Содержание к диссертации
Введение
1. Характеристика физико-географических условий, определяющих сток рек Республики Камерун 8
1.1 Климат 8
1.2 Рельеф 21
1.3 Почвы 24
1.4 Растительность 25
1.5 Хозяйственная деятельности 28
1.6 Гидрография 29
2. Современные методы расчета максимальных расходов воды паводков 34
2.1 Общие положения 34
2.2 Типы формул для расчета максимальных расходов воды паводков при отсутствии данных гидрометрических наблюдений 37
2.3 Картирование гидрологических характеристик 48
2.4 Математическое моделирование процессов стока 54
2.5 Формулы для Камеруна 62
3. Исходная информация и сроки появления максимальных расходов воды рек Камеруна 65
3.1 Статистический анализ данных гидрометрических наблюдений 65
3.2 Сроки появления максимальных расходов воды 76
3.3 Временная изменчивость максимальных расходов воды 78
4. Связь максимального стока рек Камеруна с основными факторами 81
4.1 Исследование характера связей 81
4.2 Районирование территории Камеруна 97
5. Рекомендации по расчету максимального стока при отсутствии данных на территории Камеруна 109
5.1 Пространственное распределение максимального стока 109
5.2 Региональные зависимости 115
Заключение 120
Список источников 122
Приложения 131
- Климат
- Математическое моделирование процессов стока
- Исследование характера связей
- Региональные зависимости
Введение к работе
Актуальность темы. Республика Камерун расположена в
западной части Центральной Африки, примыкая к Атлантическому
океану. Общая площадь страны 475,4 тыс.км2. Климат меняется от
влажного тропического до сухого саванного. В экономике страны
преобладает аграрный сектор. Относительно развита сеть
шоссейных и железных дорог, составляющих по протяженности
около 5 тыс.км. Их дополняют грунтовые дороги протяженности
более 30 тыс.км. Большое значение для экономики страны имеют
вопросы водоснабжения, энергетики, строительства
гидротехнических сооружений, удовлетворения запросов речного транспорта, а также разработка мероприятия по защите от наводнений.
Наметившийся в конце XX века рост промышлегагого развития стран потребовал наличия достаточно надежных данных о речном стоке, особенно о максимальных расходах воды. Эти расходы определяют пропускную способность мостов и водопропускных отверстий при строительстве шоссейных и железных дорог, высоту дамб и плотин, объем водохранилищ, необходимость разработки мероприятий по защите от наводненій! и многое другое. Поэтому актуальность исследований проблемы максимального стока не вызывает сомнений. Особенно если учесть его слабую изученность и отсутствие широкомасштабных обобщений в Камеруне.
Целью исследований являлось щучепис условий формирования максимальных расходов воды рек Камеруна и разработка на этой основе методов их расчета при разном объеме исходной гидрометеорологической информации. В задачи работы входило изучение основных физико-географических и антропогенных факторов, влияющих на величину, а также на временную и пространственную изменчивость, максиматьного стока рек Камеруна; генетический и статистический анализ данных гидрометрических наблюдений; районирование страны по условиям формирования максимального стока; разработка рекомендаций по расчету максимальных расходов воды, особенно для случаев отсутствия данных гидрометрических наблюдений.
Методика исследований включает приемы генетического и статистического анализа данных наблюдений, а также нспользовашіс географо-гидрологического подхода при обобщении данных по территории. Анализ надежности ясходішх данных производился путем исследования статистической структуры рядов
максимальных расходов воды с применением аппарата статистической проверки гипотез.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработаны методы расчета максимальных расходов воды рек Камеруна при отсутствии данных гидрометрических наблюдений;
произведено райоїшровшше территории Камеруна по условиям формирования максимального стока;
выявлены пространственно-временные закономерности колебании максимального стока рек Камеруна;
исследованы корреляционные связи характеристик максимального стока с основными физико-географическими факторами, формирующими его величину.
Перечисленные результаты в подробном изложении выносятся на
защиту.
Практическое значение работы. Полученные результаты будут использованы строительными фирмами при проектировании и ремонте дорог, при строительстве гидротехнических сооружений (дамбы, плотины, водозаборы), в речном транспорте (порты, причалы), при мелиоративном строительстве, а также в учебном процессе при подготовке местных кадров гидрологов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на итоговых сессиях учебных советов РГГМУ (1999, 2000 гг.), а также оігубликованьї в четырех работах.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 105 наименований, 65 рисунков и 7 таблиц, а также приложения из 13 таблиц» 7 рисунков. Общий объем работы (без приложения) составляет 42 в страниц.
Климат
Климат Камеруна находится под влиянием двух факторов: на юге это атициклон Санте-Елен, на севере со стороны Сахары идет антициклон ссор, который зимой образует харматтан. Камерун находится под влиянием вух движущихся навстречу друг другу воздушных масс: стабильные онтинентальные сухие воздушные массы на севере и нестабильные влажные эздущные массы с моря на юге. Граница вдоль места встречи этих двух эздушных масс - субтропический фронт. Под влиянием воздушных масс оразуются четыре зоны: северная зона субтропического фронта (находится в ше харматтан), первая южная зона фронта (ширина 400 км), вторая южная она фронта (ширина 1200 км), третья южная зона субтропического фронта. Три своем движении эти зоны в зависимости от конкретного района (пределяют сухие сезоны и сезоны дождей. Нарис. 1.1. представлена схема іаспространения воздушных масс, влияющих на климат Камеруна, по ерритории Западной Африки [76].
От озера Чад до Экватора изменение широты на 11 позволяет [аблюдать всю гамму субтропического климата. Анализ климатических карт 76] позволил автору выделить на территории Камеруна пять климатических он (рис. 1.2).
Юг Камеруна находится в зоне типично экваториального климата, десь жарко и влажно круглый год. В остальной части страны климат кваториально-муссонный, для которого характерно четкое выделение двух сновных сезонов: дождливого лета и сухой зимы.
В южных районах страны круглый год господствуют юго-западные [уссоны, несущие влажный воздух с Атлантического океана. Летом, в ;ериод дождей, он проникает далеко на север. Муссон приносит большое оличество осадков: от 3000 до 5000 мм на побережье и 1500-1700 мм - на Эжнокамерунском плоскогорье. Северная часть Камерунского побережья тносится к числу наиболее влажных районов мира. В Дуале, например, жегодно выпадает до 4000 мм осадков. На западных и юго-западных стровах массива Камерун (районы Дебунджа и Бибунджа) количество ыпадающих осадков достигает 10000 мм. Это самое влажное место іфрики (рис. 1.2). Сухой сезон на побережье практически отсутствует: тот ороткий сухой сезон, который продолжается здесь с конца ноября и до іевраля, правильнее назвать менее влажным сезоном. Относительная лажность воздуха на побережье высока круглый год (80-90 %). среднегодовые температуры 25-26С, разность температур, как годовых, так суточных, незначительна: годовые амплитуды составляют 2-4С, суточные -8С.
Климат Южнокамерунского плоскогорья характеризуется делением ода на два сухих (декабрь-апрель и июнь-август) и два дождливых сентябрь-ноябрь и апрель-июнь) сезона. Наибольшее количество осадков гриходится на, так называемый, большой сезон дождей, который длится с ентября по ноябрь. Относительная влажность воздуха здесь держится в ечение года на уровне 70-80 %; среднегодовые температуры 23-24С. колебания температур в этом климатическом районе несколько больше, чем ta побережье. Столица Камеруна г.Яунде - типичный пример этой зоны. В ечение 140-170 дождливых дней в году здесь выпадает до 1500 мм осадков. Среднегодовая температура - 22,2С, относительная влажность воздуха -коло 80%.
В центральной и, особенно, в средней части страны, то есть на "реднекамерунском плоскогорье, климат жаркий и сухой с большими езонными и суточными колебаниями температуры. На климат этих районов ешающее влияние оказывает сухой северо-восточный пассат, дующий из "ахары, господствующий здесь с ноября по март. Этот пассат (харматтан) риносит большой ущерб сельскому хозяйству. Летом в эти районы роникает с побережья юго-западный муссон, который приносит дождливую огоду и несколько снижает температуру воздуха. Меньше всего осадков 500-600 мм) приходится на крайний север, где климат особенно жаркий и ухой. С конца ноября по начало марта здесь не бывает ни одного дождя, амые значительные в стране амплитуды колебаний температуры воздуха, ак годовые, так и суточные. Средняя суточная температура составляет 28С.
По сравнению с крайним севером страны плоскогорья Среднего и, собенно, Южного Адамава испытывают большое воздействие юго-ападного муссона. Количество осадков колеблется от 1200 до 1600 мм. !езон дождей в этом районе более продолжителен (с конца апреля по ктябрь). Вместе с тем большая высота района над уровнем моря (1000-1500 ) вызывает снижение температуры (среднегодовая температура 22,5С) и влажности воздуха (в районе Нгаундере относительная влажность 64%). В :вязи с этим район Среднего и Южного Адамава считается по своим климатическим условиям одним из наиболее благоприятных условий для кизни человека.
Некоторые особенности имеет климат горных районах западной части траны. Здесь сказывается значительная высота над уровнем моря, а также юлыпое влияние юго-западного муссона. Годовое количество осадков (остигает 2000 мм. Средняя годовая температура в этом районе - около 20С, і разность температур, как годовых, так и суточных, невелика. Слиматические условия этого горного района благоприятны для жизни геловека [19,29, 83,105].
Для более наглядного представления для территории Камеруна французским ученым Н. Оливи [76] были предложены схемы распределения одового количества осадков (рис. 1.3), среднегодовой температуры воздуха рис. 1.4) и среднегодового испарения (рис. 1.5).
К факторам, определяющим разные климатические условия Камеруна, южно отнести большое количество дождей и их распределение по сезонам габл. 1.1). Выпадение значительного количества дождей на территории траны определяется особенностями общей циркуляции атмосферы в Западной Африке, ее муссонным характером. Над Камеруном муссон [редставляет собой юго-юго-западный перенос воздушных масс из убтропических широт по западной и северо-западной периферии убтропического циклона. С конца июня по первую декаду сентября в Камерун чаще всего перемещается антициклон, формирующийся на юго-ападе. Эти антициклоны приносят большие дожди. Сильные осадки [аблюдаются также при прохождении холодных фронтов с волнами. "уточное количество осадков доходит до 150-200 мм. Разнообразие ;ождевых сезонов является одним из главных факторов, определяющих идрологический режим Камеруна. Подробнее остановимся на некоторых акторах. Южная часть страны, обладающая экваториальным климатом, смеет небольшой сухой сезон в июле, а сезон дождей длится почти весь ставшийся год. Например, в г.Кусери дожди длятся более шести месяцев. іольшое изменение в характере дождей объясняется тем, что от юга до евера Камеруна наблюдается переход от зоны экваториальных лесов до оны степей. Количество дождей за год меняется относительно региона, іапример, в горах Камеруна (город Дебунджа) за месяц выпадает такое оличество дождей, которое в центре Камеруна (город Яунде) выпадает за од. На рис. 1.6 показано расположение основных метеорологических постов Камеруна, данные о которых представлены в Приложении 1. Распределение лоя осадков по территории страны показывает региональный контраст, писанный выше: около 10000 мм в горах Камеруна и менее 400 мм на ерегу оз.Чад, т.е. в 25 раз меньше. Количество осадков, колеблющееся [ежду 1400мм и 1700мм, наблюдается в зоне ІГв.д. и 6с.ш. Количество ождей незначительно меняется от границы с республикой Конго до города дамауа. По направлению к северу наблюдается уменьшение количества ыпадающих осадков. На расстоянии 200км между г.Нгаундере и г.Гаруа азница в выпадающих осадках составляет 600мм.
