До змісту

Стік з гірських схилів, як відмічалось вище, визначається комплексом фізико-географічних умов і типом рослинності, які взагалі називають факторами стоку. До них відносять кількість та розподіл в часі атмосферних опадів, геологічну будову водозбірного басейну, тріщинуватість гірських порід, характер грунтового покриву, рельєф місцевості, лісистість та розподіл лісів у межах басейну, а також вік, склад та зімкнутість деревостанів. Крім того, враховують антропогенні фактори, які в свою чергу мають відповідний вилив на характер формування стоку. Зрозуміло, що вплив цих факторів може проявлятися одночасно на великих водозборах, які охоплюють значну різноманітність як грунтово-геологічних і кліматичних умов, так і рослинного покриву. Отже, при аналізі таких сумарних даних по обліку стоку неможливо виявити гідрологічний вплив окремих рослинних угруповань.

Вивчення стоку в Карпатах проводиться в системі гідрометеослужби. Тут облік стоку проводиться на ріках в межах досить обширних водозбірних площ, які охоплюють не тільки різні лісорослинні вертикальні пояси, але й різні за характером підстилаючої поверхні категорії земель: ліси, орні землі, пасовища, сіножаті тощо. Покриті лісом площі цих водозборів в свою чергу різні за складом деревних порід, віком насаджень, ступенем залісення вирубок та за іншими ознаками. Якщо ці дані розкривають певні закономірності у формуванні стоку більших чи менших гірських річок, що, безумовно, має цінність для певних водогосподарських чи енергетичних цілей, то для виявлення водорегулюючої ролі лісового покриву вони дуже загальні. У таких випадках можна одержати індивідуальні дані для окремого водозбору з властивим для нього співставленням породного складу лісів, вікових категорій, продуктивності тощо, але певного уявлення про гідрологічний вплив якоїсь однієї категорії лісів узагальнення цих даних не дасть. Тому виникає необхідність зосередити дослідження в межах однорідних насаджень, які б мали однаковий гідрологічний вплив на зайняті ними гірські схили. Розглянемо результати таких досліджень, проведених на трьох водозбірних площах, вкритих стиглими буковими деревостанами в урочищі «Річень» Ганьковецького лісництва Свалявського лісокомбінату. Це найбільш типовий район домінуючої формації бука на Закарпатті, який найповніше відображає характерні ознаки природних карпатських бучин (табл. 9). Лісовий покрив тут представлений двоярусним насадженням. Перший ярус утворений стиглим материнським буковим деревостаном, інколи з незначною домішкою явора, другий — місцями грабом, але домінуюче значення має густий підріст бука, поширений майже по всій площі водозборів. Тільки де-не-де, переважно на крутих схилах, зустрічаються галявини.

Таблиця 9. Таксаційна характеристика деревостанів на водозборах гідростаціонару «Свалява»

Водо- збори	Середній вік дерево- стану, років	Склад	Форма	Кількість дерев на 1 га	Повнота	Середній діаметр, см	Середня висота, м	Бонітет	Запас деревини, м3/га
І	99	9Бк	І ярус – бук
		1 Гр	II – граб	224	0,9	44	31,6	І	517,7
ІІ	104	8 Бк	І ярус – бук, явір
		2 Гр+Яв	II – граб	171	0,8	47	29,2	І	420,1
ІІІ	98	10 Бк + Гр	І ярус – бук
			II – граб	201	0,9	48	32,8	І	503,4

Значна домішка граба свідчить про те, що тут є деяка тенденція до витіснення бука грабом. Обумовлене це частішим плодоношенням граба та наявністю у нього насінні летючок, в допомогою яких воно легко переноситься вітром. Трав’янистий покрив на всіх трьох водозборах досить одноманітний. В результаті відносно високої повноти деревостапів та наявності густого підросту переважна частина площі водозборів належить до мертвопокривних бучин, де загальний фон представлений опалим листям, гілками тощо. Трав’янисті види зустрічаються поодиноко або невеликими групами. Лише у вікнах насаджень, на зріджених ділянках та крутих схилах південної експозиції, куди в достатній кількості понадає бокове світло трав’янистий покрив рясний. Домінують два види рослин: маренка запашна і осока лісова. Це найбільш типові за своєю структурою стиглі карпатські бучини. Вони відзначаються відносно високими водорегулюючими та водоохоронними властивостями.

Ґрунтовий покрив водозбірних площ у переважній більшості представлений потужним шаром буроземів, що утворилися на продуктах звітрювання материнської породи карпатського флішу, складеного пісковиками та глинистими сланцями під впливом лісової рослинності та відносно м’якого і вологого клімату. Ґрунтовий профіль характеризується поступовими переходами окремих горизонтів. Зверху вниз по профілю збільшується вміст щебеню та каміння. Про досить швидке розкладання органічного опаду свідчить незначна товщина шару мертвої підстилки від 0,5 до 1 см.

До окремої категорії слід віднести сильнооглеєні грунти, що зустрічаються в обмеженій кількості в долинах водотоків, та сильнощебенисті грунти, а інколи виходи материнської породи — пісковика, поширені на дуже крутих обривистих схилах. Перші є наслідком надмірного зволоження, другі несприятливих ґрунтотворних умов, створених надмірною крутизною схилів, де як поселення рослинності, так і нагромадження дрібнозему затруднене. Виходи материнських порід та наявність крупнощебенистих неглибоких грунтів є наслідком безпосереднього впливу геологічної будови схилів та мінералогічного складу материнських гірських порід.

За своєю формою дослідні водозбори нагадують видовжені амфітеатри, що звужуються в місці виходу водотоків. Рельєф їх типовий гірський з досить стрімкими схилами та чітко виявленими вододілами. Постійні водотоки проходять їх серединою по глибоких ерозійних врізах. І і III водозбори за конфігурацією рельєфу досить близькі (табл. 10). Тут переважають круті схили, тоді як на II водозборі пологі схили. На І водозборі схили мають випуклу форму, що рівномірно спадає до водотоку; на них слабо виявлена різноманітність мікро і мезорельєфу, тоді як на схилах II та ІІІ водозборів досить часті западини, підвищення та терасовидні уступи.

Таблиця 10. Основна орографічна і гідрографічна характеристика водозбірних площ гідростаціонару «Свалява»

Водоз- бори	Площа, га	Дов- жина, м	Ширина, м	Середній нахил русла	Інтервали висот над рівнем моря	Розподіл площі водозборів по категоріях крутизни схилі				Гідрографічна сітка
						5-15°	15 – 25°	25 – 35°	понад 35°
І	3,94	291	154	0,32	382 – 464	28,2	53,8	18,0	–	один головний водотік
II	6,67	355	427	0,28	430 – 529	55,5	36,0	8,5	–	два водотоки, що з’єднуються перед створом водозбору
III	7,27	452	375	0,33	342 – 496	27,4	56,1	13,7	0,2	головний водотік має притоки другого порядку

Щодо геологічної будови водозборів, зокрема їх гідрогеологічної структури, то детальних даних немає. В цілому схили їх складені карпатським флішем, товщі якого утворюють пісковики з досить потужними прошарками глинистих сланців. Пласти залягають під невеликими кутами, а в місцях контакту пісковиків з глинистими сланцями виражена тріщинуватість гірської породи, що призводить до перехвачування певної кількості вологи і переведення її в глибинний підґрунтовий стік. Але це має місце лише в тих випадках, коли частина вологи, просочуючись через товщу грунту, досягає материнської породи.

Всі особливості водозбірних площ за характером впливу на формування стоку можна розділити на дві категорії: стабільні, до яких слід віднести геологічну будову, грунти, рельєф та рослинний покрив, і фактори динамічні, що змінюють свій вплив періодично це атмосферні явища і в першу чергу опади.

Дотримуючись такої диференціації основних умов формування стоку, ми розглядатимемо особливості цього процесу на дослідних водозборах стаціонару. Це дасть можливість встановити вплив індивідуальних особливостей водозбірних площ на характер і динаміку стоку.

У вихідній частині, тобто в створах досліджуваних водозборів, споруджені гідрометричні лотки конструкції А. Р. Скуе (1954), на яких здійснюється безперервна регістрація стоку з допомогою самописців рівня води типу «Валдай».

Режим стоку вивчався паралельно з обліком атмосферних опадів. Для цього велись систематичні спостереження за кількістю опадів на опадомірних пунктах під наметом лісу і на відкритій місцевості, а у зимовий період — снігомірні зйомки для виявлення запасів води в снігу.

Дослідження стоку як головного критерія водорегулюючої здатності лісового покриву розділено на два етапи. До першого етапу віднесено п’ятирічне вивчення особливостей стоку під наметом деревостанів, в яких за цей період не проводилось жодних лісогосподарських заходів, тобто не порушувалась їх природна структура і цілісність; до другого етапу – вивчення режиму стоку на тих же водозборах, але пройдених двома способами рубок головного користування: суцільнолісосічною — на першому і першим прийомом поступової насінно-лісосічної — на другому. Третій водозбір залишено як контрольний поза рубками.

Контрольний водозбір в даному випадку являє собою своєрідний еталон, який дає змогу співставити результати обліку стоку до і після проведення рубок на водозборах. Це полягає в тому, що протягом першого етапу досліджень, коли водозбори були вкриті однорідними деревостанами, встановлювались схожість та різниця у формуванні стоку з контрольного водозбору по відношенню до двох інших. Таким чином визначався певний стабільний зв’язок, виражений кількісними показниками стоку, між трьома водозборами. За допомогою вже виявленої залежності в режимі стоку між контрольним і двома іншими водозборами до рубки та аналогічного співставлення результатів спостережень за стоком після рубок можна одержати дані про вплив рубок на формування стоку з водозборів. Достовірність результатів у даному випадку забезпечуватиметься завдяки нагромадженню безперервних даних про режим стоку з контрольного водозбору. Таким чином дані контрольного водозбору — це посередній зв’язуючий показник режиму стоку між усіма водозборами до і після рубок.

Така постановка дослідів, метою яких є виявлення гідрологічних особливостей водозборів шляхом порівняльного методу, частково обумовлена труднощами врахування грунтово-геологічних та гідрогеологічних факторів стоку. При вивченні водорегулюючого впливу букових деревостанів ми не приділяємо особливої уваги геологічним та гідрогеологічним факторам ще й тому, що вони проявляють відносно стабільний і до деякої міри ізольований від лісового покриву вилив на формування стоку.

Щодо грунтового покриву, то будучи складовою і невід’ємною частиною лісового біоценозу та безпосереднім контактуючим середовищем з атмосферою, він має важливе водорегулююче значення. Як компонент лісового середовища грунт відіграє роль безпосереднього приймача атмосферної вологи. Тому у водорегулюючій дії лісового комплексу головна роль належить лісовим грунтам, які до того ж відзначаються високою інфільтраційною здатністю. Порушення природної цілісності лісових грунтів істотно змінює водорегулюючу здатність лісового покриву.

Формування стоку з дослідних водозборів, вкритих стиглими буковими деревостанами, розглянемо у тісному взаємозв’язку з описаними вище характерними їх особливостями. Це дасть змогу, з одного боку, з’ясувати їх гідрологічні особливості, а з другого, оцінити водорегулюючий вплив стиглих букових деревостанів Карпат. Для цього використаємо результати спостережень, одержані протягом першого етапу досліджень, коли всі три водозбори були вкриті однорідними буковими деревостанами, тобто коли лісовий покрив можна розцінювати як фактор незмінного виливу на формування стоку з усіх трьох водозборів (табл. 11).

Таблиця 11. Основні показники стоку з водозборів гідростаціонару «Свалява», на протязі першого етапу досліджень

Гідрологічні роки	Опади на   відкритій  місцевості, мм	Стік, мм			Середньорічні модулі стоку, л/сек/га			Коефіцієнти стоку
		водозбори
		І	ІІ	III	І	II	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
1959/60	900,5	239,59	179,96	212,73	0,101	0,089	0,092	0,27	0,20	0,24
1960/61	804,4	317,93	280,73	290,20	0,075	0,058	0,068	0,40	0,35	0,36′
1961/62	922,4	547,04	306,57	436,02	0,174	0,097	0,138	0,59	0,33	0,47
1962/63	800,6	210,60	140,25	202,80	0,073	0,057	0,065	0,26	0,18	0,25
1963/64	820,9	270,34	228,67	193,59	0,082	0,072	0,054	0,33	0,28	0,24

Найвищі показники одержано по І водозбору, дещо менші по III і найменші по II водозбору. Така залежність формування стоку пояснюється деякими орографічними та морфометричними особливостями водозборів. Щодо такого морфометричного показника як величина площі водозбору, то в даному випадку вона не береться до уваги, оскільки за величиною водозбори майже однакові. Крім того, площа водозбору не є прямим генетичним показником стоку (М. І. Львович, 1963) і може бути використана лише для приблизної, не прямої характеристики умов живлення водотоків підземними водами.

Певної залежності формування стоку від величини площі дослідних водозборів не виявлено. Наприклад, по найбільшому за площею III водозбору 7,27 га показники стоку менші порівняно з І водозбором — 3,94 га. Різниця у формуванні стоку, як видно, залежить від інших орографічних та морфометричних особливостей водозборів.

За формою рельєфу та вираженістю крутизни схилів водозбори стаціонару відзначаються деякими відмінностями. Так, більша частина площі І і III водозборів утворена крутими схилами, в той час як на другому переважають пологі схили. Перший водозбір має випуклі схили, що рівномірно спадають до водотоку і на яких елементи мікрорельєфу виражені слабо, тоді як на схилах II і ІІІ водозборів часті мікрозападини, невеликі горбки, терасовидні уступи тощо. Наявність таких елементів мікрорельєфу відіграє важливу роль у формуванні стоку. Так, у западинах та інших від’ємних формах мікрорельєфу нагромаджується волога атмосферних опадів. Не маючи відтоку з них, вона майже вся витрачається на інфільтрацію в нижні шари грунту.

Отже, западини та пониження мікрорельєфу на гірських схилах відіграють роль регуляторів стоку, оскільки сприяють трансформації поверхневого стоку у внутрішній, глибинний. Чим більша крутизна схилів водозбору і менш виражена різноманітність елементів мікрорельєфу, тим вищі показники стоку (табл. 11). Але сумарні показники по гідрологічних роках дещо згладжують різницю у формуванні стоку, що відбувається залежно від сезонів. Весняний стік, що формується при сніготаненні, має свої специфічні особливості і часто позначається на величині стоку в наступний період. Для виявлення певних закономірностей у формуванні стоку вигідніший теплий період року, протягом якого стік проявляється рівномірніше, незважаючи на те, що в цей час випадають затяжні дощі і короткочасні та інтенсивні зливи. Якщо в зимовий період протягом більш-менш тривалого часу сніг нагромаджується, а розтає за відносно короткий проміжок часу, то такої циклічності у випаданні атмосферної вологи і витрачанні її на стік в теплий період не спостерігається (табл. 12).

Таблиця 12. Стік за вегетаційні періоди з водозборів гідростаціонару «Свалява» за перший етап досліджень

Гідрологічні роки	Опали, мм	Стік, мм			Коефіцієнти стоку
		водозбори
		І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
1959/60	619,4	143,57	101,14	142,17	0,23	0,16	0,23
1960/61	563,4	131,86	65,11	137,36	0,23	0,12	0,24
1961/62	394,8	188,90	90,70	241,08	0,48	0,23	0,61
1962/63	415,3	91,86	34,56	111,71	0,22	0,08	0,27
1963/64	510,6	130,84	78,51	131,00	0,26	0,15	0,26

Коефіцієнти стоку по І і III водозборах для більшості гідрологічних років досить близькі, а по окремих роках зовсім однакові. На II водозборі вони значно менші. Такий розподіл стоку свідчить про його пряму залежність від орографічних особливостей водозборів. І і ІІІ водозбори, як ми вже знаємо, дуже близькі за розподілом площі по категоріях крутизни схилів. Тут переважають круті схили. І навпаки, більшу частину площі ІІ водозбору займають пологі схили.

Можна констатувати і деяку невідповідність відміченого вище співвідношення стоку між водозборами по окремих гідрологічних роках. Так, за 1961/62 і 1962/63 гідрологічні роки істотно відрізняються величини коефіцієнтів стоку між І і III водозборами. Це пояснюється значним виливом весняного сніготанення на стік протягом перших весняних місяців вегетаційного періоду, що призвело до перезволоження грунту, а особливо до нагромадження значної кількості вологи в мікро і макрозападинах, які в значній кількості зустрічаються на схилах III водозбору. Водовіддача з них за рахунок грунтового стоку розтягується на деяку частину вегетаційного періоду, що обумовило відповідно і загальне збільшення об’єму стоку. Це явище підтверджується і тим, що протягом холодного періоду року, куди віднесено період весняних паводків, розподіл стоку між І і III водозборами відзначається протилежним співвідношенням стоку, порівняно з вегетаційним періодом. За холодний період 1961/62 гідрологічного року коефіцієнт стоку по І водозбору становив 0,68, а по III — 0,37. Пояснюється це відсутністю на І водозборі мікрорельєфних елементів, здатних регулювати стік. Аналогічними причинами можна пояснити характер формування стоку і вплив на нього весняного паводку і протягом наступного 1962/63 гідрологічного року.

Важливою особливістю орографічної будови водозборів, що впливає на формування стоку, є ерозійні врізи. Від їх глибини залежить ступінь дренажу водозбору, а отже, кількість виклинюваної ґрунтової вологи, яка попадає у гідрографічну сітку.

На усіх трьох водозборах стаціонару водотоки проходять по глибоких ерозійних врізах. Проте на І і III водозборах, яким властива значна крутизна схилів, ерозійні врізи майже повністю зливаються із схилами водозборів, і лише у верхній частині добре виявлені їх початкові форми. На III водозборі ерозійні врізи чітко виділяються на загальному фоні пологих схилів, але глибина їх порівняно з І і II водозборами менша. Звідси й відповідний вилив їх на формування стоку. Так, на II водозборі, на якому переважають пологі схили, а ерозійні врізи неглибокі, спостерігався найменший стік як протягом окремих років, так і протягом вегетаційних періодів (табл. 11, 12). І і III водозбори відзначаються крутими схилами, а ерозійні врізи тут досягають значної глибини, що й обумовило деяку однорідність у формуванні стоку. Звідси й висновок про те, що І і III водозбори піддаються інтенсивнішому дренажу, оскільки водотоки тут врізані глибше у загальний рельєф, порівняно з II водозбором. Це підтверджується і тим, що у межень витрати вологи з І і III водозборів значно вищі, порівняно з II водозбором, що, в свою чергу, відбивається на загальному об’ємі стоку (табл. 11). Але зроблений висновок достовірний лише для періодів, що характеризуються зливами та нетривалими опадами на загальному фоні бездощової погоди. Після весняного сніготанення та обложних довготривалих дощів, коли грунти водозборів перенасичуються вологою, процеси водовіддачі на стік прямо залежать від потужності грунту.

На пологих схилах ІІ водозбору, на яких ґрунтовий покрив представлений більш потужним шаром, порівняно з крутими схилами І і III водозборів, засвоюється більше вологи і більше її поступово витрачається на ґрунтовий стік (табл. 13). На крутих схилах, навпаки, малопотужний шар грунту, а тому й віддача його на стік зменшується. Але в даному випадку вона дещо компенсується за рахунок бурхливішого стоку з крутих схилів при інтенсивних зливах. Наприклад, підвищений стік від зливи, що пройшла 31 травня 1964 року, на II водозборі тривав сім днів, тоді як на І і III водозборах всього 2 дні.

Таблиця 13. Залежність об’єму та тривалості стоку від орографічних  особливостей водозборів при однаковій кількості та інтенсивності опадів

Характеристика атмосферних опадів	Інтервали	Опади, мм		Об’єм стоку, мм			Тривалість паводків, днів
		помірні	зливи	водозбори
				І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
Помірні дощі (бездощовий період)	1. VI. — 31. VIII. 1962	167,7		14,08	1,15	13,98
Помірні дощі (після сніготанення)	24. III,— 31. IV. 1963	32,9	_	18,38	34,22	27,33
Злива	31. V. — 1. VI. 1964		42,5	16,27			2
–”–	31. V. — 6. VI. 1964	6,9	42,5		15,74			7
–”–	зі. V. — і. VI. 1964		42,5			14,49			2
–”–	6 — 7. VIII. 1960		17,6	0,90			2
–”–	6 — 7. VIII. 1960		17,6		0,83			2
–”–	6 — 7. VIII. 1960		17,6			1,27			2

Слід відмітити, що грунти на пологих схилах у дощові періоди відзначаються вищою вологістю, порівняно з грунтами на крутих схилах. Тому дальше їх зволоження призводить до посилення з них стоку, оскільки надмірно зволожений грунт не спроможний більше засвоювати вологу. Цим пояснюється істотне збільшення стоку з II водозбору в період після зволоження його грунтів талими і дощовими водами весною 1963 року.

Щодо невеликих короткочасних та інтенсивних злив, то в даному випадку різниця у формуванні стоку між усіма трьома водозборами невелика. Це можна пояснити тим, що під час інтенсивних злив швидкість стікання води по схилах вища, ніж засвоювання її ґрунтовим покривом. Тому у таких випадках вбирається грунтом та витрачається на інфільтрацію значно менша частина зливових опадів, порівняно із обложними та помірними дощами.

Отже, вплив орографічної будови водозборів на формування стоку проявляється чітко тоді, коли розглядати цю залежність у тісному взаємозв’язку з особливостями погоди. Проте різниця у показниках стоку залежно від орографічної будови, що має місце при одних умовах погоди, компенсується відповідно при інших, що підтверджується кількісними показниками стоку на протязі більш тривалих проміжків часу. В цілому вони досить близькі для всіх трьох водозборів. Це дає підставу вважати, що різниця в орографічній будові водозборів значно нівелюється гідрологічним виливом лісового покриву.

Важливим фактором формування стоку є клімат в усіх його проявах, але домінуюче значення належить атмосферним опадам, які є основним джерелом стоку. Характерною особливістю впливу кліматичних умов на стік є їх сезонні та періодичні зміни. Тому клімат слід віднести до категорії найбільш динамічних факторів стоку.

Наприкінці минулого та на початку цього століття кліматичним умовам приписувався виключно важливий вплив на формування стоку. Цей період навіть носить назву кліматологічного напрямку в гідрології. Особливої уваги заслуговують праці Е. Ю. Ольдекопа (1911), в яких він теоретично обгрунтував взаємозв’язок між кількістю атмосферних опадів, стоком і випаровуванням. На основі даних, одержаних в результаті багаторічних спостережень на 50 річкових басейнах, він прийшов до висновку, що стік річок Середньої Європи, величина якого в середньому дорівнювала 268 мм, на ³/₄ формується під впливом кліматичних факторів і на ¹/₄ некліматичних. Причому, річна сума опадів рівна 900 мм зменшує вплив некліматичиих факторів на стік, а менша 500 мм відповідно збільшує, їх вплив. Послідовники Е. Ю. Ольдекопа визнавали, що клімат для будь-якого природного району проявляє свій вплив на формування стоку на 75%, а решта 25% припадає на участь некліматичних факторів.

Е. Ю. Ольдекоп вперше звернув увагу на роль некліматичиих факторів у формуванні стоку, але, як відмічає М. І. Львович (1963), він не зумів дати їм належну оцінку, а тому переоцінював значення кліматичних факторів. Клімат впливає на стік не тільки безпосередньо, а й через інші компоненти природи, такі як ґрунтовий покрив і рослинність, які в свою чергу залежать від клімату. Це має особливе значення в гірських умовах, оскільки вплив кліматичних факторів на формування стоку чітко виявлений залежно від вертикальної поясності клімату, грунтів і рослинного покриву.

Розглядаючи вплив кліматичних факторів і, зокрема, атмосферних опадів на формування стоку з гірських схилів, порівняємо деякі показники стоку залежно від величини, тривалості та інтенсивності атмосферних опадів.

Важливою умовою, що визначає величину і характер формування стоку, є розподіл атмосферних опадів у часі. Останнім і визначаються амплітуди стоку, для яких в гірських умовах характерні різкі коливання.

Тому динамічність стоку обумовлюється тут перш за все інтенсивністю опадів, тривалістю дощових періодів, а також їх частотою протягом певного проміжку часу. Залежно від характеру атмосферних опадів і загального стану погоди стік з гірських схилів може проявлятися з різною інтенсивністю, що в свою чергу відбивається на загальному режимі поверхневих і ґрунтових вод. Інтенсивний зливовий стік при відповідних умовах може призводити до виникнення стихійних явищ, що завдають значної шкоди народному господарству. Тому пізнання водорегулюючої ролі лісового покриву має важливе як теоретичне, так і практичне значення. Оцінка водорегулюючого впливу лісових ценозів може послужити цінним матеріалом для розробки комплексу лісогосподарських заходів, спрямованих на створення оптимальних гідрологічних умов на гірських схилах і стабільної водності гірських потоків і річок, що з точки зору інтенсифікації лісового господарства та охорони водних ресурсів має важливе народногосподарське значення.

Показником, який характеризує особливості формування стоку того чи іншого природного району взагалі, є внутрішньорічний розподіл стоку, який не завжди збігається з внутрішньорічним розподілом атмосферних опадів і, як правило, визначається рядом інших кліматичних факторів. В цьому важлива роль належить сезонності погоди, фенологічному стану рослинного покриву та іншим факторам, які безпосередньо чи посередньо впливають на стік.

Узагальнення результатів п’ятирічних спостережень за стоком дає нам приблизні дані про середньорічний розподіл стоку по сезонах (табл. 14).

Таблиця 14. Середній внутрішньорічний розподіл стоку залежно від опадів на відкритій місцевості (в %)

Сезони	Водозбори
	І	ІІ	ІІІ
Холодний	43,78	40,03	30,02
Вегетаційний	28,13	12,01	23,57
За рік	35,17	26,80	29,88

Проте, з допомогою цих даних ще не можна судити про короткочасні, але істотні зміни у формуванні стоку, що бувають при випаданні інтенсивних злив та обложних дощах. Тому зупинимося на співставленні окремих паводків та відповідних їм короткочасних злив або обложних дощів різної тривалості. Аналіз був би далеко неповним, якщо не врахувати впливу погоди і, зокрема, кількості атмосферних опадів, тобто ступеня зволоження водозборів до аналізованого проміжку часу. Попередні дощі та загальний стан погоди за той час створюють відповідний фон, а в зв’язку з цим умови, які безпосередньо впливають на формування стоку. Так, дощі однакові за величиною та інтенсивністю, залежно від погоди, яка передувала їм, призводять до неоднакового проявлення стоку. Якщо порівняти залежність стоку від атмосферних опадів на початку вегетаційного періоду, коли грунти утримують значну кількість вологи, що накопичилась в них від сніготанення, з аналогічними щодо ступеня зволоження атмосферними опадами у літній період (в час кульмінації росту), то побачимо, що на початку вегетаційного періоду витрати вологи на стік значно більші, ніж при майже аналогічних або й більших атмосферних опадах у літній період (рис. 7).

Рис. 7. Суміщений графік стоку і опадів (початок вегетаційного періоду).

Така ж залежність формування стоку від загального стану погоди, тобто від ступеня попереднього зволоження водозборів атмосферними опадами, спостерігається і у вегетаційний період. Як правило, збільшення стоку при відносно невеликих дощах мас місце після тривалих обложних дощів (рис. 8).

Рис. 8. Суміщений графік стоку і опадів (у літній період).

На протязі вегетаційного періоду, особливо влітку, взаємозв’язок між об’ємом стоку та атмосферними опадами проявляється у такій залежності: чим більші кількісний показник опадів, їх інтенсивність та попереднє зволоження водозборів атмосферними опадами, тим вищі кількісні показники стоку. В даному випадку особливо чітко проявляється вплив інтенсивності опадів та деякі показники дощів, які випали до аналізованого проміжку часу з підвищеним стоком. Якщо розглядати особливості погоди, що передувала дощам чи зливам, які викликали відповідне збільшення стоку, то заслуговують уваги такі її характерні ознаки: тривалість дощового чи бездощового проміжку, характер розподілу опадів, їх величина, інтенсивність і частота та інтервал між попередніми опадами і аналізованим дощем.

Щоб з’ясувати залежність стоку від інтенсивності опадів, порівняємо дощі різної інтенсивності і величину стоку відповідних їм стокографів за вегетаційні періоди (табл. 15). Показники стоку тим вищі, чим більший дощ, вища його інтенсивність і коротший бездощовий інтервал, який передував аналізованому дощу.

Таблиця 15 Залежність величини стоку від інтенсивності опадів

Характеристика погоди до зливи		Опали, мм	Трива- лість опадів, год.	Інтенсивність опадів, год.		Коефіцієнти стоку по водозборах
тривалість бездощового періоду	останній дощ, мм			макси- мальна	середня	І	ІІ	ІІІ
1 день	13,3	38,9	2,12	2,04	0,70	0,445	0,391	0,358
5 годин	8,5	7,5	1,15	0,98	0,17	0,254	0,300	0,578
2 дні	1,2	59,4	15,57	0,71	0,06	0,230	0,240	0,326
1,5 дня	1,0	7,2	36	0,82	0,08	0,115	0,044	0,122
2 дні	7,2	8,3	42	1,12	0,09	0,070	0,001	0,069
1 день	1,5	30,4	13,30	0,39	0,04	0,037	0,012	0,036
3 дні	13,9	24,0	4,29	2,00	0,30	0,034	0,011	0,056
15 годин	7,8	23,5	5,17	3,00	0,40	0,027	0,001	0,056
11 днів	8,8	20,7	58	3,30	1,46	0,025	0,003	0,056
3 дні	8,5	31,6	14,30	0,20	0,08	0,022	0,005	0,038
2 дні	2,5	25,2	6,38	1,50	0,08	0,021	0,001	0,034
12 годин	0,4	26,4	3,07	0,85	0,12	0,016	0,001	0,022

Найвищі показники стоку одержано при короткочасній зливі: протягом 2 годин 12 хвилин випало 38,9 мм атмосферної вологи. Збільшення стоку було раптовим і короткочасним. Відносно інтенсивний стік відмічено при невеликій і нетривалій зливі — 7,5 мм вологи випало за 1 годину 15 хвилин. На збільшення стоку в даному випадку вплинув попередній дощ. При затяжному дощі, який продовжувався 15 годин 57 хвилин, випало 59,4 мм атмосферної вологи. Збільшення стоку проходило поступово і тривало довше.

Розглядаючи окремі зливи, близькі за тривалістю та кількістю опадів, ми прийшли до висновку, що вплив їх на формування стоку проявляється неоднаково. Як правило, на збільшення стоку при зливах впливає не загальна кількість опадів, а незначні інтервали злив, протягом яких вони досягли різних максимумів інтенсивності.

Короткочасний зливовий стік, як показали наші дослідження, не впливає істотно на загальну величину стоку за рік, або сезон, оскільки інтенсивні зливи не бувають часто. Проте ці явища в гірських умовах інколи мають пагубні наслідки тому, що короткочасний бурхливий зливовий стік призводить до виникнення повіней, розвитку селевих потоків, інтенсифікації ерозійних процесів та інших стихійних явищ, що завдають збитків народному господарству. Тому зменшення енергії зливового стоку, його регулювання має тут важливе практичне значення.

На основі наведених вище даних можна зробити висновок, що зливи, які випали після тривалих бездощових періодів, призвели до різкого і короткотривалого збільшення стоку з І і III водозборів, утворених переважно крутими схилами.

На II водозборі, на якому переважають пологі схили, було незначне збільшення стоку або він утримувався на попередньому рівні. Помітне збільшення стоку на ІІ водозборі, який інколи наближається за розміром до стоку з І і III водозборів, має місце при відносно великих та інтенсивних зливах. Тривале збільшення стоку з II водозбору спостерігається в основному під час затяжних дощів, весняного сніготанення та на початку вегетаційного періоду, коли грунт перенасичений вологою. У таких випадках зростання стоку тут проходить плавно, повільно і стабілізується триваліше, порівняно з І та III водозборами. Звичайно, у такі періоди загальний об’єм стоку з II водозбору вищий, ніж з І та III. Але у межень і особливо у вегетаційний період стік з II водозбору різко знижується, що в більшості випадків визначає його річний об’єм.

Отже, І і III водозбори відзначаються близькими гідрологічними особливостями, що обумовлене перш за все їх близькою орографічною конфігурацією. Вони утворені переважно крутими схилами, що в поєднанні з глибокими ерозійними врізами сприяє інтенсифікації дренажу схилів. Це виявляється в тому, що у вегетаційний період при меженних ріннях води загальний об’єм стоку з І і III водозборів вищий, порівняно з II водозбором, утвореним переважно пологими схилами. З другого боку, наявність крутих схилів обумовлює, швидше добігання води до водотоків, особливо під час злив, викликає інтенсифікацію зливового стоку, який має тут короткотривалий, але бурхливий характер.

Другий водозбір за своїми гідрологічними особливостями до деякої міри своєрідний. Якщо підсумувати величини стоку по характерних періодах погоди, то побачимо значну різницю між відносно засушливими і мокрими періодами року. Але збільшення стоку при інтенсивних зливах чи обложних дощах відбувається тут не в результаті швидкого і короткочасного зростання піків стоку, як це відмічено для І і III водозборів, а є наслідком плавної і до того ж тривалої стабілізації стоку. Зменшення витрат води до постійної межені відбувається поступово і довго триває. Таким чином, характерною ознакою формування стоку з II водозбору є тривала стабілізація при відповідних погодних умовах як підвищених витрат води, так і меженного мінімуму стоку.

Досі роль лісового покриву розглядалась як фактор незмінного впливу на стік, оскільки деревостани, які вкривають водозбори, однорідні за структурою, віком, породним складом та іншими ознаками. Отже, одержані нами дані п’ятирічних досліджень дають лише загальне уявлення про вплив букових деревостанів на режим, динаміку, величину та характер формування стоку. Повністю розкрити гідрологічний вплив лісового покриву, тобто кількісні та якісні перетворення, що відбуваються під впливом лісу, неможливо лише на основі результатів дослідження стоку з водозборів, вкритих лісом. На основі цих даних ми не можемо судити про формування стоку, коли б там повністю або частково був відсутній лісовий покрив. Тому для з’ясування гідрологічного впливу лісу та оцінки різних способів рубок головного користування, після завершення першого етапу досліджень проведено рубки головного користування: на І водозборі – суцільнолісосічну і на ІІ перший прийом поступової насінно-лісосічної рубки з виборкою 28% деревини по масі та зниженням загальної повноти деревостану до 0,6. Третій водозбір залишено поза рубками для контролю.

Щоб мати певне, уявлення про зміни у формуванні стоку, які відбулися в результаті рубок, порівняємо річні величини стоку до і після проведення рубок на водозборах (табл. 16).

Таблиця 16. Сумарні річні показники стоку з водозборів до і після проведення на них рубок

Гідрологічні роки	Опади на відкритій місцевості, мм	Стік, мм			Коефіцієнти стоку
		водозбори
		І	II	ІІІ	І	II	ІІІ
До рубок
1959/60	900,5	239,59	179,96	212,73	0,27	0,20	0,24
1960/61	804,4	317,93	280,73	290,20 .	0,40	0,35	0,36
1961/62	922,4	547,04	306,57	436,02	0,59	0,33	0,47
1962/63	800,6	210,60	140,25	202,80	0,26	0,18	0,25
1963/64	820,9	370,34	228,67	193,59	0,33	0,28	0,24
Після рубок
1964/65	1191,5	698,02	527,42	395,29	0,59	0,44	0,33
1965/66	1178,9	839,26	512,52	572,58	0,71	0,43	0,49

За останні два роки істотно збільшилися витрати вологи на стік з І і ІІ водозборів, на яких проведено рубки. Але цього ще мало для того, щоб зробити остаточний висновок про збільшення стоку після рубки лісу.

