Морфометрические характеристики рек и водоемов.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 28Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Дождевые и талые воды, стекая по углублениям земной поверх­ности в направлении

уклона, образуют водотоки. В зависимости от продолжитель­ности движения воды в них различают постоян­ные и временные водотоки. Постоянным называют водоток, движе­ние воды в котором происходит в те­чение всего года или большей его части. В зависимости от размеров водо­токов различают ручьи и реки.

К малым водотокам относятся ручьи. Реки подразде­ляются на большие, средние и ма­лые в зависимости от размеров водосборов (речных бассейнов) и протяженности основного русла.

Большая река - река, бассейн которой располагается в не­скольких гео­графических зонах и гидрологический режим которой несвойствен гидроло­гическому режиму рек каждой географиче­ской зоны в отдельности. К кате­гории больших относятся равнин­ные реки, имеющие бассейны площадью более 50 000 км² и протяженностью более 500 км.

Средняя река - река, бассейн которой располагается в одной геогра­фической зоне и гидрологический режим которой свойствен гидрологиче­скому режиму рек этой зоны. К категории средних рек относятся равнинные реки, имеющие бассейн площадью от 2000 до 50 000 км² и протяженность примерно от 100 до 500 км.

Малая река - река, бассейн которой располагается в одной географи­ческой зоне и гидрологический режим которой под влия­нием

Рис. 4.2. Водосборный бассейн с речной системой.

местных фак­торов может быть несвойствен гидрологическому режиму рек этой зоны. К категории малых рек относятся реки, имеющие бассейн площадью менее 2000 км². Их длина, как правило, меньше 100 км.

Место, с которого появляется постоянное течение воды в русле, называется истоком, а место, где река впадает в море, озеро или другую реку, называется устьем.

Ручьи и реки образуют речную систему, под которой понимают главную реку и сеть притоков. Площадь, с которой стекает вода в речную систему, называется водосборной площадью или водосборным бассейном. Совокуп­ность водотоков на определенной территории, включающей разные водосборные бассейны, называется речной сетью.

Основными физико-географическими характеристиками водосбора являются его географическое положение, геологическое строение и рельеф местности, рас­тительный покров, почвенный покров и климатические условия. Наибольшее влияние на процесс формирования и режим водного стока оказывают атмо­сферные осадки и испарение с поверхности водосбора.

К морфометрическим характеристикам водосборного бассейна реки относятся:

· площадь водосбора F и длина водосбора L (рис. 4.2.), которую обычно опре­деляют по картам;

· средняя ширина водосбора В_ср – определяют делением площади водо­сбора F на его длину L:

· средняя высота водосбора Н_ср - определяют по гипсографической карте.

К морфометрическим характеристикам рек относятся:

4 Длина реки. Расстояние по реке от истока до устья. Определя­ется как произведение длины водосбора на коэффициент извилистости реки (К_и), т.е.

L_р = L * k_и. (7)

4 Густота речной сети (D) представляет количество длины водотоков, при­ходящееся на единицу площади речного бассейна или какой-либо террито­рии.

Режим реки

По результатам измерения строят графики ежедневных, ежедекадных и ежемесячных уровней и расходов воды. Годовые графики ежедневных уровней и расходов воды являются показателями водного режима реки. График изменения расходов называется гидрографом. Графики изменения расхода и уровня в течение года позволяют

Рис. 4.4 Гидрографы рек и их расчленение. Гидрограф реки Унти (1946г.)

выделять основные циклы (или фазы) водного режима рек: половодье, паводки, летняя межень и зимняя межень. Помимо этого, изучение графоаналитическим методом гидрографа позволяет устанавливать отдельные элементы баланса водного питания реки (рис. 4.5.).

Пи­тание реки почти всегда носит смешанный характер с преобла­дающим значением того или иного вида питания на отдельных участках реки и в раз­ное время года.

Рис.4.5. Схема основных видов стока

равнинные реки европейской территории России в весенний период имеют смешанное питание, включающее снеговое, дождевое и подземное, в межень (летнюю и зимнюю) - в основном подземное питание, в осенний период — дождевое и подземное.

В самом общем виде уравнение годового баланса речного бассейна имеет вид

х = y - E ± Δ u_подз (9)

где: х – осадки, выпавшие на рассматриваемую поверхность; у – ко­личество воды, вытекающее из бассейна в основном водотоке; Е – испарение воды с поверхности бассейна; ± Δ u_подз – изменение запасов грунтовых под­земных вод в речном бассейне.

