Меню

Характеристики водного стока рек

Водный сток рек

Во́дный сток рек – основная составляющая речного стока, важнейшее звено круговорота воды в природе (глобального гидрологического цикла). Понятие «водный сток рек» характеризует одновременно как процесс стекания речных вод в пределах речного водосбора, так и количество стекающей воды. Водный сток рек называть жидким стоком не рекомендуется.

Водный сток (или сток воды) реки формируется на её водосборе как результирующий компонент водного баланса водосбора (в простейшем случае как разность между атмосферными осадками и испарением).

Водный сток изменяется как вдоль реки (увеличивается в результате впадения притоков или уменьшается под влиянием потерь вод на испарение и инфильтрацию), так и во времени, определяя многолетние, сезонные и кратковременные колебания водности реки. Среднемноголетняя величина водного стока реки характеризует её водоносность.

В гидрологии рек широко используют такие количественные характеристики водного стока как расход воды, объём стока, слой стока, модуль стока и коэффициент стока.

Объём стока воды – это объём воды, прошедшей через поперечное сечение речного потока за какой-либо интервал времени. Расход воды поэтому можно считать объёмом стока воды за 1 с. Объём стока воды рассчитывают, умножая расход воды, осреднённый за какой-либо интервал времени, на количество секунд в этом интервале. Выражают объём стока либо в м 3 , либо (для средних и больших рек) в км 3 . Если нужно вычислить среднемноголетний объём стока для большой реки, то среднемноголетний расход воды в м 3 /с умножают на 31,5610 6 (количество секунд в «среднем» году), а результат делят на 10 9 . В итоге получаем объём в км 3 за год.

Слой стока – это количество воды, стекающей с поверхности водосбора реки за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя воды, условно равномерно распределённого по площади водосбора. Слой стока рассчитывают, деля объём стока на площадь водосбора, и выражают в мм за соответствующий интервал времени.

Модуль стока воды – это количество воды, стекающей с единицы площади водосбора в единицу времени. Модуль стока воды рассчитывают, деля расход воды (осреднённый за какой-либо интервал времени или мгновенный) на площадь водосбора, и выражают в л/(с×км 2 ).

Коэффициент стока – отношение величины стока воды (объёма или слоя) к количеству выпавших на площадь водосбора атмосферных осадков, обусловивших возникновение этого стока. Коэффициент стока – величина безразмерная. Поэтому величины атмосферных осадков и стока воды должны быть выражены в одинаковых единицах (либо в объёмных единицах, либо в слое).

Например, для некоторого многолетнего интервала времени в пределах длительного ряда наблюдений на замыкающем створе Верхнее Лебяжье в низовье Волги (площадь водосбора 1360 тыс. км 2 ) определён среднемноголетний расход воды 7980 м 3 /с. Приближённая величина среднего за этот же интервал времени слоя осадков составила 640 мм в год. При этих исходных данных остальные среднемноголетние характеристики водного стока Волги будут следующими: годовой объём стока 252 км 3 , слой стока 185 мм, модуль стока 5,87 л/(с×км 2 ), коэффициент стока 0,29.

Источник

Многолетние колебания речного стока, характеристики водного стока, нормы и карты стока.

Характеристики водного стока основные количественные показчики.

Стокам называют количество воды, которая протекает через поперечное сечение реки, за отведенное время.

Основные характеристики (средний расход, объём, модуль стока, слой стока, коэффициент стока)

Сярэдні расход вады (Qo) вызначаецца як сярэдняя арыфметрычная велічыня із расходаў вады за разглядаемый прамежак часу:

Qo = (∑ n Qi) / n,

дзе n – колькасць членаў гідралагічнага рада.

Абём сцёку (W) – аб’ём вады (км 3 ), які сцякае з басейна ў замыкаемым створы за некаторы прамежак часу (суткі, месяц, пара года, год). Ён роўны здабытку сярэдняга за гэты прамежак часу расходу вады Qo на час Т (на працягласць гэтага прмежка часу, у секундах):

W = Qo Т, м 3 ; W =( Qo Т) / 10 6 , км 3 .

Модулём сцёку (M) назывецца колькасць вады (расход Qo), якая сцякае з адзінкі плошчы басейна (F) у адзінку часу:

М = (Qo 10 3 )/ F, л/с км 2 .

Слой сцёку (h) – слой вады, які атрымліваецца калі аб’ём сцёку раўнамерна размеркаваць па паверхні вадазбору:

H= (W 10 3 ) / ( F 10 6 ) = W 10 3 / ( F 10 3 ), мм.

Слой сцёку выкарыстоўваецца для параўнання з колькасцю атмасферных ападкаў і велічыні выпарэння з плошчы басейна.

Читайте также:  Крупнейшие реки забайкальского края

Каэфіціент сцёку (ŋ) – адносіны слоя сцёку да слою атмасферных ападкаў (х) за той жа прамежак часу:

Ŋ = h/ х.

Нормы – карты многолетнего стока. (изолинии стока)

Распределение средне многолетнего годового стока воды по территории снг и Беларуси.

Средний слой стока 198 мм, модуль стока 8 л/с км2, средний годовой коэффициент стока 0,37.

Распределение стока по территории определяется условиями переноса влаги с океанов на материки и потеря воды на испарение. Среднегодовой сток 200 – 300мм.

Зоны минимального стока – полупустыни, лесостепи, Тайга. Наибольший сток – Черноморское побережье.

Внутригодовое распределение речного стока и факторы, влияющие на него.

— Морфометрические хар. Водосбора. (увеличение бассейна, уменьшает влияние местных факторов. + неравномерность подземного питания, + разные показатели при испарении, + эрозия + уклон, + густота речной сети)

— Рельеф. ( влияние на скорость, + косвенные воздействия на испарение, аккумуляцию, инфильтрацию) + распределение снега по водосбору. + высотная поясность + экспозиция склонов

— Влияние карста (поглощение трещинами талых и дождевых вод + ключи и источники

— Влияние леса (водопроницаемость почв, + уменьшение поверхностного стока + задержание осадков на кронах

— озера и водохранилища (регулирование более равномерно + увеличение испарения)

— Болота ( повышение стока + поглощение поводков)

Тепловой и ледовый режим рек. Фазы ледового режима рек и температура воды в реках и её изменения,

Основным источником тепла – солнечная радиация. Выделено 7 подтипов рек по температуре: 1) температура воды выше температуры воздуха. 2) в весеннее половодье вода холоднее воздуха, потом теплее 3) вода холоднее воздуха в начале и в конце тёплого периода. 4) температура в начале и в середине слабо отличается от Т. Воздуха, а в конце превышает. 5) только осенью теплее воздуха. 6) Т. Вод в холодную часть года выше, а в тёплую ниже Т воздуха. 7) Т воды ниже воздуха.

Донный лёд – на предметах. Камнях, якорях. Внутреводный лёд – скопление кристаллов. Шуга – всплывший внутриводный лёд + обломки поверхностного льда.

Раньше всего, осенью появляется сало – плёнки из леденых кристаллов. Забереги появляются с салом или раньше – неподвижные, примёрзшие к берегам полосы.

При выпадении снега – снежура (куски плывущего снега.)

Ледоход — движение льдин . Заторы – нагромождения льда. Зажоры – загромождение русла. Ледостав – период скопления льда при росте заберегов, и покрытие льдом реки. Замерзание связанно с ходом температур.

Полыни – незамерзающие участки. Ледоход – с юга на север.

Вскрытие рек происходит по причине температуры и мех. Воздействия потока.

Пры салёнасці меньш 24 о /оо тэмпература найбольшай шчыльнасці вышэй тэмпература замярзання. Пры салёнасці 24,7 о /оо гэтыя паказчыкі аднолькавыя і роўны (- 1,33 о С).

Источник



РЕЧНО́Й СТОК

РЕЧНО́Й СТОК, 1) про­цесс сте­ка­ния во­ды в ви­де по­то­ка по реч­но­му рус­лу. 2) Ко­ли­че­ст­во во­ды и со­дер­жа­щих­ся в ней веществ и те­п­ло­ты, про­хо­дя­щих че­рез по­пе­реч­ное се­че­ние рус­ла ре­ки за оп­ре­де­лён­ный пе­ри­од вре­ме­ни. Р. с. – это со­во­куп­ность сто­ка во­ды, взве­шен­ных и вле­ко­мых на­но­сов, рас­тво­рён­ных в реч­ной во­де ми­нер. и ор­га­нич. ве­ществ (см. Сток на­но­сов, Сток рас­тво­рён­ных ве­ществ) и те­п­ло­ты (те­п­ло­во­го сто­ка). Глав­ная со­став­ляю­щая Р. с. – это сток во­ды (вод­ный сток). От сто­ка во­ды за­ви­сят все ос­таль­ные его со­став­ляю­щие. Сток во­ды как про­цесс слу­жит пе­ре­нос­чи­ком ве­ществ и те­п­ло­ты. Ко­ли­че­ст­вен­ные ха­рак­те­ри­сти­ки др. ком­по­нен­тов Р. с. пред­став­ля­ют со­бой про­из­ве­де­ния сто­ка во­ды (напр., рас­хо­да в м 3 /с) на со­дер­жа­ние в еди­ни­це объ­ё­ма реч­ной во­ды раз­ных ве­ществ (кг/м 3 ) и те­п­ло­ты (Дж/м 3 ). Сток во­ды – осн. часть ма­те­ри­ко­во­го зве­на кру­го­во­ро­та во­ды на Зем­ле (см. Ре­ки). Р. с. и его про­стран­ст­вен­но-вре­мен­на́я из­мен­чи­вость (см. Ре­гу­ли­ро­ва­ние сто­ка) за­ви­сят от вод­но­го ба­лан­са реч­но­го бас­сей­на и оп­ре­де­ля­ют осн. чер­ты гид­ро­ло­ги­че­ско­го ре­жи­ма ре­ки. Сток во­ды рек со­став­ля­ет наи­бо­лее цен­ные во­зоб­нов­ляе­мые вод­ные ре­сур­сы. Осн. ко­ли­че­ствен­ные ха­рак­те­ри­сти­ки сто­ка во­ды, при­ме­няе­мые в гид­ро­ло­гии: рас­ход во­ды (м 3 /с), объ­ём сто­ка за лю­бой ин­тер­вал вре­ме­ни (су­тки, ме­сяц, год) (м 3 , км 3 ), слой сто­ка – от­но­ше­ние объ­ё­ма сто­ка к пло­ща­ди бас­сей­на (мм), мо­дуль сто­ка – от­но­ше­ние рас­хо­да во­ды к еди­ни­це пло­ща­ди бас­сей­на (дм 3 /с·км 2 ), ко­эф. сто­ка – от­но­ше­ние слоя сто­ка к слою осад­ков. Уче­ние о Р. с. – од­на из глав­ней­ших час­тей гид­ро­ло­гии су­ши и её раз­де­ла – гид­ро­ло­гии рек.

Читайте также:  Где находиться река битюг

Источник

Понятие о стоке воды, наносов, растворенных веществ. Количественные характеристики стока воды: расход воды, объем стока, слой стока, модуль стока, коэффициент стока

Сток в широком смысле – это главный элемент материкового звена глобального круговорота вещества и энергии. Сток включает поверхностную и подземную части. Поверхностный сток, в свою очередь, состоит из речного стока и стока льда покровных ледников.

Речной сток включает сток воды, сток наносов, сток растворенных веществ и сток теплоты.

Сток воды (водный сток) – это одновременно и процесс стекания воды в речных системах и характеристика количества стекающей воды. Сток воды – один из важнейших физико-географических и геологических факторов; изучение стока воды – главная задача гидрологии суши. Называть сток воды «жидким стоком» не рекомендуется.

Сток наносов – это процесс перемещения наносов в речных системах и характеристика количества перемещающихся в реках наносов. Сток наносов состоит из стока взвешенных наносов (наносов, переносимых в толще речного потока во взвешенном состоянии) и стока влекомых наносов (наносов, переносимых потоком по речному дну во влекомом состоянии). Сток наносов называть «твердым стоком» не рекомендуется.

Сток растворенных веществ – это процесс переноса в речных системах растворенных в воде веществ и характеристика их количества. Растворенные в речных водах вещества – это ионы солей, биогенные и органические вещества, газы и др. Иногда сток растворенных веществ называют ионным стоком или стоком солей (при этом имеется в виду лишь сток растворенных минеральных веществ).

Сток теплоты (тепловой сток) – это процесс переноса вместе с речными водами теплоты и его количественная характеристика.

Очевидно, что из перечисленных четырех составляющих речного стока главнейшая – сток воды, без которого невозможны и другие виды стока. Сток воды – процесс, определяющий все другие виды перемещения веществ и энергии в речных системах, их движущая сила. Сток же наносов, растворенных веществ и теплоты зависит как от стока воды (носителя других компонентов речного стока) и его количественных характеристик, так и от содержания наносов, растворенных веществ и теплоты в единице стока воды.

Об основных природных и антропогенных факторах, опреде­ляющих сток воды, уже много говорилось выше, в частности, когда речь шла о питании рек. Это прежде всего факторы кли­матические, а также факторы подстилающей поверхности и хозяй­ственная деятельность человека Рассмотрим основные количественные ха­рактеристики самого стока воды, применяемые в гидрологии: рас­ход воды, объем стока, слой стока, модуль стока, коэффициент стока.

Главнейшая характеристика стока воды реки — это расход воды, т. е. объем воды, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени (Q, м 3 /с). Измерениями определяют лишь сред­ний расход воды в данном гидрометрическом створе за время из­мерения (на больших реках это может быть интервал времени, измеряемый часами). Процесс измерения расходов воды на реках довольно трудоемок, и поэтому число измерений в течение года обычно ограничено. Для расчета средних суточных величин расхода воды в практической гидрологии обычно используют графики свя­зи уровней, измерение которых трудностей не представляет, и эпи­зодически измеренных расходов воды. По таким графи­кам (их называют «кривыми расходов» или графиками Q=f(H)) расходы воды могут быть определены по данным об уровнях для любого дня вне зависимости от того, измерялся в этот день сам расход воды или нет. По полученным таким образом средним су­точным расходам воды можно построить гидрограф, как, например, на рис.

