Подземное питание на 1 км протяженности реки

где L - расстояние между створами, км².

Модуль подземного стока - объем вода в литрах, вытекающей на поверхность с 1 км площади подземного водосбора за 1с;

где Fп - площадь подземного питания, км2; Qп - подземное питание, m3/c.

Модульный коэффициент подземного стока определяется как отношение модуля подземного стока к модулю поверхностного стока:

Зная модуль поверхностного стока М₀ и определив модульный коэффициент (в процентах) по специальным картам, можно определить модуль подземного стока по формуле

Слой подземного стока характеризует величину подземного стока, относящегося к единице площади речного бассейна. Для водно-балансовых расчетов высоту слоя подземного стока следует выражать в миллиметрах в год:

Коэффициент подземного стока представляет собой отношение подземного стока к осанкам, выпавшим на площади речного бассейна, и показывает, какая часть осадков идет на питание подземных вод зоны интенсивного водообмена:

Определение характеристик стока по методу расчленения гидрографа реки

Для изучаемой реки по данным гидрометрических работ в каком-либо створе можно получить график-гидрограф изменения расхода вода за год Q=f(t) (рис.II). Гидрограф реки является основой для выделения подземной составляющей, участвующей в формировании поверхностного стока. Для его расчленения необходимо иметь следующие материалы:

схему расположения пунктов гидрометрической службы с данными наблюдений за расходом реки;

2. сведения о режиме подземных вод (родников);

3. данные о характера взаимосвязи подземных и поверхностных вод.

По характеру взаимосвязи подземных вод с поверхностными различают следующие схемы питания вод:

1. грунтовые вода, гвдравлически не связанные с рекой (рис.12,а);

2. грунтовые вода, гидравлически связанные с рекой (рис.12,б);

3. смешанное грунтовое питание (рис.12,в);

4. смешанное грунтовое и артезианское питание (рис.12,г).

Методика расчленения гидрографов речного стока применительно к выделенным схемам по, дробно рассмотрена Б.И. Куделиным.

ЗАДАНИЕ

1. Построить гидрограф реки.

2. Определить объем общего поверхностного и подземного стоков за год.

3. Рассчитать параметры стока.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Основные приемы расчленения гидрографа реки при ее питают из водоносных горизонтов, гидравлически связанных с рекой (по методу Е.И.Куделина), покажем на примере.

Исходные данные. У г.Рыльска выполнены годовые гидрометрические наблюдения за расходом р.Сейм (табл.5). Водосборная площадь бассейна реки 18090 км2; расстояние от верховьев реки до замыкающего створа у г.Рыльска 346 км. Начало весеннего половодья во всем бассейне отмечается одновременно 23 марта. В селе Зуевка, расположенном на 274 км выше по течению реки от г. Рыльска, пик половодья отмечен 5 апреля, а в г.Рыльске - 11 апреля; окончание половодья в этих населенных пунктах соответственно 30 апреля и 3 мая, в верховьях реки - 13 апреля. Средневзвешенное количество атмосферных осадков для данного бассейна 450 мм/год.

Построение гидрографа проводится на миллиметровой бумаге, на основе данных изменения расхода реки во времени (табл.5).

Для удобства последующих измерений и расчетов рекомендуются следующие горизонтальный и вертикальный масштабы построения гидрографа: 1 см - 10 суток и 1 см - 100 м³/с соответственно.

Площадь, ограниченная гидрографом, соответствует объему стока, ее можно измерить планиметром и с помощью масштабного коэффициента перейти к объемным единицам. Численное значение масштабного коэффициента с учетом выбранного масштаба построения гидрографа к = 8,64*10⁷ м3, т.е. I см² площади гидрографа равен 8,64*10⁷ м3.

Одновременно с началом весеннего половодья (23 марта) прекращается сток грунтовых вод в реку. На гидрографе (см. рис.11) это отмечено точкой А, соответствующей дате 23 марта. С этого времени (вследствие подпора) прекращается я подземное питание реки, однако грунтовые воды, поступившие в русло реки до 23 марта, стекают вниз по реке вместе с паводковой волной. Скорость добегания можно рассчитать по датам наступления пика половодья в верхнем створе (с.Зуевка, 5 апреля) и в замыкающем (г. Рыльск, 11 апреля). Скорость добегания

где l - расстояние ме;ду створами, l = 274 км.

Время, за которое грунтовые воды дойдут от верховьев реки до замыкающего створа,

где l₁ - расстояние от верховьев р.Сейм до створа у г.Рыльска, l₁= 346 км.

Следовательно, грунтовые воды из верховьев реки будут стекать в замыкающий створ до 31 марта; это соответствует точке Б на гидрографе. Постепенному снижению расхода грунтовых вод в общей доле стока соответствует на гидрографе линия АБ.

Окончанию половодья у г. Рыльска соответствует точка Г на гидрографе; до этого времени подземное питание реки отсутствует (происходит береговое регулирование поверхностного стока), что отражает линия ДГ на гидрографе.

В верховьях реки половодье закончилось 13 апреля, и с этого момента в речную сеть начали поступать грунтовые вода из водоносных горизонтов, гидравлически связанных с рекой; они достигнут г. Рыльска через 8 суток после окончания половодья в верховьях, т.е. 21 апреля. Этой дате соответствует точка Д на гидрографе.

С этого момента времени расход грунтовых вод у г. Рыльска будет расти вследствие поступления их с менее удаленных частей бассейна по прямой ДГ. Береговое регулирование поверхностного стока по всему бассейну закончится 8 мая, и река полностью перейдет на грунтовое питание, так как прекратится сток талых снеговых вод. Как видно из гидрографа, в течение года другие паводки на реке отсутствовали, поэтому вся остальная часть гидрографа относится к подземному стоку.

Анализ на гидрографе, представляющем общий годовой сток (см, рис.II), позволяет выделить следующие площади:

1. площадь поверхностного снегового стока БАВГД

2. площади грунтового (подземного) стока ЖАБЖ и ГЕЕД, которые могут быть вычислены с помощью палетки с учетом принятого выше масштаба.

По гидрографу можно рассчитать объемы годового (W), по­верхностного снегового (Wп) и грунтового (Wuр) стоков последовательным планиметрированием площадей всего гидрографа, поверхностного снегового и грунтового стока соответственно или вычислением объема годового стока аналитически, способом и планиметрированием площади поверхностного снегового стока.

Объем общего годового стока вычисляется по формулам (19) и (20), где Q- среднегодовой расход реки, м3/с; Т = 365 суток = 31,54*10⁶ с.

Объем поверхностного стока Wп за период снегового половодья определяется планиметрированием (площадь БАВГД) .

Объем грунтового стока

По рассчитанным значениям W, W_п и W_гр определяют остальные характеристики поверхностного и подземного стока.