1) Река́ — природный постоянный водный поток (водоток) значительных размеров с естественным течением по руслу(выработанному им естественному углублению) от истока вниз до устья и питающийся за счёт поверхностного и подземного стока с его бассейна. Состоит из главной реки (ствола системы) и притоков первого, второго и следующих порядков. Притоками первого порядка называются реки, непосредственно впадающие в главную реку, второго порядка — притоки притоков первого порядка и т. д. Иногда наименование порядка рек ведётся, наоборот, от мелких рек к главной. Речна́я систе́ма — совокупность рек, изливающих воды одним общим руслом или системой протоков в море, озеро или другой водоём. Бассе́йн водоёма — территория земной поверхности, с которой все поверхностные и грунтовые воды стекают в данный водоём, включая различные его притоки реки.

2) В гидрологии под речным стоком обычно подразумевается объём стока — объём воды (или минеральных веществ, твёрдый сток), прошедшей через определённый створ в единицу времени, чаще всего год. Объединяет поверхностный сток (образующийся в результате осадков и снеготаяния) и подземный сток, формируемый за счет грунтовых вод. Для характеристики речного стока используют такие показатели как расход воды, модуль стока, объем стока, слой стока и др.

Расход воды Q – это количество воды, протекающее через поперечное сечение потока w в единицу времени при средней скорости vср

Q= vсрw

Модуль стока М0   - количество воды в литрах или кубических метрах, стекающее с 1 км2 площади водосбора  F за 1 секунду:

М0=Q0/F                                                                                (4)

Средний многолетний объем стока W0  - количество воды ( в кубических метрах) стекаюшее с водосбора за год (сутки, декаду, месяц),

W0=Q0T,     (5) где Т – число секунд в году.

Средний многолетний слой стока Y0  -  получают при равномреном распределении всего объема стока за год по площади водосбора, вычисляется по формуле

Y0 = W0 / F ,  мм/год.                               (6)

Средний многолетний коэффициент стока К0 определяется как отношение высоты слоя стока за какой-либо период к количеству осадков за тот же период Х0 : К0 = Y0 / Х0  (7)

Коэффициент стока колеблется от 0 до 1, причем на его значение большое влияние оказывают величина испарения, характер водопроницаемости поверхности водосбора, почвенный покров и геоморфологические факторы.

Модульный коэффициент Кi   получают из отношения стока (Qi, Мi, Wi, Yi) за определенный период к  его среднему многолетнему значению. (Q0, М0, W0, Y0).

Кi  = Qi/Q0                       Кi= Мi/ М0

3) К числу главнейших физико-географических и геологических характеристик речного бассейна относятся:

1)    географическое положение бассейна на континенте, которое может быть выражено через удаленность (км) от океана, широту и долготу центра и крайних точек бассейна;

2)    географическая зона (зоны) или высотные пояса;

3)    геологическое строение, тектоника, физические и водные свойства подстилающих грунтов, гидрогеологические условия;

4)    рельеф, который может быть охарактеризован количественно через среднюю высоту бассейна;

5)    климат (характер циркуляции атмосферы, режим температуры и влажности воздуха, количество и режим атмосферных осадков, испарение);

6)    почвенно-растительный покров, который можно охарактеризовать данными о доли площади бассейна (%), занятой лесами и почвами того или иного типа;

7)    характер речной сети ;

8)    наличие и особенности других водных объектов — озер, болот, ледников.

4) Уровень воды  в реках и озёрах - положение свободной поверхности воды рек и озёр относительно какой-либо постоянной по высоте горизонтальной поверхности; в качестве такой поверхности принимается или некоторая произвольная по высоте плоскость, являющаяся начальным уровнем отсчёта (условная система отсчёта), или поверхность среднего уровня Мирового океана у берегов континентов (абсолютная система отсчёта). Уровень воды – одна из самых важных гидрологических характеристик, она позволяет специалистам сразу оценить режим реки в данный момент, сказать, опасен ли подъем воды в реке для населения, для объектов, расположенных в пойме. Уровни измеряют постоянно в фиксированных местах – на водомерных постах. Эти посты гидрологи располагают так, чтобы знать о реке по возможности больше. Отметка уровня – в сантиметрах, и это относительная величина, никак не связанная с глубиной. На каждом посту специалисты мысленно определяют условную плоскость, называя ее "нулем графика поста". Эта плоскость имеет абсолютную отметку (в России - в сравнении с уровнем Балтийского моря в определенной точке).