Якщо розглядати розподіл атмосферних опадів по роках за весь період досліджень, то виходить, що на останці два роки, тобто на період після рубок, припадає їх максимум. Зрозуміло, що збільшення кількості опадів відповідно обумовило і збільшення стоку з водозборів. Але, порівнюючи показники коефіцієнтів стоку як за період до, так і після рубок, можна зробити висновок, що після рубок на водозборах збільшилися витрати вологи на стік. Вищі показники одержано по І водозбору, пройденому суцільнолісосічною рубкою, менші — по II, на якому проведено перший прийом поступової насінно-лісосічної рубки.

Деяка різниця в показниках стоку по роках викликана в основному неоднаковою кількістю опадів, неоднаковим розподілом їх в часі та різною їх інтенсивністю. Тому при порівнянні об’єму стоку по роках в абсолютних чи відносних величинах доводиться враховувати цю особливість. Для більшої достовірності нашого аналізу застосуємо порівняльний метод. Для цього використаємо дані, одержані для контрольного водозбору (табл. 17).

Таблиця 17. Коефіцієнти стоку за рік і за вегетаційний період для водозборів гїдростаціонару «Свалява» до і після проведення  рубок

Гідрологічні роки	За рік						За вегетаційний період
	коефіцієнт стоку по водозборах			відношення коефіцієнту стоку			коефіцієнт стоку по водозборах			відношення коефіцієнту стоку
	І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
До рубок
1959/60	0,27	0,20	0,24	1,12	0,83	1,35	0,23	0,16	0,23	1,00	0,70	1,44
1960/61	0,40	0,35	0,36	1,11	0,97	1,14	0,23	0,12	0,24	0,96	0,50	1,92
1961/62	0,59	0,33	0,47	1,26	0,70	1,79	0,48	0,23	0,61	0,79	0,38	2,09
1962/63	0,26	0,18	0,25	1,04	0,72	1,44	0,22	0,08	0,27	0,81	0,30	2,75
1963/64	0,33	0,28	0,24	1,37	1,17	1,18	0,26	0,15	0,26	1,00	0,58	1,73
Після рубок
1964/65	0,59	0,44	0,33	1,79	1,33	1,34	0,60	0,27	0,32	1,88	0,84	2,22
1965/66	0,71	0,43	0,49	1,65	0,88	1,65	0,39	0,19	0,29	1,34	0,66	2,05

Примітка: І водозбір — суцільна вирубка, II — поступова, III — незайманий ліс.

З огляду на те, що стік протягом холодного періоду формується під домінуючим впливом сніготанення, яке інколи позначається на загальному характері стоку протягом тривалого часу, розглянемо дані в цілому за рік і окремо для вегетаційного періоду.

Після проведення рубок помітно збільшився стік з І водозбору, пройденого суцільно-лісосічною рубкою, і незначно з II водозбору, охопленого першим прийомом поступової насінно-лісосічної рубки. У першому випадку відношення коефіцієнтів стоку між І та III водозборами коливається від 1,01 до 1,37 за період до рубок, а після рубок за перший рік становило 1,79 і за другий рік 1,65. Відповідно у вегетаційний період величини ці дорівнюють: до рубки — від 0,81 до 1, у перший рік після рубки – 1,88 і на другий рік — 1,34.

Менші різниці в показниках стоку до і після рубок одержано по ІІ водозбору. Співставляючи коефіцієнти стоку між III і II водозборами бачимо, що за період до проведення рубок величини ці коливались від 0,70 до 1,17, а після рубки становили: у перший рік 1,33, а на другий — 0,88.

Чіткіше виражений вплив рубок в цьому відношенні у вегетаційний період. За п’ятирічний період до рубки відношення коефіцієнтів стоку між II та III водозборами становило від 0,30 до 0,70, а після рубки за перший рік — 0,84, а за другий — 0,66.

Отже, рубки впливають на збільшення загального об’єму стоку. При суцільно-лісосічній рубці сумарний річний стік збільшився на 42 – 75% за перший і на 28— 61% — за другий рік після рубки.

Протягом вегетаційного періоду різниці у величині стоку більші, що пояснюється відсутністю весняного сніготанення. При суцільно-лісосічній рубці сумарний стік збільшився на 88—109% за перший після рубки рік, а за другий — на 34—55%. При першому прийомі поступової насінно-лісосічної рубки за перший після рубки рік стік збільшується на 14—61% та на 6—28% — за другий рік.

Аналогічні дані одержано при співставленні величин стоку у вигляді шару вологи (табл. 18). Стік з III, контрольного, водозбору прийнято за 100% і по відношенню до нього показано стік з І та II водозборів, пройдених рубками. Протягом холодного періоду, до якого віднесено весняне сніготанення, величини стоку дуже коливаються по роках, що зв’язане з неоднаковим нагромадженням снігу та різним характером сніготанення.

Таблиця 18. Розподіл стоку по роках і сезонах за періоди спостережень до і після рубок

Гідрологічні роки	Періоди року	Опади на відкритій місцевості	Стік, мм			Співвідношення стоку з  І і ІІ водозборів до ІІІ, контрольного водосбору
			І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
До рубок
1959/60	холодний	281,1	96,02	78,82	70,56	136	112	100
	вегетаційний	619,4	143,57	101,14	142,17	101	71	100
1960/61	за рік	900,5	239,59	179,96	212,73	113	84	100
	холодний	241,0	186,07	215,62	152,84	122	141	100
	вегетаційний	563,4	131,86	65Д1	137,36	96	47	100
1961/62	за рік	804,4	317,93	280,73	290,20	110	97	100
	холодний	527,6	358,14	215,87	194,94	186	111	100
	вегетаційний	394,8	188,90	90,70	241,08	78	38	100
1962/63	за рік	922,4	547,04	306,57	436,02	125	70	100
	холодний	385,3	118,74	105,69	91,09	130	116	100
	вегетаційний	415,3	91,86	34,56	111,71	82	31	100
1963/64	за рік	800,6	210,60	140,25	202,80	104	69	100
	холодний	310,3	139,50	150,16	62,59	223	240	100
	вегетаційний	510,6	130,84	78,51	131,00	100	60	100
	за рік	820,9	270,34	228,67	193,59	140	118	100
Після рубок
1964/65	холодний	413,3	230,86	318,60	143,28	161	222	100
	вегетаційний	778,2	467,16	208,82	252,01	185	83	100
1965/66	за рік	1191,5	698,02	527,42	395,29	176	133	100
	холодний	504,4	575,53	383,89	374,32	154	102	100
	вегетаційний	674,5	263,73	128,63	198,26	133	ч 65	100
	за рік	1178,9	839,26	512,52	572,58	146	90	100

Порівнюючи величини стоку за два роки після рубок, бачимо деяке зменшення його у другому році. Зміни ці не можна пояснити неоднорідністю кліматичних умов, оскільки обидва роки відзначаються високим зволоженням, причому річні суми опадів близькі між собою. Так, за 1964/65 гідрологічний рік сума атмосферних опадів становила 1191,5 мм, а за 1965/66 рік 1178,9 мм. Таким чином зменшення загального об’єму стоку на другий рік після рубок дає підставу вважати, що з розвитком рослинного покриву (трав’янистого і підросту) поступово затухає енергія стоку, тобто до деякої міри відновлюються водорегулюючі функції. Японський дослідник Хірата прийшов до висновку, що через три-чотири роки після рубки стік досягає своїх початкових величин (Є. М. Ткаченко, 19,32).

Сумарні показники стоку за рік та по сезонах неповно розкривають залежність стоку від таких короткочасних змін погоди, як зливи, нетривалі засухи, обложні дощі тощо. Раптові та короткочасні зміни погоди особливо впливають на формування стоку в гірських умовах. Швидке збігання води по крутих схилах при дощах зливового характеру призводить до бурхливого стоку, і навпаки, деяка стабілізація сухої погоди обумовлює істотне зменшення стоку і тривале утримання низької межені. Нерівномірність стоку посилюється в результаті різного зволоження водозборів атмосферними опадами, що спостерігається на гірських схилах, позбавлених з різних причин лісового покриву, в тому числі рубками головного користування.

На вирубках під час інтенсивних злив різко зростає паводковий стік, який у кілька разів перевищує паводки в лісі. При відносно сухій погоді на вирубках істотно знижуються меженні витрати води на стік, чого не буває під лісом. Іншими словами, під лісом стабілізується рівномірність стоку, тоді як на безлісних схилах інтенсифікуються його коливання.

