На правах рукописи

МИШОН Виталий Михайлович

Теоретические и методические основы оценки ресурсов поверхностных вод в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения европейской части России

25.00.27. – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени

доктора географических наук

Воронеж – 2007

Работа выполнена на кафедре природопользования Воронежского государственного университета

Официальные оппоненты:

доктор географических наук Бабкин Владимир Иванович, Государственный гидрологический институт

доктор географических наук, профессор Коронкевич Николай Иванович, Институт географии РАН

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кумани Михаил Владимирович, Курский государственный университет

Ведущая организация – Институт водных проблем РАН

Защита состоится 13 ноября 2007 г. в 13-30 часов, ауд. 408, на заседании диссертационного совета ДМ 212.036.02 при Воронежском государственном педагогическом университете по адресу: 394043, Воронеж, ул. Ленина, 86.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного педагогического университета

Диссертация в виде научного доклада разослана ___ октября 2007 г.

Отзывы о работе в двух экземплярах, заверенные подписями и печатями, просим направлять в адрес Воронежского государственного педагогического университета

Ученый секретарь диссертационного совета В.И. Шмыков

ДМ 212.036.02

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Водные ресурсы в рассматриваемых зонах определяются в основном величиной весеннего поверхностного стока малых рек и временных водотоков, часто называемого местным стоком. Уровень хозяйственного освоения здесь водных ресурсов характеризуется в первую очередь, степенью использования вод местного стока и, во вторую очередь, статическими запасами воды в прудах и водохранилищах. Поэтому детальное изучение закономерностей формирования и распределения снежных ресурсов и местного стока, разработка методов их расчета и оценки для зон недостаточного и неустойчивого увлажнения представляют большой научный и практический интерес. Однако фундаментальные исследования снежных ресурсов и ресурсов местного весеннего стока для важнейшего в хозяйственном отношении крупного индустриально-аграрного региона России, каким является Черноземный центр, отсутствуют.

Предлагаемая диссертация, в виде научного доклада, представляет собой попытку восполнить этот пробел. Работа состоит из трех частей. В ее первой части дана оценка основного стокообразующего фактора – снежных ресурсов. Вторая часть посвящена анализу формирования и методам расчета местного весеннего стока. Третья часть – статическим водным ресурсам – запасам воды в прудах и в водохранилищах и степени регулирования ими местного стока.

Цель и задачи исследования. Основной целью диссертации является разработка теоретических и методических основ для количественной оценки распределения снежных ресурсов на основных элементах ландшафта: в поле, лесу, лесных полосах, в овражно-балочной сети; разработка системы поправок к зональной величине местного стока на азональные условия его формирования; разработка нового метода расчета подземного стока в период весеннего половодья; разработка метода совместного картирования динамических и статических водных ресурсов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Разработан метод оценки снежных ресурсов в районах с развитой овражно-балочной сетью и островной лесной растительностью;
2. Дано теоретическое обоснование метода гидрологического районирования;
3. Теоретически обоснован и предложен метод расчета подземного питания рек в период весеннего половодья;
4. Предложен метод расчета коэффициента вариации весеннего поверхностного стока;
5. Выявлены физические основы и механизм снегоохранной роли лесомелиоративных мероприятий;
6. Разработана система поправок к зональным картам весеннего поверхностного стока на азональные условия его формирования;
7. Предложена методология совместного картирования динамических и статических водных ресурсов;
8. Исследована гидрологическая роль рельефа и орографического строения рассмотренного региона;
9. Исследована гидрологическая роль овражно-балочной сети, предложен метод для определения ее площади и емкости;
10. Выявлены и описаны закономерности формирования снежных ресурсов в зависимости от погодных условий и получена количественная оценка их распределения в лесах, лесных полосах и в овражно-балочной сети.
11. Разработан метод расчета стока малых рек и временных водотоков.

Исходные материалы и методы исследований. В настоящих исследованиях использованы опубликованные материалы многолетних наблюдений опорной сети гидрометеорологических и водно-балансовых станций, наблюдения на парных водосборах проводимые по программе МГД, материалы специальных снегомерных съемок в оврагах и балках, лесах и лесных полосах, материалы аэрофотосъемок схода снежного покрова в бассейне одной из средних рек Среднерусской возвышенности, фондовые материалы различных проектных и научно-исследовательских институтов и организаций. Все использованные материалы вполне надежны и большая часть их опубликована. В работах, опубликованных автором, на них имеются ссылки.

Для оценки снежных ресурсов и ресурсов местного стока использованы методы: балансовый, гидролого-климатический, интерполяционный, статистический.

Научная новизна и практическое значение исследований. Разработанные методы и результаты исследований являются новыми. Получены новые знания о распределении снежных ресурсов по основным элементам географического ландшафта. Эти результаты целесообразно использовать в курсах лекций по гидрологии суши и гидрофизике, а также в научной деятельности.

Предлагаемый путь составления карт снегозапасов в районах со значительным расчленением рельефа и островной лесной растительностью может быть успешно использован в оперативной работе гидропрогнозистов.

Предложенные методы, методики и модели могут быть использованы не только для более надежной оценки ресурсов поверхностных вод Центрального Черноземья, но и для сопредельных территорий.

Предмет защиты. Предметом защиты и научной новизной являются разработанные автором: 1) метод расчета стока малых рек и временных водотоков, количественно учитывающий влияние азональных факторов на величину зонального стока; 2) метод расчета подземного стока в период весеннего половодья; 3) метод расчета коэффициента вариации весеннего стока для неизученных рек; 4) метод оценки снежных ресурсов для территорий со значительной густотой овражно-балочной сети и островной лесной растительностью; 5) механизм оценки снегоохранной роли леса и, особенно, лесных полос. 6) методология совместного картографирования динамических и статических ресурсов поверхностных вод.

Основные защищаемые положения. На защиту вынесено восемь групп научных положений и результатов исследований:

1. Снежные ресурсы как основной фактор формирования водных ресурсов.
2. Метод оценки снежных ресурсов в условиях расчлененного рельефа и островной лесной растительности.
3. Методика гидрологического районирования.
4. Подземный сток в период весеннего половодья и метод его расчета.
5. Зональный, азональный и аномальный весенний сток.
6. Учет основных азональных и аномальных факторов при расчете местного стока.
7. Метод расчета коэффициента вариации весеннего стока.
8. Методология совместного картографирования динамических и статических ресурсов поверхностных вод.

Апробация работы.

Полученные результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на трех Всесоюзных и Всероссийском гидрологических съездах, на съездах Географического общества СССР (секция Гидрологии и Климатологии), на Всесоюзных и Всероссийских конференциях, на Межрегиональных и Региональных конференциях и совещаниях, на Областных научно-практических конференциях и семинарах:

Всесоюзные и Всероссийский гидрологические съезды: IV - г. Ленинград, 1976 г.; V - г. Ленинград. 1988 г.; VI - г. С.-Петербург, 2004 г.

Съезды Географического общества СССР: IV - г. Ленинград, 1975 г.; VII - г. Фрунзе, 1980 г.

Всесоюзные и Всероссийские конференции и совещания: „Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях" (М.. 1987 г.); „Комплексное освоение водохранилищ" (М, 1965 г.); „Гидрологические исследования ландшафтов'" (г. Новосибирск, 1986 г.); „Территориальная организация общества и управления в регионах" (г. Воронеж, 2002 г.); „Современные проблемы исследований водохранилищ" (г. Пермь, 2005 г.); „Современные проблемы водохранилищ и их водосборов" (г. Пермь, 2007 г.).

Межрегиональные и региональные научно-технические и научно- практические конференции: «Антропогенные ландшафты ЦЧО» (г. Воронеж, 1972 г.); „Антропогенные ландшафты Центральных Черноземных областей и прилегающих территорий" (г. Воронеж, 1975 г.); „Экологические основы природопользования в бассейне Дона" (г. Ростов на Дону, 1980 г.); „Территориальная организация общества и управление в регионах" (г. Воронеж, 1990 г.); „Рациональное использование и охрана водных ресурсов Липецкой области" (г. Липецк, 1993 г.); „Экология бассейна Дона" (г. Воронеж. 2005 г.).

Межвузовские конференции: 17 научно-техническая конференция (г. Ровно. 1968 г.); „Территориальная организация народного хозяйства крупного экономического района в условиях новых форм хозяйствования" (г. Воронеж, 1990 г.); „Столетие экспедиции В.В.Докучаева в Каменной степи" (г. Воронеж, 1992 г.).

Областные научно-практические конференции и совещания: „Картирование стока рек и временных водотоков" (г. Воронеж, 1976 г.); „Борьба с эрозией почв в Воронежской области" (г. Воронеж, 1965 г.); „Природные ресурсы Лискинского района Воронежской области и их рациональное использование" (г. Лиски, 1977 г.); „Воронежское водохранилище" (г. Воронеж, 1985 г.); „Природные ресурсы Воронежской области, их воспроизводство, мониторинг и охрана" (г. Воронеж, 1995 г.).

Межфакультетские семинары Воронежского Государственного Университета по проблеме: „Концепция биогеосферных исследований состояния и динамики природной среды в условиях интенсивного воздействия антропогенных факторов на территории ЦЧР" (г. Воронеж, 2002; 2003 г.г.).

Результаты исследований неоднократно обсуждались на годичных (1967-2007г.г.) конференциях Воронежского государственного университета и Воронежского государственного аграрного университета (1976 г.; 1980 г.; 1991 г. и др.).

Основные результаты научных исследований опубликованы в 12 монографиях (4 коллективных, 3 – в соавторстве), 5 учебных пособиях, рекомендованных Минвузом СССР и РФ для обучения студентов по специальности «Гидрология суши» и в 60-ти научных публикациях.

Защищаемые положения

1. Снежные ресурсы как основной фактор формирования водных ресурсов.

В лесостепной и степной зонах снегозапасы представляют собой главный фактор формирования речного стока. Сток снегового половодья временных водотоков, не имеющих подземного питания, является единственным источником заполнения прудов и малых водохранилищ водой.

Из всех характеристик снежного покрова важнейшим интегральным стокообразующим показателем является максимальные снегозапасы. Определенные для конкретной территории (района, зоны или водосбора реки), они характеризуют снежные ресурсы этой территории.

Поэтому в настоящем разделе основное внимание уделено выявлению закономерностей и особенностям формирования снегозапасов на основных элементах ландшафта, оценке их влияния на формирование стока талых вод и разработке более совершенных методов учета снежных ресурсов в бассейнах рек со значительным расчленением рельефа местности и островной лесной растительностью.

1.1. Роль рельефа в формировании и распределении снежных ресурсов

Анализ многочисленных материалов наблюдений опорной сети гидрометеорологических станций европейской территории России показывает, что на величину снегозапасов при прочих равных условиях существенное влияние оказывает высота местности, а также экспозиция склонов (Мишон, 1966).

Увеличение количества осадков с высотой местности обусловлено адиабатическим изменением состояния атмосферы. Подъем воздуха на ветроударных склонах возвышенностей сопровождается понижением его температуры, конденсацией водяных паров и выпадением обильных осадков, в том числе твердых. Зимой влияние высоты местности на количество осадков резче, чем летом, так как летом воздух менее насыщен водяным паром, облака образуются на большой высоте, где амплитуды колебаний линий токов в значительной степени затухают.

В пределах Европейской равнины даже относительно небольшие возвышенности (100-140 м), как, например, Среднерусская, Приволжская и др., вызывают некоторое увеличение количества осадков по сравнению с их величиной на окружающей местности. Считается, что на их западных и юго-западных склонах, обращенных к влагоносным ветрам, осадков выпадает больше, чем на восточных склонах, находящихся в "ветровой тени". Однако это положение справедливо лишь для летних и годовых осадков. Многолетние материалы снегомерных съемок на Среднерусской возвышенности показывают, что на западных склонах при прочих равных условиях снегозапасы меньше, чем на восточных (Мишон, 1966, 1988).

Одна из причин более высоких снегозапасов на восточных склонах Среднерусской возвышенности по сравнению с западными - характер ветровой деятельности в зимний период. Другой причиной, обусловливающей более высокие снегозапасы на ее восточных склонах, является большая продолжительность залегания снежного покрова. Средняя продолжительность залегания снега на восточных склонах этой возвышенности увеличивается от 117 суток в южной, степной части до 129 суток в северной, лесостепной, а на западных склонах - соответственно только от 108 до 121 суток.

Распределение снежных запасов зависит также от орографических условий изучаемой территории, которые характеризуются сочетанием трех крупных орографических форм рельефа - Среднерусской возвышенности, Окско-Донской равнины и западных склонов Приволжской возвышенности.

Перепад высот на рассматриваемой территории от 90-100 м БС в пределах Окско-Донской равнины до 310 м БС на Среднерусской возвышенности создает значительные азональные отклонения в распределении осадков. Влияние рельефа на твердые осадки проявляется, в частности, ярко выраженной зависимостью максимальных снегозапасов от высоты местности и ее экспозиции. Построенная по данным 48 метеорологических станций зависимость средних многолетних (1944-1994 гг.) наибольших за зиму снегозапасов Smax от высоты местности в пределах Среднерусской возвышенности выражается двумя прямыми, соответствующими различным ее склонам (рис. 1). Одна линейная зависимость объединяет группу точек, характеризующих данные метеостанций центрального плоскоместного района и восточных склонов этой возвышенности (бассейны Сосны, Оскола, Девицы и др.), другая - ее западных склонов (бассейны Оки и Сейма).

Рис. 1. Зависимость средних (1944-1994 гг.) максимальных за зиму снегозапасов от высоты местности на восточных (1) и западных (2) склонах Среднерусской возвышенности

Зависимости вполне удовлетворительно аппроксимируются линейным уравнением вида

Smax = aH – b, (1)

где а - параметр, определяющий значение градиента изменения максимальных снегозапасов по высоте, а = 0,4 мм/м; Н - высота местности, м; b - эмпирический параметр. Для восточных склонов Среднерусской возвышенности b - 24 мм, для западных b = 0.

Довольно четкая зависимость Smax=f(H) отмечается и для ограниченных по территории районов с однообразными физико-географическими и климатическими условиями. Характерными в этом отношении являются районы исследований Нижнедевицкой и Болховской воднобалансовых станций.

В пределах равнин и низменностей со средней высотой менее 150 м, где относительные превышения невелики, вертикальной зональности в распределении снегозапасов нет. Неравномерность залегания здесь вызвана другими азональными факторами. Вопрос о влиянии рельефа на вариацию снегозапасов во времени для равнинных территорий с относительно невысокими возвышенностями не изучен. Материалы многолетних наблюдений на 20 водосборах Нижнедевицкой и Болховской станций показывают, что между коэффициентом вариации максимальных снегозапасов Cvs и высотой местности Н имеется тесная обратная линейная связь, которая четко выражена лишь для районов с высотой местности более 150 м БС.

В соответствии с географическим положением, рельефом местности, экспозицией по отношению к метелевым ветрам и продолжительностью залегания снежного покрова, на территории Центрального Черноземья по условиям снегонакопления можно выделить четыре области (Мишон, 1971). Наиболее благоприятные условия для накопления снега имеются на западных склонах Приволжской возвышенности (водосборы рек Ворона, Хопер). Там наблюдается наибольшая (134-143 суток) продолжительность залегания снега: она на 15-20 суток больше, чем на Среднерусской возвышенности, и на 10-11 суток больше, чем на Окско-Донской равнине. В благоприятных условиях снегонакопления находятся повышенные части бассейна Дона, расположенные в пределах восточных склонов Среднерусской возвышенности (реки Сосна, Тим, Любовша и др.). Менее благоприятны условия снегонакопления на водосборах рек западных склонов Среднерусской возвышенности (реки Ока, Сейм, Свапа и др.). Максимальные снегозапасы здесь при прочих равных условиях на 20-25 мм меньше, чем в бассейнах первой и второй групп. Наконец, наименее благоприятные условия снегонакопления имеют водосборы рек, сток которых формируется только в пределах Окско-Донской равнины (реки Битюг, Икорец, Савала и др.). Максимальные снегозапасы на указанных водосборах на 30-40% меньше, чем на возвышенных частях бассейна Дона.

1.2. Снегозапасы на склонах разных экспозиций

На характер распределения снежного покрова оказывают влияние не только рельеф местности и очевидные различия таких угодий, как, например, поле, лес, кустарник, лесные полосы, или изменения высоты растительного покрова (озимь, стерня, залежь и т.д.), но и экспозиция склонов.

Основными физическими причинами, которые обусловливают разницу в снегозапасах на склонах различных экспозиций, являются ветровой перенос снега и зимние оттепели.

Снегомерные съемки в районах Нижнедевицкой и Бол­ховской воднобалансовых станций показывают, что на распределение снегозапасов полевых склонов различных экспозиций, помимо метеорологических условий зимы существенное влияние оказывают особенности геоморфологического строения и размеры морфологических элементов водосборов, их форма и ориентация по отношению к господствующим ветрам. На основании обобщения материалов многолетних наблюдений на 25 водосборах обеих станций нами получены средние значения коэффициента снегонакопления для различно экспонированных склонов.

На водосборах Нижнедевицкой воднобалансовой станции средний многолетний коэффициент снегонакопления на южных склонах изменяется от 0,72 (лог Малютка) до 1,07 (руч. Ясенок), на северных - от 1,27 (лог Барсук) до 1,66 (лог Малютка). Еще больше разнятся его значения для западных и восточных склонов. Для юго-западных склонов логов Барсук и Татьянин средние значения коэффициента снегонакопления равны 0,98 и 1,82. Столь большое их различие вполне объяснимо, если учесть, что до 80% склонов лога Татьянин - аномально крутые с уклоном 120%о, а склоны лога Барсук- пологие (Мишон, 1971).

1.3. Снегозапасы в овражно-балочной сети

В условиях сильно расчлененной местности ежегодно в гидрографической сети скапливается большое количество снега. Особенно велика роль снега, накопленного в овражно-балочной сети в малоснежные зимы, когда за его счет практически полностью формируется весеннее половодье.

С водораздельных пространств, наветренных склонов холмов и приовражных плато снег сдувается в понижения рельефа – овраги, балки, русловую сеть, а также в зоны его перехвата - опушки лесов, лесные полосы и т.д. Перенос рыхлого свежевыпавшего снега начинается при скорости ветра над снежной поверхностью 2,4м/с, в исключительных случаях – 1,3м/с. Слежавшийся снег требует для своего отрыва значительно большей скорости ветра - до 5 м/с. Основная масса снега (до 95%) переносится во время поземок на высоте 10-15 см от поверхности земли.

При наличии в бассейнах рек значительных площадей, занятых оврагами и балками, неучет снега, снесенного в них ветром, приводит к большим погрешностям в расчетах и прогнозах весеннего стока. Например, в условиях центральной лесостепи и севера степной зоны неучет снега, снесенного в овраги и балки, приводит к уменьшению фактических снегозапасов до 30% и более (Мишон, 1970, 1971, 1979).

Вследствие множества факторов, воздействующих на снегонакопление в пониженных формах рельефа, расположенные на ограниченной территории с однообразными физико-географическими и климатическими условиями овраги и балки могут накапливать разное количество снега. Так, на величину сноса снега в пониженные формы рельефа, помимо ширины овражно-балочной сети и климатических условий, большое влияние оказывают густота гидрографической сети, определяющая размеры площади снегосбора оврагов и балок, крутизна прилегающих склонов и их форма, облесенность и ориентация оврагов и балок по отношению к направлению господствующих ветров зимой.

