Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной ореды

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ПИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по опенке запасов воды на поверхности водосборов в период весеннего снеготаяния на основе авиационных гамма-съемок

Ленинград-1986 г.

12

правило, являются систематическими, а не случайными, и достигают 30 мм. Поэтому в районах с неустойчивым залеганием снежного покрова (при оттепелях) или в период весеннего снеготаяния использование результатов измерений снегозапасов гамма-методом вызывает большие затруднения.

Оценка статистических погрешностей осреднения по площади приводится ниже (см.раздел 2.1).

2. УРОВНИ ГАММА-ПОЛЯ ББМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ИХ

ИЗМЕНЧИВОСТЬ

2.1. Пространственная изменчивость

Пространственная изменчивость уровней гамма-поля в основном определяется степенью однородности почвенного покрова. В лесной зоне ЕТС на водосборах рек бассейна Северной Двины среднее квадратическое отклонение (<5 ) уровней гамма-поля составляет от 25 до 40 мм.

Ошибка определения средни: уровней гамма-поля по площади (&) может быть определена по формуле

где - среднее квадратичеокое отклонение; а - число маршрутов;

нормированное отклонение вредней от истинной величины; сК - уровень достоверности или обеспеченности.

При благополучных в методическом плане условиях определения начальных уровней гамма-поля ошибки вычисления средних их значений на изучаемых водосборах (80# обеспеченности непревышения) составляют: при а « 10 - 10-20 мм и при п,<* 30 - 5-10 мм. Такие ошибки в определении начальных уровней гамма-поля обеспечивают получение максимальных снегозапасов с погрешностью; не превышающей 10#.

В районах с большой пестротой почвенного покрова, типов леса и изрезанным рельефом местности величина погрешности определения интенсивности гамма-излучения на контрольных маршрутах в большой степени зависит от качества штурманской привязки и может достигать 30#.

13

2*2. Временная изменчивость

Временная изменчивость начальных уровней гамма-поля (без снежного покрова) определяется степенью изменчивости увлажнения верхних горизонтов почвы и положения уровней грунтовых вод при близком их залегании. Наибольшие значения интенсивности излучения приходятся на летние бездождные периоды, наименьшие -на весенний период сразу после схода снежного покрова.

Для расчета запасов воды в снежном покрове используются измеренные осенью или принятые значения начальных уровней гамма-поля - единые для всех дат снзгосьемок, т.е. без учета возможных их изменений в течение осенне-зимне-весеннего периода.

Показателем изменчивости начальных уровней гамма-поля в зимне-весенний период являются расхождения (&$) в результатах измерений снегозапасов наземной и гамма-съемкой.

На оонове использования начальных уровней гамма-поля Rp*, отснятых при благоприятных условиях (при отсутствии снежного покрова и большого количества осадков, выпавших накануне), установлено, что для беэоттепельных зим расхождения &S не превышают IQ мм. Йосле начала весеннего снеготаяния они увеличиваются до 40-50 ш и, как правило, мало меняются в течение периода снеготаяния.

Исследование оттепелей и специфики увлажнения почв £ 9 J показали , что оттепели веодвоэначно влияют на зимнее увлажнение почв и тем самым на изменения гамма-фона.

Бели до установления снежного покрова в верхнем слое промерзших почв образовался водонепроницаемый олой, то оттепели не Приводят к увеличению влажнооти почв, но увеличивают Неучитываемые наземными снегосъемками запасы воды и льда на поверхности водосборов, а также увеличивают относительную долю окопления снега у различного рода препятствий. В такие годы самолетные гамма-съемки дают значительно большие эапаоы влаги, чем наземные.

Если перед установлением снежного покрова почвы были талыми и увлажненными до значений наименьшей влагоемкости (НВ), то оттепели не вызывают увеличения влажности почвы и скоплений воды и льда на поверхности. В такие годы результаты самолетных и наземных съемок снежного покрова полностью совпадают.

Вели почвы к началу зимы были недостаточно увлажненными, то в результате оттепелей они увлажняются, и самолетные съемки дают

14

завышенные опегозапасы по сравнению о наземными даже при отсутствии льда и воды на поверхности водооборов и однородной структуре анега.

Зависимость уровней гамма-поля Рц.₀от увлажнения водосборов подтверждалась неоднократно <рио,2.1 и 2.2). Это позволило использовать Pyv в качестве предиктора - характеристики прегзимнего увлажнения водосборов леонбй зоны ЕТС при прогнозах стока половодья

В леоной зоне при близком залегании грунтовых вод речной сток служит надежным показателем бассейновых запасов влаги -запасов влаги в почвенногрунтовой толще, грунтовых водах, болотах и различного рода поверхностных емкостях fzj. Поэтому речной сток также используется в качестве предиктора в расчетнопрогностических зависимостях для весеннего стока. Для условий рассматриваемых бассейнов оказадооь, что между начальными уров-

нями гамма-поля измеренными осюьо, и речным стоком существует хорошая функциональнее связь (рис.2,3),

Осеннее и весеннее увлашение вочв в большинстве районов лесной зоны происходит до глубины % м, так как вике этого слоя наблпдается зона постоянной влажности, близкой к наименьшей влагоемкооти (НЭ), либо зона переменной влажности - от полной влагоемкооти (ПВ) до (НВ) fzj.

Вследствие незначительного промерзания оочвогрунтов в лесах, занимающих 9СЙ площади изучаемых водосборов* осенний избыток влаги из верхних горизонтов зимой успевает просачиваться вниз. Поэтому к концу зимы увлажненнооть лесных почв обычно не превышает НВ*и везде имеется некоторый дефицит влаги, восполняемый весной. Подтверждением этому является незначительная вариация речного стока о водосборов средних размеров <10-20 тыс .гаг) в предвесен-

вий период (рио.2,4)* Следовательно, в конце зимы уровни гамма-поля земли (под снегом) ^ должны быть примерно одинаковыми.

Из ряс.2.3 видно, что уровни гамма-поля осенью 1983 и 1984 гг. были наименьшими, а к весне они приблизились к средним многолетним значениям (ом.рис .2,4). следствием этого явилось большое расхождение (Д$ ) в результатах измерений максимальных сне-гозапасов гамма-методом и наземным опособом, что указывает на изменение в течение зимы начальных уровней гамма-поля Рр,, измеренных осенью,

В период весеннего снеготаяния и половодья почвогрунты увлажняются до значений НВ и выше, а в полях они могут обраснвать избыточную влагу. После интенсивного весеннего снеготаяния и промачивавия почв запасы влаги в них обычно на 10& выше НЗ и характеризуют водоудерживающую способность почв (ВУ), По данным О.И.Креотовокого [ 10,7 такая избыточная влага удерживается поч-вогрунтами в течение 10-15 суток, а через 30-50 суток для суглинков н 25-30 оуток для оупесей запасы влаги приближаются к НВ. Различие между запасами, соответствующими ВУ и НВ тем больше.

чем неоднороднее литологическое отроение почвогрунтов.

Если к началу весеннего снеготаяния запаоы влаги в лочвогрун-так меньше значений НВ, то талые воды свободно фильтрует вниз, вызывая интенсивный подъем грунтовых вод. Во многих местах грунтовые воды и верховодка выходят на поверхность почвы. Продолжительность периода высокого стояния грунтовых вод зависит от наличия дождей, поддерживающих большое влагонаеышение, и от уклонов водосбора. При близком залегании грунтовых вод Q-3 м) о началом весеннего снеготаяния подъем их до поверхности земли происходит чрезвычайно быотро чаще всего при состоянии полного покрытия леса снегом.

величина потерь талых вод равна дефициту запасов влаги в почве по отношению к ВУ, Потери талых вод ва увлажнение лесных почв колеблются в пределах 10-50 мы. Естественный показателем периода окончания восполнения дефицита бассейновых эапаоов влаги (в поч-вогрунтах, болотах, грунтовых водах) является начало интенсивного отока в руслах рек средних размеров. Восполнение дефицита влажности почвы в леоах происходит сразу же после начавшейся водоотдачи из снега и в зависимости от интенсивности поступления тепла может продолжаться от Z до 15 дней.

18

Таким образом, период восполнения дефицита запасов влаги ограничен сроками начала снеготаяния и водоотдачи и началом интенсивного стока а реках. Именно в этот период происходит снижение интенсивности гамма-поля земли до значений, соответствующих ВУ почвы, сохраняющейся до полного окода онега в лесах. Поэтому в период от начала отока до полного схода снега уровни гамма-поля под снегом и талой водой практически должны оставаться неизменными*

Этот вывод подтвержден экспериментальными исследованиями ГГИ, нроведеииыми весной 1983-1985 гг. в лесах Вологодской и Ленинградской областей.

2.3. Рекомендации во оценке уровней гамма-поля земли в период максимальных снегозапасов и весеннего

снеготаяния

В леоной зове ЕТС, где увлажнение бассейнов к началу весны, т.е. к моменту максимального снегонакопления, мало изменчиво от года к году, целесообразно полтзоваться постоянными значениями начальных (без снега) уровней гамма-поля. Такие значения уровней гамма-поля (f^) получены в среднем за многолетний период по данным осенних гамма-съемок, выполненных при благоприятных условиях (табл.2.1). Сопоставление снегозапасов Sj> , рассчитанных по ежегодным значениям и постоянным 1^, , со онегозапасами, измеренными наземной сетью * показало* что средние значения расхождений Ш* Sj.-практически одинаковы.

Использование значений уровней гамма-поля, измеренных осенью и меняющихся от года к году, привело в ряде случаев (зим) к получению либо заниженных на 30-40 мм величин онегозапасов (1984 я 1985 гг.), либо завышенных до 30 мм (1975, 1978 гг.), т.е. обусловило систематические погрелиости в конкретном году. _

Иоподьэование же постоянных значений уровней гамма-поля fj._e, соответствующих увлажнению почвогрунтов в предвесенний период, позволило ликвидировать систематические расхождения AS , а распределение погрешностей приблизить к нормальному,

В овязи о указанным в рассматриваемых районах осенние съемки начальных уровней гамма-поля могут быть отменены, что позволит сэкономить 3®? всех затрат на авианионные гамма-съемки.

го

Ваше отмечалооь, что в период весеннего снеготаяния уровни гамма-поля под снежным покровом ^ претерпевают значительные изменения. Как правило, величины уровней уменьшаются до значений, соответствующих увлажнению почвогрунтов при ЗУ (выше НВ на 10-15®. Такое состояние почвогрунтов наступает к моменту начала интенсивного стока о водосборов средних размеров. К этому времени запаоы воды в онежном покрове в лесах составляют 70-80$ максимальных их зиачений.

В первый период снеготаяния 1*1 (рис.2.5) снижение Ру₄ в среднем для водосборов составляет 25-35 мм, что соответствует потерям талых вод на восполнение дефицита влаги в почвогрунтах.

Рис 2.5 Схема изменения гидрометеорологических элементов в уровня гамма-поля земли под снегом в период весеннего половодья T_t - начальный период снеготаяния и восполнения дефицитов влаги; Т_г - период необходимого производства гамма-сьемок и их корректировки

21

После начала интенсивного стока развивается второй период снеготаяния - Т_г , который собственно и формирует гидрограф половодья. Экспериментальными исследованиями установлено, что в этот период уровни гамма-поля Ру, практически не меняются и сохраняются такими до полного схода снега и подсыхания верхнего почвенного слоя. Значения уровней гамма-поля, соответствующие водоудерживающей способности почв (Ру,*). могут быть определены гамма-съемкой сразу после схода снежного покрова. За многолетний период проведения гамма-съемок в бассейне Северной Двины такие уровни Ру_т были рассчитаны для водосборов рассматриваемых рек: Сухоны - 889 мм. Юга - 887 мм и Вычегды - 820 мм.

Использование уровней гамма-поля *у*е» позволяет оценивать запасы воды на поверхности водосборов во второй период онеготая-ния Т_г , что необходимо для уточнения прогнозов стока воловодья. 3 первый период снеготаяния T_t оценка запаоов воды на поверхности водосборов не имеет практического значения» Таким образом, проведение гамма-съемок в период Т₍ (до начала интенсивного стока) следует отменить.

Одним из способов корректировки значений уровней гамма-поля Ру, , меняющихся в период снеготаяния, являются синхронные измерения запасов воды на поверхности водосборов авиационной гамма-съемкой и наземные измерения на сети специально выбранных контрольных маршрутов. В этом случае уровни гамма-поля на марш-руте определяются по уравнению

• Р_г +$иаь.    (2.2)

где Ру. - уровень гамма-поля, измеренный гамма-съемкой;

запас воды в сне&ном покрове, измеренный наземной съемкой.    ^

Коэффициенты соотношения величины Ру, и Ру₀, полученные для каждого контрольного маршрута на любую l-ю дату производства гамма-съемки в период снеготаяния, позволяют произвести корректировку уровней гамма-поля на стандартной сети авиационных маршрутов и их отдельных участках. Последние характеризуют определенный тип ландшафта, представленный соответствующим контрольным маршрутом. Корректировка Ру, авиационного маршрута или его участка производится по выражению

_    Pjf,    » Ri'^у_в    (2.3)

где Р_ - среднемноголетний начальный уровень гамма-поля авиа-Г®

Введение........................

1.    Осноза метода гамма-съемки снежного покрова и влажности почв.....................

1.1.    Техника измерений ...............

1.2.    Сеть снегомерных маршрутов...........

1.0.    Погрешности измерений .............

2.    Уровни гамма-поля земной поверхности и их изменчивость........................

2.1.    Просгрэнственная изменчивость .........

2.2.    Зременная изменчивость.............

2,0, Рекомендации по оценке уровней гамма-поля земли в период максимальных снегозапасов и весеннего снеготаяния................

0. Методы оценки запасов воды на поверхности водосборов в период снеготаяния ..............

ОД. Расчет запасов воды на поверхности водосборов по данным съемок на сети контрольных маршрутов. 0.2. Расчет запасов воды на поверхности водосборов на основе использования уровня гамма-поля переувлажненных почв...............

0.0. Расчет запасов воды на поверхности водосборов по температурным коэффициентам стаивания. . . . 0.4. Пространственные кривые распределения снежного покрова...... .

заключение.......................

Список использованных источников............

гг

иконного марпрута иди его участка.

Указанный метод корректировки позволяет рассчитывать запасы воды на поверхности водосборов в течение всего периода снеготаяния - T_t и Т_а . Однако он не может быть рекомендован для массовой сети вследствие его трудоемкости. В исключительных случаях возможно его применение для контроля других методов корректировки уровней гамма-поля и расчета запасов воды на поверхности водосборов.

Таким образом, в бассейнах рек Северного Края оценка запасов воды на поверхности почвы по данным авиационных гамма-съе-мок должна выполняться с использованием:

-    постоянных (для каждого маршрута или его части) значений ^ для оценка макоимальных онегозапасов в конце зимы;

-    постоянных (для каждого маршрута или его частя) значений р_у^аля периода снеготаяния после начала половодья.

3. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЗАПАСОВ ВОДЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ВОДОСБОРОВ

В ПЕРИОД СНЕГОТАЯНИЯ

В настоящем разделе предлагается ряд методов оценки запаоов воды па поверхности водооборов в период весеннего снеготаяния на основе попользовался авиационных гамма-съемок снежного покрова.

Как ужа указывалось, в период максимального снегонакопления в рассматриваемых районах результаты авиационных гамма-съемок и сетевых наземных измерений идентичны. В период весеннего снеготаяния гамма-съемки дают завышенные результаты (до 100 мм) за счет неучета наземной съемкой воды на поверхности водосборов и в верхних горизонтах почвогрунтов. В формировании гидрографа половодья участвуют все виды влаги на поверхности водосборов.

3.1. Расчет запасов воды на поверхности водосборов по данным съемок на сети контрольных маршрутов

Запасы воды на поверхности авиационных маршрутов или их участков S_f могут быть вычислены по выражению

,    •V^е    *    ^³*¹^

где Р^- уровень гамма-поля маршрута или участка, откоэректиро-

5

ВВЕДЕНИЕ

Современная информационная сеть метеорологических станций и постов Северного Края в основном расположена вблизи рек, так что большие приводораздельные площади не освещены наблюдениями. Поэтому поступающая информация о снежном покрове часто не позволяет надежно обслуживать различные отрасли народного хозяйства. Кроме того постоянно наблюдается тенденция к сокращению сети в "глухих" районах из-за отсутствия наблюдателей, что ставит под угрозу обслуживание потребителей информацией о снежном покрове. Материалы наблюдения за снежным покровом охватывают периоды снегонакопления и снеготаяния до момента схода снега с 80# площади полей (видимой окрестности в районе станции). В это время в лесах снеготаяние, как правило, только начинает развиваться, а запасы воды в снеге и значительные скопления ее под снегом не фиксируются наземными снегосъемками. Таким образом, информация о снежном покрове в районах со значительной залесенностью в период бурного снеготаяния по-существу отсутствует. Необходимость же в ее получении наиболее остро ощущается в годы о перебойным снеготаянием (I раз в 3-5 лет), когда формируются двух-трехликовые половодья.

Авиационные гамма-съемки снежного покрова позволяют давать суммарную характеристику запасов воды в снежном покрове и под снегом, а также свободной воды на поверхности водосборов в течение всего периода формирования половодья. Результаты этих съемок в северных районах ЕТС должны являться основной информацией для уточнения развития стока половодья в речных оистемах, в том числе и притока воды к будущим гидроузлам.

Результаты гамма-съемок максимальных снегозапасов в бассейнах рек Северного Края были использованы в разработках методов долгосрочного прогноза объема и максимума стока половодья Г1 У.

В период весеннего снеготаяния начальные уровни гамма-поля ( f^-„), измеренные поздней осенью перед установлением снега, претерпевают значительные изменения. Поэтому для определения запасов воды только на поверхности водосборов необходимо уточнять меняющийся в процессе снеготаяния фон земной поверхности под снегом.

Разработка Рекомендаций выполнена на основе обобщения многолетних материалов авиационных гамма-съемок в бассейнах рек Суховы, Юга и Вычегды, проведения специальных полевых работ в ле-

6

сах Ленинградской и Вологодской областей, а также с учетом исследований ГГИ в области изучения условий формирования потерь талых вод С2 J.

Настоящие Методические рекомендации содержат основные сведения о сущности метода гамма-съемок, пространственно-временной изменчивости уровней гамма-поля и методах оценки запасов воды на поверхности водосборов в период весеннего снеготаяния. Они составлены для использования в лесных районах ЕТС с близким залеганием грунтовых вод (менее 5 м) и о достаточным увлажнением почвогрунтов в осенне-зимний период.

Рекомендации предназначены для специалистов, занимавшихся обработкой и анализом результатов гамма-съемок и их использованием в методах краткосрочных и долгосрочных прогнозов характеристик стока половодья применительно к бассейнам рек Северного Края.

Рекомендации подготовлены старшим научным сотрудником, к.т.н. Вершининой Л.К. и младшим научным сотрудником, к.г.н. Леоновой Н.Е.

1. ОСНОВА МЕТОДА ГАММА-СЪЕМКИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА И ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ

Метод авиационной гамма-съемки снежного покрова основан на измерении эффекта ослабления снежным покровом гамма-излучения естественных радиоактивных элементов почв и горных пород

В настоящее время метод авиационной гамма-съемки широко используется в районах с устойчивым залеганием снежного покрова.

Основными источниками гамма-излучения почвы является радиоактивные элементы семейств урана-238, тория-232 и изотоп калий-40. Пространственная изменчивость концентраций указанных элементов определяется генетическим типом почв, их механическим составом, климатическими условиями и колебаниями влажности почвы.

Степень концентрации радиоактивных элементов в почвах предопределяет объективную оценку пригодности той или иной территории для гамыа-сьемки запасов воды в снежном покрове.

