают высокий слой и коэффициент весеннего стока. Немногим меньше сток с водосборов и склонов балки после рубки (коэффициент стока 0,71 — 0,75).

Сильно отражается на снижении слоя стока увеличение лесистости водосборного бассейна. При вырубке сплошь 49% площади водосбора коэффициент стока равен 0,34, а при вырубке 20% площади он падает до 0,15.

На солонцовых почвах при снижении лесистости до 45% коэффициент стока достигает 0,58, а при лесистости 80% он уменьшается до 0,21.

В летний период средний годовой слой стока и коэффициент его составляют очень незначительную величину.

Наиболее высокий слой стока на темно-серых лесных почвах наблюдался на водосборе № 3, где непрерывно течет родник. Второе место по величине слоя стока занимает безлесный водосбор № 1, где сток, однако, значительно меньше. Остальные водосборы отличались очень низким слоем и коэффициентом стока в летний период.

Средний годовой сток выше всего на водосборе № 3 с вырубкой леса на 49% площади. На этом водосборе сток не прерывается круглый год, даже в засушливые годы. На водосборе № 1, занятом под выгон для скота и под пашню, слой стока достигает 79 мм, коэффициент стока равен 0,15. Близок к безлесному водосбору водосбор № 2, на котором весь лес был вырублен. На остальных водосборах с темно-серыми лесными почвами коэффициенты стока изменяются в пределах 0,02—0,06.

На солонцовых почвах сток более тесно связан с процентом лесистости водосборов. Больший сток, как и следовало ожидать, приурочен к солонцовой поляне (водосбор № 8), где при среднем слое стока 122 мм коэффициент стока был равен 0,23. Самые большие величины слоя и коэффициента стока 181 мм и 0,67) получены на стоковой площадке водосбора № 11.

На водосборе № 9 с солонцовой поляной, сверху и снизу окаймленной дубовыми древостоями, ежегодно стекает 82 мм осадков при коэффициенте стока 0,16. На водосборе № 10, состоящем из солонцовой поляны и покрытом на остальной площади дубовыми древостоями IV—V бонитета, слой стока равен 32 мм, а коэффициент стока 0,06.

В конце 1952 г. в верховьях водосбора № 4 вырублено Юга дубовых лесов, в 1953 г. в низовьях этого же водосбора проведена сплошная рубка на 7 га и весной 1959 г. окольцовано 3 га Осиновых древостоев в средней части водосборного бассейна.

Водосборный бассейн № 2 с площадью 2,5 га дубовых древостоев в конце 1954 г. вырублен сплошь, а водосборный бассейн № 3 площадью 3,25 га, также занятый дубовыми древостоями, в 1957 г. был пройден сплошными рубками на 49% площади.

Водосбор № 5 площадью 878,3 га до 1959 г. пройден сплошными рубками на площади 9%. Основная часть вырубок приурочена к верховьям и южным склонам водосбора. На водосборе № 7 площадью 134,6 га в средней части его в 1959 г. была окольцована осина и вырублена сплошь после отмирания в 1962 г.

Водосборы № 1 и 6 являлись контрольными, первый из них на 70% занят выгоном для скота и на 30% пахотной почвой, а второй оставался полностью облесенным.

На водосборе № 2 после рубки древостоя в 1954 г. слой стока воды резко повысился как по сравнению с полевым водосбором, так и по сравнению с контрольным лесным водосбором № 6. Величина его превышала сток на полевом водосборе почти в два Раза, а на лесном контрольном — в 22 с лишним раза.

В первую весну после рубки площадь вырубки была покрыта подстилкой из листьев. Только в конце лета развивается травяной покров. Из общего количества запасов воды в снеге 30% поглощается почвой. На второй год после рубки резко возрастает масса травяного покрова, проникновение талых вод в почву превышает 40% от запасов воды в снеге. В третье лето масса травяного покрова становится максимальной и проникновение осадков в почву достигает 35%. Слой стока воды после рубкц возрастает в течение пяти лет, затем резко падает вследствие покрытия почвы не только травяным покровом, но и порослью древесных пород. Дальнейшее изменение стока на водосборе № 2 изменялось в связи с изменением запасов воды в снеге, а также в связи с эвапотранспирацией древесной растительности, прирост которой увеличился с 1,6 м3/га в год в 1954—1958 гг. до 3,9 м3/га в год с 1962 по 1966 г. рубки ухода на водосборном бассейне № 2 не проводились.

На водосборе № 3 с 1952 по 1957 г. включительно наблюдения за стоком проводились в условиях полного облесения водосбора. Зимой 1957 г. на 49% площади, расположенной в нижней части водосбора, дубовые древостой вырублены. Эта операция не преминула оказать влияние на изменение стока. В 1958 г. сток резко возрос, а затем через пять-шесть лет начал падать до тех пор, пока не были проведены вновь интенсивные рубки ухода в 1963 г., вызвавшие в 1964 г. новый подъем стока на водосборном бассейне. Влияние сплошной рубки на повышение поверхностного стока продолжается до пяти-шести лет, если запасы воды в снеге резко не увеличиваются в отдельные годы.

В 1952 г. на водосборном бассейне № 4 сплошная рубка на площади 10 га проведена в верховьях водосбора, в 1953 г. — на 7 га в низовьях водосбора, в 1957—1958 гг. — в низовьях водосбора на 6 га, а затем в 1959—1960 гг. снова в верховьях водосбора на площади 6 га.