Для оценки снегозапасов в овражно-балочной сети и пространственно-временной изменчивости коэффициента снегонакопления нами были использованы материалы многолетних (1952-1984 гг.) сетевых снегосъемок в 90 оврагах и балках Центрального Черноземья. По морфометрическим и геоморфологическим характеристикам, а также ориентации по отношению к направлению господствующих ветров овраги и балки типичны для данного района. Средняя ширина оврагов - не менее 30-40 м, балок и логов - от 40-50 до 220-230 м. Наблюдениями были охвачены все основные орографические формы рельефа - Среднерусская и Калачская возвышенности, Окско-Донская равнина и западные склоны Приволжской возвышенности.

Рис. 2. Средние значения коэффициента снегонакопления в овражно-балочной сети (1) и лесах (2) Центрального Черноземья.

Цифры в кружках - номера гидрологических районов: I – Окский; II – Псело-Оскольский; III – Потуданьский; IV – Подгоренский; V – Соснинский; VI – Цнинский; VII – Воронинский; VIII - Воронежский; IX – Битюго-Еланский.

По результатам указанных снегомерных съемок определены средние многолетние наибольшие за зиму снегозапасы в овражно-балочной сети Sоб, коэффициент вариации снегозапасов CvS, коэффициент снегонакопления Коб и коэффициент вариации коэффициента снегонакопления Cvk. Как правило, наибольшие снегозапасы в поле и в овражно-балочной сети скапливаются одновременно (Мишон, 1988).

Пространственно-временной анализ показал, что достаточно четкой зональной закономерности в распределении снегозапасов в овражно-балочной сети So6 и коэффициента снегонакопления Коб на территории Центрального Черноземья не наблюдается (рис. 2). Для районов с одинаковым эрозионным расчленением (Окско-Донская равнина - бассейны Цны, Битюга и др.) значения коэффициента снегонакопления в оврагах и балках колеблются от 1,13 до 3,32, для районов с разным расчленением (Среднерусская возвышенность - р. Свапа, Окско-Донская равнина - р. Савала) коэффициент снегонакопления имеет примерно одинаковые значения- 1,90-1,93. Это объясняется влиянием на величину сноса снега многих факторов, в том числе и таких (размер снегосборной площади, ширина оврагов и балок и т.д.), в распределении которых по территории отсутствует зональная закономерность. Вместе с тем, если рассматривать снегозапасы в овражно-балочной сети и значения коэффициента снегонакопления осредненными для достаточно больших площадей (например, для гидрологического района), в их распределении по территории можно отметить тенденцию увеличения с юго-запада на северо-восток. Так, снегозапасы в оврагах и балках увеличиваются от 83 мм на юго-западе Воронежской области до 181 мм на северо-востоке Тамбовской. Осредненные значения коэффициента снегонакопления овражно-балочной сети по административным областям изменяются следующим образом: Белгородская-1,64; Воронежская- 1,81; Курская – 1,82; Орловская – 1,89; Тамбовская – 2,02; Липецкая – 2,14.

В оврагах и балках Центрального Черноземья к началу весеннего половодья в среднем за многолетний период накапливается 27,2 % всех снегозапасов, или 4,49 км3 талой воды. Наибольшее накопление снега – 33,5 % (0,81 км3) наблюдается в Липецкой области, где оврагами и балками занято 20,4 % площади. Далее по степени снегонакопления следуют Белгородская (32,3 %, или 0,67 км3) и Орловская (30,4%, или 0,76 км3) области, где площади овражно-балочной сети составляют 24 и 19,4 %. Большое количество снега (24,5 %, или 0,62 км3) аккумулируется в пониженных формах рельефа Курской области (площадь оврагов и балок 16 %). В Тамбовской и Воронежской областях с овражностью 14,4 и 11,9 % в оврагах и балках накапливается 23,6 и 18,7 % снега, или 0,91 и 0,72 км3 талой воды.

Между овражностью водосборов и величиной сноса снега в овраги и балки существует достаточно тесная линейная зависимость: на 1 % овражности приходится в среднем около 1,1 мм снегозапасов, накопленных овражно-балочной сетью (Мишон, 1966). Коэффициент снегонакопления для того или иного оврага или балки зависит от снежности зимы, метеорологических условий зимнего периода (частота и продолжительность метелей и поземок), состояния поверхности снежного покрова (ледяная корка, наст и т.д.), а также от частоты, интенсивности и продолжительности зимних оттепелей, во время которых снег на полях стаивает быстрее, чем в овражно-балочной сети. Поскольку перечисленные факторы изменяются от года к году, изменяются и значения снегозапасов в овражно-балочной сети Sоб и коэффициента снегонакопления Коб.

1.4. Формирование снегозапасов в лесу и лесных полосах.

Снегозапасы в лесу.

В лесостепной и степной зонах залесенность водосборов малых рек и временных водотоков может быть высокой и значительно отличаться от средних зональных значений. Поскольку снегомерные съемки на лесных участках охватывают незначительную часть малых водосборов, представляет интерес определение соотношения запасов воды в снежном покрове в лесу и на окружающей ровной местности и возможность использования данных снегомерных съемок на полевых участках для оценки снегозапасов в лесу.

Процесс накопления снега в лесу является сложной функцией многих факторов и прежде всего его таксационных характеристик (породного состава лесонасаждений, полноты, ярусности, возраста, сомкнутости лесного полога), а также метеорологических условий периода снегонакопления.

Основные факторы, которые обусловливают разницу в снегозапасах в поле и в лесу, следующие: большее количество выпадающих осадков над лесом, связанное с изменением шероховатости подстилающей поверхности при натекании воздушных масс на лесной массив; различная интенсивность снеготаяния в поле и в лесу во время зимних оттепелей; ветровой перенос снега с поля в лес; разница в испарении с поверхности снега в поле и в лесу; благоприятные условия для конденсации водяных паров в лесу. Перечисленные факторы способствуют увеличению снегозапасов в лесу.

Среди факторов, оказывающих отрицательное влияние на снегонакопление в лесу, назовем лишь один - задерживание снега кронами деревьев с последующим его испарением.

Небольшие перелески и кустарники, продуваемые ветром на всю глубину, аккумулируют перенесенный с полей снег не только на опушках, но и на большей части занимаемой ими площади. Их продуваемости способствует и то, что леса в основном лиственные, с оголенной зимой кроной. Снегозаносимость таких лесов высокая. Лишь в бассейнах Воронежа, Цны, Хопра, Северского Донца имеются относительно крупные лесные массивы, в глубине которых накопление снега происходит только за счет непосредственного выпадения твердых осадков.

