1. Гидрограф стока

Общее представление о гидрологическом режиме реки даёт гидрограф стока – хронологический график изменения расхода воды в течение года или сезона в данном конкретном створе водотока. Установление закономерностей в распределении стока внутри года имеет важное практическое значение для различных водохозяйственных целей, например, для определения основных параметров водохранилищ и гидротехнических сооружений.

При гидрологических расчетах обычно оперируют типовым гидрографом стока, т.е. с гидрографом, отражающим общие черты гидрографов за ряд многоводных, маловодных или средних по водности лет. При построении типового гидрографа по оси ординат проводят осреднение модульных коэффициентов расходов, а по оси абсцисс - время наступления характерных точек гидрографов (начало, максимум, конец) также в относительных единицах времени.

Типовой гидрограф уровней воды, идентичный гидрографу стока для равнинных рек РФ, приведен на рис. 6.

Рис. 6. Гидрограф уровней воды в реках

На нем можно выделить и оценить объемы стока, сформированные из различных источников водного питания. При этом учитывается характер гидравлической связи подземных и поверхностных вод . Наиболее простой способ расчленения гидрографа стока по типам водного питания это соединение ординат, соответствующих последнему дню зимней межени и первому дню летней межени по прямой (при отсутствии гидравлической связи между подземными и речными водами ) или плавной кривой. Аналогичным образом выделяется дождевое питание путем соединения ветвей подъема и спада паводков.

2. Характеристики и факторы стока

Основными характеристиками гидрологического режима водотоков, которые наиболее часто используются в практических целях, являются речной сток и уровни воды.

Для характеристики речного стока используют:

1. Мгновенные расходы воды, характеризующие водность реки в данный момент времени, м³/с. Расход воды – объем воды, протекающий в 1 сек через поперечное сечение реки.

2. Средний расход воды за сутки, месяц, год (Qср), м³/с.

3. Объем стока (м³): W = Qcр * t* 24 * 3600, где t – период стока, сут.

4. Модуль стока (м³/с*км²): М = Qср/F, где F – площадь водосбора.

5. Слой стока (мм): h = К * W/F, где К – коэффициент размерности.

Режим стока формируется в процессе взаимодействия физико-географических факторов и хозяйственной деятельности человека.

Физико-географические факторы могут быть разделены на две основные группы:

А) группа климатических факторов

Б) группа факторов, влияющих на условия стекания воды в бассейне.

К наиболее значимым климатическим факторам относят:

запасы воды в снеге, количество и интенсивность осадков, выпадающих на водосбор, температура и влажность воздуха, солнечная радиация.

Факторы условий стекания воды в бассейне: рельеф, почвенный и растительный покров, степень влажности и промерзания почвогрунтов, геологическое строение водосбора, глубина залегания подземных вод, залесенность, заболоченность, озерность и т.д.

Хозяйственная деятельность, влияющая на сток: гидротехническое строительство (устройство прудов и водохранилищ, гидростанций, мостовых переходов и др.), осушительные и оросительные мелиорации (регулирование водоприемников, каналы, дренаж), водозабор, переброска стока между бассейнами рек, урбанизация водосбора и др..

Влияние некоторых факторов:

1. Условия рельефа: уклон, бессточные понижения, увеличение осадков в горах, орография, перераспределение снежного покрова.

2. Почвенный покров, геологическое строение – тип и водно-физические свойства грунтов увеличивают аккумуляцию и инфильтрацию осадков.

3. Залесенность, заболоченность: с увеличением их степени на водосборе уменьшается максимальный и увеличивается минимальный сток.

4. Озерность: оказывает регулирующее влияние, приводящее к уменьшению годового стока в южных районах до 60…80% при увеличении озерности до30%, в северных районах РФ это влияние значительно меньше (до 20%).

Влияние факторов стока учитывается при определении расчетных характеристик стока, которые используют для определения параметров ГТС: водопропускных труб, мостов, систем водоснабжения и водоотведения и т.д. К ним относят, например, максимальные или минимальные расходы воды расчетной обеспеченности.