Математическое моделирование процессов стока
В результате развития аналоговых и цифровых машин и разработки соответствующих математических методов широкое распространение получило датематическое моделирование гидрологических процессов. С использованием дногопараметрических моделей и усовершенствованных математических методов щя определения параметров модели стало возможным быстро производить ложные массовые расчеты. Математическое моделирование какого-либо явления ши системы с помощью цифровых вычислительных машин представляет собой юлучение совокупности математических и логических соотношений (уравнений, іеравенств и операторов), которая позволяет определить искомые (выходные) функции при заданной исходной информации (входе модели). Если моделируется гаводочный сток, являющийся результатом выпадения ливней, выходом модели яужит гидрограф стока в замыкающем створе бассейна; т.е. суммарные осадки іинус потери воды, поступающие в бассейн. Определение потерь воды юставляет наиболее сложную часть моделирования. В некоторых моделях іпределение потерь представляет собой задачу из двух частей: сначала щределяется объем потерь воды, а затем рассчитывается его распределение по іремени [38]. Большинство литературных источников по математическому моделированию речного стока рассматривает прогнозирование. Приводимое ниже шисание касается главным образом математических моделей для моделирования расчетного паводочного стока [30].
По одной классификации модели делятся на простые и сложные типы в швисимости от числа расчетных параметров и от мапшнного времени, потребного їдя расчета. Другая классификация делит модели на детерминистские динамические) или стохастические (вероятностные). Входные величины для детерминистических моделей задаются как ряд однозначных величин и на выходе голучается однозначные же функции. Иногда, однако, целесообразно задать «одные данные как стохастический ряд, например, в случае синтезированного яда величин ливня, основанного на выведенном законе распределения.
По типу исходных уравнений модели могут подразделяться на линейные и іелинейньїе, на модели с сосредоточенными и с распределенными параметрами.
Линейные модели - это такие модели, в которых искомая величина, ее фоизводные и интегралы стоят в первой степени. Большинство простейших тандартных моделей для преобразования избыточных осадков в сток являются ннейными. В качестве примеров таких моделей можно привести метод диничного гидрографа, метод изохрон и интеграл Дюамеля.
Так как физический процесс преобразования осадков в сток нелинеен, инейные модели не могут быть удовлетворительно использованы для описания того процесса, кроме случаев, когда влияние нелинейности не очень ущественно или когда требование к точности не слишком велики. В нелинейных юделях искомая величина, ее производные или интегралы стоят не в первой тепени, по крайней мере, в одном из уравнений и, по крайней мере, в одном [есте (слагаемом или множителе). К нелинейным моделям принцип уперпозиции неприменим.
В моделях с сосредоточенными параметрами бассейн обычно ассматривается как элементарная стоковая площадка, и параметры модели іредставляют собой характеристики, осредненные по бассейну. Однако физические процессы в бассейне можно описать более подробно посредством $ероятностного (статистического) осреднения [Бельчиков, Корень, Кучмент, 1972; Сучмент, 1972]. Для этого необходимо предположить устойчивые распределения шотности вероятности входных значений и параметров модели. При этом в модель входят математические ожидания соответствующих значений.
Модели с сосредоточенными параметрами описываются обыкновенными щфференциальными уравнениями, которые выражают зависимость входной и $ыходной функций только от времени; пространственные координаты не нслючены в эти уравнения. Поэтому пространственное распределение осадков, лхжа и инфильтрационной способности почвы в таких моделях не осматриваются. Осредненные по площади значения параметров могут вменяться только в функции времени. Иначе говоря, все характеристики 5ассейна рассматриваются как сосредоточенные в одной точке; размер бассейна сосвенно учитывается величинами, зависящими от его площади, включая время юбегания. Выход моделей с сосредоточенными параметрами, например, расход юды, относится только к отдельной точке, обычно к замыкающему створу їассейна или частного бассейна.
Модели с распределенными параметрами описываются щфференциальными уравнениями в частных производных, содержащими, по іеньшей мере, два аргумента. Другими словами, эти уравнения включают в юполнение ко времени еще хотя бы одну координату. Поэтому модели с определенными параметрами позволяют описать более или менее ісчерпьівающим образом пространственную неоднородность не только іараметров, но и входных и выходных величин. Сток или любая другая характеристика может быть в принципе, вычислена с помощью таких моделей для побой точки или части бассейна. Вследствие сложности уравнений и обычной неполноты исходных данных модели стока с распределенными параметрами наиболее трудно применять на ірактике.
