Тема 3. Речной сток и его характеристики. Уровни воды. Расходы воды. Гидрография стока.
Вращение Земли и движение её вокруг Солнца порождают цикличную неравномерность распределения речного стока внутри года. Формирование речного стока представляет собой хорошо выраженное многофакторное природное явление: уровни, расходы, метеорологический режим. Для изучения данных явлений проводятся систематические наблюдения, затем материалы наблюдений анализируются и используются в инженерных гидрологических расчетах.
Уровень воды в реке изучают с помощью водомерных постов или дистанционных приборов согласно Методик и гидрологических Наставлений. Уровневый режим имеет значительные колебания в течение года, сезонов и даже суток. С изменением уровней воды изменяется и расход воды. Расходом потока называется количество воды, протекающее в единицу времени через данное живое сечение. Зависимость расхода от уровней воды выражаются функцией:
Q =
f(H); W = f(H);
=
f(H).
Эта функция, вычерченная в графической форме по натуральным определениям расходов, позволяет снимать значения расходов воды не производя в дальнейшем их непосредственное измерение. На комплексных графиках колебания уровней воды (суточные, среднемесячные, среднегодовые и т.д.) помещаются дополнительно данные о температуре воздуха, твердых и жидких осадках, ледовых явлениях, температуре воды.
Внутригодовое распределение речного стока. Виды гидрографов.
Для характеристики водного режима реки в определенном пункте строят график колебания ежедневных расходов воды, называемый гидрографом. В проектной практике обычно строят совмещенные гидрографы за многоводный, средневодный и маловодный годы (рис.109)
Площадь, ограниченная линией гидрографа и осью абсцисс выражает собой объем воды, прошедший через данное живое сечение реки в течение определенного периода (суток, декады, месяца, года). Этот объем воды называют стоком воды за рассматриваемый период.
Для использования гидрографов в различных целях за начало года при построении гидрографа может быть принят любой день в зависимости от целей. К примеру, в гидрологии СССР гидрологический год начинается с 1 ноября или 1 октября, в зависимости от региона, а в водохозяйственных организациях год начинается с начала или конца половодья, а в отчетах и справочных материалах принимается обычное календарное начало года, т.е. 1 января.
Типовой гидрограф (за ряд лет) дает представление о смене фаз водного режима в течении года, колебаний расходов воды и других элементов, но за счет осреднения величин расходов и осреднения дат наступления переломных точек (наступлений max, min, дат начала и конца половодья,…..)характерные точки перелома гидрографов не всегда ясно выражены и особенно для рек дождевого питания. Поэтому для работы по расчленению гидрографа берутся конкретные года с реальными характерными гидрографами. Расчленение гидрографа дает количественную оценку доли различных источников питания: снеговое, дождевое, грунтовое, ледниковое, смешанные виды питания.
Построение схематического типового гидрографа
Гидрограф реки третьего типа питания
1 - грунтовое питание; 2 - снеговое питание; 3 - дождевое питание
Гидрограф реки второго и третьего типов питания
1- грунтовое питания; 2 - снеговое питание; 3- дождевое питание;
4 - ледниковое и высокогорное питание.
1.Часто выделение грунтового стока производится прямой линией или плавной кривой, проходящей через ординату последнего зимнего расхода и через ординаты начала летней межени.
2.Выделение снегового питания соответствующее весеннему половодью характерно пиковое и отсекается плавной кривой.
3.Выделение летних дождевых паводков осуществляется путем пересечения ветви подъема и спада паводков с линией, отделяющей подземный сток от поверхностного.
Схемы расчленения гидрографа кроме климатических факторов зависят от гидрогеологических условий. Их более десяти по Б.И. Куделину Все реки территории бывшего Советского Союза Б.Д.Зайков разделил на 10 типов, относя каждый из них к определенной географической зоне (см.стр.101 «Никитин. Основы инженерной гидрологии рек»).
Типы гидрографов:
1.Казахстанский тип - отличающийся резкой и высокой волной весеннего половодья.
5-4. Гидрограф рек Казахстанского типа
2.Восточно-Европейский тип - весенний пик + осенний высокий сток.
Гидрограф рек Восточно-Европейского типа
3.Западно-Сибирский тип - половодье более растянутое и сглаженное.
4.Восточно-Сибирский тип - высокое половодье и многочисленные пики летних и осенних дождевых паводков.
Гидрограф рек Восточно-Сибирского типа
5.Алтайский тип – гребенчатый высокий пик половодья, повышение стока летом и осенью, низкий зимний сток.
Гидрограф реки Алтайского типа
6.Дальневосточный тип – сильно растянутое, гребенчатого вида половодье и низкий сток в холодное время.
Гидрограф реки Дальневосточного типа
7.Тянь-Шанский тип – сходное с Дальневосточным типом, но и обилием второстепенных налагающихся волн.
8.Причерноморский тип – многочисленные паводки в течении всего года.
Гидрограф реки Причерноморского типа
9.Крымский тип – близок к Причерноморскому, но имеющий устойчивый или летне-осенний режим.
10.Северо-Кавказский тип – многопаводочный режим в течении всего теплого периода и устойчивая метель в холодное время.