Способ прогноза величины талого стока с участка земной поверхности

 

Использование: гидрология, прогноз талого стока бассейнов водоемов. Сущность изобретения: проводят гамма-съемку участка жесткости при максимальном насыщении земной поверхности влагой. Проводят гамма-съемку той же местности в момент составления прогноза величины такого стока. По разности первого и второго значений плотности естественного гамма-излучения определяют ту часть влаги, содержащейся в снежном покрове на момент составления прогноза, которая не будет поглощена почвой при таянии снега. Величину гамма-излучения используют при разработке прогноза стока в последующие годы. 1 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 ЧЧ 1/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4624225/10 (22) 22. l2.88 (46) 07.09.92. Бюл. М 33 (71) Государственный гидрологический институт (72) Л.К. Вершинина (56) Труды института экспериментальной метеорологии, вып. 14(92). M., Гидрометеоиэдат, 1980, с. 8.

Труды института сельскохозяйственной метеорологии, вып. 17, Л., Гидрометеоиздат, 1986, с. 64 — 66. (54) СПОСОБ ПРОГНОЗА ВЕЛИЧИНЫ ТАЛОГО СТОКА С УЧАСТКА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится. к области гидрологии и предназначено для определения величины талого стока за период весеннего половодья.

Известен способ определения величины талого стока в период половодья с использованием результатов авиационной гамма-съемки снежного покрова. Способ базируется на известных стандартных зависимостях стока от обусловливающих факторов, основным из которых является запас воды в снежном покрове. Основным недостатком способа является использование запасов воды в снежном покрове, получаемых гамма-съемкой в период снегостояния, так как расчет снегозапасов базируется на разности уровней гамма-поля, измеряемых осенью до установления снежного покрова

Руо и весной в период снеготаяния Русн

Уровни гамма-поля Ру,, определяемые ежегодно осенью, являются черезвычайно изменчивой характеристикой, зависящей от

„„ А „„1760484 А1 (57) Использование: гидрология, прогноз талого стока бассейнов водоемов, Сущность изобретения: проводят гамма-съемку участка жесткости при максимальном насыщении земной поверхности влагой. Проводят гамма-съемку той же местности в момент составления прогноза величины такого стока, По разности первого и второго значений плотности естественного гамма-излучения определяют ту часть влаги, содержащейся в снежном покрове на момент составления прогноза, которая не будет поглощена почвой при таянии снега. Величину гамма-излучения используют при разработке прогноза стока в последующие годы, 1 табл. состояния увлажнения водосборов (оттепели, миграции влаги, весеннее снегостояние). Поэтому расчет снегозапасов сопряжен с большими погрешностями особенно в период снеготаяния, когда использование Руо, измеренных осенью, приводит к фиктивным значениям снегозапасов при полном их отсутствии на отдельных участках водосбора. Поэтому в данном способе используется корректировка измеряемых значений снегозапасов, прежде чем их использовать для расчетов стока, что отражается на снижении точности.

Известен также способ определения водных запасов в верхнем слое почвы и на ее поверхности.

Этот способ основан на измерении эффекта поглощения водой гамма-излучения естественных радиоактивных элементов земной поверхности.

Наиболее близком по технической сущности и достигаемому результату при ис1760484 пользовании в качестве прототипа выбран способ авиационной гамма-съемки влажности почвы и снежного покрова, Способ авиационной гамма-съемки основан на том, что . измеряют уровень гамма-поля земной поверхности исследуемой территории

Ру осенью до установления снежного покрова Р уо и зимой при наличии снежного покрова P ycH, no разности P y, P усн судят о запасе воды в снежном покро.ве в миллиметрах слоя S = Р y PycH

Основным недостатком этого способа определения величины снегоэапасов является изменчивость измеренной величины

Ру в течение осенне-зимнего периода из-за оттепелей и миграции влаги к верхним горизонтам мерзлой почвы, что в ряде случаев дает большие погрешности до

100 и более. Это ограничивает воэможности использования способа во многих районах нашей страны.

Недостатком способа-прототипа также является то, что он определяет лишь запас воды в снежном покрове, а гидрологическая служба прогнозов и различные отрасли народного хозяйства нуждаются в знании величины талого стока с площадей, покрытых снежным покровом.

Целью изобретения является повышение точности прогнозов стока весеннего половодья, особенно в малонаселенных и необжитых районах, где недостаточна или отсутствует наземная сеть гидрометеорологических станций и постов .