По данным многолетних наблюдений Нижнедевицкой (1949— 1982 гг.) воднобалансовой станции средние многолетние снегозапасы к началу весеннего половодья на полевых водосборах изменяются от 57 мм (лог Малютка) до 96 мм (руч. Ясенок), в то время как на всех частично залесенных водосборах- от 106 мм (лог Круглый) до 125 мм (лог Ивкин). Ближе всего к средним были снегозапасы 1953 г., когда на всех полевых водосборах они оказались меньшими, чем на любом из частично залесенных водосборов. В исключительно малоснежные зимы, как, например, в 1969 г., когда запасы воды в снеге составляли лишь 25% нормы, а на отдельных водосборах - еще меньше (лог Малютка - 20%), на полевых водосборах они изменялись от 16 мм (лог Малютка) до 26 мм (лог Барский), а на частично залесенных - от 29 мм (лог Ивкин) до 48 мм (лог Круглый). Самые высокие снегозапасы (лог Ивкин - 300% нормы) зарегистрированы в 1968 г.: на полевых водосборах они изме­нялись от 171 мм (лог Малютка) до 222 мм (лог Барсук), на частично залесенных - от 204 мм (лог Круглый) до 241 мм (лога Ивкин и Медвежий).

Из приведенных данных следует, что независимо от циклонического или антициклонического типа атмосферной циркуляции снегозапасы на полевых водосборах всегда меньше, чем на частично залесенных. Исключение составляет лишь лог Круглый, где в силу местных особенностей снегозапасы в отдельные годы, в том числе и многоснежном 1968 г., были несколько меньше, чем на полевом логе Барсук.

В целом снегозапасы на безлесных водосборах в мало-, средне- и многоснежные зимы соответственно равны 20, 80 и 197 мм, на частично залесенных- 34, 112 и 228 мм. Разница в снегозапасах частично залесенных и полевых водосборов по мере увеличения снежности зимы возрастает (от 14 мм в малоснежную зиму до 31 мм - в многоснежную). Однако приведенные абсолютные величины снегозапасов еще не говорят о том, что снегонакопительная роль леса в многоснежную зиму проявляется в большей степени, чем в малоснежную.

Для выяснения этого вопроса рассмотрим коэффициент снегонакопления Кл, представляющий собой отношение снегозапасов в лесу к снегозапасам на полевых участках. В среднем для группы залесенных водосборов Нижнедевицкой станции коэффициент Кл для малоснежной зимы равен 1,70, средней по снежности - 1,40, многоснежной - 1,15. Иными словами, в малоснежную зиму снегозапасы на залесенных водосборах в среднем на 70% больше, чем на полевых, в среднюю по снежности зиму- на 40%, в многоснежную - только на 15%. При средней залесенности логов 45% запас воды в снежном покрове на 1% лесистости в малоснежную зиму увеличивается на 1,6%, в среднюю по снежности - на 0,9%, многоснежную - на 0,3%.

Таким образом, снегонакопительная роль леса в наибольшей степени проявляется в малоснежные зимы, в наименьшей степени - в многоснежные.

Данные снегомерных съемок на водосборах воднобалансовых станций и парных водосборах, охватывающие лишь небольшую часть рассматриваемой территории, недостаточны для всесторонней характеристики пространственно-временного распределения снегозапасов в лесу. В связи с этим большой интерес представляют материалы массовых многолетних (1952-1984 гг.) снегомерных съемок в лесу, проведенных по единой стандартной методике на опорной сети гидрометеорологических станций. Для оценки снегозапасов в лесу проанализированы результаты снегосъемок всех 50 гидрометеорологических станций, расположенных в различных физико-географических условиях рассматриваемой территории, которые достаточно полно охватывают характерные лесные участки (Мишон, 1981).

По данным указанных снегосъемок для лесов с различными таксационными характеристиками был определен коэффициент снегонакопления Кл. Наибольшие по сравнению с полем снегозапасы наблюдаются в лиственных взрослых лесах средней густоты. Коэффициент снегонакопления для таких лесов изменяется в пределах 1,30-1,70 при среднем значении 1,50. Для отдельных густых лиственных лесов он достигает 1,90. Задерживающее влияние густого хвойного взрослого леса близко к задерживающему влиянию лиственного молодого леса средней густоты. Кл изменяется от 1,20 до 1,60 при среднем значении соответственно 1,43 и 1,40. Далее по степени снегонакопления идут яблоневые взрослые сады средней густоты, сосновый молодой лес и редкой густоты сад: значения Кл для них соответственно равны 1.37, 1,30 и 1,30. Наименьшим значением коэффициента снегонакопления, равным 1,20, характеризуются смешанные леса редкой и средней густоты.

Анализ фактических данных показывает, что строгой зональной закономерности в распределении снегозапасов в лесу Sл и в изменении коэффициента снегонакопления Кл в целом на рассматриваемой территории не наблюдается (см. рис. 3). Это вполне естественно, поскольку и снегозапасы, и коэффициент снегонакопления в определенной степени зависят от таксационных характеристик леса, в распределении которых по территории также отсутствует какая-либо закономерность. Если рассматривать снегозапасы в лесу и значения коэффициента снегонакопления осредненными для достаточно больших площадей, можно отметить их увеличение с юго-запада на северо-восток. Так, снегозапасы в лесу возрастают от 81 мм на юго-западе Белгородской области до 127 мм на северо-востоке Тамбовской области.

Из анализа данных снегосъемок следует, что амплитуда колебания коэффициента снегонакопления Кл по территории невелика и за редким исключением не превышает 1,10-2,40. Почти в 75% случаев значения этого коэффициента не выходят за пределы 1,30-2,00, что позволяет использовать при расчете аккумуляции снега в лесу его среднее значение, равное 1,60.

Снегозапасы в лесных полосах

На формирование снежного покрова лесные полосы оказывают более существенное влияние, чем аналогичный по площади и породному составу лесной массив, так как они воздействуют не только на площадь, занимаемую самой полосой, но и на рядом расположенные полевые участки. Являясь наиболее долгодействующим и мощным снегозадерживающим средством, полезащитные насаждения существенно изменяют состояние натекающего на них воздушного потока, создают особые условия для отложения и таяния снега на полях, что в конечном счете, положительно сказывается на плодородии сельскохозяйственных угодий.

Накопление снега в лесных полосах и на примыкающих к ним полях зависит от конструкции насаждений, их высоты, ширины, длины, направления по отношению к господствующим ветрам, характера и размера снегосборной площади, расстояния между полосами, а также от метеорологических условий зимы: скорости ветра, количества и распределения во времени осадков и других факторов.

