Определение средней многолетней величины годового стока при наличии данных наблюдений. Определение стока реки

Так как систематический учет стока ведется не на всех реках, впадающих в озеро, и остальная часть бассейна остается неизученной, расчет разделен на две части.

а) Подсчет суммарного стока с территории освещенной наблюдениями.

Площадь бассейна озера 47800 км², средняя площадь зеркала Чудско-Псковского озера – 3550 км². В 1968 году наблюдение за стоком велись на реках:

Среднегодовой сток рек впадающих в озеро.

Табл.21

река – пост			М л/с км²
р.Роостоя – д.Роостоя
р.Кяэпа – д.Кяэпа
р.Суур-Эмайычи–г.Тарту
р.Выханду – р.п.Ряпина
Гдовка - Злоблина
р.Великая – д.Пятоново
р.Желча – пос.Ямма
Черма - Яктунина
Тагайыгы - Тудулинна

Q осв = 105,7 м³/с

б) Подсчет среднегодового стока с бассейна озера.

Суммарная площадь изученных рек:

где М1 …Mn – модули стока в пунктах где производятся наблюдения, л/с км²; F1 … Fn - площади водосборов в этих пунктах, км².

Таким образом, на основе всех произведенных вычислений:

Суммарный поверхностный приток озера определяется по формуле

2.3.2 Расчет испарения с поверхности озера

Расчет испарения с поверхности Чудско-Псковского озера за интервалы времени безледоставного периода 1968 года производится по данным опорных метеостанций Гдов, Псков и Тийрикоя, равномерно расположенных по периметру озера.

Данные о температуре воды и датах вскрытия и замерзания озера взяты по станциям Раскопель, Залита и Муствээ.

Расчет испарения начинается с определения средней длины разгона воздушного потока над озером. Для этого на план озера наносятся две системы прямоугольных сеток из параллельных профилей, ориентированных в первом случае с С на Ю и с З на В, а во втором – с СЗ на ЮВ и с СВ на ЮЗ. Среднюю длину разгона для каждого направления профиля Li вычисляем как среднее арифметическое из длин всех профилей этого направления:

L ср = 37 км

Затем рассчитываем розу ветров. Для этого по данным метеорологических ежемесячников за расчетный год по опорной метеостанции суммируем число случаев ветра всех восьми румбов, а потом определяем повторяемость направлений ветра в % как отношение числа случаев ветра соответствующего румба за год к годовой сумме числа случаев ветра всех восьми румбов, %.

Повторяемость направлений ветра, %

Табл.11

Тийрикоя
Струги Красные

Средняя длина разгона для всей акватории озера вычисляется по формуле:

где Lс-ю и т.д. – средняя длина разгона воздушного потока по профилям соответствующих направлений, км; (Nc+Nю) и т.д. – сумма повторяемостей направлений ветра для двух взаимно противоположных румбов, %.

Значения средних месячных скоростей ветра над озером на высоте 2 м определяется по формуле:

где K1 – коэффициент, учитывающий степень защищенности метеостанции на суше; K2 – коэффициент, учитывающий характер рельефа; K3 – коэффициент, учитывающий среднюю длину разгона воздушного потока над водоемом; U – скорость ветра на высоте флюгера за расчетный интервал времени.

Расчет средней скорости ветра над водоной поверхностью на высоте 2 м.

Метеостанция Гдов. Табл.12

Метеостанция Псков. Табл.13

Метеостанция Тийрикоя. Табл.14

Расчет средних месячных значений упругости водяного пара над озером на высоте 2 м.

Метеостанция Гдов Табл.15

Метеостанция Псков Табл.16

Метеостанция Тийрикоя Табл.17

Расчет испарения с поверхности озера за интервалы времени безледоставного периода.

Метеостанция Гдов Табл 18

Метеостанция Псков Табл.19

Метеостанция Тийрикоя Табл.20

Среднее рассчитанное значение для озера Е = 587 мм.

Тогда Wис = 2207·106 м³

Река́ - природный водный поток (водоток), текущий в выработанном им углублении - постоянном естественном русле и питающийся за счёт поверхностного и подземного стока с его бассейна. Реки являются предметом изучения одного из разделов гидрологии суши - речной гидрологии (потамологии).

Режим реки - регулярные (суточные, годовые) изменения состояния реки, обусловленные физико-географическими свойствами ее водосборного бассейна, в первую очередь климатом. Режим реки проявляется в колебаниях уровней и расходов воды, времени установления и схода ледового покрова, температуре воды, количестве переносимых рекой наносов и др.

Питание реки - поступление (приток) воды в реку от источника питания. Питание может быть дождевое, снеговое, ледниковое, подземное (грунтовое), чаще всего смешанное, с преобладанием того или иного источника питания на отдельных отрезках реки и в разное время года.

Расход воды - объем воды, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени. На основании регулярных измерений расхода воды вычисляется сток за длительный период.

Твердый сток - твердые частицы минерального или органического материала, переносимого текущими водами.

58. Озера: классификация, водный баланс, экология и развитие.

О́зеро - замкнутое углубление суши, в которое стекают и накапливаются поверхностные и подземные воды. Озёра не являются частью Мирового Океана. Озёра регулируют сток рек, задерживая в своих котловинах полые воды и отдавая их в другие периоды. В водах озёр происходят химические и биологические реакции. Одни элементы переходят из воды в донные отложения, другие - наоборот. В ряде озёр, главным образом не имеющих стока, в связи с испарением воды повышается концентрация солей. Результатом являются существенные изменения минерализации и солевого состава озёр. Благодаря значительной тепловой инерции водной массы крупные озёра смягчают климат прилегающих районов, уменьшая годовые и сезонные колебания метеорологических элементов.

1 Озёрные котловины 1.1 тектонические 1.2 ледниковые 1.3 речные (старицы) 1.4 приморские (лагуны и лиманы) 1.5 провальные (карстовые, термокарстовые) 1.6 вулканические (в кратерах потухших вулканов) 1.7 завально-запрудные 1.8 искусственные (водохранилища, пруды)

Водный баланс - соотношение прихода и расхода воды с учетом изменения ее запасов за выбранный интервал времени для рассматриваемого объекта. Водный баланс может быть рассчитан для водосбора или участка территории, для водного объекта, страны, материка и т.д.

Форма, размеры и рельеф дна озёрных котловин существенно меняются при накоплении донных отложений. Зарастание озёр создает новые формы рельефа, равнинные или даже выпуклые. Озёра и, особенно, водохранилища часто создают подпор грунтовых вод, вызывающий заболачивание близлежащих участков суши. В результате непрерывного накопления органических и минеральных частиц в озёрах образуются мощные толщи донных отложений. Эти отложения видоизменяются при дальнейшем развитии водоемов и превращении их в болота или сушу. При определенных условиях они преобразуются в горные породы органического происхождения.

Определим среднюю многолетнюю величину (норму) годового стока Река Колпь, пункт Верхний Двор по данным с 1969 по 1978 гг. (10 лет).

Полученную норму в виде среднего многолетнего расхода воды требуется выразить через другие характеристики стока: модуль, слой, объем и коэффициент стока.

Средний многолетний модуль стока вычислить по соотношению:

л/с км 2

где F – площадь водосбора, км 2 .

Объем стока – объем воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени.

Вычислим средний многолетний объем стока за год:

W 0 = Q 0 хT = 22,14 . 31,54 . 10 6 = 698,3 10 6 м 3

где Т – число секунд в году, равное 31,54 . 10 6

Средний многолетний слой стока вычислим по зависимости:

220,98 мм/год

Средний многолетний коэффициент стока

где х 0 - средняя многолетняя величина осадков в год

Оценка репрезентативности (достаточности) ряда наблюдений определяется величиной относительной среднеквадратической ошибки средней многолетней величины (нормы) годового стока, вычисляем по формуле:

где C V – коэффициент изменчивости (вариации) годового стока; длина ряда считается достаточной для определения Q o , если ε Q ≤10%. Величина среднего многолетнего стока при этом называется нормой стока.

1. Определение коэффициента изменчивостиCvгодового стока

Коэффициент изменчивости C V характеризует отклонения стока за отдельные годы от нормы стока; он равен:

где σ Q – среднеквадратическое отклонение годовых расходов от нормы стока

Если сток за отдельные годы выразить в виде модульных коэффициентов
коэффициент вариации определяется по формуле

Составляем таблицу для подсчета годового стока Река Колпь, пункт Верхний Двор (табл.1)

Таблица 1

Данные для подсчёта С v

Определим коэффициент изменчивости C v годового стока:

Относительная среднеквадратическая ошибка средней многолетней величины годового стока стока Река Колпь, пункт Верхний Двор за период с1969 г. по 1978 г. (10 лет) равна:

Относительная среднеквадратическая ошибка коэффициента изменчивости С v при его определении методом моментов равна:

1. Определение нормы стока при недостаточности данных наблюдений методом гидрологической аналогии

Рис.1 График связи среднегодовых модулей стока

изучаемого бассейна Река Колпь, пункт Верхний Двор и бассейна аналога р. Обнора, с. Шарна.

По графику связи среднегодовых модулей стока Река Колпь, пункт Верхний Двор и бассейна аналога р. Обнора, с. Шарна.М 0 =5,9 л/с км 2 (снимается с графика по величине М 0а =7,9 л/с км 2)

Коэффициент изменчивости годового стока вычислить по формуле

C v – коэффициент изменчивости стока в расчетном створе;

С V а – в створе реки-аналога;

М оа – среднемноголетняя величина годового стока реки- аналога;

А – тангенс угла наклона графика связи.

Окончательно для построения кривых принимаем Q o =18,64 м 3 /с, С V =0,336.

1. Построение аналитической кривой обеспеченности и проверка её точность с помощью эмпирической кривой обеспеченности

Коэффициент асимметрии C s характеризует несимметричность гидрологического ряда и определяется путем подбора, исходя из условия наилучшего соответствия аналитической кривой с точками фактических наблюдений; для рек, расположенных в равнинных условиях, при расчете годового стока наилучшие результаты дает соотношение C s = 2C V . Поэтому принимаем для Река Колпь, пункт Верхний Двор C s =2С V =0,336 с последующей проверкой.

Ординаты кривой определяем в зависимости от коэффициента C v по таблицам, составленным С Н. Крицким и М. Ф. Менкелем для C S = 2C V .

Ординаты аналитической кривой обеспеченности среднегодовых

расходов воды Река Колпь, пункт Верхний Двор

Обеспеченностью гидрологической величины называется вероятность превышения рассматриваемого значения гидрологической величины среди совокупности всех возможных ее значений.

Модульные коэффициенты годовых расходов расположим по убыванию (табл. 3) и для каждого из них вычислить его фактическую эмпирическую обеспеченность по формуле:

где m – порядковый номер члена ряда;

n – число членов ряда.

P m 1 =1/(10+1) 100= 9,1 P m 2 =2/(10+1)100= 18,2 и т.д.

Рисунок – Аналитическая кривая обеспеченности

Нанося на график точки с координатами (P m , Q m ) и осредняя их на глаз, получим кривую обеспеченности рассматриваемой гидрологической характеристики.

Как видно, нанесенные точки лежат очень близко к аналитической кривой; из чего следует, что кривая построена правильно и соотношение C S = 2 C V соответствует действительности.

Таблица 3

Данные для построения эмпирической кривой обеспеченности

Река Колпь, пункт Верхний Двор

	Модульные коэффициенты (К i)по убыванию	Фактическая обеспеченность	Годы соответствующие К i

Рисунок – Эмпирическая обеспеченности

Расход воды - это объем воды, протекающий через поперечное сечение реки в единицу времени. Обычно расход воды измеряется в кубических метрах в секунду (м3/с). Средний многолетний расход воды самых больших рек республики, например Иртыша, составляет 960 мі/с, а Сырдарьи - 730 мі/сек.

Расход воды в реках за год называют годовым стоком. Например, годовой сток Иртыша - 28000 млн. мі. Сток воды определяет ресурсы поверхностных вод. Сток распространен по территории Казахстана неравномерно, объем поверхностного стока - 59 кмі. Величина годового стока рек зависит, прежде всего, от климата. В равнинных районах Казахстана годовой сток в основном зависит от характера распределения снежного покрова и запасов воды перед таянием снега. Дождевая вода почти полностью уходит на увлажнение верхнего слоя почвы и испарение.

Основным фактором, влияющим на течение горных рек, является рельеф. По мере увеличения абсолютной высоты количество годовых атмосферных осадков возрастает. Коэффициент увлажнения на севере Казахстана составляет около единицы, и годовой сток высокий, и больше воды в реке. Величина стока на квадратный километр на территории Казахстана составляет в среднем 20000 мі. Наша республика по величине стока рек опережает только Туркмению. Сток рек изменяется по сезонам года. Равнинные реки в зимние месяцы дают 1% годового стока.

Для регулирования речных стоков строят водохранилища. Водные ресурсы одинаково используются и зимой, и летом для нужд в народного хозяйства. В нашей стране имеется 168 водохранилищ, самые крупные из них - Бухтарминское и Капчагайское.

Весь переносимый рекой твердый материал называют твердым стоком. От его объема зависит мутность воды. Ее измеряют в граммах вещества, содержащегося в 1 мі воды. Мутность равнинных рек составляет 100 г/мі, а в среднем и нижнем течениях - 200 г/мі. Реки Западного Казахстана выносят большое количество рыхлых пород, мутность достигает 500-700 г/мі. Мутность горных рек увеличивается вниз по течению. Мутность в реке 650 г/мі, в нижнем течении Чу - 900 г/мі, в Сырдарье 1200 г/мі.

Питание и режим рек

Казахстанские реки имеют различное питание: снеговое, дождевое, ледниковое и подземными водами. Рек с одинаковым питанием не существует. Реки равнинной части республики по характеру питания делятся на два типа: снегово-дождевого и преимущественно снегового питания.

К рекам снегово-дождевого питания относятся реки, расположенные в лесостепной и степной зонах. Главные этого типа - Ишим и Тобол - весной выходят из берегов, на апрель-июль приходится 50% годового стока. Реки сначала питаются талыми водами, потом дождевыми. С низкий уровень воды наблюдается в январе, в это время питаются подземными водами.

Реки второго типа имеют исключительно весенний сток (85-95% годового стока). К этому типу питания относятся реки, расположенные в пустынной и полупустынной зонах, - это Нура, Урал, Сагыз, Тургай и Сарысу. Подъем воды в этих реках наблюдается первой половине весны. Основной источник питания это снег. Уровень воды весной резко поднимается во время таяния снегов. В странах СНГ такой режим рек называют казахстанским типом. Например, по реке Нура за короткое время весной протекает 98% ее годового стока. Самый низкий уровень воды бывает летом. Некоторые реки совсем пересыхают. После осенних дождей уровень воды в pеке немного повышается, а зимой снова понижается.

В высокогорных районах Казахстана реки имеют смешанный тип питания, но преобладает снегово-ледниковый. Это реки Сырдарья, Или, Каратал и Иртыш. Уровень в них поднимается в конце весны. Реки Алтайских гор весной выходят из своих берегов. Но уровень воды в них остается высоким до середины лета, в связи с неодновременным таянием снега.

Реки Тянь-Шаня, Жунгарского Алатау полноводны в теплое время года, т.е. весной и летом. Это объясняется тем, что в этих горах таяние снегов растягивается до осени. Весной таяние снега начинается с нижнего пояса, затем в течение лета тают снега средней высоты и ледники высокогорья. В стоке горных рек доля дождевых вод незначительна (5-15%), а в низкогорьях она повышается до 20-30%.

Равнинные реки Казахстана из-за маловодности и медленного течения с наступлением зимы быстро замерзают и в конце ноября покрываются ледовым покровом. Толщина льда доходит до 70-90 см. В морозную зиму толщина льда на севере республики достигает 190 см, а в южных реках 110 см. Ледовый покров рек сохраняется в течение 24 месяцев, начинает таять на юге в начале апреля, а на севере - во второй половине апреля.

Ледниковый режим высокогорных рек другой. В горных реках в связи с сильным течением и питанием грунтовыми водами не бывает устойчивого ледового покрова. Лишь в отдельных местах наблюдаются береговые льды.Казахстанские реки постепенно размывают горные породы. Реки текут, углубляя свое дно, разрушая свои берега, перекатывая мелкие и крупные камни. В равнинных частях Казахстана течение рек медленное, и оно переносит твердого материалов.

Водные ресурсы - одно из самых главных богатств Земли. Но они очень ограничены. Ведь хотя ¾ поверхности планеты заняты водой, большая ее часть - это соленый Мировой океан. Человеку же нужна пресная вода.

Ее ресурсы также большей частью недоступны людям, так как сосредоточены в ледниках полярных и горных областей, в болотах, под землей. Лишь незначительная часть воды удобна для использования человеком. Это пресные озера и реки. И если в первых вода задерживается на десятки лет, то во вторых она обновляется примерно раз в две недели.

Речной сток: что означает это понятие?

Этот термин имеет два главных значения. Во-первых, под ним подразумевается весь объем воды, стекающий в море или океан в течение года. В этом состоит его различие с другим термином «расход реки», когда расчет ведется на сутки, часы или секунды.

Второе значение - количество воды, растворенных и взвешенных частиц, выносимого всеми реками, протекающими в данном регионе: материке, стране, районе.

Выделяется поверхностный и подземный речной сток. В первом случае имеются в виду воды, стекающие в реку по А подземный - это родники и ключи, бьющие под руслом. Они также пополняют запасы воды в реке, а иногда (во время летней межени или когда поверхность скована льдом) являются ее единственным источником питания. Вместе эти два вида составляют полный речной сток. Когда говорят о водных ресурсах, имеют в виду именно его.

Факторы, влияющие на речной сток

Этот вопрос достаточно уже изучен. Можно назвать два основных фактора: рельеф местности и ее климатические условия. Кроме них, выделяется еще несколько дополнительных, в том числе деятельность человека.

Главная причина формирования речного стока - это климат. Именно от соотношения температур воздуха и осадков зависит, какова испаряемость в данной местности. Образование рек возможно только при избыточном увлажнении. Если же испаряемость превышает количество выпавших осадков, поверхностного стока не будет.

От климата зависит питание рек, их водный и ледовый режим. обеспечивают пополнение запасов влаги. Низкие температуры снижают испарение, а при промерзании грунтов сокращается поступление воды из подземных источников.

Рельеф оказывает влияние на величину водосборного бассейна реки. От формы земной поверхности зависит, в какую сторону и с какой скоростью будет стекать влага. Если же в рельефе будут замкнутые впадины, образуются не реки, а озера. Наклон местности и водопроницаемость пород влияют на соотношение между стекающей в водоемы и просачивающейся под землю частями выпавших осадков.

Значение рек для человека

Нил, Инд с Гангом, Тигр и Евфрат, Хуанхэ и Янцзы, Тибр, Днепр… Эти реки стали колыбелью для разных цивилизаций. С момента зарождения человечества они служили для него не только источником воды, но и каналами проникновения в новые неизведанные земли.

Благодаря речному стоку возможно орошаемое земледелие, которое кормит почти половину населения Земли. Большой расход воды означает и богатый гидроэнергетический потенциал. Ресурсы рек используются в промышленном производстве. Особенно водоемкими являются производство синтетических волокон и изготовление целлюлозы и бумаги.

Речной транспорт - не самый быстрый, но зато дешевый. Он лучше всего подходит для перевозки массовых грузов: леса, руды, нефтепродуктов и др.

Много воды забирается на коммунально-бытовые нужды. Наконец, реки имеют большое рекреационное значение. Это места отдыха, восстановления здоровья, источник вдохновения.

Самые полноводные реки мира

Самый большой объем речного стока - у Амазонки. Он составляет почти 7000 км 3 в год. И это неудивительно, ведь Амазонка полноводна весь год из-за того, что ее левые и правые притоки разливаются в разное время. К тому же, она собирает воды с территории размером почти с целый материк Австралия (более 7000 км 2)!

На втором месте африканская река Конго со стоком в 1445 км 3 . Расположенная в экваториальном поясе с каждодневными ливнями, она никогда не мелеет.

Следующие по ресурсам полного речного стока: Янцзы - самая длинная в Азии (1080 км 3), Ориноко (Южная Америка, 914 км 3), Миссисипи (Северная Америка, 599 км 3). Все три сильно разливаются во время дождей и представляют немалую угрозу для населения.

На 6 и 8 местах в этом списке великие сибирские реки - Енисей и Лена (624 и 536 км 3 соответственно), а между ними - южноамериканская Парана (551 км 3). Замыкают десятку еще одна южноамериканская река Токантинс (513 км 3) и африканская Замбези (504 км 3).

Водные ресурсы стран мира

Вода - источник жизни. Поэтому очень важно обладать ее запасами. Но они распределены по планете крайне неравномерно.

Обеспеченность стран ресурсами речного стока такова. В первой десятке наиболее богатых водой стран находятся Бразилия (8 233 км 3), Россия (4,5 тыс. км 3), США (более 3 тыс. км 3), Канада, Индонезия, Китай, Колумбия, Перу, Индия, Конго.

Слабо обеспечены территории, расположенные в тропическом сухом климате: Северная и Южная Африка, страны Аравийского полуострова, Австралия. Мало рек во внутриконтинентальных районах Евразии, поэтому среди малообеспеченных стран Монголия, Казахстан, среднеазиатские государства.

Если учитывается численность населения, пользующегося этой водой, показатели несколько меняются.

Обеспеченность ресурсами речного стока

Наибольшая		Наименьшая
Страны	Обеспеченность	Страны	Обеспеченность
Французская Гвиана	609 тыс.	Кувейт	Менее 7
Исландия	540 тыс.	Объединенные Арабские Эмираты	33,5
Гайана	316 тыс.	Катар	45,3
Суринам	237 тыс.	Багамы	59,2
Конго	230 тыс.	Оман	91,6
Папуа Новая Гвинея	122 тыс.	Саудовская Аравия	95,2
Канада	87 тыс.	Ливия	95,3
Россия	32 тыс.	Алжир	109,1

Густонаселенные страны Европы при полноводных реках оказываются уже не столь богаты пресной водой: Германия - 1326, Франция - 3106, Италия - 3052 м 3 на душу населения при среднем значении для всего мира - 25 тыс. м 3 .

Трансграничный сток и проблемы, связанные с ним

Многие реки пересекают территорию нескольких стран. В связи с этим возникают трудности в совместном использовании водных ресурсов. Особенно остра эта проблема в районах В них почти вся вода забирается на поля. А соседу ниже по течению может ничего и не достаться.

Например, принадлежащая в своем верхнем течении Таджикистану и Афганистану, а в среднем и нижнем - Узбекистану и Туркменистану, в последние десятилетия не доносит свои воды до Аральского моря. Только при добрососедских отношениях между соседними государствами ее ресурсы можно использовать с выгодой для всех.

Египет 100% речной воды получает из-за границы, и сокращение стока Нила из-за забора воды выше по течению может крайне отрицательно сказаться на состоянии сельского хозяйства страны.

К тому же, вместе с водой через границы стран «путешествуют» и различные загрязнители: мусор, стоки заводов, удобрения и пестициды, смытые с полей. Эти проблемы актуальны для стран, лежащих в бассейне Дуная.

Реки России

Наша страна богата крупными реками. Особенно много их в Сибири и на Дальнем Востоке: Обь, Енисей, Лена, Амур, Индигирка, Колыма и др. И речной сток самый большой именно в восточной части страны. К сожалению, пока используется лишь незначительная их доля. Часть идет для бытовых нужд, для работы промышленных предприятий.

Эти реки обладают огромным энергетическим потенциалом. Поэтому самые крупные гидроэлектростанции построены на сибирских реках. И незаменимы они как транспортные пути и для сплава леса.

Европейская часть России также богата реками. Крупнейшая из них - Волга, ее сток - 243 км 3 . Но здесь сосредоточено 80% населения и экономического потенциала страны. Поэтому нехватка водных ресурсов чувствительна, особенно в южной части. Сток Волги и некоторых ее притоков зарегулирован водохранилищами, на ней построен каскад ГЭС. Река со своими притоками является главной частью Единой глубоководной системы России.

В условиях нарастающего во всем мире водного кризиса Россия находится в выгодных условиях. Главное - не допускать загрязнения наших рек. Ведь, по мнению экономистов, чистая вода может стать более ценным товаром, чем нефть и другие полезные ископаемые.