Факультет

Студентам

Посетителям

Укротитель весеннего половодья

Среди многих вопросов, относящихся к гидрологии леса, вопрос о влиянии леса на весеннее половодье наименее дискуссионный. Лес, бесспорно, снижает интенсивность снеготаяния, способствует задержанию и замедлению стока талых вод. Увеличивая продолжительность половодья, в залесенных бассейнах лес снижает подъем уровней и расходов воды в сравнении с безлесными, и половодье проходит, следовательно, менее бурно.

Более позднее начало снеготаяния в лесу и запаздывание схода снежного покрова на 2—3 недели по сравнению с открытыми участками бассейна общеизвестны. Вероятно, каждому приходилось наблюдать, как весной снег на полях уже сошел, а в лесу под кронами деревьев он, защищенный от прямого воздействия солнечных лучей, еще только чуть начинает таять. Чем гуще и тенистее лес, тем больше его умеряющее влияние на снеготаяние.

Обширные экспериментальные исследования полностью подтверждают эти выводы. Особенно обстоятельные многолетние исследования снега и снеготаяния в лесу произведены П. П. Кузьминым. Результаты их опубликованы в его «трилогии» «Снег и снеготаяние» (1961 г.). В специальной гидрологической литературе несколько различны лишь количественные оценки регулирующего влияния леса на весенний сток. Обычно, рассматривая весенний сток или сток половодья и влияющие на него факторы, различают три его основные характеристики: объем стока за время половодья; форму гидрографа стока половодья; максимальный расход воды и соответствующий ему наивысший уровень.

На объем стока половодья лес оказывает существенное влияние лишь в малых бассейнах с неглубоким эрозионным врезом. Весенний сток в малых залесенных бассейнах ниже, чем в безлесных. Объясняется это повышенной инфильтрационной способностью лесных почв, переводом поверхностного стока в грунтовый, который в малых бассейнах обычно не полностью дренируется слабо врезанным руслом.

Что касается бассейнов значительных размеров, полностью дренирующих грунтовые воды, то сколь-нибудь существенного влияния леса на объем весеннего половодья, как показывают данные наблюдений, не обнаруживается. Поэтому, например, карты изолиний слоя стока за весеннее половодье, показывающие его изменение по территории, строятся без учета влияния леса.

Влияние леса на форму гидрографа и максимальный сток весеннего половодья однозначно — лес растягивает половодье, увеличивает его продолжительность и уменьшает максимальный расход воды. Известна не только качественная сторона этого явления, но в специальной литературе дается и количественная его оценка. Существует ряд формул, с помощью которых в расчетах максимального расхода воды (например, при строительстве моста и определении его отверстия для пропуска половодья) учитывается зависимость его от степени залесенности речного бассейна. При разном составе и густоте леса максимальные расходы воды в полностью залесенных бассейнах по различным формулам снижаются примерно в 2—3 раза по сравнению с безлесными бассейнами.

Поскольку сказанное выше о влиянии леса на весеннее половодье практически признается установленным и не подлежащим сомнению, можно было бы на этом больше и не останавливаться. Однако есть все же одна существенная деталь, касающаяся влияния леса на снижение максимальных расходов воды за период половодий, на которую следует обратить внимание читателя. Речь идет о правильности утверждения, что чем больше степень залесенности речного бассейна, тем меньше (при прочих равных условиях) максимальный расход воды в период половодья.

Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо хотя бы в общих чертах коснуться механизма влияния леса на распластывание гидрографа стока весеннего половодья. Увеличение продолжительности половодья и снижение максимальных расходов воды объясняется, как отмечено было выше, разновременностью снеготаяния в поле и в лесу. Именно в результате несинхронного поступления талых вод из лесных и безлесных частей бассейна происходит снижение волн талого стока.

Наибольшей задержки наступления максимума половодья, казалось бы, следует ожидать при полной залесенности бассейна.

Исходя из этого предположения, в расчетах обычно принимают, что максимальные расходы воды снижаются непрерывно, прямо пропорционально степени залесенности бассейна (от 0 до 100%). Но при полной залесенности бассейна снег будет таять не только позже, чем в безлесном бассейне, но и при более высоких температурах воздуха. Следовательно, интенсивность снеготаяния (слой стаявшего снега в единицу времени), зависящая от температуры воздуха, в полностью залесенном бассейне может быть сравнительно высокой, так как снеготаянием одновременно будет охвачен весь бассейн.

На основании сказанного можно сделать следующий вывод: наибольшее снижение максимального стока будет иметь место в бассейне, залесенном не полностью, а на 50—60%, где разновременность снеготаяния в поле и в лесу проявляется в наибольшей мере. Если представить это графически и на графике показать: на оси ординат — модули максимального стока, а на оси абсцисс — долю площади водосбора, занятую лесом, то мы получим вогнутую кривую с минимумом где-то около 0,5—0,6 (50—60%). При залесенности свыше 0,5—0,6 модули максимального стока увеличиваются (И. В. Иванов, 1959 г.). Следовательно, не полная, а частичная (50—60%) залесенность бассейна оказывает наибольшее регулирующее влияние на паводочный сток.

Несмотря на кажущуюся обоснованность этого вывода и подтверждение его эмпирическими данными, все же в нем нет полной уверенности. Дело в том, что график, из которого это следует, имеет тот же недостаток, что и упоминавшийся уже неоднократно метод сравнения. В сущности, это тот же метод, только примененный в графической форме.

При подборе материалов для составления графика автор также принял, что все прочие условия стока (кроме залесенности) одинаковы. Между тем внимательное ознакомление с использованными при этом материалами не убеждает в этом. Возможно, именно поэтому в практике инженерно-гидрологических расчетов принимается по-прежнему, что наибольшей залесенности (100%) соответствует наибольшее снижение максимальных расходов воды.

Источник: А.А. Соколов. О чем шумит русский лес. Гидрометеоиздат. Ленинград. 1982