Конечно, нельзя получить достаточно надежный результат при неточности входных гидрометеорологических данных. Основные проблемы при « пользовании моделирования для расчета паводочного стока следующие: юлучение математической модели, которая бы достаточно адекватно отражала гооцессы формирования стока, и определение надежных значений параметров щя использования в условиях несовершенной модели и информации о фошедших паводках, ограниченной по объему и недостаточно надежной.
Математические модели, как и всякие другие идеализации природных фоцессов, способны отразить лишь часть существующих причинно-ледственных связей, не будучи в состоянии охватить все богатство реального шра. Основная задача при построении математических моделей природных [роцессов - использование всей имеющейся информации с учетом ее ценности ІЛЯ того, чтобы обеспечить решение интерполяционных (диагностических) и рогностических задач.
Разработка динамико-стохастических моделей формирования стока со лучайными метеорологическими входами позволяет избежать ряд проблем, вязанных как с недостаточной длиной наблюдений за стоком так и с зменениями гидрологической системы. Отметим основные достоинства этих оделей [22].
1. Используемые в моделях стока метеорологические элементы обладают меньшей пространственно-временной изменчивостью, чем сток.
2. Разнообразное сочетание метеорологических элементов при сравнительно небольшом диапазоне изменений может приводить к существенно большим колебаниям стока. Поэтому по сравнительно коротким рядам метеорологических наблюдений могут быть установлены величины стока, определение которых путем непосредственных измерений требовало бы гораздо большего периода наблюдений.
3. Имеется возможность разделения генетически разнородных характеристик стока (например, максимальных расходов дождевого стока).
4. Делается возможным учет антропогенного изменения условий формирования стока и нестационарности метеорологических рядов.
5. Кроме статистических характеристик стока, динамико-стохастические модели позволяют получить дополнительную информацию о различных составляющих водного баланса, полезную при принятии водохозяйственных решений.
Вместе с тем, учитывая исключительную важность надежности расчетов в юдохозяйственном проектировании и необходимость сведения к минимуму ;тепени риска, переход от методов, основанных на обработке фактических омерений характеристик стока, к методам, где эти характеристики стока федвычисляются, должен осуществляться с большой осторожностью. Должна ыть достаточная уверенность, что используемые для этих целей динамико-;тохастические модели дают необходимую точность и могут быть обеспечены гадежным исходным материалом.
Исследование характера связей
Как и в России, в Камеруне наблюдений по максимальному дождевому стоку с малых водосборов чрезвычайно мало. Известно, что паводки, тем более ливневые, в умеренных широтах характеризуются особенностями, которые затрудняют организацию необходимых измерений. Они нерегулярны, неожиданны и быстротечны. Пики паводков часто проходят незарегистрированными и их максимальные уровни и расходы устанавливаются по следам уровней высоких вод или путем опроса местных жителей. О катастрофичности паводков и размерах максимумов нередко приходится судить по разрушениям и затоплениям.
В тропических и субтропических странах паводки более регулярны. В этом они в большой мере схожи с половодьями в северных широтах. Постоянный характер паводков, как об этом было отмечено в разд. 3.2, обусловлен постоянством муссонных дождей.
Процессы формирования дождевых паводков обусловлены многими факторами, которые тесно связаны между собой и влияние их может проявляться по-разному в различных климатических условиях, поэтому проблема паводков является наиболее сложной в гидрологических расчетах.
Все физико-географические факторы обычно делят на климатические и факторы подстилающей поверхности. К климатическим факторам, прежде всего, относятся такие метеорологические характеристики как суммарный слой осадков, их продолжительность, средняя и максимальная интенсивность, особенно основного ядра, общий ход дождей, повторяемость значительных дождей, площадь их распространения. К сожалению, для территории Камеруна большинство из этих характеристик не были рассчитаны из-за отсутствия данных.
Наиболее важными факторами подстилающей поверхности водосборов, влияющими на формирование стока дождевых паводков, являются те, которые определяют общие потери поверхностного стока и время стекания воды со склонов и добегания ее по тавельжной и русловой сети к замыкающему створу. Потери дождевых осадков, выпадающих на поверхность бассейна, складываются из следующих видов потерь:
а) задержание воды растительным покровом и смачивание поверхности почвы;
б) заполнение понижений микрорельефа;
в) инфильтрация - просачивание в крупные почвенные поры, трещины и корневые ходы под влиянием силы тяжести;
г) впитывание в почвенные капилляры под влиянием молекулярных и капиллярных сил;
д) фильтрация в почву при полном ее насыщении.
К сожалению, в условиях Камеруна количественно учесть эти потери не представляется возможным вследствие отсутствия данных наблюдений.
Из сказанного следует, что большинство формул для расчета максимального стока, рассмотренных во второй главе, не могут быть использованы в работе. Так, в Камеруне отсутствуют достаточно детальные наблюдения за дождями. К сожалению, автору удалось собрать данные лишь о среднесуточных осадках. Так же и в отношении максимального стока - имеются данные лишь о максимальных среднесуточных расходах воды. Никаких данных о потерях осадков нет. Относительно надежными являются лишь данные о площадях водосборов и их средних высотах. Поэтому влияние большинства факторов можно учесть только в качественной форме, анализируя карты распространения почво-грунтов, лесов, болот, разных форм рельефа, климатических зон. Формой их учета являются выделение районов с относительно однородными факторами, влияющими на формирование максимального стока. Количественным подтверждением однородности районов служат связи стока с площадью водосбора и средней высотой. При этом, как было указано А.М.Владимировым еще в 1970г., площадь водосбора является интегральным показателем условий формирования речного стока. В горных районах подобным фактором, правда, отражающим, главным образом, увлажненность территории является средняя высота водосбора.
Как было сказано в разд. 1.2, на территории Камеруна имеется существенное изменение высот местности (от нескольких метров над уровнем океана до 2000 м и более). Учитывая, что высота местности обычно влияет на распределение осадков, а те в свою очередь определяют величину паводков, то, прежде всего, было рассмотрено распределение максимальных месячных осадков по территории Камеруна.
Особенностью муссонных дождей является их большая продолжительность, как это уже было отмечено в гл. 3. В результате паводок формируется не от единичного дождя, а от волны осадков, которая может быть охарактеризована для условий Камеруна наибольшей месячной суммой осадков. Автором исследована связь максимальных месячных осадков со средней высотой водосборов.
Графики связи строились для ранее выделенных климатических районов. На рис. 4.1 и 4.2 показаны эти графики. Их анализ показывает, что заметного влияния высоты водосбора на осадки не наблюдается. Поэтому при построении карты распределения максимальных месячных осадков по территории Камеруна автором учитывалось лишь их пространственное изменение (рис.4.3). Как и на карте годовых осадков, наибольшие осадки выпадают на западном побережье Камеруна - в среднем 500мм. Далее к востоку и северу количество осадков закономерно уменьшается до 200 мм и даже до 100 мм. Такое распределение наибольших осадков соответствует климатическим особенностям Камеруна, о чем было сказано в разделе. 1.1. Следует отметить, что хотя связи максимальных осадков со средней высотой водосбора в явном виде не обнаружено, но на карте видно, что изолинии в 400 и 300 мм, в общем, повторяют резкую смену рельефа (см. разд. 1.2). Это же наблюдается и на карте годовых осадков.
Для тех же климатических районов была исследована связь максимальных осадков и максимального слоя стока. Графики связи показаны на рис 4.4 и 4.5. Приходится констатировать, что достаточно тесных связей не наблюдается, хотя видно, что принципиальная зависимость слоя максимального стока от максимальных осадков имеется - с увеличением осадков заметно и увеличение слоя стока. Наиболее заметно это в центральном и северном районах (районы III и IV). Очевидно, что наибольшие паводки формируются длительное время, зависят от предшествующего увлажнения и базисного стока в руслах рек. Влияет на характер связи и недостаточное количество пунктов наблюдения за осадками. Практически отсутствует связь максимальных расходов воды со слоем максимальных осадков, кроме южного района (район I), где наблюдается вполне четкая зависимость воды от осадков (рис. 4.6 и 4.7). Из этого графика можно судить о том, что расходы воды в этом районе начинают формироваться при выпадении 150 мм осадков.
