1.2.3. Поверхностный сток

Поверхностный сток составляет временные и постоянно действующие водотоки, которые сливаясь вместе, образуют реки. Реки питаются как поверхностными, так и подземными водами. Роль того или иного вида питания в зависимости от климатических, геоморфологических и гидрогеологических факторов, для разных рек различна, но обычно почти все реки сопровождаются довольно мощными потоками подземных вод. Питание поверхностными водами может быть подразделено на 4 вида:

1. дождевое - имеющее место в районах с влажным и умеренным климатом. В бассейнах малых рек ливневые осадки обычно вызывают резко выраженные паводки;

2. снеговое - свойственно большей части территории РФ. Накопившиеся за зиму массы снега во время весеннего таяния образует мощный паводок, составляющий 50 % всего стока;

3. ледниковое – в горных странах и по их окраинам. Воды, образующиеся в результате таяния ледников (в летнее время), поступают в реку и питают грунтовые воды прибрежных участков;

4. смешанное - наиболее распространенное, участвуют снег, дождь, и ледники. В течение года для каждой реки происходит увеличение или уменьшение доли питания за счет каждого источника. Весной и осенью реки питаются поверхностными водами, а в период засухи и зимой – подземными водами. Последние часто являются основным источником в это время. Все вопросы, связанные с изменениями, происходящие в водоемах в течение времени, входят в учение о режиме вод.

Режим реки или поверхностного водотока (водоема) – это закономерные изменения элементов деятельности рек и водоемов, происходящих во времени и обусловленные климатическими и другими факторами. Главными элементами режима являются: изменение уровня и расхода воды, уровень реки или водоема – это высота свободной поверхности воды над некоторой условной плоскостью.

Наблюдения за колебаниями уровня и расхода воды производится на гидравлических постах и створах. Результаты наблюдений позволяют установить:

- характерные уровни воды – весеннего половодья, летнего, осеннего и зимнего периодов;

- амплитуду колебаний уровня воды – разность между отметкой наивысшего и наинизшего уровней воды;

- количество максимумов и минимумов на кривой колебаний уровня воды и приуроченность их к определенным периодам года, а также причин их появления;

- летний и зимний расходы рек, а разность между ними дает представление о величине подземного питания.

Кроме рек, в поверхностном стоке большую роль играют озера, которых можно назвать водоемами с замедленным стоком или замедленным водообменном. Озера регулируют равномерность течения рек, уменьшают амплитуды колебаний уровней, оказывают влияние на величину подземного стока. Поэтому при гидрогеологической оценке необходимо определить коэффициент озерности по формуле:

ω =(∑f/F_в.б.)*100

где, ω-коэффициент озерности, %

∑f – общая площадь озер в районе водосборного бассейна реки, км²

Для количественной оценки поверхностного и подземного стока существуют следующие показатели:

1. Величина стока для площади водосборного бассейна реки.

2. Коэффициент стока.

3. Коэффициент весеннего стока.

4. Норма стока.

5. Модульный коэффициент.

Величина стока определяется для бассейна реки в ее нижней точке. Сток из бассейна реки определяется по данным о расходах воды в ней, полученные гидрометрическими станциями и постами. Чтобы определить величину расхода воды в каком – либо поперечном сечении реки, измеряют скорости течения реки в этом створе( вертушками, поплавками). Расход Q (л/сек) получают умножением средней скорости V(м/сек) на площадь сечения F или как его называют площадь живого сечения (м²)

Q = V*F

Коэффициент стока – отношение стока за данный период к количеству осадков, выпавших за тот же период на площадь водосборного бассейна реки:

α =(h/x) *100

где α – коэффициент стока, %; h- величина стока, мм водного слоя;

x – количество осадков

Коэффициент весеннего стока α_в – отношение стока h_в за весенний период к количеству осадков х_{з ,} выпавших за холодное время

α_в= (h_в/ х_з)*100

Норма стока – среднеарифметическая величина стока за длительный период (40-50 лет), которая может быть выражена:

1)средним многолетним расходом реки Q_о, м³/сек

2)средним многолетним модулем стока M_о, л/сек/км²

M_о = Q_о/F_в.б. , где Q_о – средний многолетний расход, л/сек

F_в.б. – км²

3)средней многолетней высотой слоя стока h_о , мм/год

h_о=31,5*M_о

4) средним многолетним объемом стока W_о, м³/год

W_о = h_о* F_в.б.

Модульный коэффициент К – безразмерная величина отношения стока (в любых единицах) за определенный период i к норме стока:

К_i = M_i/ M_о = Qi/Q_о= h_i/ h_o = W_i/ W_о

Стоки для различных периодов (год, месяц, сезон) характеризуется модульными коэффициентами, рассчитанными для этих периодов.

В настоящее время для территории СНГ построены карты среднего многолетнего модуля стока рек в изолиниях. На территории СНГ модуль стока изменяется от 0,5 до 75 л/сек с км². Min – Арало – Каспийская область, Max – высокогорье Кавказа. Такая разница объясняется влиянием различных факторов (климатические факторы, почвенно – геологические, растительный покров, искусственные факторы).