4.5. Речной сток, норма стока и способы их определения

К основным характеристикам речного стока относятся: расход воды, объем стока, модуль стока, слой стока и коэффициент стока.

Расходы воды за год вычисля­ются как среднее арифметиче­ское значение из средних суточных расходов воды, измеряемых в течение года.

Все остальные характеристики речного стока, используемые в гидро­логических исследованиях и расчетах, по сути, являются производными от соответствующих расходов воды. Наиболее часто употребляемые характеристики речного стока:

Объем стока W (м³, км³) - количество воды, стекающей с во­досбора за какой-либо интервал времени (сутки, месяц, год и т. д.), определяется по формуле

W = QT, (10)

где Q— средний расход за расчетный период времени, Т— число се­кунд в том же периоде времени.

Модуль стока М [л/(с-км²)] или q [м³/(с-км²)] - количество воды, сте­кающей с единицы площади водосбора в единицу вре­мени,— определяется по формуле

M = Q * 10³/F или q = Q/F, (11)

где F - площадь водосбора, км²; 10³ - переводной коэффициент из метров кубических в литры.

Слой стока Y (мм) или h (мм) – слой воды в мм, равномерно распределенный по площади F и стекающий с водосбора за некоторый промежуток времени Т:

Y = W/F= QT/F, (12)

где 10³ - коэффициент размерности; Т - число секунд в расчет­ном периоде.

Коэффициент стока а - отношение слоя стока к количеству выпав­ших на площадь водосбора осадков, обусловивших возник­новение стока, - определяется по формуле а = у/х, (13)

где у - слой поверхностного стока, мм; х - атмосферные осадки за тот же промежуток времени, мм.

если годовые значения расхода воды, объема стока и модуля стока имеют значения за много лет, то среднее из них называют нормой и соответ­ственно обозначают Q₀, W₀, M₀, Y₀. Они рассчитываются как среднеарифме­тические значения измерений за n лет.

Если под влиянием изменения климатиче­ских условий или антропогенных факторов (создание водохрани­лищ, вырубка лесов и т. д.) изменятся средние количе­ства осад­ков и испарения для данного географического ландшафта, то из­ме­нится и норма годового стока.

Нормы годового стока широко используются при водохозяйственном проектировании гидроэлектростанций, мостов, объектов водоснабжения, систем орошения, обеспечении судоходства и прогнозировании чрезвычайных ситуаций. Они опре­деляют потенциальные водные ресурсы речного бассейна или района.

На практике при определении вышеназванных величин приходится встречаться с тремя случаями:

ü имеется длинный ряд фактических измерений;

ü имеется ограниченный ряд фактических измерений;

ü отсутствуют наблюдения.

Согласно нормативным документам (СНиПам), определение величин годового стока производится как среднеарифметическое из ряда наблюдений такой продолжительности, при которой средняя квадратичная ошибка не превышает 5 %. Для оценки полноценности рядов или расчета количества необходимых лет наблюдений, используют значения коэффициента вариации и среднеквадратичной ошибки выборки данных за n лет.

Коэффициент вариации

(14)

где k - модульный коэффициент или х_i / х₀; n – количество среднегодовых значений в оцениваемом ряду.

Относительная среднеквадратичная ошибка

(15)

Число n лет наблюдений находится по формуле

(16)

Количество лет наблюдений, при довольно часто используемых в расчетах

δ₀ = 3 и 5 %, приведено в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

Только при достаточно длинном ряде наблюдений можно получить норму стока со сравнительно небольшими ошибками. При коэффициентах вариации, приближающихся к единице, продолжительность необходимых наблюдений составляет сотни лет. На практике такие ряды наблюдений встречаются крайне редко.

Если наблюдения за стоком отсутствуют, коэффициент вариации находится согласно СНиП 2.01.14-83 "Определение расчетных гидрологических характеристик" по специальной Карте коэффициента вариации годового стока. Однако точность определения коэффициента вариации в этом случае заметно ниже. Если при гидрологических изысканиях имеется непродолжительные ряды данных на конкретной реке (6 – 15 лет), то возможно использование метода аналогий. В этом случае река – аналог должна иметь:

ü длинный ряд наблюдений за стоком;

ü схожие климатические и физико-географические условия;

ü близкие с изучаемой рекой размеры площади и среднюю высоту бассейна;

ü долговременный средний сток реки-аналога и сток изучаемой реки должны иметь линейную связь, отвечающую коэффициенту корреляции 0,7 – 0,8.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности