4.9.3 Кількісна характеристика стоку. Норма стоку

Характеристика річкового стоку - це кількісна оцінка величин річкового стоку. Кількісними оцінками величин річкового стоку є витрата води, об’єм, модуль, шар стоку.

Витрата води - це кількість води, що протікає через живий переріз за одиницю часу і може бути визначена за формулою:

Q = v_сер./ ω, м³/с, (4.14)

де v_сер.. - середня швидкість течії для всього живого перерізу, м/с;

ω - площа живого перерізу в м², яка визначається промірами глибин русла по поперечному створу.

Об’єм стоку – це кількість води, яка стікає з будь-якої площі і протікає в руслі річки через даний створ за якийсь час (рік, місяць, добу); м³:

W= Q∙T (4.15)

де Т - кількість секунд за добу 86400, за рік 31,54 х 10⁶ с.

Модуль стоку (М ) – кількість води, що стікає з одиниці площі водозбору (1 км²) за одиницю часу (1 с) і визначається за формулою:

л/с∙км² (4.16)

де F – площа басейна, км²;

Q – середня витрата води, м³/с;

10³- перевод м³ у літри.

Шар стоку - це кількість води, що стікає з водозбору за певний проміжок часу, подана у вигляді товщини шару, рівномірно розподіленого по площі цього водозбору. Визначається за формулою:

у = W 10³ / F 10⁶ , мм, (4.17)

де 10³ - перевод м у мм;

10⁶ - перевід км² у м².

При порівнянні елементів водного балансу аналогічно можна також ввести шар опадів x, якщо умовно всі опади за певний час рівномірно розподілити по всій площині басейну, і шар випаровування z, якщо об’єм випареної за певний час води розподілити по всій площі басейну.

Коефіцієнт стоку (η) – це відношення висоти шару стоку (у) до висоти шару опадів (x), що випали на площу водозбору, за розглянутий період часу. Ця безрозмірна характеристика показує, яка частина опадів витрачається на утворення стоку.

η = у/х. (4.18)

Основними поняттями, якими користуються в гідрології при аналізі й розрахунках стоку, є річний, максимальний і мінімальний стік. Річним стоком називають кількість води, що стікає з даного басейну за рік.

Річний стік у якому-небудь створі ріки не залишається постійним від року до року: багатоводні групи років чергуються з маловодними, іноді на загальному тлі багатоводдя відзначаються окремі маловодні роки, і навпаки. Максимальним стоком (високим стоком) називають об’єм або шар стоку за час проходження основної хвилі повені або за період найбільшого дощового паводка.

Мінімальним стоком (низьким стоком) називають найменший стік рік, що спостерігається в межень (літню або зимову).

Норма стоку. Вважається, що стік водотоків рік у рік змінюється без будь-якої певної закономірності. Разом з тим величина річкового стоку коливається навколо якоїсь середньої величини, причому амплітуда таких коливань неоднакова в різних фізико-географічних умовах.

Залежності між величинами річкового стоку за два суміжних роки практично немає. Такі величини в математичній статистиці називаються випадковими величинами, а ряд, утворений ними, - варіаційним рядом.

До вивчення випадкових величин можна застосовувати методи математичної статистики. Однією з основних характеристик варіаційного ряду є середня арифметична величина, яку можна обчислити за формулою

(4.19)

де Y_i - члени варіаційного ряду;

n - число його членів.

Середню арифметичну величину річкового стоку, обчислену за тривалий період, який включає однакову кількість багатоводних і маловодних років, прийнято називати нормою стоку. Якщо дані по стоку є за відносно короткий час, норму стоку обчислюють за допомогою приведення до багаторічного періоду. Звичайно приведення роблять графічно, шляхом встановлення залежності між стоком даної річки і стоком річки-аналога, дані що до стоку якої є за тривалий період. За аналог вибирають річку, яка знаходиться в однакових або близьких з даною річкою фізико-географічних умовах.