Отже, з допомогою сумарних показників стоку за тривалі проміжки часу з різними погодними умовами дещо стирається різниця в динаміці стоку між водозборами, вкритими лісом і позбавленими лісового покриву або з порушеною його цілісністю. Якщо на вирубці зростають паводки та істотно зменшуються витрати вологи на стік при меженних рівнях, а на водозборах, вкритих лісом, ця різниця до деякої міри стирається, то зрозуміло, що інколи вплив рубки на формування стоку може бути непомітним. Таким чином ми не маємо певного уявлення про динаміку цього процесу. Для прикладу розглянемо дані, що характеризують формування стоку з усіх трьох водозборів протягом червня 1966 року. Нa цей місяць було 149,9 мм атмосферних опадів. Але розподіл їх в часі, як видно з таблиці 19, був нерівномірним. Протягом першої та другої декади випадали помірні дощі, які не вплинули на збільшення стоку з водозборів; він утримувався приблизно на одному рівні. У третій декаді почастішали дощі, навіть пройшло дві інтенсивні зливи: 26. VI протягом 21 години 5 хвилин випало 41,6 мм вологи і 28. VI за 7 годин 45 хвилин – 36,9 мм.

Таблиця 19. Основні показники стоку по водозборах за червень  1966 року

Декади	Опади, мм	Стік, мм			Коефіцієнт  стоку			Максимальні модулі стоку, л/сек/га
		І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
1	24,2	1,6	0,4	6,4	0,07	0,02	0,26	0,274	0,019	0,500
2	8,7	1,1	0,3	5,2	0,13	0,03	0,60	0,013	0,004	0,060
3	117,0	25,7	11,4	13,0	0,22	0,10	0,11	10,191	13,238	5,406
За місяць	149,9	28,4	12,1	24,6	0,19	0,08	0,16

Сумарні місячні показники не виявляють істотної різниці у формуванні стоку між водозборами, пройденими рубками та контролем і дуже близькі до розподілу стоку за період до проведення рубок.

Лише за третю декаду інтенсивні зливи обумовили істотне збільшення стоку з водозборів, пройдених рубками. Протягом першої та другої декад, коли випадали невеликі помірні дощі, утримувалися меженні рівні, але розподіл стоку по водозборах мав зворотний характер, порівняно з 3 декадою. Максимум в даному випадку припадає на контрольний водозбір з непорушеним лісовим покривом, значно менші величини одержано по І водозбору, пройденому суцільно-лісосічною рубкою і найменші – по II водозбору, охопленому першим прийомом поступової насінно-лісосічної рубки. Тут проявився не стільки вплив вибіркової рубки, як орографічні особливості II водозбору. Але якщо розглядати характер зливового стоку протягом одного дня, коли за 7 годин 45 хвилин випало 36,9 мм атмосферної вологи, то його розподіл по водозборах був такий: по І водозбору загальний добовий об’єм стоку дорівнював 15,9 мм, по II 8,3 мм, по ІІІ, контрольному, — 6,6 мм. Як бачимо, при зливі чітко вирисовується різниця у формуванні стоку між водозборами, охопленими суцільною вирубкою, першим прийомом поступової рубки та контролем, тобто незайманим рубками лісом.

Щоб з’ясувати вплив проведених на водозборах стаціонару суцільно-лісосічної та поступової рубок на формування стоку в цілому та паводкового зокрема, порівняємо гідрографи усіх трьох водозборів за період до і після рубок (рис. 9). Гідрографи стоку з І та II водозборів за період до рубок не мають таких різких та короткочасних збільшень стоку, як після проведення на водозборах рубок. Це свідчить про те, що паводковий стік після рубок істотно збільшився. Гідрограф стоку з ІІІ, контрольного, водозбору має більш плавний і відносно вирівняний характер, чим і відрізняється від гідрографів стоку з І та II водозборів, пройдених рубками.

Рис. 9. Гідрографи стоку з дослідних водозборів: а — до рубок, б —: після рубок.

Цей графічний матеріал досить чітко ілюструє перетворення стоку, що відбулося під впливом рубок, проте він не дає повного уявлення про кількісні показники, які б характеризували зміни у співвідношенні паводків до стабільного і меженного стоку. На основі співставлення величини паводкового стоку із стабільним і меженним між водозборами пройденими рубками і контролем можна судити про водорегулюючий та водоохоронний вплив лісу. Такий розподіл повного об’єму стоку в цілому співпадає з розподілом його на поверхневий та внутрішній ґрунтовий стік (табл. 20). При цьому необхідно зауважити, що розподіл повного об’єму стоку таким методом на внутрішній ґрунтовий та поверхневий є орієнтовним, тому що ми не враховуємо, наскільки зростає ґрунтовий стік при наводках більшої чи меншої тривалості, як також не беремо до уваги локального поверхневого стоку, який у мінімальних кількостях може проявлятися при стабільних рівнях води у водотоках у періоди з затяжними невеликими дощами, які практично на збільшення загального об’єму стоку не впливають.

Таблиця 20. Розподіл повного річного стоку на паводковий та стабільний і меженний

Гідрологічні роки	Об’єм стоку	І водозбір			ІІ водозбір			ІІІ водозбір
		сумар- ний стік	межен- ний та стабіль- ний	паводко- вий	сумар- ний стік	межен- ний та стабіль- ний	паводко- вий	сумар- ний стік	межен- ний та стабіль- ний	паводко- вий
До рубок
1959/60	мм	239,59	156,58	83,01	179,96	76,24	103,72	212,72	152,98	59,74
	%	100	65,4	34,6	100	42,4	57,6	100	71,9	28,1
1960/61	мм	317,93	253,45	64,48	280,69	128,94	151,75	290,20	211,11	79,09
	%	100	79,7	20,3	100	45,9	54,1	100	72,7	27,3
1961/62	мм	547,02	216,35	330,67	306,59	33,08	273,51	436,02	202,90	233,12
	%	100	39,6	60,4	100	10,8	89,2	100	46,5	53,5
1962/63	мм	210,61	111,49	99,12	140,25	39,39	100,86	202,81	125,54	77,27
	%	100	52,9	47,1	100	28,1	71,9	100	61,9	38,1
1963/64	мм	270,34	113,03	157,31	228,67	16,97	211,70	193,59	131,98	61,61
	%	100	41,8	58,2	100	7,4	92,6	100	68,2,	31,8
Після рубок
1964/65	мм	698,02	194,93	503,09	527,42	66,03	461,40	395,30	199,42	195,88
	%	100	27,9	72,1	100	12,5	87,5	100	50,4	49,6
1965/66	мм	839,26	175,34	663,92	512,52	50,66	461,84	572,58	280,54	292,04
	% 1	100	20,9	79,1	100	9,9	90,1	100	49,0	51,0

Постійного співвідношення паводкового стоку до меженного і стабільного не спостерігається. Пояснюється це перш за все неоднаковим розподілом атмосферних опадів по роках, різною їх інтенсивністю, а також неоднаковим характером снігонагромадження і сніготанення, що особливо впливає на формування як паводкового, так і річного стоку в цілому. Це в значній мірі стосується 1961/62 і частково (для І і II водозборів) 1963/04 гідрологічних років. В обох випадках весняне сніготанення вплинуло як на загальний річний об’єм стоку, так і на збільшення паводків.

Необхідно відмітити також особливості II водозбору, які зводяться до того, що тут паводковий стік протягом усього періоду спостережень значно перевищує меженний та стабільний. Як згадувалось вище, це обумовлене орографічною будовою II водозбору. Тут стабільний меженний стік дуже малий, а в засушливу погоду водотоки інколи повністю пересихають, чого не спостерігається на І і III водозборах. Паводковий стік, хоч і не досягає тут значних величин, стабілізується триваліше, що більше впливає на зростання стоку, ніж вищі, але короткочасні витрати води.

Як видно з даних таблиці 20, після рубок на водозборах значно збільшився паводковий стік, який перевищив меженний та стабільний стік. Якщо співставити величини паводкового стоку з водозборів, пройдених рубками, і з контрольного водозбору, побачимо, що внаслідок рубок істотно збільшилися витрати води на паводковий стік. В цьому, очевидно, і полягає основна відмінність у формуванні стоку між вирубками та ненарушеним лісовим покривом. Отже, під впливом рубок істотно збільшився паводковий стік, оскільки регулюючий паводки лісовий ценоз був нарушений. При проведенні суцільно-лісосічної рубки це порушення було більшим, а при поступовій — меншим.

Детальнішу характеристику формування паводків, залежно від стану лісового покриву, дасть нам порівняння величини стоку з усіх трьох водозборів при тривалих затяжних дощах або зливах. З цією метою розглянемо дані (табл. 21), що характеризують величину паводків за період до і після проведення рубок при дощах і зливах різної інтенсивності. Дощі і зливи згруповано з таким розрахунком, щоб за величиною й інтенсивністю кожному аналізованому дощу до рубки відповідав такої ж величини дощ або злива після рубки. Співставляючи відповідні цим дощам та зливам величини стоку, можна встановити зміни у його формуванні, які відбулися в результаті рубок. Але, як відмічалось вище, на величину стоку впливає не тільки кількість та інтенсивність атмосферних опадів, а й ступінь попереднього зволоження водозборів, тобто особливості погоди до аналізованого дощу.

