Виды прогнозов. Прогноз весеннего половодья

Прогнозы режима рек и водоемов представляют большой интерес для ряда отраслей народного хозяйства – энергетики, речного транспорта, городского хозяйства и т.д. Такие прогнозы составляются для всей страны Гидрометцентром СССР и для отдельных регионов – местными управлениями Госкомгидромета.

По своему содержанию гидрологические прогнозы делятся на прогнозы водного режима (т.е. стока, расходов и уровней воды) и на прогнозы ледовых явлений (сроков появления льда, замерзания, толщины льда, сроков вскрытия). За последние 10-15 лет стали также составляться прогнозы русловых переформирований в реках.

По степени заблаговременности прогнозы делятся на долгосрочные и краткосрочные. В гидрологии к долгосрочным относятся прогнозы с заблаговременностью более 15 сут. Прогнозы с меньшей заблаговременностью считаются краткосрочными.

Ниже коротко остановимся на долгосрочных прогнозах снегового весеннего половодья и на краткосрочных прогнозах уровней воды в реках.

Прогноз половодья складывается из прогноза объема стока за время половодья и прогноза максимальных расходов. Исходными данными для прогноза объема стока служат: сведения о запасе влаги в снеговом покрове к концу зимы, сведения о запасах влаги в грунте к моменту перехода температуры через 0° предшествующей осенью и метеорологический долгосрочный прогноз осадков на период снеготаяния и половодья.

Определение запаса влаги в снеговом; покрове делается на основе снегомерных съемок. Такие съемки по фиксированным в каждом бассейне маршрутам производятся периодически в течение всей зимы. При ручном способе снегомерной съемки в ряде точек на каждом маршруте определяется толщина снегового покрова и его плотность. Произведение толщины снегового покрова на его плотность дает массу заключенной в снеге влаги на единицу площади. Полученные данные осредняются по площади бассейна. В настоящее время в производство снегомерных съемок внедряется метод регистрации естественного гамма-излучения земной поверхности. Снег ослабляет естественное гамма-излучение по показательному закону. Интенсивность гамма-излучения при снеговом покрове, содержащем s, кг/м², влаги,

, (93)

где: I₀ – интенсивность гамма-излучения почвы;

a – коэффициент ослабления радиации.

Детектор гамма-излучения устанавливается на самолете. Облет фиксированного маршрута перед появлением снегового покрова дает распределение по длине маршрута интенсивности I₀. Облет при наличии снегового покрова дает распределение интенсивности I. Уравнение (93) позволяет после этого вычислить величину s (коэффициент ослабления a для воды известен).

Влага, содержащаяся осенью в поверхностном слое грунта (толщиной 0,5-1,0 м), с наступлением отрицательных температур замерзает и поэтому содержание влаги в этом слое в прогнозах снегового половодья именуется льдистостью грунта. Инфильтрация воды в грунт, во время снеготаяния связана со льдистостью грунта обратной зависимостью: чем больше льдистость, тем меньше инфильтрация, и значит тем больше поверхностный сток, формирующий половодье. Связь между потерями воды на инфильтрацию и льдистостью грунта устанавливается в каждом бассейне эмпирическим путем. Наблюдения над увлажненностью грунта ведутся агрометеорологическими станциями.

Опуская второстепенные члены баланса воды в бассейне за время половодья, можно написать следующие выражения для объема половодья:

, (94)

где: V_пол – объем влаги в снеговом покрове бассейна на конец зимы;

V_ин – объем потерь воды на инфильтрацию;

V_ос – объем осадков за время снеготаяния и половодья.

Наиболее надежно в правой части уравнения (94) определяется первый член – запас влаги в снеговом покрове. Погрешности прогноза по уравнению (94) чаще всего обусловлены ошибками в оценке объема инфильтрации.

Максимальный расход половодья устанавливается с помощью графика приближенной связи максимальных расходов с объемами половодий, который строится по данным наблюдений над стоком за предшествующие годы. Располагая величиной максимального расхода, легко с помощью кривой расходов предсказать максимальный уровень.