Модуль стока как найти

Материалы и
оборудование:

• Набор тестовых
  задач;

• Калькулятор.

Понятия
и определения.

Для
количественной оценки речного стока
применяются следующие характеристики:

Объем стока
(W,
м³)
– количество воды, протекающее в русле
реки через данный замыкающий створ, за
определенный промежуток времени (за
год):

W
= TQ,

(8)

где
T
– время, число секунд в году (31,54 · 10⁶
с), Q
– средний расход, м³/с.

Норма стока
(У, м³/с)
– средняя арифметическая величина
стока (расхода), вычисленная за длительный
(более 50 лет) период. Также она
рассчитывается по формуле:

У
= AF/T,

(9)

где
А – слой стока, мм; F
– площадь водосбора, км²;
T
– время, число секунд в году (31,54 · 10⁶
с).

Модуль стока
(М, л/с·км²)
– количество воды, стекающей с единицы
площади (1 км²)
за единицу времени (с):

M = Q/F,
(10)

где
Q
– средний расход, м³/с;
F
– площадь водосбора, км².

Слой стока
(А, мм) – слой воды в мм, равномерно
распределенный по площади F
и стекающий с водосбора за некоторый
промежуток времени:

A = W/F,
(11)

где
W
– объем стока, м³;
F
– площадь водосбора, км².

Коэффициент
стока (ά, η,
безразм.) – отношение величины (объема
или слоя) стока к количеству выпавших
на площадь водосбора атмосферных
осадков, обусловивших возникновение
стока:

ά (η) = А/Х,
(12)

где А — слой стока,
мм; Х – количество осадков, мм. Коэффициент
стока изменяется от 0 до 1. Иногда его
определяют с помощью эмпирических
формул, например:

ά
(η) =1-,

(13)

где
d
– средний многолетний дефицит влажности
воздуха, мм.

Задание
1. По данным,
приведенным в таблице 9, и на основании
формул (8-13) рассчитать характеристики
речного стока, помеченные вопросительным
знаком.

Таблица 9

Тестовые задачи
для расчета характеристик речного
стока

(индексы
характеристик согласно разделу Понятия
и определения)

Примечание: «?» —
найти, «-» — данные отсутствуют.

Методические
указания.

Рассмотреть
решение на примере, приведенном в
таблице 9.

1. По
   формуле (8) определить объем стока (W,
   м³):

W
= QT
= 0,20 м³/с
∙ 31,54 ∙ 10⁶
с = 6308000 м³
= 6,3 ∙ 10⁶
м³.

1. Зная
   расход (Q)
   и площадь водосбора (F),
   определить из формулы (10) модуль стока
   (М, л/с ∙ км²),
   для чего значение расхода переводится
   из м³/с
   в л/с:

М
= Q/F
= 200 л/с : 35 км²
= 5,7 л/с ∙ км².

1. Слой
   стока (А, мм) рассчитать с помощью
   формулы (11), для чего предварительно
   объем стока (W
   = 6,3 ∙ 10⁶
   м³)
   и площадь водосбора (Q
   = 35 км²)
   перевести, соответственно, в мм³
   и мм²:

А
= W/F
= 6,3 ∙ 10⁶∙
10⁹
мм³
: 35 ∙ 10¹²
мм²
= 180 мм.

1. Коэффициент стока
   (ά (η)) вычислить согласно формуле (12):

ά (η) = А/Х = 180 мм :
250 мм = 0,72.

Таким образом,
все искомые величины найдены. Аналогично
с применением формул (8-13) решаются все
тестовые задачи.

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.

Модуль стока

Полезное

Если нет карты стока рек (или иначе гидрологической карты), то модуль стока придется высчитывать по данным, которые наверняка найдутся в гидрологических ежегодниках.

Для любой реки лучше выбирать гидрологический пост, который находится в низовьях реки, чтобы получить более адекватные данные по стоку.

Из ежегодника выбираем таблицу «Ежедневные расходы воды», а затем действуем по алгоритму:

1 — Вычисляем средний расход воды, просто суммируя все имеющиеся данные и затем делим сумму на 365 или 336, по количеству дней в году.

2 — Из этой же таблицы выясняем площадь водосбора реки. Данные в разных ежегодниках пишутся либо в начале, либо в конце таблицы.

3 — Вычисляем модуль стока по формуле:

M = Q х 1000 / F

где Q — средний расход воды, F — площадь водосбора.

Модуль стока показывает количество воды, которое принимает река за единицу времени с единицы площади, и поэтому единицей измерения является литры в секунду с километра квадратного.

Кроме того, понятия «модуль стока» и «норма стока» тождественны.

Александра, в общем случае, можно по аналогам. Или по карте, которая составлена по аналогам. Как любую такую подобную картируемую гидрологическую характеристику.
Если определять самими по аналогам, то по ним нужны ряды, чтобы обработать и получить нужную обеспеченность.
Если с карты, то там это уже сделано.
Возможно, удастся построить зависимость от какого-либо параметра, скажем, площади водосбора или высоты водосбора. Тогда можно и это учесть.

В данном случае, эта характеристика подвержена влияниям разных факторов, и может заметно различаться, и такой метод — по аналогам — может быть не совсем правомерен.
Да и, честно говоря, зачем Вам эта характеристика? Чтобы потом умножить на площадь, и получить максимальный расход? Тогда, лучше сразу считайте расход. В разных случаях, по-разному, в зависимости от изученности и размеров водосбора. Все эти методы описаны.

Если же нужно получить именно модуль, и в створе данных нет, то по аналогам.