Лесные полосы в Каменной степи представлены системами двух посадок - старых (взрослых) и молодых. Система старых посадок расположена в юго-западной части Каменной степи на водосборах Селекцентровской, Хорольской и Безымянной балок. Она состоит из ветроломных, водорегулирующих и прибалочных лесных полос, посаженных в 1893-1903 гг. экспедицией профессора В.В. Докучаева. Основные полосы системы ориентированы в меридиональном направлении, вспомогатель­ные - в широтном. Средняя лесистость этой части составляет около 20%. К системе молодых насаждений условно можно отнести посадки, созданные главным образом в 1950-1965 гг. Ориентация лесополос здесь такая же, как и в старой системе. Облесенность этой части 4%. Система располагается на водосбоpax балок Высокая, Травопольная и Степная. Два первых из них находятся на севере, третий - на юго-западной окраине Каменно-степного оазиса.

Итак, по месту положения (центральное или окраинное), возрасту посадок (старые или молодые) и защищенности (интегрального показателя П3, зависящего от длины, высоты, площади и конструкции лесополос) водосборы Каменной Степи могут быть разделены на две группы по три водосбора в каждой. Первая группа водосборов (центральных со старыми лесными полосами) имеет среднюю защищенность 135%. Лесные полосы находятся в полном ветроумеряющем взаимодействии. К этой группе можно отнести также водосбор Хорольской балки (П3 = 71%), так как он расположен в центре системы и с навет­ренной стороны его окаймляет относительно молодая лесная полоса, благодаря чему защищенность быстро прогрессирует. За последние 20 лет она увеличилась примерно на 25%. Средняя защищенность водосборов второй группы 46%. Лесные полосы здесь не находятся в полном ветроумеряющем взаимодействии, и, следовательно, водосборы относятся к системе со слабым взаимодействием лесных полос.

С увеличением показателя защищенности снегозапасы на водосборе увеличиваются. Происходит это вследствие уменьшения скорости ветра и снижения турбулентного обмена воздуха в приземном слое, что в итоге приводит к сокращению испарения со снежного покрова.

Четко выраженной связи между шириной лесополос и величиной аккумулированных в них снегозапасов не обнаруживается, так как снегонакопление зависит не столько от ширины и структуры полос, сколько от структуры всей системы и положения отдельных полос в ней. Однако в целом все же прослеживается тенденция уменьшения снегонакопления с ростом ширины лесных полос.

Так, на водосборе Степной балки с полосами шириной 20 м снегозапасы равны 300 мм, на водосборе Травопольной балки при ширине полос 26 м они составляют 220 мм. В среднем в лесных полосах шириной 20-30 м, составляющих слабо взаимодействующую систему, они равны 277 мм, в полосах шириной 37-47 м, входящих в полностью взаимодействующую систему, 114 мм. При этом на водосборах с большей защищенностью и даже с большей средней шириной лесных полос снегозапасы меньше.

1.5. Снегоохранная роль леса и лесных полос

Вопрос о сохранении снежных ресурсов лесом и лесными полосами практически не изучен. Между тем их роль в этом процессе довольно значительна. Как уже указывалось, количество снега, накапливающегося в лесу к началу весеннего снеготаяния в 1,5-2 раза превышает снегозапасы в поле. Однако рассмотренными выше факторами, обусловливающими различие в снегозапасах сопоставляемых ландшафтных форм, объяснить такую большую разницу в снегозапасах нельзя. Более благоприятные условия конденсации водяных паров в лесу по сравнению с полем дают небольшую добавку к снегозапасам. Невелик и ветровой снос снега в леса. С другой стороны, уменьшение запасов снега в поле после метелей и поземок в ряде случаев значительно превышает его количество, аккумулируемое в результате общего ветрового сноса лесными опушками и пониженными формами рельефа.

Балансовые расчеты показывают, что кроме описанных ранее факторов существует еще какой-то, благодаря которому (только ему одному) снегозапасы в лесу, по крайней мере, на 20-30 % больше, чем в поле. Сказанное наводит на мысль о присущей лесу и лесным полосам еще одной функции - снегоохранной, заключающейся в существенном ветроумерении и, как следствие этого, сокращении по сравнению с полем потерь снега на испарение при метелях и поземках.

Хорошо известно, что испарение с плоской поверхности снежного покрова невелико и за весь зимний сезон в лесостепной и степной зонах не превышает 20-25 мм. О малой величине испарения снега при отсутствии метелей и поземок свидетельствуют наблюдения Каменностепной гидрометеорологической обсерватории. Например, ни в один из дней января 1980 г. Испарение снега за дневные часы не превышала 0,2 мм (ночью наблюдалась конденсация водяных паров), в феврале – 0,12 мм, и только в начале марта она достигла 0,28 мм. По иному протекает процесс испарения, когда снег раздроблен, диспергирован в атмосфере или разделен на отдельные снежинки, окруженные воздушной средой. В этом случае испарение идет интенсивно, так как мелкие ледяные кристаллы испаряются очень быстро.

Ускоренное испарение поднятого и перемещаемого метелью и поземками снега происходит по двум причинам. Во-первых, поверхность летящей частицы открыта со всех сторон, тогда как поверхность снежинки, лежащей на снежном покрове, только с одной. Во-вторых, летящие снежинки перемещаются относительно воздушной среды за счет пульсации скорости ветра и относительного движения частиц в воздушном потоке. Обдувание снежинки ветром ускоряет их испарение. Метельный поток создает благоприятные условия для диспергирования твердой фазы. Турбулентный массообмен приводит к непрерывному удалению с поверхности летящей снежинки насыщенных паров с заменой их более сухим воздухом. При метелях съем пара с поверхности снега с учетом летящих снежинок оказывается на 1 - 2 порядка больше, чем при безветрии.

При метелевом переносе снега значительная его часть испаряется. Поскольку скорость ветра, частота и сила метелей в лесу и на полях, обрамленных лесными полосами, меньше, чем в открытом поле, потери снега на испарение в лесу также меньше, чем в поле.

Сокращение метелевого испарения лесом и лесными полосами происходит не только в результате их ветроумерения и снижения ими турбулентности воздушного потока, но и за счет уменьшения испарения при ограничении дальности перемещения снежинок. В Докучаевском оазисе Каменной Степи дальность переноса снежинок не превышает 630 м (размеры межполюсных клеток 450 х 630 м), что почти в три раза меньше предельной дальности переноса снега, при достижении которой снежинка полностью испаряется. Близкие результаты имеем и для других систем лесополос.

2. Метод оценки снежных ресурсов в районах с расчлененным рельефом и островной лесной растительностью.

2.1. Методика составления карт снегозапасов

Известно, что в районах с значительным эрозионным расчленением рельефа и островной лесной растительностью, в частности в лесостепной и степной зонах, ни один из существующих способов снегомерных работ на сети гидрометеорологических станций, взятый в отдельности, не обеспечивает достаточной точности определения снегозапасов, особенно на водосборах малых рек и временных водотоков [Комаров, 1955; Паршин, 1953].

С развитием и совершенствованием снегомерных работ совершенствовалась и методика построения карт снегозапасов. Не вдаваясь в подробный анализ путей повышения точности снегомерных работ, отметим, что в настоящее время мы располагаем массовыми многолетними (с 1943 по 1965г.) материалами снегомерных съемок на полевых участках по треугольнику и многолетними (с 1963 по 1984 г.) материалами ландшафтно-маршрутных снегосъемок. К тому же на опорной сети гидрометеорологических станций накоплен обширный материал снегомерных съемок в овражно-балочной сети и под пологом леса, позволяющий в сочетании с указанными снегосъемками в поле разработать более усовершенствованную методику составления карт снегозапасов.

Применяемые на практике карты снегозапасов в зависимости от принципов, лежащих в основе их построения, и характера использованных материалов наблюдений за снежным покровом можно разделить на четыре типа:

1. Карты, в основе построения которых лежат данные наблюдений по постоянным рейкам; 2. Карты, построенные на основе материалов снегомерных съемок по треугольнику; 3. Карты, основанные на данных снегомерных съемок на полевых участках и учете продолжительности метелей и 4. Карты, основанные на результатах снегомерных съемок на полевых участках, в оврагах, балках, под пологом леса и учете площади овражно-балочной сети и леса. К ним относится «Карта максимальных запасов воды в снежном покрове центральных черноземных областей» В. М. Мишона (1966).

Общий запас воды в снеге на водосборе или в районе гидрометеорологической станции S

, (2)

где n - число характерных участков; Si - запас воды в снежном покрове на различных элементах ландшафта и угодий (в поле, лесу, лесных полосах, оврагах, балках и т. д.); fi - вес каждого угодья по отношению к общей площади водосбора или района станции, выраженный в долях единицы. Имея в виду, что fi = 1 - (f2+f3+…+fn), преобразуем уравнение, в результате чего получим:

S = S1 [1+f2 () + f3 () + … +fn ()], (3)

Обозначим отношение снегозапасов в оврагах и балках к снегозацасам в поле S2/S1 через К0б, отношение снегозапасов в лесу к снегозанасам в поле S3/S1 - через Кл, отношение снегозапасов в лесных полосах к снегозапасам в поле S4/S1 - через Клп и т. д. Тогда уравнение (3) примет следующий вид:

S = S1 [1 + f2 (Kоб - 1) + f3 (Кл - 1) + f4 (Клп -1) +…+ fn (Кn -1)], (4)

где Коб - коэффициент накопления снега овражно-балочной сетью; Кл - лесом; Клп - лесными полосами и т. д.; f1, f2, f3, f4, - площади в долях единицы, занятые соответственно полем, овражно-балочной сетью, лесом, лесными полосами и т. д.

Удельный вес снегозапасов, аккумулированных вдоль транспортных магистралей и других видов препятствий, не­велик и, по оценке И. С. Гришина [1966], в бассейне Дона составляет всего лишь несколько процентов. Поэтому возможность получения на основе уравнения (4) репрезентативных величин зависит прежде всего от следующих обстоятельств: 1) точности определения снегозапасов на четырех наиболее характерных элементах ландшафта и угодий: в поле S1, овражно-балочной сети S2, под пологом леса S3 и в лесных полосах S4; 2) наличия надежных сведений о площадях, занятых полевыми участками f1 овражно-балочной сетью f2, лесом f3 и лесными полосами f4. С учетом сказанного выраже­ние (4) можно представить как

S=S1 [1 + (Коб - 1) f2+ (Кл -1) f3+ (Клп – 1) f4], (5)

Для решения уравнения (5) используем средние районные коэффициенты снегонакопления овражно-балочной сетью Коб и лесом Кл, карту площади овражно-балочной сети и карту лесистости (Мишон, 1966; Мишон, Михайлов, 1978). Найденные таким путем величины, несомненно, дают более реальное представление о снегозапасах на водосборе или в районе метеорологической станции, чем полученные по описанным выше первым трем типам карт.

Как уже было сказано, на величину снегозапасов при прочих равных условиях существенное влияние оказывает высота местности. Поэтому при построении карт максимальных запасов воды в снежном покрове необходимо учитывать увеличение снегозапасов с высотой местности, для чего следует использовать зависимости Sмак = f(H) и проводить изолинии снегозапасов на соответствующей гипсографической основе.

Все изложенное позволило составить карту средних максимальных за зиму запасов воды в снежном покрове Центрального Черноземья (рис. 3), которая существенно отличается от имеющихся подобных карт и представляется более обоснованной не только по принципу построения, но и по объему использованных фактических данных.

Для составления карты были привлечены данные снегомерных съемок в районе 95 гидрометеорологических станций, а также в 90 пунктах в овражно-балочной сети и в 50 пунктах под пологом леса. Кроме того, для увязки изолиний снегозапасов с данными соседних районов использованы снегосъемки в районе 20 гидрометеорологических станций и постов, расположенных за пределами рассматриваемой территории.

3. Теоретические основы гидрологического районирования

В основе гидрологического районирования лежит закон географической зональности, сущность которого заключается в допущении плавного широтного изменения климатических и ландшафтных факторов [Соколов, 1961; Соколов, Чеботарев, 1970]. Однако при гидрологическом районировании относительно небольших природных регионов учета только климатических и зональных факторов недостаточно. Например, вся территория Центрального Черноземья, согласно районированию П. С. Кузина [1960], располагается в одной степной гидрологической зоне и в двух районах - Днепровско-Донском и Средне-Волжском/

Рис. 3. Схематическая карта средних максимальных за зиму запасов воды (мм) в снежном покрове Центрального Черноземья

Гидрологическое районирование этой же территории, проведенное нами (Мишон, 1969), основано на взаимосвязи поверхностного, подземного и годового стока рек.

Годовой сток рек является результатом суммирования двух генетически разнородных видов стока - подземного и поверхностного. В свою очередь, поверхностный сток формируется за счет стока талых снеговых вод и стока летне-осенних дождевых и зимних паводков. В условиях Центрального Черноземья дождевой сток в летний период наблюдается редко и, как правило, мал. Поверхностный сток осенних и особенно зимних паводков в отдельные годы (1938, 1953, 1955 и т. д.) может достигать более существенных значений, однако в большинстве случаев он также невелик. В целом сток дождевых летне-осенних и зимних паводков в пределах рассматриваемой территории не превышает 5-3 % от общего поверхностного стока. Следовательно, основная составляющая поверхностного стока в условиях Центрального Черноземья - весенний поверхностный сток. Все отмеченное выше и сравнительно постоянное подземное питание, которое получает река из соответствующего водоносного горизонта, является генетической предпосылкой для существования в каждом конкретном речном бассейне достаточно четко выраженной зависимости годового стока реки от весеннего поверхностного.

