Определение стока реки. Расход воды и годовой сток рек

Характеристика реки. Определение стока реки, режима питания, площади бассейна реки

Определение стока реки. Расход воды и годовой сток рек

 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.

https://www.youtube.com/watch?v=2Euz8L81ru8

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.

Источник: http://neobionika.ru/2011-11-16-17-19-14/64.html

Речной сток. Измерение расходов воды. Водомерные посты

Определение стока реки. Расход воды и годовой сток рек

Речной сток — перемещение воды в виде потока по речному руслу. Происходит под действием гравитации. Является важнейшим элементом круговорота воды в природе, с помощью которого происходит перемещение воды с суши в океаны или области внутреннего стока. Количественное значение стока в единицу времени называется расходом воды.

В гидрологии под речным стоком обычно подразумевается объём стока — объём воды (или минеральных веществ, твёрдый сток), прошедшей через определённый створ в единицу времени, чаще всего год.

Объединяет поверхностный сток (образующийся в результате осадков и снеготаяния) и подземный сток, формируемый за счет грунтовых вод. Речной сток за год является объективным показателем для определения полноводности реки. Ниже представлены 10 наиболее полноводных рек мира: Амазонка (Юж.Ам.

), Конго (Африка), Янцзы (Азия), Ориноко (Юж.Ам.), Енисей ( Азия), Миссисипи (Сев.Ам.), Парана (Юж.Ам.), Лена(Азия), Токантинс (Юж.Ам.), Замбези (Африка).

Годовой сток полноводнейшей в Европе реки Волги составляет 243 км³

Территория, с которой вода стекает в реку, называется ее водосбором (бассейном); граница, разделяющая водосборы рек, наз. водоразделом.

Существует поверхностный сток, поступающий в реки по оврагам, ручьям, рекам, и подземный сток, образуемый водой, просачивающейся в горные породы, покрывающие земную поверхность. Поверхностный сток разделяется на снеговой — сток талых вод и дождевой.

В свою очередь, в стоке талых вод различают равнинно-снеговое питание — весной в р-нах с устойчивой зимой при освобождении от снегового покрова, горно-снеговое питание, – происходящее весной и летом в высоко расположенных частях водосбора, и там же — ледниковоепитание. Поверхностный сток характеризуется резкими колебаниями по временам года. Подземный сток отличается устойчивостью.

https://www.youtube.com/watch?v=z1y3erNf1rA

В зависимости от видов питания в годовом стоковом цикле чередуются периоды высокого и низкого стока — половодье, значительное повышение водности реки, повторяющееся из года в год в определенное время; межень — период низкого стока, когда реки получают преимущественно грунтовое (подземное) питание; паводки — нерегулярные, обычно кратковременные, иногда очень резкие повышения стока, вызываемые ливнями. Рекам б. ч. терр. СССР свойственно отчетливо выраженное весеннее половодье, сток которого близок к 50% годового. На Дальнем Востоке сток весеннего половодья понижается до 30— 40% годового, а в северном и центральном Казахстане и в предгорьях Ср. Азии — повышается до 90—95%. Грунтовой (подземный) сток, которым поддерживаются в реках устойчивые низкие расходы воды, значителен (до 30% годового) в областях с влажным и относительно мягким климатом — на западе Европ. части СССР. В зоне вечной мерзлоты и в засушливых областях Ю.-В. грунтовой сток мал, и реки периодически промерзают и пересыхают. Сезонная неравномерность Р. с. существенно сглаживается проточными озерами (напр., естественно зарегулированные реки — Нева, Ангара и др.).

Определение расхода воды в реке

Расходом воды называется объем воды (в ку­бических метрах), протекающей через площадь живого сечения в единицу времени (в 1 секунду): Q=F-Vср, где Q —расход воды, F — площадь живого сечения и Vcp – средняя скорость течения.

Следовательно, для определения расхода воды нуж­но определить площадь живого сечения и среднюю ско­рость течения. Площадью живого сечения называется пло­щадь поперечного сечения потока, ограниченная внизу рус­лом, а вверху поверхностью воды и расположенная пер­пендикулярно к направлению течения.