Интенсивность гамма-излучения в приземном слое атмосферы (У) на высоте (Ю над поверхностью почвы однозначно зависит от весовой влажности почвы (W ) и запаса воды па поверхности поч-

7

вы ( S ). Эта зависимость описывается выражением С b]

³ ■Т^уГ^вч>^'^лс3,'‘Г^ •

где 3 = X при W* 0; h,= О и 5= 0. т.е. величина, определяемая концентрацией радиоактивных элементов в абсолютно сухой псчве;

$ и h, выражаются в г/см²;

и R. - коэффициенты, отражающие различие поглощающих свойств почвы, воды и воздуха;

ck= 0,0062 - коэффициент, зависящий от спектрально-угловых характеристик гамма-излучения.

Для авиационных съемок на высоте 20-100 м    =    1,11    С*»-7.

Выражение (I.I) справедливо при условии равномерного и однородного распределения как увлажнения верхних (0-30 см) горизонтов почвы, так и концентраций в ней радиоактивных элементов.

I.I. Техника измерений

Способы определения скегозапаоов путем авиационных гамма-съемок условно подразделяются на две группы: на прямые методы и методы приращений £ kj. В прямых методах снегозапасы определяются непосредственно при производстве измерений параметров гамма-поля. В способах приращений определяется изменение снегозапасов за время между двумя измерениями. В практике производства авиационных гамма-съемок способ приращений является основным. Этот метод базируется на двукратном измерении гамма-излучения: при отсутствии снежного покрова - \ (при $ = 0 nW_t) осенью и при наличии снежного покрова -    (    $    и    W₂    ). При условии W_t»W₂

соотношение tfi/j позволяет рассчитывать запасы воды в снежном покрове - S • ^г

Гамма-съемка проводится на равнинной территории с самолетов, в горных условиях - с вертолетов.

Регистрация гамма-излучения осуществляется двумя сцинтилля-ционными детекторами о кристаллами йодистого натрия размером каждый 150x100 мм и с фотоэлектронными умножителями ФЭЦ-49 С ъ J. Оба детектора имеют различные характеристики чувствительности к полезному и мешающему излучениям, что достигается различными диаграммами направленности, создаваемой стальными экранами.

в

При гамма-съемке регистрируются следующие величины:

-    средняя скорость счета гамма-квантов для всего маршрута и отдельных его составляющих (лес, поле, кустарник);

-    средняя скорость счета за трехсекундный интерва- времени;

-    средний по маршрутузксиериментальнкй спектр гамма-квантов о целью контроля состава гамма-излучающих изотопов;

-    высота полета, записываемая на ленту по радиовысотомеру;

-    виды ландшафтов (поле, лес, болото, кустарник).

1.2. Сеть снегомерных маршрутов

Самолетная сеть снегомерных маршрутов в рассматриваемых бассейнах представлена тремя съемочными кольцами - 7, 8 и 10. Каждое из колец включает 40-50 маршрутов протяженностыоот 15 до 40 км. В таблице 1Д дана характеристика сети. Построение сети выполнено таким образом, чтобы каждое кольцо могло быть отснято в течение одного летного дня. Сеть авиамарщрутов обеспечивает получение средних для бассейнов снегозапасов с погрешностью не более 10£.

Таблица I.I.

Характеристика сети самолетных и наземных измерений на водосборах северной части ЕТС

9

В соответствии с рекомендациями относительно прокладки авиационных снегомерных маршрутов С 5 / был проведен анализ сети по крупномасштабным картам, что позволило отбраковать ряд маршрутов.

Sa период 1970-1985 гг. сеть маршрутов на водосборах рек бассейна Северной Двины менялась три раза, что нарушило однородность рядов наблюдений. Поэтому при обобщении результатов измерений были использованы ряды наблюдений с 1975 г.

Для разработки методов оценки запасов воды на поверхности водосборов в период весеннего снеготаяния и использования их в прогнозах стока половодья на авиационных маршрутах были выделены участки, в пределах которых отсутствуют болотами они не затапливаются транзитными талыми водами. Для этой цели по лентам самописцев проанализирован ход интенсивности излучения по данным осенних съемок (до установления снежного покрова) и после схода снежного покрова весной.

При рассмотрении участков использованы рабочие кроки маршрутов и запись ландшафтов на лентах самописца, что позволило выделить участки, соответствующие определенному виду ландшафта (поле, лес - хвойный, лиственный, смешанный, кустарники и вырубки).

Протяженность участков, соответствующих определенному виду ландшафта, назначалась исходя из условия равномерности хода интенсивности излучения и отсутствия резкого его снижения за счет заболоченности или затопления весенними транзитными водами. Следует заметить, что длина участков при выделении их на лентах самописца от съемки к съемке может изменяться вследствие неточной штурманской привязки (неточный пролет маршрута). На рис.1.1 показан пример выделения участков на авиационном маршруте.

Расчет средних интенсивностей излучения по участкам и уровней гамма-поля выполняется в соответствии с Наставлением [Ь].

I.3. Погрешности измерений

Суммарная погрешность определения запасов воды в снежном покрове на площади водосборов слагается из:

-    инструментальной;

-    методической, обусловленной погодными условиями или отступлениями от разработанного метода съемки;

Рио. I.I Пример выделения участков авиационного

маршрута (кольцо 7, маршрут 9, 22.10.01г.)

-    статистической погрешности определения средних значений на маршруте {,

-    статистической погрешности осреднения по пло ссади водосбора.

Указанные погрешности могут быть случайными и систематическими. К инструментальным случайным погрешностям авиационного гамма-метода относятся ореаде всего аппаратурные погрешности, связанные о регистрацией излучения и нестабильностью работы аппаратуры. При расчете погрешностей определения снегозапасов учитываются погрешности измерения скорости счета на маршруте без снега и со снегом, а также погрешности измерений мешающих излучений (космического и атмосферного). При измерении общей скорости счета импульсов от сциитилдяциоиного детектора больших размеров на маршрутах длиной более 1S км погрешности малы, а на коротких отрезках могут быть значительны.

Чувствительность используемой аппаратуры имеет весьма важное значение в оценках погрешностей, так как одна и та же интенсивность излучения различными детекторами (даже при одинаковых размерах кристалла) учитывается неодинаково. Следует отметить, что эти погрешности могут быть систематическими и в пересчете на воду достигать 1$ мц.

IT

Вариации космического излучения и вариация радиоактивности воздуха можно отнести к методическим погрешностям. В настоящее время при авиационной гамма-съемке мешающие излучения контролируются над водными акваториями один-три раза в день полета на рабочей высоте, либо на высоте около 1000 и над поверхностью почвы £ kj. Наибольшие ошибки могут возникать из-за неконтролируемых изменений радиоактивности воздуха. Радон поотупает а атмосферу из почв и горных пород и за время своего существования (более 3 суток) может переноситься на многие сотни километров. Это может обусловить погрешнооть в определении снегоэапасов до 5 мм. Наиболее сильно радиоактивность воздуха проявляетоя в горных долинах, где резко возрастает уровень гамма-поля в холодные дни о температурной инвероией.

Увеличение радиоактивности воздуха происходит также в период выпадения осадков, особенно, сильных снегопадов. Поэтому гамма-съемка проводится лишь спустя некоторое время (через 3-4 часа) после прекращения осадков.

К методическим погрешностям авиационной гамма-съемки относятся также погрешности за счет штурианской привязки к маршрутам. Наибольшие величины этого рода погрешности (до 30 мм) могут иметь место в районах о большой неоднородностью механического состава и радиоактивности почв. В среднем величина погрешности за счет штурманакой привязки составляет 3-4 мм.

Наибольшее затруднение а опенках запасов воды на поверхности водосборов по основному методу гамма-съемки, т.е. опособу приращений, вызывал* изменения в увлажнении верхних горизонтов почвы (0-30 ом) за период между оценками начального уровня гамма-поля (без оиега) и снегосъемок.

При равномерном распределении радиоактивных элементов относительное приращение интенсивности гамма-излучения (ДЗ) из-за приращения влагозапасов почвы C&W) на глубине % приблизительно равно £ 7 J

в<зСД\^а{р( — £*_г — rf-JWdx),    (1.2)

, « где d - коэффициент ослабления скорости счета импульсов.

Как показали работы ГГИ £ 5,8,9.7, эти погрешности, как