WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 45 |

Наблюдения за поверхностным стоком, проведенные на 3-х стоковых площадках с уклоном 22…350, показали, что сток на поверхности почвы под пологом леса очень мал:

за вегетационный период 1969 г. его сумма составила 0,6 мм, а коэффициент стока - 0,001.

Незначительные величины поверхностного стока обусловливают почти полное отсутствие эрозии под пологом девственных буковых насаждений.

Как было установлено опытами, динамика впитывания определяется величиной предшествующего увлажнения почвы. При максимальном увлажнении коэффициент фильтрации в почвоподстилающие грунты на ЛГС “Аибга” близок к 0,03 мм/мин. Просочившиеся осадки обеспечивают устойчивое грунтовое питание ручьев 1-го порядка при площади водосборных бассейнов около 20 га (1000…1400 мм/год). Объем по спадовой кривой при полностью насыщенных почво-грунтах составляет 175 мм, а истощение влагозапасов происходит в течение не менее полугода.

Представляет интерес оценка естественной зарегулированности стока с помощью кривых обеспеченности суточных расходов воды (Соколовский, 1968). Коэффициент зарегулированности () определяется площадью нижней части гидрографа, ограниченной сверху средним многолетним расходом, т.е. долей базисного стока в годовом его объеме.

На кривых обеспеченности эта площадь ограничена модульным коэффициентом K=1,0 (на рис.17 она заштрихована). Для зоны буковых лесов получено значение = 0,75, буковокаштановых лесов (река Псий) - = 0,65, для зоны недостаточного увлажнения (сухие дубравы, р. Дюрсо) = 0,59.

Таким образом, в условиях избыточного увлажнения юго-восточной части Северного Кавказа наибольшей водорегулирующей и почвозащитной способностью обладают девственные буковые насаждения.

Рис. 17. Естественная зарегулированность стока на водосборах рек Псий (2), Дюрсо (3) и на контрольном водосборе №4 ЛГС «Аибга» (1).

В годовом водном балансе здесь преобладают инфильтрация в почвоподстилающие грунты (65%), а баланс вегетационного периода почти поровну делится между инфильтрацией и суммарным испарением. Склоновый сток составляет всего 6,0% в годовом балансе, и 2,6% - в балансе теплого сезона.

2.7. Гидрологическая роль дубовых лесов Причерноморья - В о д о о х р а н н а я р о л ь д у б о в ы х л е с о в Водоохранная роль дубовых лесов, как и букняков, как показано выше, проявляется в положительном влиянии лесной растительности на водный баланс элементарных водосборов, крупных речных систем и регионов. Это положительное влияние расценивается с точки зрения воздействия на грунтовое питание рек и ресурсы подземных вод, что в конечном счете определяет качество вод и сбалансированность режима их потребления. Поэтому при изучении водоохранной роли леса из всех элементов водного баланса наиболее важным является суммарный сток и его разделение на склоновую и грунтовую составляющие, а также инфильтрационная часть баланса.

Насаждения дуба скального приурочены к бурым лесным почвам, сформированным на аргиллитах, глинистых и песчаных сланцах, на высотах в основном до 500…700 м над ур. моря.

Исследования водоохранной роли дубовых лесов проведены в насаждениях дуба скального ЛГС "Горский", заложенном в 1974-75 гг. в Джубгском лесничестве Джубгского лесхоза. Подробная характеристика ЛГС “Горский” приведена выше.

В методическом плане оценка изменения водоохранной роли дубрав основана на изучении элементов водного баланса до рубки (калибровочный период продолжительностью 6 лет) и после проведения опытных рубок. На ЛГС “Горский” проводили наблюдения за осадками (по 21 осадкомеру Третьякова), стоком на тонкостенных железобетонных гидрометрических водосливах (с регистрацией напора воды самописцами уровня воды "Валдай"), испарением с почвы (по почвенным испарителям ГГИ-500-50), режимом влажности почвы (термовесовым способом), а также за температурой и влажностью воздуха на 5 метеоплощадках и температурой почвы до глубины 1,6 метра.