Влияние высоты водосбора на модуль максимального стока практически не сказывается, хотя в центральном районе (район III) можно увидеть некоторое увеличение модулей с ростом высоты (рис. 4.8 и 4.9). Следует отметить, что именно в этом районе имеются наибольшие отметки высот (до 1400 м средняя высота).
Зависимость модуля максимального стока от площади водосбора, характеризующая редукцию модуля и широко используемая в России, положительных результатов для Камеруна не дала. На рис.4.10 и 4.11 представлены указанные зависимости, построенные для тех же районов, что и все предыдущие связи. Можно отметить, что разброс точек на этих графиках наибольший по сравнению с другими ранее рассмотренными связями, но характер их расположения очень близок к горизонтальной линии, т.е. редукции максимального стока практически не наблюдается. Это можно объяснить, скорее всего, тем, что интенсивное и длительное выпадение осадков, покрывающих сразу весь водосбор большим слоем, не создают того эффекта, который характерен для умеренных широт. Однако этот вопрос требует дальнейших исследований по мере увеличения количества пунктов наблюдений, особенно на малых реках.
Региональные зависимости
Еще в 1970 г. А.М.Владимиров показал, что существуют районные связи расходов воды с площадью водосбора даже при отсутствии связи модуля стока с этой площадью. Им же были объяснены и причины такого, на первый взгляд, противоречия. Причем эти связи, как правило, являются наиболее тесными. Поэтому автор исследовал связь максимальных расходов воды с площадью водосбора для каждого из четырех районов. Связи оказались очень тесными. Коэффициент парной корреляции изменялся от 0,94 в районе IV до 0,99 в районах I и III, т.е. близки к функциональным. Графики представлены на рис. 5.4 и 5.5 в логарифмических координатах. При их построении использованы те же пункты, что и при построении карты изолиний максимального стока. Подобные графики могут быть построены как для нормы, так и для расходов воды различной обеспеченности.
Учитывая, что максимальные расходы воды в практике строительного проектирования используются обычно в диапазоне обеспеченностей 0,01-10%, то для их определения автор использовал метод переходных коэффициентов, разработанный А.М.Владимировым в 1972 г. В качестве базового использован максимальный расход воды 1%-ной обеспеченности. Остальные расходы воды в указанном диапазоне обеспеченностей
Формула позволяет рассчитывать максимальный расход воды 1%-ной обеспеченности с погрешностью в среднем 10-15% (в зависимости от района). Формула подобного типа для максимального стока в практике строительного проектирования России отсутствует.
Максимальные расходы в диапазоне обеспеченностей от 0,01 до 10% рассчитываются по уравнению
Таким образом, расчет максимальных расходов воды наиболее часто встречающейся на практике требуемой обеспеченности производится при помощи переходного коэффициента X от опорного максимального расхода воды 1%-ной обеспеченности, определяемого в зависимости от площади водосбора. Карты максимального стока, уступая в надежности указанному методу, позволяют получить представление об его распределении по территории Камеруна, а также определить его величину для других обеспеченностей.
Осуществленные исследования показали, что для Республики Камерун необходимо:
- расширить сеть дождемерных пунктов, особенно с автоматической регистрацией осадков;
- устройство опытных бассейнов-индикаторов в характерных физико-географических районах и проведение на них стационарных гидрометеорологических и гидрофизических наблюдений;
- организация четырех стоковых станций (по одной в каждом из четырех районов) для исследования процессов формирования поверхностного и подземного стока;
- проведение экспедиционных исследований в районах с наиболее сложными условиями формирования речного стока.
Выполнение комплекса перечисленных исследований и мероприятий позволит усовершенствовать предложенные методы расчета максимального стока, особенно для малых рек.