Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее

Подождите немного. Документ загружается.

имеются основания не применять к данным о стоке, полученным

путем интерполяции, термин «климатический», который я при-

менил в своей первой работе о мировом водном балансе (Льво-

вич, 1945), где восстанавливал недостающие данные о речном

стоке по кривым В. Вундта.

Для горных районов служат интерполяционные кривые дру-

гого типа — зависимости стока и других элементов водного ба-

ланса от высоты над уровнем моря. Каждая из таких кривых,

полученная для ограниченной горной территории, характерной

по условиям определенной экспозиции склонов либо относящей-

ся к замкнутой горной котловине, дает возможность строить

карты элементов водного баланса для горных районов, где их

распределение по территории обычно бывает весьма пестрым.

Без применения интерполяционных приемов для горных районов

получить карты элементов водного баланса по существу невоз-

можно даже при наличии густой сети гидрометеорологических

станций, так как в условиях горных районов трудно оценить их

репрезентативность.

Высота над уровнем моря отражает комплекс физико-геогра-

фических условий высотной поясности. За отдельными исключе-

ниями, с высотой улучшаются условия конденсации атмосферной

влаги и увеличиваются атмосферные осадки, усиливается солнеч-

ная радиация и вместе с тем понижается температура воздуха,

меняются почвы и растительность, уменьшается испарение, воз-

растает речной сток, увеличивается увлажнение территории и

улучшаются условия питания подземных вод и их дренирования

реками. Одним словом, с высотой изменяется весь комплекс

ландшафтных условий, а вместе с ним и условия увлажненности,

соотношение между элементами водного баланса. Но в связи с

тем что характер этих условий неоднороден в пределах горного

сооружения и меняется для его различных частей в зависимости

от влияния широтной (горизонтальной) зональности, экспозиции

склонов, экранирования их другими хребтами и от других при-

чин, кривые зависимости элементов водного баланса от высоты

над уровнем моря приходится строить для отдельных более или

менее ограниченных горных территорий. Границы таких районов

устанавливаются главным образом эмпирически, по расположе-

нию точек на зависимостях элементов водного баланса от высо-

ты над уровнем моря, отчасти по другим независимым при-

знакам.

Чрезвычайно интересно, что закономерности высотной пояс-

ности водного баланса выражены настолько ярко, что перекры-

вают влияние широтной географической зональности. Последнее

в горных условиях можно выявить лишь на основании зависимо-

стей элементов водного баланса от высоты. Такой метод, позво-

ляющий элиминировать влияние высоты и в возможно более

чистом виде оценивать роль широтной зональности, дал весьма

интересные результаты для Уральского хребта, вытянутого ме-

ридионально на протяжении более 2 тыс. км («Водный баланс

СССР...», 1969; Львович, 1971).

Насколько известно, впервые зависимость стока от высоты

речных бассейнов установил известный советский гидролог

Б. Д. Зайков (1933) для рек бассейна оз. Севан в Армении, об-

ратив внимание на группировку этих зависимостей для трех

районов. Почти одновременно вышла и другая работа по реч-

ному стоку Армянской ССР (Давыдов и Владимиров, 1933), в

которой также сделана попытка установить зависимость речного

стока от высоты. Вследствие малочисленности данных и разно-

образия формирования стока в Армении зависимость стока, уста-

новленная двумя последними авторами, получилась недостаточ-

но совершенной. Через некоторое время были опубликованы

результаты аналогич«ой попытки установления зависимости

R=f(H) для верхнего течения p. Аар (Spillman, 1936). В связи

с тем что зависимость относилась к более однообразным усло-

виям, она получилась более определенной. Это исследование ин-

тересно также тем, что зависимость от высоты не ограничива-

лась стоком, а включала также осадки и испарение. Порайонные

зависимости стока от высоты были получены Б. Д. Зайковым

(1946-а) для Кавказа, причем этот автор впервые использовал

их как интерполяционные для составления довольно подробной

карты стока в столь сложных условиях формирования его, каки-

ми отличается эта горная область. Достаточно сказать, что эти

зависимости были установлены для 29 районов. Следующий шаг

в этом направлении был сделан Н. М. Алюшинской (1955) под

руководством видного советского гидролога Л. К. Давыдова для

Алтая, в пределах которого было установлено пять зависимостей

стока от высоты, послуживших для составления карты изолиний

речного стока.

Весьма подробные исследования не только стока, но и эле-

ментов водного баланса, рассчитанных по системе дифференци-

рованных уравнений, были сделаны для Румынии во время сов-

местных советско-румынских географических исследований

1955—1960 гг., гидрологической частью которых руководил автор

этих строк («Monografia Geografica...», 1960; Ujvari, 1959). Из-

вестными румынскими гидрологами С. Думитреску, Д. Лэзере-

ску и И. Панаит были получены довольно подробные кривые за-

висимости стока от высоты над уровнем моря для 13 районов

Румынии («Monografia Geografica...», 1960), исключая равнин-

ные части страны. Подобные зависимости были получены для

поверхностного (паводочного) стока, испарения, валового увлаж-

нения территории и коэффициентов питания рек подземными во-

дами (Ujvari, 1959). Почти одновременно проводились аналогич-

ные исследования в Болгарии, в которых также принимал уча-

стие автор. Поскольку, как и в Румынии,

/з территории Болга-

рии занято горами и межгорными котловинами, было вполне

обоснованно для изучения речного стока этой страны применить

Рис. 13. Зависимость -подземного стока рек Кавказа

в процентах полного (£/%) ,от высоты над уровнем моря (Я)

Реки: 1—Аджаро-Имеретинскогок хребта, 2 — Абхазии, 3 — Ажвахетско-

го нагорья, 4 —бассейна Храми, 5 — бассейна Ингури и юго-западного

склона Мегрельского хребта, 6—7 — Армянского нагорья, 8 — Триалет-

ского хребта, 9 — Риони и Цхенис-Цхарй, 10 — бассейнов Нори и Ала-

зани, 11 — бассейнов Большой Лйахви и Арагви, 12 — бассейна Кубани,

13 — бассейна Терека, 14 — северо-восточного склона Большого Кавказа

метод гидрологических зависимостей от высоты. Весьма подроб-

ная карта речного стока с применением этих зависимостей была

построена Р. И. Русевым (1961), а схематические карты элемен-

тов водного баланса и типология водного баланса разработана

мною также с применением подобных зависимостей («География

на България», 1966).

Для Грузии Л. А. Владимиров (1962) построил подробную

карту стока Грузии на основании 40 зависимостей стока от вы-

соты. Вслед за этим для Физико-географического атласа мира

(1964) были подготовлены карты стока (с применением зависи-

мостей стока от высоты) — очень подробная для 79 районов Кав-

каза (Владимиров и Гвахария, 1964), а также для Средней Азии

(Шульц, 1964).

Как мы видим, в 50-х годах исследования водного баланса и

стока горных районов (с применением высотных зависимостей)

развивались быстро и получили большое применение. Не менее

интенсивно они развивались и в 60-х годах. Прежде всего необ-

ходимо отметить работы отдела гидрологии Института геогра-

фии АН СССР, где по системе дифференцированных уравнений

был охарактеризован водный баланс горных сооружений: Алтая

(Е. И. Куприянова), Средней Азии (И. Д. Цигельная), Кавказа

(Н. Н. Дрейер), Урала (М. И. Львович, 1971; «Водный баланс

Нм

3200

•У

—•5

о /

/О

5 /

/о

о 4

/У

' 1

•

^Г

4 J

• . •

/к

'•J.

А /

A yS"

А I

А /

' /

2400

1600

800

400 1200 1600 0 80 160 240 300

j L

О 200 400 600

Рис. 15. Зависимости полного (R), поверхностного (S) и подземного

(V) стока рек Алтая от высоты над уровнем моря (Я) и районь:

к которым они относятся

Рис. 14. Зависимости подземного стока (U) Средней Азии от высоты над

уровнем моря (Я) и схема районов, к которым они относятся

а — границы района, б — районы, по которым зависимости не установлены

Рис. 16. Зависимости

элементов водного ба-

ланса рек Урала от

высоты над уровнем

моря (Я)

Р — осадки, R — полный

сток, S — поверхностный

сток, U — подземный

сток, Е — испарение,

коэффициент питания рек

подземными водами. 1 —

Полярный Урал, 2 — Се-

верный Урал, 3 — Средний

Урал, западный склон,

4 — то же, восточный

склон, 5 — Южный Урал,

западный склон, 6 — то

же, восточный склон

2000

100 200 300 -400 500

Рис. 17. Зависимости подземного сто-

ка (U) рек Румынии (Карпат) от

высоты над уровнем моря (Я) и

схема районов, к которым они

относятся

ЩШщ

/ /

L А

t-fojo

ЛО Е

ОСР

г*(

Ш,

ЙР

Jo *L 1®'

yi j

9?0

/GFr /

uv rfav^

sy/J

Wmm

Рис. 18. Зависимости валового

увлажнения территории

Румынии {W) от высоты над

уровнем моря и схема районов,

к которым они относятся

Нм

Рис. 19. Типологические структурные графики водного баланса

Болгарии: зависимости элементов водного баланса (в % от осадков)

от высоты над уровнем моря (Я)

W — валовое увлажнение территории, Е — испарение, S — поверхностный сток*

U — подземный сток, R — полный сток

СССР...», 1969). Результаты этих исследований положены в ос-

нову составления карт водного баланса горных районов СССР

(рис. 13—16). Кроме того, подробное исследование по этому ме-

тоду провела для восточной части Большого Кавказа Р. М. Каш-

кай (1966, 1973), получив при этом для разных горных поясов

структурные кривые водного баланса типа зональных.

Из последних работ следует упомянуть исследование в Румы-

нии И. Уйвари (Ujvari, 1972), в котором даны уточненные карты

элементов водного баланса Румынии, основанные на высотных

зависимостях для Карпат. Для двух элементов водного баланса

они приведены на рис. 17 и 18. Следует отметить высокую сте-

пень дифференциации территории Румынии по признаку зависи-

мости элементов водного баланса от высоты над уровнем моря

(например, для зависимостей R=f(H) выделено 20 районов),

при этом интересно, что довольно высокая степень обеспечен-

ности кривых достигнута при объединении на одной кривой не-

скольких несмежных районов.

Рис. 20. Зависимости элементов водного

баланса Альп or высоты над уровнем

моря (Н) и районы, к которым они

относятся

Р — осадки, R — полный сток, S — поверхност-

ный сток, U — подземный сток, Е — испарение,

W — валовое увлажнение территории. 1 —

Французские и Итальянские Альпы (без Про-

ванса и Венецианских известковых Предальп);

Швейцарские Альпы: 2-а — долины, открытые

на юг и восток, 2-6 — долины, открытые на

запад и север; 3 — Восточные известняковые

Альпы и Северные Предальпы Восточных

Альп; 4 — кристаллические Восточные Альпы

Для типологической характеристики водного баланса Балкан

(территории Болгарии) автор (1966) применил структурные

графики элементов водного баланса, выраженные в процентах

годовых осадков от высоты над уровнем моря (рис. 19). Этот ме-

тодический прием позволяет на одном графике получить соот-

ношение всех элементов водного баланса, описанных системой

уравнений, положенных мною в основу комплексного изучения

водного баланса, а также их динамику, связанную с высотной

поясностью. Левый график рис. 19 характеризует относительно

низкое испарение и валовое увлажнение территории при высо-

ких значениях потерь воды на поверхностный сток. Правый

график отличается относительно повышенным испарением и ув-

лажнением почвы при сравнительно низких значениях стока.

На рис. 20 приведены высотные интерполяционные графики

водного баланса для Альп (Черногаева, 1971).

Зависимости элементов водного баланса от высоты над уров-

нем моря, а не только давно применяемые подобные зависимости

для полного речного стока служат основой для воднобалансовых

карт. Без подобных зависимостей карты элементов водного ба-

ланса невозможно строить для горных районов даже при боль-

шом объеме исходных гидрометеорологических данных.

ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

Среди методов гидрологических исследований значительное

место принадлежит приемам, позволяющим на основании изме-

рений стока на реке в каком-либо створе оценивать водность ее

притоков и по существу речной сток в любой части ее бассейна.

Эти задачи решаются с помощью картографирования элементов

гидрологического режима и водности рек.

Метод картографирования применяется в гидрологии десяти-

летия, но, как это часто бывает в истории науки, его развитие

не было равномерным, все нарастающим, а характеризовалось

подъемами и спадами. Первая карта многолетнего речного стока

США, насколько мне известно, была опубликована восемь деся-

тилетий тому назад (Newell, 1892—1893). Но после ее выхода в

свет в литературе продолжительное время подобных карт не по-

являлось. В Советском Союзе гидрологическое картографирова-

ние испытало подъем с 20-х годов. И это было не случайно: при

огромных размахах индустриализации страны крайне скудные в

то время материалы о водности рек могли бы создать ряд труд-

ностей в осуществлении проектов народнохозяйственного строи-

тельства, если бы не была проявлена в гидрологической науке

известная гибкость, выразившаяся в решении сложных задач

применительно к запросам практики. В этом отношении значи-

тельная роль принадлежала приемам гидрологического карто-

графирования как методу интерполяционных решений при недо-

статочных гидрологических данных. Широкое распространение

получили также и другие приемы интерполяции, в основе кото-

рых лежали зависимости различных элементов водности и гидро-

логического режима от более полно изученных в то время метео-

рологических факторов. Картографирование и другие приемы

послужили большим вкладом в решение хозяйственных задач

первых пятилеток, но вместе с тем явились существенным сти-

мулом для развития гидрологической науки и фундаментально-

го становления ее теории.

Но этому периоду подъема гидрологической науки, о котором

здесь идет речь, предшествовал период исканий. Так, до середи-

ны 20-х годов преобладало мнение о том, что речной сток, даже

выраженный в относительных единицах — в модулях стока или

в миллиметрах слоя, нельзя обобщать по территории, так как он

зависит не только от зональных физико-географических условий,

но и от размеров площади бассейнов. В связи с этим одно время

даже господствовало мнение о том, что карты речного стока

можно строить лишь для различных диапазонов площадей бас-

сейнов.

К счастью, эта точка зрения просуществовала недолго, и на

смену ей пришли интересные работы Д. И. Кочерина (1932),

опубликовавшего в 1927 г. первую карту речного стока для Ев-

ропейской части СССР. Методологически важно, что эта карта —

плод теоретического обоснования правомерности обобщения дан-

ных по водности для рек разных размеров. Кроме того, Д. И. Ко-

черин сумел, располагая весьма скудными данными (только по

34 створам), получить достоверную карту. Это удалось благода-

ря привлечению для интерполяции данных об осадках.

Одновременно стали появляться более подробные карты сто-

ка по отдельным частям СССР, в том числе и составленная ав-

тором в 1932 г. первая карта речного стока для Дальнего Восто-

ка, охватившая бассейны рек, впадающих в Японское и Охотское

моря, бассейн Амура и бассейны рек Камчатки. Подобные кар-

ты появились по Уралу, Западной Сибири. Характерная для них

методическая черта — недостаточность данных для больших про-

странств с самыми разнообразными условиями формирования

речного стока. Эти черты присущи и современным картам миро-

вого водного баланса. Они сохраняются и для некоторых отдель-

ных крупных частей континентов.

Тем не менее последующий опыт, когда появились более

обильные исходные материалы, показал, что эти карты в общем

правильно освещали распределение стока по территории.

Следующий этап в развитии картографирования — известные

карты речного стока СССР Б. Д. Зайкова и С. Ю. Белинкова

(1937), Б. Д. Зайкова для СССР (1946) и для Европы (1938),

затем упоминавшаяся первая карта речного стока мира (Льво-

вич, 1945). После выхода в свет карты стока по США Ф. X. Ныо-

эля в гидрологической литературе наступил продолжительный