При расчете других элементов водного баланса использована следующая методика:

- за вегетационные периоды величина инфильтрации в почвоподстилающие грунты принята равной 0; в этом случае остаточным членом баланса будет транспирация древесной и травянисто-кустарничковой растительностью;

- за холодные периоды величина испарения с почвы и транспирация принята равной 0; в этом случае остаточным членом баланса будет величина инфильтрации.

Для контроля режима осадков, измеренных на ЛГС “Горский” определены зависимости между месячными суммами осадков на стационаре (ХГорск) и месячными суммами осадков на близлежащей метеостанции Джубга (расположена в 10 км от ЛГС) (Хдж) :

- за холодный период: Хгорск = 12,0 + 1,285 * Хдж, при r = 0,92 ± 0,03 (45) - за теплый период: Хгорск = - 5,7 + 1,264 * Хдж, при r = 0,92 ± 0,02 (46) С учетом зависимостей (45) и (46) годовая норма осадков на ЛГС “Горский” определена равной 1324 мм (676+648 мм). Это на 15% ниже средней годовой величины осадков, определенной за период фактических наблюдений на ЛГС (1517 мм). За этот период вследствие цикличности наблюдались 5 маловодных (осадки меньше нормы) и 6 многоводных лет (осадки больше нормы), причем максимальное превышение годовой нормы достигало 48…69%.

Перехват осадков пологом древостоя Rс в теплый период связан с величиной дождя X зависимостью: Rс = 0,12 * Х + 0,3, при r = 0,73 ± 0,04 (47) y = 4,8498e0,0002x R2 = 0,500 1000 1500 2000 Сумма осадков за год, мм Рисунок 18 – Связь перехвата осадков пологом дубового древостоя (в %) от годовой суммы осадков, мм Перехват осадков пологом, % На рис. 18 представлена зависимость величины перехвата осадков пологом леса от суммы осадков за год.



- С к л о н о в ы й с т о к. На всех водосборах ЛГС «Горский» сток можно полностью отнести к склоновому, поскольку продолжительность паводков невелика, и в засушливые периоды все ручьи пересыхают. При различиях в площадях водосборов в раза самого малого и самого большого бассейнов среднегодовая величина стока до рубки для 1-го водосбора составила 795 мм, для 2-го - 708 мм, для 3-го - 745 мм, и для 4-го - мм, или 46…52% от выпавших осадков. Основную часть годового стока составляет сток за холодный сезон, хотя летние паводки проходят интенсивнее, и превышают по объему осенне-зимние. В калибровочный период получены зависимости месячных сумм слоев стока 1-го и 2-го водосборов с контрольными - 4-ым и 3-им:

- для 1-го и 4-го (контрольного) водосборов:

Н1 = - 1,5 + 1,126 * Н4, при r = 0,98 ± 0,04 (48) - для 2-го и 3-го (контрольного) водосборов:

Н2 = - 0,04 + 0,958 * Н3, при r = 0,98 ± 0,01 (49) Ниже приведены результаты анализа экспериментальных данных по суммарным за месяцы осадкам и стоку за весь период наблюдений (1974-2005 гг.) по водосборам с различными опытными рубками в дубравной зоне – ЛГС «Горский».

y = 0,0007x2 + 0,61x R2 = 0,y = 0,0009x2 + 0,18x R2 = 0,0 100 200 300 400 500 Осадки, мм Сток тепл, мм Сток хол, мм Рисунок 19 – Связь сумм стока за месяцы с осадками за теплый и холодный сезоны на водосборе №1 ЛГС «Горский» Сток, мм y = 0,0007x2 + 0,50x R2 = 0,y = 0,0003x2 + 0,22x R2 = 0,0 100 200 300 400 500 Осадки, мм Сток хол., мм Сток тепл., мм Рисунок 20 – Связь сумм стока за месяцы с осадками за холодный и теплый периоды на водосборе №2 с котловинными рубками ЛГС «Горский» y = 0,0005x2 + 0,56x R2 = 0,100 y = 0,0001x2 + 0,26x R2 = 0,0 100 200 300 400 500 Осадки, мм Сток хол., мм Сток тепл., мм Рисунок 21– Связь сумм стока за месяцы с осадками за холодный и теплый периоды на водосборе №3 (контрольном) ЛГС «Горский» y = 0,0008x2 + 0,55x R2 = 0,y = 0,0003x2 + 0,24x R2 = 0,0 100 200 300 400 500 Осадки, мм Сток хол., мм Сток тепл., мм Рисунок 22– Связь сумм стока за месяцы с осадками за холодный и теплый периоды на водосборе №4 (контрольном) ЛГС «Горский» Сток, мм Сток, мм Сток, мм - Влияние экспозиции склона на режим влагозапасов в почве.

Влагозапасы в 1-метровом слое почвы на ЛГС “Горский” изучали на северном и южном склонах. По многолетним данным установлено, что между влагозапасами на склонах этих противоположных экспозиций существуют различия, определяемые зависимостью: Wc = 16,4 * Wю0,52, при = 0,65 ± 0,09 (43) Чем выше влагозапасы, тем менее влияние экспозиции, и при уровне наименьшей влагоемкости различия практически исчезают.

- В о д н ы й б а л а н с с к л о н о в в д у б р а в а х Данные результатов изучения элементов водного баланса на водосборах ЛГС "Горский" по сезонам и за гидрологические годы за весь период наблюдений приведены в табл.19.

Таблица 19 - Водный баланс контрольных (без рубок) водосборов ЛГС “Горский” Расходные элементы баланса, % Изменение ГидролоОсадки, влагозаперехват испарегические транс- инфимм пасов в осадков ние с сток годы пирация льтрация почве, % лесом почвы 1 2 3 4 5 6 7 4-ый водосбор - к о н т р о л ь к 1-ому 1977-78 1196 4,9 15,8 51,8 25,9 1,6 0,1978-79 1259 8,7 17,6 38,5 24,6 10,6 3,1979-80 1354 9,8 22,2 48,9 17,7 -3,4 -4,1980-81 1741 8,4 16,6 46,2 8,3 20,5 6,1981-82 2238 8,4 14,6 52,5 13,8 8,0 -2,1982-83 1774 5,2 15,8 52,7 18,4 7,9 5,1983-84 1179 5,6 20,1 31,1 17,4 25,8 2,1984-85 1743 3,0 15,7 40,8 20,6 11,7 -8,1985-86 1114 8,4 15,1 36,9 17,7 20,0 -1,1986-87 1509 7,5 10,5 42,5 22,3 17,2 6,1987-88 1965 11,9 9,6 46,5 10,8 12,7 -8,1988-89 1798 12,5 8,4 50,2 18,3 10,6 3,1989-90 1256 4,0 10,0 50,4 20,2 15,4 0,1990-91 1496 5,0 10,0 35,5 15,8 27,0 6,1991-92 1710 5,2 12,0 47,5 13,6 19,6 2,1992-93 1305 5,3 12,1 69,3 13,6 8,0 -8,1993-94 874 6,0 13,0 46,9 13,4 11,8 8,1994-95 1933 8,7 15,1 56,9 9,2 11,4 -1,Продолж. Табл. 1 2 3 4 5 6 7 1995-96 1648 6,7 8,6 72,8 12,9 1,4 -2,1996-97 1815 6,1 6,6 59,2 20,7 6,0 1,1997-98 1376 4,1 5,0 77,5 7,0 9,2 2,1998-99 1564 7,5 7,4 - - 23,3 8,1999-2000 1620 7,0 9,1 66,1 6,7 11,1 0,2000-2001 1484 6,2 13,9 49,7 20,0 7,2 3,2002-2003 1117 6,0 7,0 66,0 10,0 20,2 -9,2003-2004 1424 6,3 20,0 41,0 17,8 14,9 3,2004-2005 1634 6,9 30,6 55,9 10,0 7,1 6,Среднее 1523,2 6,9 13,4 49,4 15,6 12,5 0,3-ий водосбор - к о н т р о л ь ко 2-ому 1977-78 1259 4,7 14,9 53,2 23,7 3,5 5,1978-79 1210 9,1 18,4 43,4 27,7 -0,6 -2,1979-80 1354 9,8 22,2 47,8 12,8 1,2 -6,1980-81 1636 8,9 17,7 51,8 7,1 12,9 -1,1981-82 2238 8,4 14,6 42,1 13,7 18,4 -2,1982-83 1865 5,0 15,0 39,0 21,3 19,7 10,1983-84 1150 5,7 20,6 30,9 24,7 17,2 -0,1984-85 1743 3,0 15,7 42,9 21,1 12,8 -4,1985-86 1114 5,0 15,1 48,3 20,1 9,6 -1,1986-87 1509 7,5 10,5 44,8 20,0 17,2 6,1987-88 1965 3,0 9,6 42,9 21,1 14,8 -8,1988-89 1789 5,9 8,4 54,6 19,1 12,0 3,1989-90 1256 9,0 11,0 62,3 15,2 2,5 0,1990-91 1445 5,2 10,0 34,0 15,8 28,1 6,1991-92 1808 6,7 11,5 43,6 17,7 18,6 1,1992-93 1356 7,7 12,6 59,6 18,0 10,1 -8,1993-94 877 5,2 12,0 37,6 13,6 22,7 8,1994-95 1933 5,1 15,1 51,1 13,9 16,1 -1,1995-96 1648 0,9 8,6 68,4 21,4 3,0 -2,1996-97 1852 3,7 6,6 50,8 23,9 16,3 -1,1997-98 1417 1,1 5,0 67,9 7,0 15,9 3,1998-99 1711 0,3 7,4 39,2 32,1 14,4 6,1682 7,0 10,2 55,8 10,0 17,8 -0,1999-Продолж. Табл. 1 2 3 4 5 6 7 1614 7,0 13,2 46,8 20,0 13,5 -0,2000-2177 7,5 10,0 67,0 14,1 2,6 -1,2001-1140 6,0 20,0 43,5 22,9 4,5 3,2002-1343 6,2 10,0 40,4 19,0 20,9 3,2003-1583 6,6 14,0 53,4 20,0 11,3 -2,2004-Среднее 1560,0 5,8 12,9 48,7 18,5 12,8 0,Рис. 23. Средний водный баланс на контрольных водосборах в дубравах за период наблюдений 1977-2005 гг.





Связь между осадками и стоком на 4-ом ручье y = 0,083x1,R = 0,0 500 1000 1500 2000 Годовая сумма осадков, мм Рис. 24 - Зависимость годовых сумм осадков и стока на контрольном водосборе дубравного стационара.

В зависимости от количества и режима осадков в течение гидрологического гоСток, мм да наблюдаются различия в перераспределении расходных элементов баланса. Так, сток на контрольных водосборах изменялся в течение периода наблюдений от 31% до 53% по балансу; транспирация - от 7 до 28%; инфильтрация - от 3 до 26 %. Это значит, что процессы накопления и расходования влаги на облесенных склонах в многолетнем разрезе имеют сложный характер.

- В о д о р е г у л и р у ю щ а я р о л ь д у б о в ы х л е с о в Экспедиционные исследования формирования стока в зоне дубрав (бассейны рек Джубги и Псекупса) показали, что условия впитывания здесь как и в зоне буковых лесов, характеризуется чрезвычайной пестротой. На склонах с расстроенными древостоями вторичного происхождения сомкнутостью 0,3…0,4 коэффициенты стока могут достигать очень высоких значений (0,8…0,9) при доле поверхностного стока до 90%.