Наиболее резкое влияние на изменение слоя стока оказывает сплошная вырубка леса в низовьях водосбора. Под влиянием рубки слой стока с водосбора увеличивается в течение пяти-шести лет, затем по мере смыкания молодняков на вырубке понижается. Особенно резкое снижение наблюдается через четыре-пять лет после сплошной рубки. Проведение мероприятий по осветлению молодняков вызывает новое, но более кратковременное повышение стока. Естественно, существенное влияние на изменение стока оказывает и содержание воды в снеге, которая на водосборном бассейне № 4 характеризуется такими данными:

Однако, как показывает сравнение, ведущую роль играет все вырубка леса, поэтому лесохозяйственными приемами можно существенно изменять и регулировать запасы воды на водосборе.

На водосборном бассейне № 7, где в разных частях его пройдено сплошными рубками 9% площади, не обнаруживается тесной связи между временем рубки и слоем стока. Зато слой стока здесь повысился в последующие после кольцевания осины годы. Об этом свидетельствуют и приводимые ниже запасы воды в снеге.

Прежде чем рассматривать поверхностный и выклинивающийся грунтовый сток в летний период, необходимо отметить, что в дубовых лесах, изрезанных балками, часто встречаются ключи, формирующиеся из грунтовых вод. Таких ключей на одной только балке Крутец насчитывается восемь. Все они действуют зимой и в течение всего летнего периода с различной интенсивностью. Некоторые из них вошли в объекты наших исследований. Эти ключи повышают слой стока воды в летний период. Они встречаются на водосборах № 3, 4, 5 и 7. На водосборных бассейнах № 2 и 4 сток наблюдается только весной и в начале лета, несмотря на то, что водосливы расположены ниже тех водосборов, где наблюдается сток в течение всего лета.

Водослив водосборного бассейна № 3 улавливает грунтовые воды на дне балки, расположенной на глубине 17,2 м от поверхности возвышенных равнин. Водосбор № 4 улавливает выклинивающиеся воды с глубины 31,4 м от поверхности возвышенных равнин, а водосбор № 1, расположенный на безлесной площади, питается водами только за счет атмосферных осадков, хотя дно балки у водослива находится на глубине 35 м от поверхности возвышенных равнин.

Водосборный бассейн № 7 прорезан балкой на глубине 128,46 м или ниже равнины, расположенной на высоте 145,95 м над уровнем моря.

Наибольший слой стока наблюдался на водосборных бассейнах, питающихся грунтовыми водами. На первом месте по Количеству выклинивающейся воды стоит водосбор № 3. Здесь в летний период сток выражается в 94,9 мм, при коэффициенте стока 0,45. Второе место занимает безлесный водосбор. Он ежегодно летом выбрасывает слой стока 15,4 мм, с коэффициентом 0,08. Водосбор № 4 выбрасывает из грунтовых вод 10 мм, или 4% от общего количества летних осадков. Водосбор № 7 ключевых вод выбрасывает за лето только 3,5 мм, а остальные меньше 3 мм.

Приведенные данные дают основание утверждать, что атмосферные осадки в процессе снеготаяния глубоко проникают в грунт и питают ключи, выходящие на дне балки на глубине от 18 до 30 м от поверхности окружающих возвышенностей. Таким образом, в лесостепной зоне проникновение воды сквозь почву и грунт вполне возможно. В то же время в южных степных районах нашей страны, где осадков выпадает значительно меньше, чем их испаряется, грунтовые воды в грунт повсеместно не проникают. В лесной зоне, в отличие от лесостепи, питание грунтовых вод атмосферными осадками происходит более интенсивно.

Существенное влияние на изменение стока оказывает в отдельных водосборных бассейнах выклинивание грунтовых вод. Особенно резко это проявляется на водосборном бассейне № 3. Здесь за счет грунтовых вод слой стока резко увеличивается по сравнению с водосбором № 2, в котором лес вырублен сплошь на всей его площади, а грунтовые воды через водослив не проходят. Выклинивания их на дневную поверхность никогда не замечалось. Разница в стоке между упомянутыми водосборами достигает 122 мм.

В итоге проведенных исследований в лесостепной зоне можно сказать, что под влиянием сплошных рубок слой стока на водосборных бассейнах увеличивается в течение пяти-шести лет, а затем резко падает в связи с увеличением сомкнутости древесной и травянистой растительности.

В степной зоне гидрологические исследования были организованы в 1955 г. в Деркульской научно-исследовательской станции Института леса АН СССР (Луганская обл.). Весенний сток за 1955—1957 гг. выразился здесь следующими цифрами.

Наибольший весенний слой стока наблюдался в 1956 г. На водосборе с лесистостью 4% он достигал 116,0 мм, на водосборе с лесистостью 7% — 60,4 мм, а с лесистостью 10% — 35,6 мм. Столь резкие различия вызваны неодинаковым понижением базиса эрозии. В 1957 г. слой стока на нераспаханных водосборах при лесистости 7% не превышает 25 мм. На распаханном водосборе — 11,9 мм, а на остальных меньше — 1 мм. В 1955 г. слой стока в слабо облесенном водосборе равнялся 13 мм, при 7% лесистости — 7,8 мм и при 10% — 5,6 мм.

Полностью облесенные водосборы поглощают воды весеннего стока почти целиком. Летний сток почти отсутствует. Поверхностный сток прежде всего зависит от количества зимних осадков. В летний период поверхностный сток возникает только в период ливневых дождей. При ливневых осадках в 42 мм коэффициент поверхностного стока, при лесистости 4%, равнялся 0,03, а при 7% — 0,01. В лесу стока не было.

В степной зоне в процессе весеннего снеготаяния вода проникает до 5 м, в то время как в лесостепной зоне около Борисоглебска она проникает сквозь всю толщу лессовидных суглинков на глубину 18—20 м.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: