Основные характеристики и единицы измерения стока

При изучении водного режима рек и выполнении различных гидрологических расчетов используют следующие основные характеристики речного стока:

1. Расход воды Q, м³/с, характеризующий водность реки в интересуемом пункте в любой момент времени.

2. Средний расход воды Q_cp – среднеарифметическая величина ежесуточных секундных расходов за определенный период времени (декаду, месяц, сезон, год)

, (10.4)

где ΣQ_i – сумма секундных расходов за все дни рассматриваемого периода;

t_д – число дней в периоде.

Средний расход за месяц называется среднемесячным, за год – среднегодовым и т. п.

3. Объем стока W – объем воды, который стекает с бассейна в реку и протекает по ней в интересуемом пункте за определенный период времени

W = 86400 Q_ср t_д, (10.5)

где 86 400 – число секунд в сутках.

Для объема годового стока формула (10.5) имеет вид

W_г = 31,536 · 10⁶∙Q_ср, (10.6)

где 31,536 · 10⁶ – число секунд в году (в високосном году 31,622 ·10⁶ с).

4. Высота слоя стока h – высота такого слоя воды, которым можно покрыть площадь бассейна реки выше рассматриваемого пункта, если распластать на ней равномерно весь объем стока за изучаемый период времени:

мм, (10.7)

где F — площадь бассейна реки, км²;

10⁶ – число квадратных метров в квадратном километре;

10³ – число миллиметров в метре.

Если подставить в последнее соотношение значение для W по формуле (10.5), получим

. (10.8)

Для слоя годового стока (t_д = 365):

. (10.9)

5. Коэффициент стока η – отношение высоты слоя стока к высоте слоя осадков х за один и тот же период времени:

. (10.10)

6. Модуль стока М – расход воды в л/с, который стекает в реку с каждого квадратного километра площади бассейна,

л/(с ∙ км²), (10.11)

где 1000 – число литров в 1 м³.

Если подставить в зависимость (10.5) значение для среднего расхода из формулы (10.11), получим

W = 86,4 М F t_д, (10.12)

или для объема годового стока (t_д = 365)

W_г = 31 536 М F. (10.13)

7. Норма стока – среднее значение любой из характеристик стока за многолетний период. Норму стока можно выразить в виде среднемноголетних значений расхода воды Q₀, объема стока W₀, высоты слоя стока h₀ или модуля стока М₀. Чаще всего в качестве нормы стока пользуются среднемноголетним модулем стока М₀.

Среднемноголетнее значение любой характеристики определяется путем деления суммы ее среднегодовых величин на число лет n, по которым устанавливают норму стока. Например, среднемноголетний расход

, (10.14)

Связь между среднемноголетними значениями различных характеристик стока устанавливают по таким же формулам (10.11), (10.6) и (10.13), что и соотношения между их среднегодовыми величинами:

; (10.15)

W₀ = 31,536 · 10⁶ Q₀; (10.16)

W₀ = 31 536 М₀ F. (10.17)

8. Модульные коэффициенты К – отношения средних величин любой из характеристик стока за рассматриваемый период времени к их среднемноголетним или среднегодовым значениям:

. (10.18)

Модульные коэффициенты представляют собой отвлеченные числа, показывающие относительную величину водности данного года или периода по сравнению со среднемноголетней или среднегодовой водностью реки.

Различают модульные коэффициенты годовые, сезонные, месячные, максимальных расходов и др.

Годовые модульные коэффициенты характеризуют отношение водности различных лет к среднемноголетней водности реки. В многоводные годы модульные коэффициенты имеют значения больше единицы, а в маловодные – меньше единицы.

Сезонные, месячные и декадные модульные коэффициенты выражают относительную величину водности соответствующего периода по сравнению со среднегодовой водностью данного года.

Пример. Определить среднемноголетние характеристики годового стока р. Птичь (притока р. Припять), если известны площадь водосбора реки в расчетном створе F = 9470 км² и среднемноголетний расход Q₀ = 45,6 м³/с.

Решение. 1. Объем годового стока

W₀ = 31,536 · 10⁶ Q₀ = 31,536 · 10⁶ · 45,6 = 1438 млн.м³.

2. Высота слоя стока

мм.

3. Модуль стока

л/(с·км²).

Карты изолиний нормы стока. Для общей характеристики водности рек, протекающих в различных географических районах, составлены специальные карты, на которые нанесены линии равных значений среднемноголетнего модуля стока М₀(изолинии нормы стока). Такие карты составлены для всей территории бывшего СССР и отдельно в более крупном масштабе для географических регионов. В качестве примера на рис.10.1 приведена карта изолиний нормы стока (в л/с·км²) для территории Беларуси.

Рис. 10.1. Карта изолиний среднемноголетнего годового стока рек Беларуси л/(с·км²)

Распределение стока носит зональный характер. Для преобладающей части европейской территории СНГ и Западной Сибири модуль стока уменьшается с севера на юг от 10–12 в северных районах до 0,5–1,0 л/(с·км²) в засушливых южных и юго-восточных районах. Уменьшение стока наблюдается также и в направлении с запада на восток.

В районах Урала, Восточной Сибири и Приморского края изолинии нормы стока проходят в меридиональном направлении вдоль горных хребтов и побережья Охотского и Берингова морей.

Существенное влияние на величину стока оказывает рельеф местности. В районах возвышенностей (Хибинской, Валдайской, Приволжской и др.) норма стока заметно повышается по сравнению с близлежащими равнинными территориями.

Горные районы Кавказа характеризуются очень большими значениями нормы стока, достигающими на юго-западном склоне Большого Кавказского хребта 75–100 л/(с·км²).

Дата добавления: 2014-01-20