Анализ графиков связи годового и весеннего поверхностного стока рек показывает, что для юго-восточных (степных) районов, где подземный сток сравнительно мал, а доля весеннего поверхностного стока в годовом велика (реки Осередь, Подгорная, Кумылга и др.), она большая (коэффициент корреляции r = 0,90-0,95). Для северной и северо-западной лесостепной частей рассматриваемой территории, где подземный сток больше, а доля весеннего стока в годовом несколько меньше (реки Свапа, Цна, Кариан и др.), связь сопоставляемых характеристик менее тесная (r = 0,85 - 0,90). Для районов распространения карстовых явлений (реки Оскол, Зуша и др.) теснота связи указанных видов стока еще меньше (r =0,75 - 0,80).

Аналитическая связь ежегодных значений годового и весеннего поверхностного стока в общем виде.может быть выражена уравнением

H = Ah+B, (6)

где Н - годовой сток, мм; h - весенний поверхностный сток, мм; А и В - параметры.

Физико-географический параметр А зависит в основном от соотношения для данного района значений поверхностного дождевого стока и стока зимних паводков, с одной стороны, и потерь стока на испарение - с другой. В частном случае, когда обе величины одинаковы, А=1. Когда сток дождевых и зимних паводков выше потерь на испарение, что наблюдается па севере и северо-западе лесостепной зоны, А>1, в противоположном случае А<1. По исследуемой территории этот параметр изменяется в незначительных пределах - от 1 (реки Подгорная, Осередь и др.) до 1,2 (реки Нугрь, Свапа, Сосна и др.).

Параметр В (мм) в уравнении (6), прежде всего, определяется подземным питанием реки в рассматриваемом замыкающем створе. Поэтому он зависит от гидрогеологических особенностей бассейна - водообильности основных водоносных горизонтов, питающих реку, а также от глубины вреза русла и, следовательно, числа водоносных горизонтов, дренируемых рекой.

Для районов, где реки получают подземное питание из наиболее водообильных и мощных горизонтов, параметр В имеет наибольшее значение (65-70 мм). Для районов, где мощность и водообильность основных водоносных горизонтов незначительна, параметр В, характеризующий подземный сток, не превышает 15-20 мм. Вследствие различия климатических и почвенно-геологических условий в разных частях района с одними и темп же основными водоносными горизонтами подземное питание рек и, следовательно, параметр В могут быть также различными. Например, для северо-западной части рассматриваемой территории - районе распространения четвертичных и сеноман-альбских водоносных горизонтов, простирающихся узкой полосой с северо-запада на юго-восток Центрального Черноземья, В = 50 мм (р. Свапа), для крайнего юго-востока В=14 мм (р. Подгорная).

Совместный анализ значений параметра В, гидрогеологических условии, рельефа, почв и других показателей физико-географического ландшафта позволил обосновать в Центральном Черноземье 9 гидрологических районов с примерно одинаковым внутрирайонным значением подземного стока: Окский, Псело-Оскольский, Потуданьский, Подгоренский и Соснинский гидрологические районы расположены на Среднерусской и Калачской возвышенностях, Цнинский, Воронежский и Битюго-Еланский - на территории Окско-Донской равнины, Воронинский занимает часть западных склонов Приволжской возвышенности (рис. 2) (Мишон, 1969). Их основные характеристики даны в табл. 1.

Таблица 1 - Основные морфометрические, климатические и гидрологические характеристики гидрологических районов Центрального Черноземья (Мишон, 1968; 1969; 1979 и др.)

Характеристика	Гидрологические районы
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Морфометрические характеристики
Площадь, тыс. км2	22,0	31,0	17,0	14,6	41,4	17,0	15,0	13,0	21,5
Средняя высота, м БС	207	198	170	175	190	163	182	155	162
Средний уклон, %о	37,5	53,0	48,0	37,0	62,0	16,0	17,5	11,6	14,0
Густота речной сети, км/км2	0,39	0,21	0,16	0,10	0,28	0,23	0,29	0,26	0,28
Лесистость, %	9,0	7,7	11,2	13,1	10,2	11,5	6,8	8,9	12,5
Площадь оврагов и балок, %	18,7	17,9	20,5	14,8	20,7	13,3	7,9	13,9	14,3
Густота балочной сети, км/км2	0,90	0,93	0,85	0,45	1,05	0,61	0,53	0,42	0,35
Средние многолетние климатические характеристики
Снегозапасы, км3	2,02	2,55	1,20	0,91	4,05	1,84	1,59	1,16	1,91
В том числе: в поле в лесу в оврагах и балках	1,22 0,23 0,58	1,61 0,30 0,64	0,65 0,21 0,34	0,55 0,14 0,22	2,16 0,54 1,35	1,19 0,34 0,32	1,18 0,15 0,28	0,73 0,130,30	1,15 0,31 0,45
Среднерайонные коэффициенты снегонакопления в овражно-балочной сети (Коб) и лесах (Кл)
Коб Кл	1,80 1,45	1,62 1,71	1,68 1,81	1,86 1,30	2,05 1,67	1,43 1,80	2,47 1,49	2,13 1,45	1,93 1,81
Коэффициент вариации снегозапасов:
в поле в лесу в оврагах и балках	0,53 0,53 0,58	0,56 0,67 0,74	0,56 0,58 0,65	0,55 0,61 0,73	0,47 0,41 0,50	0,41 0,44 0,38	0,43 0,50 0,46	0,52 0,42 0,67	0,53 0,42 0,57
Средние многолетние гидрологические характеристики
Сток, км3: годовой весенний летнее-осенний зимний	2,95 1,85 0,65 0,38	3,72 2,11 0,72 0,47	1,23 0,84 0,20 0,14	0,78 0,69 0,07 0,1	5,46 3,27 1,28 0,70	1,81 1,31 0,26 0,14	1,70 1,17 0,22 0,11	1,22 0,78 0,20 0,11	1,52 0,34 1,11 0,14
Средние значения критериев районирования
Аср Вср	1,10 53	1,05 44	1,05 25	1,05 12	1,10 65	1,00 33	1,05 36	1,00 31	1,05 20
Средние многолетние значения параметров (тыс. м3/км2) и (км2)
	84 68 16 5	68 55 13 20	49 43 6 300	47 42 5 500	79 62 17 10	77 66 11 40	78 66 12 15	60 53 7 100	62 52 10 400
Средние многолетние ресурсы поверхностного и подземного стока в фазу весеннего половодья, мм
Поверхностный Подземный	68 16	55 13	43 6	42 5	62 17	66 11	66 12	53 7	52 10