Изучение склонового стока на водосборах ЛГС "Горский" в формации дуба скального позволяет характеризовать эту зону менее способной регулировать паводки в сравнении с буковой. Так, максимальные за месяцы модули стока изменялись здесь в среднем от 8,1 до 15,3 л/с с га, т.е. их величины в 8…14 раз выше, чем в зоне буковых лесов. Максимальные годовые модули стока также очень высоки - в отдельные годы достигают 49 л/с с га.

Коэффициенты стока за отдельные паводки за холодный период имеют значение 50-93%, а в летние месяцы - уменьшаются до 2…22%. В среднем за 3 года наблюдений коэффициенты паводочного стока за холодный сезон составили 62…72%, а за теплый – 22…29%. Следовательно, их соотношение 2,6:1 (при усредненных величинах ливней:

60 мм - зимой, 50 мм - летом).

Таким образом, следует отметить более слабое водорегулирующее воздействие дубрав по сравнению с буковыми насаждениями, особенно в холодный период. В связи с малым бассейновым регулированием стока (как отмечалось выше, бассейны с площадью водосбора 23 га и 7 га практически не отличаются величиной регулирования) в зоне дубрав очень часто возникают периоды с напряженным водным балансом - с одной стороны, и катастрофическими паводками - с другой.

Гидрологическая роль пихтовых насаждений Нами были обследованы опытные стационарные водосборы, заложенные СевероКавказской ЛОС (бассейн р. Белой) после прекращения функционирования лесогидрологического стационара. Опубликованные материалы по этим водосборам не дают возможности характеризовать по полной программе состояние и изменения водоохранной и водорегулирующей функций пихтовых лесов региона. Однако, учитывая, что подобных стационаров в зоне пихтарников не существует, необходим анализ опубликованных данных с корректировкой на методические особенности выполненных экспериментальных работ.

Исходя из полученных Г.Т. Беленко данных, в условиях зоны пихтарников региона при годовом количестве осадков около 1200 мм половина их приходится на сток, а другая половина - на суммарное испарение и инфильтрацию. Поскольку суммарный сток на водосборе, площадь которого 12,4 га, составляет в среднем за 3 года 630 мм, а на водосборах с площадью 3-4 га - 511…524 мм, можно считать, что малые водосборы с площадью до 4 га не имеют грунтового питания, и весь сток их представляет собой только быстрый склоновый сток, т.е. проходящий в метровом слое почвы. На водосборах 12…15 га грунтовый склон равен в среднем около 110 мм за гидрологический год (15,5% от общего стока), или 9,2% от выпавших осадков.

Таким образом, в зоне пихтарников величина бассейнового регулирования сравнительно невелика - не более 10% в годовом водном балансе.

За холодный период среднее за 3 года количество осадков равно 469…479 мм, из них 194…330 мм уходит на сток, т.е. коэффициенты зимнего стока равны 0,58…0,69.

Осадки теплого сезона составляют 695…720 мм, из них 232…300 мм приходится на сток, и коэффициенты летнего стока почти в 2 раза ниже - 0,32…0,42, Бассейновое регулирование стока практически одинаково в теплое и холодное время года (50…60 мм за сезон).

Следовательно, зона пихтарников характеризуется значительной водообильностью как в зимнее, так и в летнее время. Однако бассейновое регулирование стока сравнительно невелико, что объясняется небольшой водовместимостью почвогрунтов и малой их водопроницаемостью в почвоподстилающие породы.

2.8. Изучение экологии горных лесов на речных водосборах На уровне основных речных систем при изучении экологических функций горных лесов использованы следующие методические особенности. Как известно, достаточно достоверных данных по всем элементам водного баланса для речных систем региона не имеется, поскольку неизвестна ни длительность изменений во времени элементов водного баланса (под влиянием хозяйственных мероприятий), ни распределение их по площади (из-за чрезвычайно сложных взаимодействий факторов среды). Наиболее точными в расчете для речных систем являются величины стока (5%), и значительно менее точны данные об осадках (даже при наличии достаточно густой сети осадкомерных пунктов) - вследствие влияния орографии на ливневые осадки и случайности их распределения по площади и во времени).

Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 45 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.