Способ прогноза величины талого стока с участка земной поверхности Советский патент 1992 года по МПК G01W1/14 

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-сьемки 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 снегостоямия, так как расчет снегозапасов базируется на разности уровней гамма-поля, измеряемых осенью до установления снежного покрова Ру0 и весной в период снеготаяния Русн Уровни гамма-поля Ру0 . определяемые ежегодно осенью, являются чрезвычайно изменчивой характеристикой, зависящей от

состояния увлажнения водосборов (оттепели, миграции влаги, весеннее снегостоя- ние). Поэтому расчет снегозапасов сопряжен с большими погрешностями особенно в период снеготаяния, когда использование PJ/O i 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 исVI(

О Јь 00

Ј

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 у0 и зимой при наличии снежного покрова Р усн . по разности Р у0 - Р Усн судят о запасе воды в снежном покрове в миллиметрах слоя S Р у0 - Русн

Основным недостатком этого способа определения величины снегозапасов является изменчивость измеренной величины Ру0 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 возможности 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 гамма- излучения 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 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.

Предлагаемый способ прогноза величи- ны такого стока с участка земной поверхности реализуется следующим образом. На самолете или вертолете устанавливается гамма-спектрометр с разрешающей способностью не меньше 12-13% и производится измерение уровня гамма-полей необходимой территории.

Величина талого стока по предложенному способу определяется по уравнению

Утал Рувл. - Руси, (мм)(1)

где Рувл. - среднее для всего водосбора значения уровня гамма-поля переувлажненных почвогрунтов определяется сразу после схода снега или хорошего дождя большой п родолжител ьн ости;

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 зависи- мости 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 км2, на 31 маршруте, общей протяженностью /760 км. Измерение Р увл. 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 определялись уровни гамма-поля Р усн. в период установления максимальных снегозапасов перед выпуском прогноза стока. Это позволило определять ежегодные за указанный период величины талого стока У Р уел. - Русн. и сравнить их с фактическими величинами талого стока. Во всех 13 случаях ошибка определения не превысила допустимую погрешность (более 27 мм).

Использование данного способа прогноза величины талого стока обеспечивает, по сравнению с существующими способами, следующие преимущества;

позволяет повысить точность определения слоя талого стока весеннего половодья авиационной гамма-съемкой;

позволяет производить определение

талого стока на больших площадях с достаточной точностью в малонаселенных и необжитых районах, в которых отсутствует стандартная сеть гидрометеорологических станций и постов,

позволяет расширить область применения на неизученные в гидрологическом от- ношении реки за счет того, что предложенный способ не требует наличия некоторых наблюдений за стоком и факторами его формирования.

Формула изобретения 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, измерение плотности естественного гамма-излучения того же участка земной поверхности в момент состав0

5

ления прогноза, обработку результатов измерений с нахождением разности измеренных 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.

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.

Определение величины талого стока с водосбора р.Сухоны

ее

867

800 775 781 763 766 719 766 721 761 699 746 75

69 112

89

100

116

89

12

126

139

105

9

167

107

111

2

9

-3

1

12

-12

-2

25

-7

-19

-12

-1

-1

-2