Для изучения расхода во­ды необходимо на реке вы­брать определенный участок для гидрометрического створа. Створом вообще называется прямая линия, проведенная поперек реки, а створ, на ко­тором определяют измерения расхода, называется гидрометрическим створом. Расположение створов-

При выборе места для из­мерения воды надо учитывать следующие условия:

1) русло реки на протяже­нии не менее четырехкратной ширины реки должно быть од­нообразным, прямолинейным;

2) не должно быть никаких искусственных сооруже­ний, влияющих на уровень воды и скорость течения;

3) выбранный участок должен быть характерным для исследуемой реки.

Определение площади живого сечения заключается в том, что вдоль живого сечения определяют расстояния, а между промерными точками, а затем измеряют глубину: h1,h2…hn, называемые промерными вер­тикалями.

Расстояния между промерными точками устанавли­ваются в зависимости от ширины реки. При ширине ре­ки до 100 м расстояния берут от 2 до 2,5 м. Вообще рас­стояния между промерными точками колеблются от 1/20 до 1/50 ширины реки.

Точка, от которой определяют положение промерных вертикалей, называется постоянным началомствора.

В общем случае методология измерения расхода воды в реках и трубопроводах основана на упрощённой форме уравнения непрерывности, для несжимаемых жидкостей:

— расход воды [м³/c]

площадь поперечного сечения водотока (трубы или части русла реки, заполненного водой) [м²]

средняя скорость потока [м/с]

Водомерные посты – посты, с помощью которых выполняется регистрация колебаний уровня; устанавливаются в различных точках исследуемого района. В. П. разделяются на простые и автоматические.

Для кратковременных наблюдений устанавливают у берега в достаточно укрытом от волнения месте рейку (реечный пост), по которой непосредственно читается уровень воды.

Широко раскинуты по внутренним водным путям.

Водомерные посты бывают постоянные и временные. Постоянные водомерные посты создают для изучения режима водного объекта в течение длительного времени. Это основной вид поста.

Временные водомерные посты организуют для проведения специальных наблюдений на относительно короткий срок – сезон, год, несколько лет или на период проведения исследований поисковой партией на данной речке или районе.

По способу устройства водомерные посты бывают: простые, передающие, самопишущие, дистанционные.

Простые водомерные посты. Эти посты делятся на реечные, свайные, смешанные.

1.Рельсовые водомерные посты бывают с вертикальной и наклонной рейкой.

Водомерный пост с вертикальной рейкой оборудуют на крутых берегах или там, где есть сооружения – мостики, плотины, набережные. При их отсутствии вертикальную рейку прикрепляют к колу.
Водомерный пост с наклонной рейкой устанавливают на участке реки с пологим (20-600) берегом, не размывается и не заиливается.

2. Свайные водомерные посты устанавливают на равнинных реках с наклонными берегами и значительной амплитудой колебания уровней воды. Такой пост состоит из свай, расположенных в одном створе, который перпендикулярен среднем направлении течения воды.
3.

Смешанные водомерные посты сочетают элементы рельсового и свайного постов. Их сооружают на реках с резкими переломами склонов берега: на крутой части берега – рейка, на наклонной – свая или наоборот – в зависимости от местных условий.

Передаточные водомерные посты сооружают тогда, когда подход к воде затруднен (например, очень крутые берега). Уровни воды в таких случаях измеряют по расстоянию от некоторой постоянной точки до поверхности воды. К передающим водомерных постов относятся мостовые посты, посты с выносной стрелой и стрелковый указатель уровня.

Посты с выносной стрелой сооружают на реках с крутыми берегами (и при невозможности использовать имеющиеся гидротехнические сооружения).
Самопишущие водомерные посты устанавливают на водоемах, уровень воды в которых резко меняется в течение суток. Основным прибором самопишущего поста является самописец.

Практически все самописцы уровня воды состоят из двух основных элементов: датчика уровня и записывающего устройства. Способы установки самописцев уровня воды разнообразны (рис.15), однако их можно разделить на островной и береговой типа.

Первый – когда самописец устанавливают в русле реки, на водохранилище (озере) на специальной постройке, и второй, береговой, когда самописец устанавливают на берегу водоема над колодцем, который трубой соединен с водоемом.

Дистанционные водомерные посты применяют преимущественно для нужд диспетчерской службы на гидроэлектростанциях, водном транспорте, оросительных системах, а также на реках в малонаселенных и труднодоступных районах. На таких постах устанавливают приборы, которые автоматически передают на расстояние данные об уровне воды в указанное время или непрерывно. Для передачи данных используют механический, электропроводящий или радиосвязь.



Источник: https://infopedia.su/15x4177.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.