2.4.8. Аналіз водного режиму річок

Характерні особливості живлення річок відображаються в їх водному режимі, а саме у формуванні певних витрат води. Хід витрат води відображають за допомогою відповідних графіків які отримали назву гідрографів (тобто графіків, що описують зміни багатоводності річки). Їх будують за даними гідрологічних спостережень. Гідрограф відноситься до певного пункту спостережень і може бути побудований за різні проміжки часу: за добу, тиждень, паводок або повінь, рік або більше. Найчастіше використовують гідрографи за календарний рік (рис. 2.57).

Якщо побудувати гідрографи за багато років, то можна визначити їх характерні риси. Ці риси відображає типовий гідрограф. Для його побудови осереднюють за ряд років значення ординат (витрати) та абсцис (час) характерних точок. За характерні точки приймають початок повені, її максимум, кінець повені, вершини типових паводків, найменші витрати та інші. По встановленим опорним точкам будують плавний графік. При цьому сумарний річний об’єм стоку повинен відповідати дійсному середньому багаторічному (рис. 2.58). Об’єм стоку на гідрографі відповідає його площам, тобто — м³/с · с = м³.

Аналіз типових гідрографів різних пунктів спостережень певних територій дозволяє робити висновки про характерні риси водного режиму річок даних територій.

З іншого боку за даними гідрографів можна визначати вплив різних джерел живлення на формування водного режиму. Для цього проводять так зване їх розчленування. Його виконують за різними методиками, пристосованими для певних природних умов. Кожному джерелу живлення відповідають певні площі на гідрографі. Найважче відокремити підземне живлення під час паводку або повені. Схема розчленування залежить від характеру взаємодії річкових та ґрунтових вод (див. розділ 1.3). Це питання досліджували провідні гідрологи. При відсутності гідравлічного зв’язку річкових та ґрунтових вод підземне живлення загалом повторює хід поверхневого, але у більш згладженій формі з деяким запізненням (рис. 2.59.1). У випадку постійного або тимчасового гідравлічного зв’язку на підйомі паводку або повені руслові води все більше підпирають ґрунтові. Притік останніх зменшується і досягає мінімуму під час проходження піку поверхневого стоку (рис. 2.59.3). При тривалому стоянні високих рівнів води в річці відбувається фільтрація поверхневих вод в ґрунт («від’ємне підземне живлення»), а при їх пониженні води починають повертатися (рис. 2.59.5). При недостачі відомостей для достатньо великих річок умовно приймають, що підземне живлення під час піку дорівнює нулю (рис. 2.59.4), а для малих річок просто проводять пряму лінію (рис. 2.59.2).

Іншими питаннями розчленування є правильне виділення снігового, льодовикового та дощового живлення. Ґрунтове живлення при невеликій водності річки характеризуються відносною стабільністю і створює найменші витрати води. При розчленуванні гідрографів можна також виділити характерні, гідрологічні пори року.

Аналіз водного режиму використовують для класифікації річок, гідрологічного районування територій, вирішення прикладних питань. Зокрема в інженерній гідрології існує розділ, який присвячено внутрірічному розподілу стоку, тобто визначенню статистичних показників окремих величин стоку та їх співвідношень у сезонному, щомісячному, подекадному та більш дрібному розрізі. Ці показники тісно пов’язані з основними рисами водного режиму.

Типовість клімату та загальних фізико-географічних умов різних місцевостей, а також найбільш загальні закономірності розвитку фаз водності в річках ведуть до виникнення певних типових рис і в багаторічному режимі водності річок. Це спонукало дослідників проводити класифікації річок за їх водним режимом. Перша така класифікація була запропонована видатним кліматологом О.І. Воєйковим ще у 1884 році. Її називають кліматичною класифікацією річок. Воєйков писав: «... при інших рівних умовах країна буде тим більш багата текучими водами, чим рясніші опади і чим менше випаровування як з поверхні ґрунтів, так і рослин. Таким чином, річки можна розглядати як продукт клімату». Він поділив всі річки на наступні типи:

Тип А. Річки, що отримують воду від танення снігу на рівнинах і у невисоких горах (до 1000 м).

Тип В. Річки, що отримують воду від танення снігу у горах.

Тип С. Річки, що отримують воду від дощів і мають повінь влітку.

Тип D. Річки у яких повінь відбувається внаслідок танення снігу навесні або на початку літа, але значна частина води цих річок доставляється дощами.

Тип Е. Вода доставляється дощами; вона вище у холодні місяці, але правильні періодичні зміни невеликі.

Тип F. Вода доставляється дощами; вона вище в холодну пору року ніж влітку; різниця значна.

Тип G. Відсутність річок і взагалі постійних водотоків внаслідок сухості клімату.

Тип Н. Країни, де дощова пора року коротка і річки мають воду в цей час і трохи після, а в інший час пересихають, або перетворюються на ряд калюж з підземною течією між ними.

Тип І. Країни без річок внаслідок того, що вони повністю вкриті снігом та льодовиками.

Класифікацію, побудовану на кількісних критеріях, запропонував у середині XX століття М.І. Львович. На його думку це дозволяє проводити генетичний аналіз водного режиму. Для кількісної оцінки кожного джерела живлення (S — снігове; R — дощове та U — підземне, ґрунтове) були запропоновані градації: 1) менше 50%; 2) 50-80%; 3) більше 80%. Вони показують внесок даного джерела у загальний об’єм стоку води в річці. Для льодовикового живлення, враховуючи його специфіку, межі (градації) були змінені: 1) менше 25%; 2) 25-50%; 3) більше 50%. Наявність третіх градацій говорить про виключне живлення річки тим, чи іншим джерелом. Друга градація говорить про переважне живлення, а перша про змішане. Водний режим (тип річки) характеризується конкретними співвідношеннями ваги різних джерел живлення.

Крім описаних класифікацій створені також інші, побудовані на відповідному районуванні територій. Вони мають різний ступінь детальності поділу і врахованих критеріїв.