Таблиця 21. Деякі показники паводкового стоку при дощах і зливах різної величини і тривалості за періоди до і після рубок

Дата дощу	Період спостережень	Опади, мм	Їх тривалість, год.	Стік, мм			Коефіцієнт стоку
				водозбори
				І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
7. IX. 60	до р.	14,8	14,00	4,9	3,2	4,8	0,33	0,22	0,33
23. VII. 66	після р.	14,9	3,19	1,9	0,4	0,7	0,13	0,03	0,05
8. IX. 61	до р.	15,5	8,17	0,6	0,03	1,3	0,04	0,002	0,08
24. VII. 66	після р.	15,4	49	2,6	0,5	1,0	0,17	0,03	0,06
13. VII. 60	до р.	16,0	4,05	0,9	0,4	0,9	0,06	0,02	0,06
22. VII. 65	після р.	16,1	3,55	2,9	0,7	1,0	0,18	0,04	0,06
12. VIII. 61	до р.	16,5	23	0,5	0,02	1,3	0,03	0,001	0,08
23. V. 65	після р.	16,6	7,47	4,9	0,9	1,0	0,30	0,05	0,06.
1. X. 60	до р.	16,5	6,00	1,0	0,006	0,7	0,06	0,0003	0,04
3. III. 65	після р.	16,7	12,00	4,6	2,1	2,0	0,28	0,12	0,12;
6. VIII. 60	до р.	17,6	10,00	0,5	0,4	1,3	0,03	0,02	0.07
1. IX. 66	після р.	17,1	14,00	2,5	2,2	1,2	0,15	0,13	0,07
6. IX. 60	до р.	20,0	7,00	0,4	0,006	0,9	0,02	0,0003	0,04
11. VIII. 65	після р.	20,0	7,17	2,7	0,1	0,7	0,14	0,005	0,04
23. VIII. 61	до р.	21,0	5,49	0,5	0,03	0,8	0,02	0,001	0,04
29. VI. 66	після р.	20,9	1,12	12,5	4,0	2,0	0,60	0,19	0,10
30. XI. 61	до р.	22,3	9,00	1,0	0,1	1,0	0,04	0,004	0,04
6. IX. 66	після р.	22,6	8,45	7,6	5,7	1,7	0,34	0,25	0,08
5. IV. 60	до р.	24,5	10,00	2,0	1,4	4,2	0,08	0,06	0,17
16. VII. 66	після р.	24,0	6г17	12,8	2,9	1,2	0,53	0,12	0,05
21. VII. 60	до р.	29,3	10,21	1,8	0,8	1,1	0,06	0,03	0,04
5. VII. 65	після р.	29,3	4,13	13,1	4,3	3,2	0,45	0,15	0,11
27. VII. 60	до р.	31,9	10,07	4,2	7,2	3,4	0,13	0,22	0,11
11. VI. 65	після р.	32,9	14356	18,1	28,0	9,3	0,55	0,85	0,28
31. V. 64	до р.	38,9	2,30	15,0	12,7	14,0	0,38	0,33	0,36
28. VI. 66	після р.	36,9	7,45	15,9	8,3	6,6	0,43	0,22	0,18
12. V. 62	до р.	50,0	14,21	8,6	10,4	3,5	0,17	0,21	0,07
15. VII. 66	після р.	52,7	16,07	12,8	2,9	1,2	0,24	0,06	0,02

В зв’язку з тим, що нам не завжди вдавалося співставити однакові дощі з однаковими умовами погоди, які передували їм, для порівняння використаємо дані, одержані для контрольного водозбору. Для дощів та злив величиною до 25 мм у перший період, тобто до рубки, стік з контрольного водозбору здебільшого дорівнює величині стоку з І водозбору або буває менший приблизно у два рази. Для дощів і злив величиною понад 25 мм стік з І водозбору помітно збільшується по відношенню до контрольного водозбору. Майже таке ж співвідношення стоку і між II та ІІІ водозборами. Причому, для менших дощів та злив різниця в бік зменшення стоку з ІІ водозбору більш виражена і, аналогічно з попереднім випадком, при більших дощах і зливах стік з II водозбору збільшується і досягає максимальної величини по всіх трьох водозборах.

Докорінно змінюється загальне співвідношення об’ємів стоку за період після проведення рубок. В даному випадку чітко виявлене збільшення паводкового стоку з І водозбору. Причому, паралельно із збільшенням дощів та злив збільшується витрачання вологи на стік: при невеликих дощах та зливах приблизно у два рази порівняно з контрольним водозбором, а при більших дощах та зливах досягає максимального, десятикратного збільшення.

По-іншому проявився вплив першого прийому поступової насінно-лісосічної рубки. Істотних змін між періодом до і після проведення рубки не спостерігається, тільки при більших дощах та зливах дещо збільшився паводковий стік. Такі особливості формування стоку слід віднести за рахунок орографічної будови II водозбору, яка дещо ослаблює енергію паводкового стоку. Але цим не можна пояснити того, що поступова рубка взагалі на стік не вплинула. Різко виявлених паводків на цьому водозборі не спостерігалося. Як правило, збільшення стоку тут мало плавний і тривалий характер. При затяжних і довготривалих дощах стік з ІІ водозбору буває значно вищим порівняно з І і III водозборами. Але якщо розглядати формування паводкового стоку ізольовано, то особливості орографічної будови цього водозбору в поєднанні з поступовою рубкою, при якій вибрано лише 28% загального запасу деревини, не викликали істотного збільшення витрат води на стік.

Такий аналіз формування паводкового стоку при двох системах рубок головного користування дає можливість зробити деякі висновки, що мають чимале практичне значення. Оскільки паводковий стік в гірських умовах є причиною виникнення стихійних явищ, які дуже часто завдають шкоди народному господарству, необхідно як при головному, так і при проміжному користуванні лісом не допускати значного порушення цілісності лісових ценозів, особливо на крутих схилах. Це забезпечить регулювання стоку, його стабілізацію, а в зв’язку з цим і рівномірну водність гірських водотоків.

Слід сказати, що і на пологих схилах при користуванні лісом треба уникати концентрації лісосік в межах невеликих водозборів. Хоч паводковий стік тут проявляється слабо, вірніше розтягується на триваліший час, проте практично він не зменшується, порівняно з водозборами, утвореними крутими схилами. У першому випадку зменшується бурхливість стоку за рахунок його більшої тривалості, у другому він короткочасний, але більш інтенсивний. Тому однією з важливих вимог щодо збереження водорегулюючої та водоохоронної ролі гірських лісів повинно бути дотримання певної пропорції між величиною водозбору та величиною лісосік, тобто величиною виборки загальної маси деревини. Іншими словами, чим менший водозбір, тим меншим за обсягом повинно бути користування лісом. Щодо співвідношення загальної площі водозбору до величини лісосіки, вірніше загальної маси деревини на водозборі до кількості деревини, яка вибирається при головному користуванні, то в даному випадку можна провести певну аналогію з розрахунковою річною лісосікою тобто, коли встановлюється користування лісом в розмірі річного приросту деревини. ІІри цьому на корені лишається постійна маса деревини в межах певних господарських одиниць, оскільки вирубується лише однорічний приріст.

З точки зору збереження водорегулюючих властивостей лісу важливе значення має найбільш раціональне просторове розміщення лісосік та відповідне обмеження виборки деревини по масі. Цього можна домогтися шляхом відведення під лісосіки невеликих площ та застосування системи рівномірних вибіркових рубок. Об’єм вибірки деревини при кожному прийомі установлюється з таким розрахунком, щоб не порушувався існуючий на водозборі гідрологічний режим. Це стосується передусім тих водозборів, на яких господарською діяльністю не погіршено водорегулюючих функцій лісу. Коли ж на водозборі з різних причин втрачені ці особливості рослинного покриву, виникає необхідність проведення комплексу лісомеліоративних і лісокультурних заходів з метою відновлення оптимального і стабільного режиму стоку.

Одним із заходів підвищення водорегулюючої та водоохоронної ролі лісу є рубки догляду. Вони дають можливість не тільки поліпшити породний склад деревостанів та їх продуктивність, а й одночасно зберегти та підвищити їх гідрологічний вплив на гірські схили.

Із сказаного вище ми переконалися, що в результаті рубок головного користування відбуваються відповідні зміни у формуванні стоку. Вони найсильніше виявлені при суцільно-лісосічній рубці, коли майже повністю ліквідовано лісовий покрив, і в меншій мірі при поступовій рубці, коли лісове середовище порушене частково. На основі цього можна зробити висновок, що чим більше порушена існуюча в природі лісу рівновага, тим істотнішими будуть зміни у гідрологічному режимі, тим помітнішим буде зниження водорегулюючої ролі лісу.

Переваги водорегулюючого впливу лісу, порівняно з іншими рослинними угрупованнями, полягають в його особливостях формування і росту, а в зв’язку з цим у створенні ним своєрідного середовища, під впливом якого формуються відповідні гідрологічні умови.

Важливою складовою частиною лісового біоценозу, яка певною мірою визначає його водорегулюючі властивості, є лісові грунти. Вони істотно відрізняються від грунтів, що утворилися під іншими рослинними угрупованнями і в першу чергу їх високою інфільтраційною здатністю. Ця особливість лісових грунтів обумовлена специфічним впливом лісової рослинності.