5) Посты в большинстве своем - так называемые "свайного типа". В створе забиваются прочные металлические сваи, их верхушки ("головки") нивелируются, т.е. определяются их отметки относительно "нуля графика" ("приводки"). Свай тем больше, чем больше амплитуда колебания уровня, чем шире русло и пойма реки. Каждый раз (в спокойных условиях два раза в сутки) наблюдатель, придя на пост, ставит на сваю, которая находится в воде ближе к берегу, водомерную рейку и снимает отсчет. Потом прибавляет "приводку", получая, таким образом, переходя от сваи к свае, увязанные во времени отчеты. Если мы хотим увязать уровни по длине реки, то надо к отметке на каждом посту прибавить отметку "нуля графика" именно этого поста.

6) Гидрограф — график изменения во времени расхода гидравлических или гидрологических систем, таких, как река, водосборный бассейн, ливне­вый паводок. С помощью гидрографа изучают колебания стока, происходя­щие в течение разных периодов времени —■ от нескольких часов (гидрограф ливневого паводка) до года (гидрограф годового расхода реки). По гидрогра­фу, отражающему изменение речного стока в результате выпадения осадков на площади водосборного бассейна реки, судят о количестве осадков, непос­редственно поступивших в реку в виде так называемого ливневого стока. Анализ ливней различной продолжительности, выпавших в разнообразных условиях,— первый шаг в установлении зависимости между осадками и стоком в пределах данного бассейна.

Построение гидрографа

В бездождный период расход реки уменьшается (фиг. 2.36), но кактодько над водосборным бассейном постоянного водотока проходит сильный ливень, плавно падающая кривая гидрографа реки изменяет свою форму в соот­ветствии с интенсивностью осадков, скоростью инфильтрации, объемом про­сочившейся воды, дефицитом влажности почвы, продолжительностью осад­ков и другими характеристиками ливня и водосборного бассейна. Ниже кратко описаны четыре случая зависимости составляющих стока (склоно­вый1 сток, внутриночвенный сток, подземный сток и осадки, выпадающие на поверхность водотоков) от различных параметров.

7) Во́дный режи́м — изменения во времени расхода воды, уровней воды и объёмов воды в водотоках (реках и других), водоёмах (озёрах, водохранилищах и других) и в других водных объектах (болота и другие).

В районах с тёплым климатом на водный режим рек основное влияние оказывают атмосферные осадки и испарение. В районах с холодным и умеренным климатом также очень существенна роль температуры воздуха.

Половодье — ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное увеличение водности реки, вызывающее подъём её уровня; обычно сопровождается выходом вод из меженного русла и затоплением поймы.

Паводок— сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды, возникающее в результате быстрого таяния снега при оттепели, ледников, обильных дождей. Следующие один за другим паводки могут образовать половодье. Значительные паводки могут вызвать наводнение.

Межень — ежегодно повторяющееся сезонное стояние низких (меженных) уровней воды в реках. Обычно к межени относят маловодные периоды продолжительностью не менее 10 дней, вызванные сухой или морозной погодой, когда водность реки поддерживается, главным образом, грунтовым питанием при сильном уменьшении или прекращении поверхностного стока. В умеренных и высоких широтах различают летнюю (или летне-осеннюю) и зимнюю межень.

Ледостав — период, когда наблюдается неподвижный ледяной покров на водотоке или водоёме. Длительность ледостава зависит от продолжительности и температурного режима зимы, характера водоёма, толщины снега.

Ледоход — движение льдин и ледяных полей на реках.

Неравномерный в течение года режим питания рек связан с неравномерностью выпадения атмосферных осадков, таяния снега и льда и поступления их вод в реки.

Колебания уровня воды вызываются в основном изменением расхода воды, а также действием ветра, ледовых образований, хозяйственной деятельностью человека.

8) Расход воды и его измерение — количество воды, протекающей в ручье, реке или подаваемой в рыбоводные пруды водоснабжающим источником из головного пруда, ключа, водохранилища в определенный промежуток времени (в секунду, час, сутки). Колебания расхода зависят от режима атмосферных осадков, а также от количества подземных вод, выклинивающихся на поверхность. В прудовом хозяйстве особенно учитывают максимальный (паводковый) и минимальный (меженный) расход. Пользуясь регулярными замерами, определяют средний расход, амплитуду его колебаний и делают выводы о запасах воды для водоснабжения прудов. Расход воды измеряют с помощью сливной трубы или поплавковым, объемным и водосливным методами, а также гидрометрическими вертушками.

Поплавковый способ. На прямолинейном участке водотока выбирают два створа на расстоянии 8— 10 ж и замеряют глубины воды в каждом створе. При помощи поплавков измеряют поверхностные скорости течения и в сек. на длине выбранного участка. По промерам глубин и ширины створа находят площадь живого сечения каждого створа F. Расход водотока

Q = 0,85F_срv_ср м³/сек.

Объемный способ применяется на малых водотоках. Расход воды определяют путем наполнения мерного сосуда за единицу времени. ,

где: Q — расход водотока в м³/сек;

V — объем сосуда в м³;

t — время наполнения сосуда в сек.

Водослив Томсона применяется при малых расходах.

Водоток перегораживают треугольным водосливом,по которому стекает вода. Расход водотока определяют по формуле , где h — высота напора в м. Гидрометрические вертушки Расход , где: ω — площадь живого сечения потока; ν— ρкорость, измеряется вертушкой.

Скорость измеряют с помощью основного гидрометрического прибора - гидрометрической вертушки.

9) Если расход водотока настолько велик, что собрать воду в мерный сосуд невозможно, его не измеряют, а вычисляют по измеренной скорости течения потока и площади его поперечного сечения (метод определения расхода "скорость - площадь").

Скорость измеряют с помощью основного гидрометрического прибора - гидрометрической вертушки. Основная часть вертушки - винтовая лопасть (пропеллер, ротор), которая приводится в движение (вращается) текущей водой - чем быстрее течение, тем быстрее крутится лопасть, которая соединена со счетчиком оборотов. Современные вертушки снабжены электрическим счетчиком, показания которого передаются в лодку или катер, где сидит техник-гидрометр, измеряющий расход воды. Электрический счетчик значительно ускорил измерение расхода воды вертушкой, но все же метод "скорость - площадь" остается еще очень громоздким и трудоемким, в особенности на больших реках, где одно измерение занимает много часов.

Вертушку опускают в реку на тросе или на штанге с лодки или катера, установленных на якоре или удерживаемых на натянутом поперек реки тросе.

10. Факторы формирования стока.

1) климатические условия: осадки, испарение, температура и др. На сток оказывает влияние не только общее количество осадков, но и интенсивность их выпадения.

2) почвенно-геологические условия: водопроницаемость и влагоемкость почвы и грунта, мерзлота, геологическое строение. Часть осадков впитывается и фильтруется в почву, тем самым сток уменьшается.

3) рельеф: уклон, наличие тальвегов, высота над уровнем моря. Скорость течения воды по поверхности почвы (по склонам и тальвегам) пропорциональна уклону. Изрезанность поверхности и наличие отдельных небольших тальвегов, впадающих затем в реку, способствуют концентрации поверхностного стока.

4) растительный покров. Травяной и особенно древесно-кустарниковый покров значительно увеличивает шероховатость поверхности почвы и тем самым замедляет сток.

5) размер и форма водосборной площади. При больших площадях и удлиненных формах водосбора увеличиваются длина пути стекающей воды и время ее добегания. Поэтому чем больше водосборная площадь, тем меньше поверхностный сток (с единицы площади) и тем равномернее он распределяется в течение года.

6) озерность и заболоченность водосбора. Бессточное озеро, не связанное с речной системой, уменьшает сток, так как часть воды расходуется на испарение с его поверхности.

11) Кривая распределения вероятностей - кривая, характеризующая распределение вероятностей появления величины гидрологического элемента.

Имеющиеся ряды наблюдений над стоком и другими факторами не настолько продолжительны, чтобы непосредственно из них можно было бы установить величины стока редкой повторяемости. Производя количественную оценку поверхностного стока, необходимо установить статистическую закономерность колебания стока во времени (внутри ряда наблюдений), применяя методы теории вероятности. Рассмотрим ряд лет n, в течение которых при соблюдении некоторых условий изучаемое явление А (например, модуль стока) может наблюдаться, не наблюдаться или повторяться несколько раз. Вероятность – мера оценки достоверности появления того или иного события. Вероятность появления рассматриваемой величины Р(А) равна отношению числа случаев, благоприятствующих появлению рассматриваемого события m, к общему числу случаев n. Р(А) = m/n. Вероятность появления достоверного события изменяется от 1 до 100%, вероятность невозможного события равна нулю. Обеспеченность – какой – либо величины исследуемого ряда называется вероятность того, что рассматриваемое значение может быть превышено среди совокупности всех возможных ее значений. Обеспеченностью годового стока Р может быть названо среднее число лет (выраженное в процентах от общего числа лет), в течение которых годовой сток будет равен данному или больше его. Повторяемость – какой-либо величины, например годового стока, называется число лет N , в течение которых годовой сток повторяется в среднем один раз. Связь между обеспеченностью и повторяемостью может быть представлена следующими соотношениями: а) при обеспеченности Р£ 50%, N= 100/Р б) при обеспеченности Р > 50%, N = 100/(100-Р)