Указанная цель изобретения достигается тем, что способ прогноза величины талого стока с участка земной поверхности, включающий измерение плотности естественного гамма-излучения участка земной поверхности при отсутствии снежного покрова в момент времени, предшествующий моменту составления прогноза (осенью), измерение плотности естественного гаммаизлучения того же участка земной поверхности в момент составления прогноза, обработку результатов измерений с нахождением разности измеренных значений плотности естественного гамма-излучения, отличающийся тем, что плотность естественного гамма-излучения участка земной поверхности при отсутствии снежного покрова измеряют в условиях максимального насыщения участка земной поверхности влагой, а измерения естественного гаммаизлучения того же участка земной поверхности, соответствующие моменту составления прогноза, проводят в период, не превышающий 10 лет после измерения

35 гамма-поля P усн. в период установления максимальных снегозапасов перед выпу40 ском прогноза стока. Это позволило определять ежегодные за указанный период величины талого стока Y - P у л. - Русн. и сравнить их с фактическими величинами талого стока. Во всех 13 случаях ошибка опре45 деления не превысила допустимую погрешность (более 27 мм), Использование данного способа про гноза величины талого стока обеспечивает, по сравнению с существующими способа50 ми, следующие преимущества; позволяет повысить точность определения слоя талого стока весеннего половодья авиационной гамма-съемкой; позволяет производить определение

55 талого стока на больших площадях с достаточной точностью в малонаселенных и необ5

25 естественного гамма-излучения участка земной поверхности при отсутствии снежного покрова.

Предлагаемый способ прогноза величины такого стока с участка земной поверхности реализуется следующим образом, На самолете или вертолете устанавливается гамма-спектрометр с разрешающей способностью не меньше 12-137 и производится измерение уровня гамма-полей необходимой территории.

Величина талого стока по предложенному способу определяется по уравнению

Утдд = Рувл. - Pyca, (мм) (1) где Рувл, — среднее для всего водосбора значения уровня гамма-поля переувлажненных почвогрунтов определяется сразу после схода снега или хорошего дождя большой продолжительности;

Руси. — среднее для всего водосбора значение уровня гамма-поля, измеренное на дату составления прогноза.

Уровень гамма-поля Р уел. может определяться только один раз в 10 лет в зависимости от того — подвергается ли территория хозяйственной деятельности человека (вырубка леса, распашка и др.).

В качестве примера рассмотрим реализацию способа на водосборе р. Сухоны, площадью 34800 км, на 31 маршруте, общей, протяженностью 760 км. Измерение Р yen. проводили в течение трех сезонов для установления факта постоянства этой величины в допустимых пределах. Была установлена величина Р увл., равная 867 мм (см. табл.).

Далее в течение 13 лет on ределялись уровни житых райойах, в которых отсутствует стандартная сеть гидрометеорологических станций и постов, 1760484 ления прогноза, обработку результатов измерений с нахождением разности измерен-, ных значений плотности естественного гамма-излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, плотность естественного гамма-излучения участка земной поверхности при отсутствии снежного покрова измеряют в условиях максимального насыщения участка земной поверхности влагой, а измерения естественного гамма-излучения того же участка земной поверхности, соответствующие моменту составления прогноза, проводят в период, не превышающий 10 лет после измерения естественного гамма-излучения участка земной поверхности при отсутствии снежного покрова. позволяет расширить область применения на неизученные в гидрологическом отношении реки за счет того,. что предложенный способ не требует наличия некоторых наблюдений за стоком и факто- 5 рами его формирования, Формула изобретения

Способ прогноза величины талого стока с участка земной поверхности, включающий 10 измерение плотности естественного гаммаизлучения участка земной поверхности при отсутствии снежного покрова в момент времени, предшествующий моменту составления прогноза, измерение плотности 15 естественного гамма-излучения того же участка земной поверхности в момент составОпределение величины талого стока с водосбора р.Сухоны

Расхождение, мм фаст.

Ур ч к

Год поло- Уровни гамма-поля, мм водья

f увы. f сн

Величина тагюго стока мм расчетная фактичесУроси, кая уфдкг

67

103

92

86

104

101

148

101

146

124

106

168

121

113

Составитель Л.Вершинина

Редактор Т,Иванова Техред М.Моргентал Корректор А .Долинич

Заказ 3185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1976

1977

1978

1979

1981

1982

1983

1984

1986

1987

Среднее 867

764

781

763

766

719

766

721

743

761

699

746

754

69

112

89

116

89

124

126

139

94

167

107

111

9

-3

14

12

-12

-24

-7

-19

-12

-1

-14