Біланюк В.І.
Практикум із загальної гідрології

Кількісні характеристики річкового стоку

Лабораторна робота № 6
КІЛЬКІСНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РІЧКОВОГО СТОКУ

Ключові слова: витрата води, об'єм стоку, модуль стоку, шар стоку, норма стоку, коефіцієнт стоку, водність.

На допомогу студентові

Характеристики стоку дають уяву про водність рік. У практиці гідрологічних розрахунків для кількісного оцінювання стоку річок застосовують такі характеристики: витрата води, об'єм стоку, модуль стоку, шар стоку, модульний коефіцієнт, коефіцієнт стоку, норма стоку.

Водність рік – кількість води, яка проноситься ріками в серед­ньому за рік. Показником величини водності рік є середній багато­річний об'єм річкового стоку або середня багаторічна витрата води.

Витратою води називають кількість води, що протікає через поперечний (водний) переріз річки за одну секунду. Витрата води характеризує водність ріки у певний момент часу. її позначають через Q і виражають у м3/с, а при малих її значеннях - у л/с. Середні значення витрат за добу, декаду, місяць, сезон, рік та багато років також виражають у м3/с або л/е.

Об'єм стоку (W) – кількість води, що протекла через даний переріз річки за даний проміжок часу (рік, сезон, місяць, декаду, добу). Його визначають за формулою:

Формула (доступно при скачуванні повної версії)

Залежно від тривалості періоду і водності річки об'єм стоку виражають у м3, млн.м3 або км.

Модуль стоку – кількість води в літрах, що стікає за одну се­кунду з одиниці площі водозбору (інколи л/с з 1 га; для максимальної витрати в м3/с з 1км2). Модуль стоку визначається за формулою:

Формула (доступно при скачуванні повної версії)

Модуль стоку, як і витрата, може бути середнім за добу, Декаду, місяць, рік, багато років, а також за паводок, повінь та межень.

Висота шару стоку (шар стоку) – висота шару води у мілі­метрах, яка рівномірно розподілена по площі водозбору і стікає з нього за певний проміжок часу. Шар стоку Y за будь-який період визначають діленням об'єму стоку на площу водозбору:

Формула (доступно при скачуванні повної версії)

Між шаром і модулем стоку існує залежність:

Формула (доступно при скачуванні повної версії)

Норма стоку – середня величина стоку за тривалий період (багаторічний).

Коефіцієнт стоку  характеризує відношення висоти шару стоку Y (мм) за будь-який період до шару опадів X (мм) за той самий період:

Формула (доступно при скачуванні повної версії)

Коефіцієнт стоку завжди менший за одиницю. Він вказує на частку опадів, що випали в басейні, яка стікає у річку.

Модульний коефіцієнт Кі – відношення величини стоку за будь-який період до середнього багаторічного його значення за той же період:

Формула (доступно при скачуванні повної версії)

Річковий стік формується під впливом чималої кількості різних чинників, які можна поділити на кліматичні та інші фізико-географічні. Особливу групу становлять чинники, спричинені з господарською діяльністю людини.
Головними кліматичними чинниками стоку є опади, випаровування, температура, вологість і дефіцит вологості повітря, вітер. З перелічених чинників найважливішими вважають опади і випаровування, що безпосередньо впливають на стік. Наприклад, за наявності опадів, однак за інтенсивного випаровування стік буде незначним. Якщо ж опади великі, а випаровування мале, то стік буде значним. Температура, вологість повітря і вітер впливають на умови випадання опадів, стан поверхні грунту, дефіцит вологості повітря і величину випаровування, впливаючи, таким чином, опосередковано на річковий стік.
Інші фізико-географічні чинники – геологічна будова, рельєф, грунти, рослинність, озерність, заболоченість, величина та форма басейну – деякою мірою безпосередньо впливають на стік. Найчастіше вони чинять вилив на кліматичні чинники і на величину втрат стоку.

Геологічні умови річкового басейну визначають можливість накопичення й витрачання підземних вод, що живлять річки. Пористі та шпаруваті гірські породи акумулюють воду, що надходить, і сприяють живленню річок. Величина стоку річкового басейну, сформованого такими породами, більша порівняно зі стоком річки, басейн якої складений водонепроникними породами. Значний вплив на стік має карст, який створює своєрідний комплекс форм рельєфу (вирви, улоговини, провалини тощо.) унаслідок дії води на легкорозчинні гірські породи. Вплив карсту на річковий стік при різному характері водообміну може бути негативним (у зоні поглинання стоку) і позитивним (у зоні розвантаження стоку) порівняно зі стоком річок незакаретованих басейнів цієї ж зони.

Вплив рельєфу на стік річок досить різноманітний. Дуже розчленований рельєф сприяє інтенсивному розвитку поверхневого стоку. При рівнинному, малорозчленованому рельєфі стік атмос­ферних опадів на схилах відбувається сповільнено, збільшується його інфільтрація у ґрунт та витрати на випаровування. Унаслідок цього поверхневий стік зменшується, а підземний - збільшується. Рельєф значною мірою впливає і на опади. У випадку збільшення висоти басейну зростає кількість опадів і знижується температура повітря, унаслідок чого зменшується випаровування і, відповідно, збільшується стік.

Вплив ґрунту відбивається на величині стоку через величину випаровування. Піїцані ґрунти зазвичай зменшують поверхневий стік і менше випаровують вологи порівняно з малопроникними вологомісткими грунтами (глиною, суглинком, торфом тощо) та збільшують підземний стік. На малопроникних ґрунтах, навпаки, у зв'язку з малою інфільтрацією поверхневий стік збільшується, а підземний – зменшується. Наприклад, інтенсивність інфільтрації суглинкових і глинистих грунтів у 5-10 разів менша, ніж піщаних та супіщаних. Мерзлі ґрунти незалежно від їхньої будови і типу стають водонепроникними і тому збільшують поверхневий стік.

Рослинний покрив створює додаткову шорсткість для схилового стоку і тому зменшує швидкість стікання води і збільшує інфільтрацію води в ґрунт, тобто сприяє зниженню поверхневого та підвищенню підземного стоку.
Вплив лісу на річковий стік різний на великих і малих річках. На малих річках з неглибоким врізом русла під впливом інфільтраційної спроможності лісових ґрунтів відбувається переведення частини поверхневого стоку в підземний, який виклинюється у руслах великих річок, часто за межами даного басейну. Це спричиняє зменшення стоку малих річок. Вплив лісу на стік великих та середніх річок, які цілковито дренують підземні води, ще недостатньо вивчено. Вважають, що він неоднозначний і залежить від кліматичних умов зони. Наприклад, за Д.Л. Соколовським, у надмірно зволожених районах ліс зменшує, а в посушливих – збільшує річковий стік.

Озера є природними регуляторами поверхневого стоку. За рахунок акумуляції частини об'ємів повеней і паводків вони знижують максимальні витрати, віддають значну кількість води річкам у період межені і зменшують річковий стік унаслідок значно більшого випаровування з водної поверхні порівняно з випаро­вуванням з поверхні суші. У різних кліматичних зонах різниця у випаровуванні з озер і суші буде різною і зростатиме у напрямі з півночі на південь.

Вплив боліт на річковий стік може бути як позитивним, так і негативним. Дослідами встановлено, що в районах достатнього зволоження болота не знижують загальної величини річкового стоку, а в зоні надмірного зволоження навіть дещо збільшують її. Тим часом в умовах недостатнього зволоження за рахунок підвищеного випаровування порівняно з випаровуванням з суші болота зменшують річковий стік.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом