В половодье повреждаются сооружения в поймах рек, размываются берега, иногда покрываются песком ценные сельскохозяйственные угодья. Наибольшие половодья приводят к наводнениям, считаются стихийными бедствиями. Чтобы избежать затопления, осуществляют обвалование рек, строительство польдеров, плотин и водохранилищ. Учёт весеннего подъёма уровней рек необходим при проектировании и эксплуатации мостов, плотин, дамб и других народно-хозяйственных объектов в долинах рек, при эксплуатации водохранилищ и водопользовании.
Паводок - сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды в реке, возникающее в результате быстрого таяния снега при оттепели, ледников, обильных дождей, попусков воды из водохранилищ. В отличие от половодий паводки случаются в любое время года. Если паводок образуется вследствие быстрого увеличения расхода воды на отдельном участке реки, то он распространяется вниз по течению с большой скоростью, достигающей на равнинных реках скорости 5 км\час, на горных - 45 км\час. Высота такого паводка вниз по течению обычно убывает, но продолжительность увеличивается. Значительный паводок может вызвать наводнение.
Наводнения в период весеннего половодья на равнинных реках.
Для весенней поры, когда только начинается таяние снега, особенно характерна неустойчивость погодных условий. Оттепель неожиданно сменяется морозами и зимними вьюгами.
При изучении половодий учёные выделяют перечень переменных по времени основных факторов, обуславливающих высоту весеннего половодья:
- Запас воды в снежном покрове перед началом весеннего таяния;
- Атмосферные осадки в период снеготаяния и половодья;
- Осеннее - зимнее увлажнение почвы к началу весеннего снеготаяния;
- Глубина промерзания почвы к началу снеготаяния;
- Ледяная корка на почве;
- Интенсивность снеготаяния;
- Сочетание волн половодья крупных притоков бассейна.
Последние два фактора почти не влияют на объём весеннего половодья и учитываются лишь при прогнозе максимума половодья.
Рассмотрим далее каждый фактор, обуславливающий объём весеннего половодья, в отдельности. Это важно для понимания того, при каких условиях бывают наводнения, как составляется прогноз высоты и объёма половодья и т.д.
1. Запасы воды в снежном покрове.
Первый выпавший снег редко остаётся на зиму. Обычно в предзимье снег выпадает два-три раза и тут же тает. При этом увлажняется верхний слой почвы, что во многом определяет потери стока половодья.
Определение истинной величины снегозапасов в бассейне сопряжено с немалыми трудностями. Ведь снег залегает на местности крайне неравномерно. Причина не только в том, что в разных местах выпадает неодинаковое количество твёрдых осадков, сколько в том, что ветер переносит выпавший снег с места на место. Перенос снега начинается уже при скорости ветра 5 - 7 м/ с. Снег с открытых поверхностей сносится в различного рода понижения - лощины, балки, овраги, русла рек и ручьёв. Снег отлагается и в зонах перехвата - на опушках леса, в лесозащитных полосах, в садах, у изгородей, около отдельных деревьев и кустов. Один буран в открытой степи может до неузнаваемости изменить рельеф снежного покрова.
Некоторое влияние оказывают на него и зимние оттепели. При оттепелях снег тает преимущественно в поле и почти не тает в лесу. Соотношение между снегозапасами в поле, лесу, оврагах и прочих местах меняется от года к году. Почти всегда на 10% площади снегозапасы в 2 - 4 раза больше средней величины и ещё на 10% площади - в 1,5 - 2,0 раза меньше. Ввиду всех этих обстоятельств снегосъёмки производятся один раз в пять дней вблизи метеорологических станций на характерных для данной местности маршрутах длиной 2 км в поле и 0,5км в лесу и оврагах.
Измерения осуществляются каждые 10м, причём на 5 - 10 измерений высоты приходится одно измерение плотности. Если высоту снежного покрова hсн выразить в см, а плотность ? в г/см3, то снегозапасы в мм составляют: S=10hсн?. Заметим, что ландшафтно-маршрутные снегосъёмки выполняются с 1965 - 1966 года. Средние снегозапасы бассейна вычисляются как средние взвешенные с учётом доли площади, занятой полем, лесом и овражно - балочной сетью. В свою очередь, средняя величина снегозапасов для поля, также как для леса и овражно-балочной сети, определяется как средняя арифметическая из данных измерений. Обычно данных о снегозапасах в лесу в 3-5 раз меньше, чем в поле, и это отрицательным образом влияет на точность прогноза.
Снегосъёмка - дело трудоёмкое. Подчас работы приходится выполнять в пургу, на морозе, вдали от жилья. Главное же, измерения на маршруте не вполне показательны для бассейна в целом. Скажем поблизости от населённого пункта может не быть леса и оврагов. Вследствие этого в последнее время стали применять метод самолётной гамма - съёмки. Суть его заключается в следующем. Осенью перед выпадением снега производится съёмка радиоактивного фона земной поверхности по заранее выбранным маршрутам. Вторично съёмка производится в конце зимы. По степени ослабления радиоактивного излучения (гамма - поля) определяет величину снегозапасов. Погрешность таких измерений составляет 8-10%. Главная трудность при использовании этого метода связана с определением исходного фона. Кроме того, важно, чтобы влажность почвы с осени до весны не менялась.
2. Атмосферные осадки в период снеготаяния и половодья.
Весенние осадки, являясь дополнительным источником питания рек, играют весьма важную роль в формировании максимума весеннего половодья. Можно выделить осадки периода снеготаяния и размерзания почвы, а также осадки последующего весеннего периода до конца половодья. Первые обращаются в сток с теми же потерями, что и снегозапасы, вторые - с несколько большими потерями. Момент оттаивания почвы примерно совпадает с окончанием снеготаяния в лесу, а в безлесных районах оттаивание почвы начинается спустя 5-8 дней после схода снега.
3. Осеннее - зимнее увлажнение почвы к началу весеннего снеготаяния
Влажность верхнего слоя почвы толщиной 0,5 - 1,0м - самый важный фактор потерь талых вод. Но именно влажность почвы и есть самая изменчивая во времени и пространстве величина. В каждой низине влажность почвы больше, чем на возвышенных местах. Она существенно различается на песчаных и глинистых почвах, на распаханных целинных участках, при наличие травяной или древесной растительности и т.д. По этой причине, а также потому, что измерение влажности почвы - дело трудоёмкое и им начали заниматься сравнительно недавно( в лесу влажность почвы и сейчас не измеряется), при прогнозах широко используются разного рода косвенные характеристики. Самая распространённая из них - это разность между суммарными осадками и суммарным испарением за 2,5 - 3,0 месяца до устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через 0°С. Во время зимних оттепелей влажность почвы возрастает настолько, насколько убывают снегозапасы, если, конечно, не возникает зимних паводков.
4. Глубина промерзания почвы к началу снеготаяния
Скачать реферат