К числу характерных расходов воды относят расходы различ­ных фаз водного и ледового режима реки, например максималь­ные (пиковые) расходы воды половодья и паводков, минимальные расходы воды межени, расходы воды в начале весеннего ледохода и т.д.

Расходы воды реки подвержены непрерывным изменениям. В гидрологии рек существуют два основных подхода при анализе их изменений. При первом — генетическом — анализируют при­чины изменения стока, выявляют связь колебаний стока с опреде­ляющими, в основном климатическими факторами. При втором — вероятностном — оценивают вероятность наступления на дан­ной реке тех или иных расходов воды: чем больше отличается расход воды реки в данный момент в большую или меньшую сто­рону от некоторой средней величины («нормы»), тем меньше веро­ятность такого явления. В гидрологии разработана целая система специальных методов статистической и вероятностной оценки ко­лебаний речного стока при наличии, недостатке и отсутствии дан­ных наблюдений. Такие расчеты оказываются необходимыми при проектировании и строительстве различных гидротехнических со­оружений на реках.

Читайте также:  Извив реки что такое

В гидрологии широко используют понятие среднего расхода воды за какой-либо интервал времени At (декаду, месяц, сезон, год, ряд лет). Такие расходы воды рассчитывают по формулам вида (1)

где Q, — средние суточные расходы воды; п — число суток в рас­сматриваемом интервале времени. Так, например, средний годовой расход воды в обычный (невисокосный) год определяют путем суммирования всех средних суточных расходов воды за год и деле­ния суммы на 365.

Точно так же средний многолетний расход воды (его часто называют «нормой стока» и обозначают через Q 0) определяют по формуле

(2) где Qi— средние годовые расходы воды; N— число лет.

Объем стока воды — это объем воды, прошедшей через данное поперечное сечение речного потока за какой-либо интервал времени. Расход воды поэтому можно считать объемом стока воды за 1 с.

Объем стока воды рассчитывают по формуле (3)

где W— объем стока, м 3 ; Q — средний расход воды за интервал времени Δt (Q в м 3 /с, Δt в с). Для больших рек W часто удобнее выразить в км 3 (особенно если речь идет о годовых величинах). В этих условиях применяют формулу (4)

В тех случаях, когда интервал времени Δt— год (в году 31,5* 10 6 с), вместо формул (3) и (4) записывают

(5)

(6)

где в первом случае W в м 3 , во втором — в км 3 .

Заметим, что принятое количество секунд в году (31,5 • 10 б ) вполне достаточная с точки зрения точности величина для многих гидро­логических вычислений. Но в тех случаях, когда требуется большая точность, надо учитывать, что в обычном году 31,54•10 6 с, в висо­косном — 31,62•10 б с, в «среднем» — 31,56• 10 б с. Точно так же по­лезно помнить, что в январе, марте, мае, июле, августе, октябре, декабре 2,68 •10 б с, в апреле, июне, сентябре, ноябре 2,59•10 б с, в феврале в обычный год 2,42•10 б с, в високосный—-2,51•10 6 с, а в сутках 8,64 • 10 4 с.

Слой стока — это количество воды, стекающее с водосбора за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя, равномерно распределенного по площади водосбора и выраженного в милли­метрах:

Здесь у в мм, F в км 2 .

Модуль стока воды— это количество воды, стекающее с едини­цы площади водосбора в единицу времени. Модуль стока воды обозначают через М, л/(с*км 2 ), и рассчитывают по формуле

(8)

где Q— любой расход воды (как мгновенный, например макси­мальный, так и средний за интервал времени Δt).

Сравнивая формулы (4), (7) и (8), легко получить со­отношение между модулем и слоем стока:

(9)

где у и М— слой и модуль стока за любой интервал времени Δt. Если Δt — год, то получим

(10)

Коэффициент стока — отношение величины (объема или слоя) стока к количеству выпавших на площадь водосбора атмосферных осадков, обусловивших возникновение этого стока:

(11)

Здесь у к х в мм, Y и X в м 3 или км 3 . Коэффициент стока обычно рассчитывают для средних многолетних величин слоя стока и слоя осадков, либо для гидрологического года. Иногда рассчиты­вают коэффициент стока и за половодье; в этом случае слой стока за половодье делят на слой воды, складывающийся из атмосферных осадков на период половодья и запасов воды в снежном покрове, накопившемся за предшествующую зиму. Напомним, что коэффи­циент стока — величина безразмерная, изменяющаяся от 0 до 1.

Источник