До числа факторів, які визначають своєрідні особливості лісових грунтів, слід віднести: глибоке проникнення кореневих систем, які одночасно розпушують грунт; наявність лісової підстилки та складного мікрорельєфу, який утворюється в результаті спучування грунту біля стовбурів дерев та грубого коріння, і нарешті те, що грунти дослідних водозборів, як показали наші спостереження, протягом усієї зими не промерзають. Крім того, лісові грунти відзначаються високою шпаруватістю. Існує думка, що на макроструктуру лісових грунтів впливає розкачування дерев, яке сприяє розпушуванню грунту кореневими системами. Коренева система (особливо грубе скелетне коріння) обумовлює проникнення вологи на значну глибину. Так, за даними І. Н. Лабунського (1950), в рівнинних умовах волога по корінню проникла на глибину більше 8 м. Ця водопровідна особливість кореневих систем має специфічне значення для бука, по стовбурах якого стікає порівняно велика кількість атмосферної вологи. Потрапляючи до кореневої шийки, вода просочується вглиб по кореневій системі.

Особливе місце з точки зору водорегулюючих властивостей лісу належить лісовій підстилці. Вона створює, до деякої міри, перехідний, ізоляційний шар між атмосферою і грунтом. Її пухка структура зменшує динамічні удари дощових капель і таким чином охороняє грунт від розмивання. Крім того, вкриваючи своїм шаром грунт, вона захищає йoro від непродуктивного випаровування вологи. П. С. Погребняк (1963), посилаючись на досліди Д. Фернау, відмічає, що насичений вологою грунт, вкритий лісовою підстилкою, випаровував 14% тієї кількості вологи, яка випаровувалась на відкритій місцевості, тобто ліс в 3-5 разів скорочує випаровування.

Не менш важлива роль лісової підстилки як термоізолятора, що охороняє грунт від промерзання. Але чи не найбільша роль лісової підстилки у формуванні стоку на гірських схилах. При випаданні дощів волога, потрапляючи під намет лісу, спочатку витрачається на змочування підстилки. При помірних та відносно невеликих опадах вона повністю вбирається лісовою підстилкою, не доходячи до грунту. В міру збільшення кількості та інтенсивності опадів підстилка перенасичується вологою, в результаті чого частина вологи проникає в грунт, а частина витрачається на стік, який формується в самому шарі підстилки або на її поверхні.

Характер формування цих процесів залежить не тільки від кількості та інтенсивності опадів, а й від вологості грунту, крутизни схилу тощо. Внутрішпьопідстилковий стік посилюється при інтенсивних зливах. Щодо поверхневого стоку, то він має дуже обмежений і локальний характер і в більшості маскується добре розвиненим мікрорельєфом, утвореним самою підстилкою, і виступами дерев при кореневій шийці. Отже, при інтенсивних дощах і зливах найбільша частина стоку формується в товщі лісової підстилки, що зв’язане з її вищою водопроникністю по відношенню до грунтового шару. Коли швидкість надходження вологи атмосферних опадів перевищує швидкість просочування її в грунт, основна частина стоку формується у шарі підстилки. При цьому позитивна водорегулююча роль лісової підстилки полягає ще й в тому, що стік рівномірно розпилюється по всій площі, що уповільнює попадання вологи у гідрографічну сітку.

Лісова підстилка, завдяки своїй шпаруватості, уповільнює швидкість стоку. Але на крутих схилах при інтенсивних дощах затримання вологи в лісовій підстилці й уповільнення стоку утруднюється гравітаційною сплою води. Вода, яку вже неспроможна увібрати підстилка, не може утримуватися в її товщі, і під дією своєї власної ваги відносно швидко стікає вниз по схилу.

З метою з’ясування величини та швидкості формування внутрішньопідстилкового та грунтового стоку нами проведено такі досліди. На контрольному водозборі закладено площадки розміром 2×1 довшою стороною вздовж схилу. З нижнього боку викопувався ґрунтовий розріз. Таким чином, площадка закінчувалась прямовисною стінкою, до якої на глибині налягання лісової підстилки та на 20 см нижче прикріплювались спеціальні жолобки, уловлювачі води. Однією стороною вони врізались в стінку грунту. Для свобідного стікання води у водоприймачі жолобки зроблено з невеликим нахилом.

Таблиця 22. Показники формування стоку в шарі лісової підстилки та у верхньому 20-сантиметровому ґрунтовому горизонті

Строки обліку стоку	Опади,  мм		Стік, мм
	відкрита місцевість	під лісом	в шарі лісової підстилки	у 20-сантимет-ровому шарі грунту
На наступний день після дощу	14,4	12,1	0,73	0,29
На 2-й день	—	—	0,02	0,04
На наступний день після дощу	16,5	15,8	1,01	0,68
На 2-й день	—	—	0,05	0,52
На 3-й   „	2,1	0,5	0,02	0,28
На 4-й   „	—	.—	—	0,08
На 5-й   „	—	—		0,01

Як показують дані спостережень (табл. 22), під час дощів та безпосередньо після них основна кількість стоку формується в шарі лісової підстилки і лише частина вологи просочується в грунт. Внутрішньогрунтовий стік розтягується на тривалий час. Це дає підставу припускати, що стік з гірських схилів під стиглими буковими лісами має характер верховодки, що формується в пухкому шарі лісової підстилки. Як згадувалось вище, на гірських схилах волога стікає вниз швидше, ніж вбирається нижніми ґрунтовими горизонтами. Підтвердженням нього є те, що на наступний день після опадів стік у грунтовому горизонті вищий, ніж в шарі лісової підстилки.

Важливо відмітити і те, що водорегулююча роль лісової підстилки проявляється двояко. При інтенсивних дощах і зливах вона сприяє певному розпиленню та уповільненню стоку. Але цим її водорегулюючі функції не обмежуються. Утримуючи в своїй товщі значну кількість вологи та уповільнюючи стік, вона охороняє грунти від непродуктивного випаровування і до певної міри сприяє проникненню вологи в грунтові товщі.

Не менш важливі водорегулюючі функції, як ми вже знаємо, належать лісовому намету. Проте роль цих двох факторів проявляється у взаємообумовленій, комплексній дії. Так, лісовий покрив, крім того, що затримує певну кількість вологи надземними органами, одночасно утворює під своїм наметом зону підвищеної вологості повітря і тим самим впливає на зменшення випаровування вологи з поверхні грунту. Останнє сприяє стабілізації грунтового стоку під лісом і утриманню значної кількості вологи в грунті, яка витрачається на процеси, зв’язані безпосередньо з життєдіяльністю лісової рослинності.

Цей ефект лісового покриву стане очевиднішим, якщо порівняти дані обліку стоку з контрольного водозбору, вкритого лісом, і з І, пройденого суцільно-лісосічною рубкою. З цією метою ми вибрали відрізок часу, коли випадали помірні і відносно невеликі дощі (табл. 23).

Таблиця 23. Стік з контрольного водозбору, вкритого лісом, і з І водозбору, пройденого суцільно лісосічною рубкою, за період з березня по  червень  1966  року

Показники подекадні	Березень			Квітень			Травень			Червень			За весь період
	1	2	3	1	2	3	1	2	3.	1	2	3
Опади, мм	17,4	34,3	11,2	21,1	28,1	5,3	12,3	2,4	44,8	24,2	8,7	117,0	326,8
Стік з III водозбору	30,2	42,8	29,6	20,9	25,5	18,9	15,7	11,7	10,8	6,4	5,2	13,0	230,7
Стік з І водозбору	14,6	48,6	11,4	9,4	12,7	6,9	4,0	2,5	2,2	1,6	1,1	25,7	140,7

Стік з водозбору, вкритого лісом, майже протягом усього періоду був вищим, ніж з водозбору, пройденого суцільно-лісосічною рубкою. Особливо чітко таке співвідношення стоку спостерігається в окремі декади, коли було менше опадів. Коливання стоку на контрольному водозборі також менші, ніж на І водозборі. Все це свідчить про те, що лісовий покрив сприяє акумуляції в грунті більших кількостей вологи, ніж суцільно-лісосічна вирубка. Ця особливість лісового покриву є чи не найважливішою його водорегулюючою функцією.

В результаті нагромадження й утримання певної кількості вологи в грунті відбувається рівномірне і тривале витрачання її на ґрунтовий стік і при наступній відносно засушливій погоді. Як видно з таблиці 23, лісовий покрив істотно зменшує інтенсивність зливового стоку. За третю декаду червня, коли випадали як помірні, так і зливові дощі, істотно збільшився стік з І водозбору. На III водозборі зливові дощі також викликали певне збільшення стоку, але воно не досягло такої величини як на І водозборі.

Отже, гірські ліси, з одного боку, впливають на зменшення бурхливості стоку при інтенсивних зливах, а з другого, переводячи поверхневий стік у глибинний, ґрунтовий, забезпечують тривалу рівномірність грунтового стоку. Ця властивість лісового покриву є важливим фактором нормалізування водності густої сітки гірських потоків і річок, що має важливе народногосподарське значення.

Джерело: Чубатий О.В. Захисна роль карпатських лісів. Вид. “Карпати”, Ужгород, 1968