Как найти величину годового стока реки

Одной
из важнейших гидрологических характеристик
водостока является норма годового стока
и годовой сток.

Количество
воды, стекающее с площади водосбора
речного бассейна за год, называется
годовым
стоком.

Средняя
многолетняя величина, вычисленная за
достаточно продолжительный период,
включающий несколько полных четных (не
менее двух) периодов колебания стока,
— норма
годового стока.

Расчет
нормы годового стока может быть
произведен:

а)
при наличии достаточных сведений за
продолжительный период наблюдений;

б)
при коротких рядах наблюдений;

в)
при отсутствии данных наблюдений.

Пример
1. Определить
норму годового стока реки Десны у города
Чернигова при наличии данных наблюдения.

Дано:
Средний годовой расход воды за длительный
период наблюдений Q₀
= 323 м³/с.
2. Площадь водосбора реки F
= 81400 км².

Требуется:
Найти норму годового стока в виде объема,
модуля и слоя стока. Объем годового
стока W₀
– количество воды, стекающей с водосбора
за год, определяется по формуле

W₀
= Q₀T, (1)

где
Т – число секунд в году (Т = 86400*365 =
31,54*10⁶).

Годовой
сток, выраженный в объемах, будет

W₀
= 323*31,54*10⁶
м³.

Модуль
стока М₀
– количество
воды, стекающей с единицы площади
водосбора за единицу времени, — вычисляется
по формуле

M₀
=

10³, (2)

где
F
– площадь водосбора, км²
, здесь
модуль М₀
в л/(с*км²).
В примере получим

М₀
=

*10³
= 3,97 л/(с*км²).

Слой
стока Y₀
— количество воды, стекающее с водосбора
за год, равное толщине слоя, равномерно
распределённого по площади этого
водосбора. Его вычисляют по формуле

Y₀
= W
₀/F*10³, (3)

Для
данного примера норма годового стока,
выраженная в слое, будет Y₀
=
10187*10⁶/81400*10³
=125 мм. При отсутствии данных наблюдения
норма стока определяется по интерполяции
между опорными пунктами рек-аналогов,
для которых установлена норма стока
согласно СНиП 2.01.14-83. Норму стока можно
также определить по современным картам
изолиний среднего многолетнего стока
(рис.2).

Рис.
2. Карта
изолиний годового стока л/(с*км²)
(р. Стыр – г. Луцк)

Если
водосбор пересекает несколько изолиний,
то норма стока вычисляется как
средневзвешенная величина по формуле

М₀
=

, (4)

где
М_1, М_2,
М_n
– среднее значение модуля стока между
соседними изолиниями;

f₁,
f_2,
f_n
– площадь водосбора между этими
изолиниями.

Пример
2. Определить
норму годового стока р. Стыр у города
Луцка по карте изолиний (рис. 2).

Дано:
карта изолиний
нормы годового стока реки Стыр в модулях
М₀,
л/(с*км²).
Площадь водосбора реки F
= 7200 км².

Определить:
норму годового стока у реки Стыр у города
Луцка как средне взвешенную его величину
для водосбора.

Решение:
определяем М₀
с учетом того, что через площадь водосбора
проходит несколько изолиний.

М₀
=

или
из формулы (2)

Q₀
=33,8 м³/с.

1.3. Определение стока взвешенных наносов.

Речные
наносы –
совокупность твердых минеральных частиц
различной крупности, которые переносятся
русловым потоком и при определенных
условиях образуют русловые и пойменные
отложения.

При
выпадении осадков, а также в процессе
таяния снега, образовавшаяся вода
стекает по склонам, размывая их. Мелкие
частицы почвы отрываются и переносятся
потоком. Вначале образуются небольшие
углубления на склонах – идет склоновая
эрозия почвы.

Наряду
со склоновой эрозией, происходит процесс
размыва русловым потоком дна и берегов
русла – русловая
эрозия.

Частицы
твердых пород, попадая в русло реки,
перемещаются потоком вниз по течению.

Расчет
стока взвешенных наносов производится
при различных базах данных по твердому
стоку для данного водного бассейна.

В
нашем случае расчет нормы стока взвешенных
наносов, необходимо рассчитать, при
отсутствии данных наблюдений.

Такой
расчет производится по рекам – аналогам
или по картам средней мутности рек. При
определении средней мутности малых рек
с небольшими площадями водосбора
необходимо вводить поправочный
коэффициент
зональной мутности,
полученной по карте. Рассчёт ведётся
по формуле

₀=
*К_п, (5)

где

³;

мутности,
снятая с карты,
³
;

К_п
– переходной коэффициент.

Значения
переходного коэффициента для
Центрально-Черноземных областей,
Северного Кавказа, Южного Урала приведены
в табл. 1.

Таблица
1

Значения
переходного коэффициента

Пример
3. Определить
норму стока взвешенных наносов реки
Сосна у села Новое при отсутствии данных
наблюдений.

Дано:
площадь водосбора реки Сосна F
= 310 км².
Норма годового стока воды, определенная
по карте изолиний стока, Q₀
= 1,71 м³/с.
Средняя многолетняя мутность воды по
карте мутности

= 250 г/м³.

Требуется:
вычислить средний многолетний расход
(норму) взвешенных наносов реки Сосна
у села Новое.

Решение:
зная площадь водосбора реки Сосна и
район ее протекания, используя табл. 1,
определяем переходный коэффициент
К_п… Для
F
= 310 км²
переходный коэффициент определяется
интерполяцией между площадями 100 и 500
км²;
получаем К_п
= 2.

Средний
многолетний расход взвешенных наносов
при отсутствии данных наблюдений
определяется по формуле:

R_0
=

*Q₀*
К_п/10³, (6)

отсюда

R₀
= 250*1,71*2/1000
= 0,86 кг/с.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

 Для определения расхода воды в реке нужно еще определить среднюю скорость течения реки. Это можно сделать различными способами:

Для определения стока реки в зависимости от площади бассейна, высоты слоя осадков и т.д. в гидрологии применяются следующие величины:

• сток реки,
• модуль стока
• коэффициент стока.

Стоком реки называют расход воды за продолжительный период времени, например за сутки, декаду, месяц, год.

Модулем стока называют выраженное в литрах количество воды, стекающее в среднем в 1 секунду с площади бассейна реки в 1 км2:

Коэффициентом стока называют отношение стока воды в реке к количеству выпавших осадков (М) на площадь бассейна реки за одно и то же время, выраженное в процентах:

где а — коэффициент стока в процентах, Qr — величина годового стока в кубических метрах, М — годовое количество выпавших осадков в миллиметрах.

Для определения годового стока воды исследуемой реки нужно расход воды умножить на число секунд в году, т. е. на 31,5-106 сек.

Для определения модуля стока нужно знать расход воды и площадь бассейна выше створа, по которому определялся расход воды данной реки.

Площадь бассейна реки можно измерить по карте. Для этого применяют следующие способы:

1. планиметрирование,
2. разбивку на элементарные фигуры и вычисление их площадей;
3. измерение площади посредством палетки;
4. вычисление площадей по геодезическим таблицам.

Мы считаем, что учащимся легче всего будет использовать третий способ и производить измерение площади посредством палетки, т. е. прозрачной бумаги (кальки) с нанесенными на нее квадратиками (если нет кальки, то можно промаслить бумагу).

Имея карту исследуемого района в определенном масштабе, нужно изготовить палетку с квадратиками, соответствующими масштабу карты. Предварительно следует оконтурить бассейн данной реки выше определенного створа, а затем наложить на карту палетку, на которую перенести контур бассейна. Для определения площади требуется сосчитать сначала число полных квадратиков, расположенных внутри контура, а затем сложить данные квадратики, частично покрывающие бассейн данной реки. Сложив квадратики и умножив полученное число на площадь одного квадратика, узнаем площадь бассейна реки выше данного створа.

где Q — расход воды. Для перевода кубических метров в литры умножаем расход на 1000, S — площадь бассейна.

Для определения коэффициента стока реки нужно знать годовой сток реки и объем воды, выпавшей на площади данного бассейна реки. Объем воды, выпавшей на площади данного бассейна, легко определить. Для этого нужно площадь бассейна, выраженную в квадратных километрах, умножить на толщину слоя выпавших осадков (тоже в километрах).

Например, если осадков на данной площади выпало за год 600 мм, то толщина будет равна 0,0006 км и коэффициент стока будет равен

где Qp —годовой сток реки, а М — площадь бассейна; умножаем дробь на 100 для определения коэффициента стока в процентах.

Определение питания реки.

Нужно выяснить виды питания реки: грунтовое, дождевое, от таяния снега, озерное или болотное. Например, р. Клязьма имеет питание грунтовое, снеговое и дождевое, из них грунтовое питание составляет 19%, снеговое — 55% и дождевое — 26%.

Эти данные в процентах школьник сам вычислить не сможет, их придется взять из литературных источников.

Определение режима стока реки

Для характеристики режима стока реки нужно установить:

а) каким изменениям по сезонам подвергается уровень воды (река с постоянным уровнем, сильно мелеющая летом, пересыхающая, теряющая воду в понорах и исчезающая с поверхности);

б) время половодья, если оно бывает;

в) высоту воды во время половодья (если нет самостоятельных наблюдений, то по опросным сведениям);

г) продолжительность замерзания реки, если это бывает (по своим личным наблюдениям или же по сведениям, полученным путем опроса).

Определение качества воды.

Для определения качества воды нужно узнать, мутная она или прозрачная, годная для питья или нет. Прозрачность воды определяется белым диском (диск Секки) диаметром приблизительно 30 см, подведенным на размеченном лине или приделанным к размеченному шесту. Если диск опускается на лине, то внизу, под диском, прикрепляется груз, чтобы диск не сносило течением. Глубина, на которой этот диск становится невидимым, и является показателем прозрачности воды. Можно диск сделать из фанеры и окрасить его в белый цвет, но тогда груз нужно подвесить достаточно тяжелый, чтобы он вертикально опускался в воду, а сам диск сохранял горизон­тальное положение; или фанерный лист можно заменить тарелкой.

Определение температуры воды в реке

Температуру воды в реке определяют родниковым термометром, как на поверхности воды, так и на разных глубинах. Держать термометр в воде нужно в течение 5 минут. Родниковый термометр можно заменить обычным ванновым термометром в деревянной оправе, но, для того чтобы он опускался в воду на разные глубины, следует привязать к нему груз.

Можно определить температуру воды в реке при помощи батометров: батометра-тахиметра и бутылочного батометра. Батометр-тахиметр состоит из гибкого резинового баллона объемом около 900 см3; в него вставлена трубочка диаметром 6 мм. Батометр-тахиметр закрепляют на штанге и опускают на разные глубины для взятия воды. Полученную воду выливают в стакан и определяют ее температуру.

Батометр-тахиметр нетрудно сделать самому школьнику. Для этого нужно купить небольшую резиновую камеру, на нее надеть и привязать резиновую трубочку диаметром 6 мм. Штангу можно заменить деревянным шестом, разделив его на сантиметры. Штангу с батометром-тахиметром нужно опускать вертикально в воду до определенной глубины, так чтобы отверстие батометра-тахиметра было направлено по течению. Опустив на определенную глубину, штангу необходимо повернуть на 180° и держать примерно 100 секунд, для то­го чтобы набрать воды, после чего опять повернуть штангу на 180°. Вынимать ее следует так, чтобы из батометра вода не вылилась. Перелив воду в стакан, определяют термометром температуру воды на данной глубине.

В результате турбулентности движения воды в реке температура придонного и поверхностного слоя почти одна и та же. Например, придонная температура воды 20,5°, а на поверхности 21,5°.

Полезно одновременно измерить термометром-пращом температуру воздуха и сравнить ее с температурой речной воды, записав обязательно время наблюдения. Иногда разность температуры достигает нескольких градусов. Например, в 13 часов температура воздуха 20°, температура воды в реке 18°.

Исследование на определенных участках характера русла реки

При исследовании на определенных участках характера русла реки необходимо:

а) отметить главнейшие плесы и перекаты, определить их глубины;

б) при обнаруживании порогов и водопадов определить высоту падения;

в) зарисовать и по возможности измерить острова, отмели, осередки, побочные протоки;

г) собрать сведения, в каких местах река размывает берега, и на местах, особенно сильно размываемых, определить характер размываемых пород;

д) изучить характер дельты, если исследуется приустьевой участок реки, и нанести ее на глазомерный план; посмотреть, соответствуют ли отдельные рукава изображенным на карте.

Ознакомление с внешним видом русла реки

При изучении внешнего вида русла реки следует дать его описание и сделать зарисовки разных участков русла, лучше всего возвышенных мест.

Общая характеристика реки и ее и с пользование

При общей характеристике реки нужно выяснить:

а) в какой части река является главным образом эродирующей и в какой аккумулирующей;

б) степень меандрирования.

Для определения степени меандрирования нужно узнать коэффициент извилистости, т.е. отношение длины реки на изучаемом участке к кратчайшему расстоянию между определенными пунк­тами исследуемой части реки; например, река А имеет длину 502 км, а кратчайшее расстояние между истоком и устьем всего 233 км, следовательно, коэффициент извилистости

К =L/l

где К — коэффициент извилистости, L — длина реки, l — кратчайшее расстояние между истоком и устьем, а потому

K= 502/ 233 = 2,15

в) не производят ли отжимания реки конусы выноса, образуемые в устьях притоков ре­ки или временных потоков.

Узнать, как используется река для судоходства и сплава леса; если река несудоходная, то выяснить почему, что служит препятствием (мелководная, порожистая, есть ли водопады); есть ли на реке плотины и другие искусственные сооружения; не используется ли река для полива; какие преобразования нужно сделать для лучшего использования реки в народном хозяйстве.

Если были сделаны фотографические снимки или рисунки разных участков русла реки, следует приложить их к описанию.

86400– число секунд в одних сутках.

Для характеристики годового
стока используем модуль стока. Модуль стока q – это расход воды реки, приходящийся
на 1 км² её бассейна. Он выражается формулой:

                                      
,                                                                                                      (2)

где  q – модуль стока, л/с·км²;

Q_o – среднегодовой расход реки, м³/с;

F – площадь водосбора, км².

Сток также может быть
выражен величиной слоя у, мм
(предположение, что весь сток распределен ровным слоем по площади бассейна)

                                               
.                                                                                                      (3)

Нормой стока называется среднее многолетнее
значение стока (модуля , слоя стока  или среднего
многолетнего расхода воды ).

За расчетный период
принимаем сток маловодного года 80%-ой обеспеченности.

Из формулы:

                                           
,                                                                                                      (4)

определяется средний
многолетний слой стока мм.

Коэффициент
вариации годового стока определяется по формуле Д.Л. Соколовского:

                    .                                                                                                      (5)

C_s=

Приняв C_s=2C_v , определяем модульный коэффициент 80%-ой обеспеченности
k_80% =0,615, а модуль и слой стока 80%-ой обеспеченности:

q_80% = k_80% ×  = 0,615×3,54= 2,18 л/с·км²; 

у_80% = q_80% ×31,5
=2,18×31,5=69 мм.

Объем годового стока W, м³,
рассчитывается по формуле:

W = у_80% · F 10³ = 69 ·216 ·10³ = 14904· 10³ м³ .

Объем
годового стока по месяцам рассчитываем в соответствии с заданным процентом
распределения стока от годового (таблица 1).

Таблица 1 – Распределение стока
по месяцам

Объем стока в январе в
водохранилище (2,22% от годового) выражается величиной (14904· 10³
 : 100) · 2,22 =330,87 тыс. м³

При сравнении видно, что
в отдельные месяцы года потребление больше притока.

3 Определение параметров
водохранилища

Возможность
создания водохранилищ в проектируемом створе реки или временном водотоке
зависит от ряда факторов, из которых сток и топография являются основными.

Параметры
водохранилища – площади водной поверхности и емкости зависят от топографических
условий и связаны с отметками горизонталей местности, района строительства
подпорного гидроузла.

Определение
параметров водохранилища проводят путем обработки планов и топографических
карт, масштабы которых и сечение рельефа горизонталями зависят от рельефа,
почвенных условий и площади. 

Характеристики
используют при проектировании для выбора оптимальных отметок нормальных уровней
и сооружений, для определения границ затоплений и сопоставления технико-экономических
расчетов.

Топографическая
характеристика представляет собой серию кривых, связывающих параметры
водохранилища с отметками горизонталей или уровней. Если связь представлена в
функции от емкости водохранилища, характеристика называется объемной.

Уважаемый посетитель!

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Ссылка на скачивание — внизу страницы.

На этой странице находится вопрос Как определяется годовой сток реки?. Здесь же – ответы на него,
и похожие вопросы в категории География, которые можно найти с помощью
простой в использовании поисковой системы. Уровень сложности вопроса
соответствует уровню подготовки учащихся 10 — 11 классов. В комментариях,
оставленных ниже, ознакомьтесь с вариантами ответов посетителей страницы. С
ними можно обсудить тему вопроса в режиме on-line. Если ни один из
предложенных ответов не устраивает, сформулируйте новый вопрос в поисковой
строке, расположенной вверху, и нажмите кнопку.

В данной статье мы подробно рассмотрим вопрос, что такое годовой сток реки. Также узнаем, что влияет на этот показатель, который определяет полноводность реки. Перечислим самые значительные реки планеты, лидирующие по годовому стоку.

Речной сток

Важнейшей частью всепланетного круговорота воды — этого залога жизни на Земле — являются реки. Движение воды в их сетях происходит под воздействием гравитационного градиента, то есть вследствие перепада высот двух точек земной поверхности. Вода движется из более возвышенной области на более низко расположенную территорию.

Питаемые тающими ледниками, выпадающими осадками, а также подземными водами, вышедшими на поверхность, реки несут свои воды в устье – обычно в одно из морей.

Они различаются между собой как протяженностью, густотой и разветвленностью речной сети, так и расходом воды за определенный промежуток времени — тем ее количеством, которое проходит через сечение или створ реки за единицу времени. При этом ключевым параметром будет являться расход воды в створе реки при впадении в устье, так как насыщенность или полноводность меняется в сторону увеличения от истока к устью.

Годовой сток реки в географии – это показатель, для определения которого необходимо учитывать количество воды, стекающей за секунду с квадратного метра рассматриваемой территории, а также отношение расхода воды к объему выпавших осадков.

Годовой сток

Итак, годовой сток реки – это, прежде всего, тот объем вод, который река выбрасывает при падении в свое устье. Можно сказать и немного по-другому. Количество воды, которое проходит за названный период времени через сечение реки в месте ее впадения, – это годовой сток реки.

Определение данного параметра помогает охарактеризовать полноводность той или иной реки. Соответственно, самыми полноводными будут реки с наибольшим показателем годового стока. Единицей же измерения последнего является объем, выраженный в кубических метрах либо кубических километрах, за год.

Твердый сток

При учете величины годового стока необходимо учитывать, что река несет не чистую, дистиллированную воду. В речной воде как в растворенном, так и во взвешенном виде содержится огромное количество твердых веществ. Часть из них — в виде нерастворимых частиц — сильно влияет на показатель ее прозрачности (мутности).

Сток твердых веществ подразделяется на два вида:

• взвешенный — взвесь относительно легких частиц;
• донный — относительно тяжелые частицы, которые влекутся течением по дну к месту впадения.

Кроме того, твердый сток состоит из продуктов выветривания, вымывания, эрозии и т. д. почв, грунтов, горных пород. Показатель твердого стока может достигать, в зависимости от полноводности и мутности реки, десятков, а порой и сотен миллионов тонн (к примеру, Хуанхэ – 1500, Инд – 450 миллионов тонн).

Климатические факторы, определяющие параметр годового речного стока

Климатические факторы, определяющие годовой сток реки, — это, прежде всего, годовое количество выпадающих осадков, площадь водосбора речной системы и испаряемость воды с поверхности (зеркала) реки. Последний фактор напрямую зависит от количества солнечных дней, среднегодовой температуры, прозрачности речной воды, а также от иных многочисленных факторов. Важную роль играет также и то, в какой период времени выпадает наибольшее количество осадков. Если в более жаркое, то это уменьшит годовой сток, и наоборот. Огромную роль играет также влажность климата.

Характер рельефа

Реки, текущие большей частью по равнинной местности, при прочих равных условиях, менее водообильные, чем преимущественно горные реки. Последние по годовому стоку могут превышать равнинные в несколько раз.

Причин тому много:

• горные реки, имеющие гораздо больший уклон, текут быстрее, а значит, у речной воды меньше времени на испарение;
• в горах температура всегда намного ниже, и, стало быть, испарение слабее;
• в горной местности больше осадков и больше наполняемость рек, значит, и выше годовой сток реки.

Это, забегая немного вперед, усиливается тем, что характер грунтов в горной местности обладает меньшим впитыванием, соответственно, больший объем воды приходит к устью.

Характер грунтов, почвенного покрова, растительности

Речной сток в большой степени определяется характером поверхности, по которой река несет свои воды. Годовой сток реки — это показатель, на который в первую очередь влияет характер грунта.

Скальные породы, глина, каменистая почва, песок сильно отличаются пропускной способностью по отношению к воде. Сильно впитывающие поверхности (например, песок, сухая почва) будут радикально уменьшать объем годового стока протекающей по ним реки, в то время как почти непроницаемые для воды типы поверхности (выступающие скальные породы, плотные глины) практически никакого влияния на параметры речного стока оказывать не будут, пропуская речные воды через свою территорию безо всяких потерь.

Крайне важным фактором также является водонасыщенность почв. Так, обильно увлажненные почвы не только не будут «забирать» талую воду во время весеннего снеготаяния, но и способны «делиться» избыточной.

Немаловажным является характер растительного покрова берегов исследуемой реки. Например, те из них, что протекают по лесистой местности, более водообильны, при прочих равных условиях, по сравнению с реками в степной либо лесостепной зоне. В частности, это обусловлено способностью растительности уменьшать общее испарение влаги с земной поверхности.

Крупнейшие реки мира

Рассмотрим реки с наиболее обильным стоком. Для этого предлагаем вашему вниманию таблицу.

Проанализировав эту данные, можно понять, что годовой сток рек России, таких как Лена или Енисей, достаточно велик, но он все равно не сравнится с годовым стоком таких мощных полноводных рек как Амазонка или Конго, расположенных в южном полушарии.