La escorrentía formada por la precipitación que cae sobre la superficie de la tierra, cuyo exceso no tiene tiempo de evaporarse y desemboca en los ríos. El régimen de los flujos de los ríos determina el régimen del río en su conjunto: fluctuaciones en los niveles del agua, el movimiento de sedimentos (escorrentía sólida), la formación de canales fluviales. La doctrina del caudal de los ríos es la sección principal de la hidrología de las aguas terrestres.
El territorio desde el cual el agua fluye hacia el río, llamado. su cuenca (cuenca); la frontera que divide las cuencas de los ríos, llamada. cuenca. Hay una escorrentía superficial que ingresa a los ríos a través de quebradas, arroyos, ríos y una escorrentía subterránea formada por el agua que se filtra en las rocas que cubren la superficie terrestre. La escorrentía superficial se divide en escorrentía de nieve: escorrentía de agua de deshielo y escorrentía de agua de lluvia. A su vez, en la escorrentía de las aguas de deshielo, se distingue la nutrición de la nieve plana, en primavera en los distritos con un invierno estable cuando están libres de la capa de nieve, la nutrición de la nieve de montaña, que se produce en primavera y verano en las partes altas de la zona de captación, y en el mismo lugar - nutrición glacial. La escorrentía superficial se caracteriza por fuertes fluctuaciones en las estaciones. La escorrentía subterránea es estable.
Dependiendo de los tipos de alimentos en el ciclo anual de escorrentía, se alternan períodos de escorrentía alta y baja: inundaciones, un aumento significativo en el contenido de agua del río, que se repite de año en año hasta cierto punto. tiempo; agua baja - un período de bajo caudal, cuando los ríos reciben predominio. comida molida (subterránea); inundaciones - aumentos irregulares, generalmente a corto plazo, a veces muy bruscos en la escorrentía causados por el cap. arreglo aguaceros recam b. h. terr. La URSS se caracteriza por una clara inundación de primavera, cuyo flujo es cercano al 50% anual. Sobre el Lejano Oriente la escorrentía de las inundaciones de primavera cae al 30-40% anual, y en la siembra. y el centro de Kazajstán y en las estribaciones de Cf. Asia - se eleva a 90-95%. La escorrentía subterránea, que mantiene estables los caudales bajos de agua en los ríos, es significativa (hasta un 30% anual) en áreas con un clima húmedo y relativamente templado, en Europa occidental. partes de la URSS. En la zona permafrost y en zonas áridas Yu.-V. la escorrentía de aguas subterráneas es baja y los ríos se congelan y se secan periódicamente. Irregularidad estacional R. s. se suaviza significativamente por los lagos que fluyen (por ejemplo, ríos regulados naturalmente: Neva, Angara, etc.).
La escorrentía de los ríos es uno de los elementos del balance hídrico de la tierra. La ecuación del balance hídrico de la cuenca para un determinado período de tiempo se escribe en la forma: escorrentía - precipitación - evaporación - incremento de las reservas de humedad. La precipitación atmosférica incluye todo tipo de agua que ingresa a la cuenca: lluvia, nieve, condensación en la superficie de la tierra y cuerpos de agua, así como en los poros del suelo. La evaporación se produce desde la superficie del suelo de la cuenca, desde todos los cuerpos de agua: lagos, estanques, ríos, etc., así como a través de la transpiración (respiración) de las plantas.
Las reservas de humedad en la cuenca están contenidas en forma de agua superficial (reservorios), nieve, hielo y agua subterránea. El incremento de existencias para el período de tiempo considerado puede ser positivo y negativo. En este último caso, las reservas de humedad consumibles aumentan la escorrentía. Un ejemplo del uso intensivo de las reservas de agua es la formación de inundaciones primaverales debido al derretimiento de la nieve acumulada durante el invierno. Las fluctuaciones en las reservas de humedad en la cuenca redistribuyen significativamente la escorrentía a lo largo del ciclo anual. Al considerar períodos a largo plazo, estas fluctuaciones pueden despreciarse y la ecuación del balance hídrico toma una forma simple: escorrentía - precipitación - evaporación.
Cuota precipitación, convirtiéndose en la escorrentía del río, llamado. coeficiente escapada. En el territorio de la URSS, este coeficiente. va desde valores cercanos a 1 en el extremo norte y alta montaña hasta valores cercanos a 0 en desiertos y estepas áridas. El valor de la escorrentía promedio a largo plazo que ingresa a los ríos desde 1 km2 de la cuenca se caracteriza por la altura de la capa de escorrentía, generalmente expresada en mm! año, y la tasa de flujo (módulo de escorrentía promedio de varios años) - el número de litros de agua que ingresan por segundo desde 1 km2 de la cuenca. El contenido de agua de varias partes del territorio de la URSS se caracteriza por módulos de escorrentía cercanos a 100 l/seg-km2 en regiones de alta montaña, y a 0 en los desiertos de Asia Central. En la parte central de Europa. tierra URSS, en la región de Moscú, el caudal es de aproximadamente 6 l) seg - km2.
El caudal del río fluctúa continuamente. En sus fluctuaciones a lo largo de las estaciones del año, se observa un ciclo repetitivo claramente expresado de año en año, por ejemplo. la mayor parte del territorio de la URSS se caracteriza por inundaciones primaverales y una escorrentía relativamente baja durante el resto del año, interrumpida por inundaciones de lluvia. En fluctuaciones de escorrentía a largo plazo determinado. No se ha establecido la frecuencia.
Un gráfico que representa las fluctuaciones en el flujo de agua en un río durante un cierto período de tiempo (año, inundación de primavera, etc.), llamado. hidrograma
Cálculos de caudal de río realizados en relación con el diseño de ingeniería hidráulica. Las estructuras se basan en datos sobre el caudal de los ríos, registrados hidrométricamente. observaciones. Los patrones trazados en las fluctuaciones de la escorrentía durante el último período sirven como base para predecir la escorrentía en el futuro. La composición de las características calculadas de la escorrentía y el orden de análisis dependen del problema de gestión del agua. Características clave- el caudal medio de agua a largo plazo, que determina el caudal total de agua del curso de agua, la variabilidad de los volúmenes anuales de escorrentía, la distribución estacional de la escorrentía, los valores de min. y max, caudal de agua. En ausencia o falta de observaciones de la escorrentía del río en cuestión, se utilizan métodos geográficos. interpolación hidrológica. características, así como las dependencias empíricas. Los resultados de tales cálculos indirectos no son muy fiables ni precisos.
Régimen de caudal del río cambia con el tiempo bajo la influencia de las actividades humanas que transforman el paisaje de la cuenca. El impacto sobre la escorrentía de las medidas de gestión directa del agua llevadas a cabo a través de la ingeniería hidráulica es más pronunciado. estructuras Los cambios introducidos en el régimen de escorrentías consisten en su redistribución entre años y estaciones como consecuencia del funcionamiento de los embalses de regulación, en la captación de agua de los ríos para abastecimiento, riego y riego, en el trasvase de parte de los escurrimientos a otras cuencas , en la pérdida de agua por evaporación de los embalses superficiales de agua. El régimen de caudal de los ríos también está influido por la agricultura y la silvicultura. actividades realizadas en cuencas hidrográficas - roturación de terrenos vírgenes, roturación transversal, retención de nieve, deforestación, forestación, etc.
Lit .: Kritsky S. N., Menkel M. F., Fundamentos hidrológicos de ingeniería hidráulica fluvial. M.-L., 1950; Sokolovsky D. L., River runoff, 2ª ed., L., 1959.
La escorrentía en un sentido amplio es el elemento principal del eslabón continental de la circulación global de materia y energía. La escorrentía incluye partes superficiales y subterráneas. La escorrentía superficial, a su vez, consiste en la escorrentía de los ríos y la escorrentía de hielo de los glaciares laminares.
La escorrentía de los ríos incluye la escorrentía de agua, la escorrentía de sedimentos, la escorrentía de solutos y la escorrentía de calor.
Escurrimiento de agua (escorrentía de agua) es tanto un proceso de escorrentía de agua en los sistemas fluviales como una característica de la cantidad de agua de escorrentía. La escorrentía de agua es uno de los factores físicos, geográficos y geológicos más importantes; estudio de escorrentía de agua - la tarea principal hidrología terrestre. No se recomienda llamar a la escorrentía de agua "escorrentía líquida".
escorrentía de sedimentos es el proceso de movimiento de sedimentos en los sistemas fluviales y caracteriza la cantidad de sedimentos que se mueven en los ríos. La escorrentía de sedimentos está formada por la escorrentía de sedimentos en suspensión (sedimento arrastrado en el espesor del caudal del río en suspensión) y la escorrentía de carga de tracción (sedimento arrastrado por el caudal a lo largo del cauce del río en estado de tracción). No se recomienda que la escorrentía de sedimentos se denomine "escorrentía sólida".
Residuos disueltos - este es el proceso de transferencia en los sistemas fluviales de sustancias disueltas en el agua y una característica de su cantidad. Las sustancias disueltas en las aguas de los ríos son iones de sal, biogénicas y materia orgánica, gases, etc. A veces, la escorrentía de sustancias disueltas se denomina escorrentía iónica o escorrentía de sales (en este caso, solo se entiende la escorrentía de sustancias minerales disueltas).
Disipador de calor (escorrentía térmica) es el proceso de transferencia de calor junto con las aguas del río y su característica cuantitativa.
Es obvio que el componente principal de la escorrentía de los ríos es la escorrentía de agua, sin la cual también son imposibles otros tipos de escorrentía. La escorrentía del agua es un proceso que determina todos los demás tipos de movimiento de materia y energía en los sistemas fluviales, su fuerza motriz. La escorrentía de sedimentos, sustancias disueltas y calor depende tanto de la escorrentía del agua (transportadora de otros componentes de la escorrentía fluvial) y de sus características cuantitativas, como del contenido de sedimentos, sustancias disueltas y calor por unidad de caudal de agua.
Mucho se ha dicho ya sobre los principales factores naturales y antropogénicos que determinan el escurrimiento del agua, en particular, cuando se trata de la alimentación de los ríos. Estos son, en primer lugar, factores climáticos, así como factores de la superficie subyacente y la actividad económica humana. Consideremos las principales características cuantitativas del agua de escorrentía utilizadas en hidrología: caudal de agua, volumen de escorrentía, capa de escorrentía, módulo de escorrentía, coeficiente de escorrentía, coeficiente de módulo.
La característica principal del caudal del río es consumo de agua, es decir, el volumen de agua que fluye a través de la sección transversal del flujo por unidad de tiempo ( q, m3/s). Las mediciones determinan únicamente el caudal medio de agua en una determinada sección hidrométrica durante el tiempo de medición (por grandes ríos ah, podría ser un intervalo de tiempo medido en horas). El proceso de medición del caudal de agua en los ríos es bastante laborioso, por lo que el número de mediciones durante el año suele ser limitado. Para calcular los valores medios diarios de caudal de agua en hidrología práctica se suelen utilizar gráficos de la relación entre niveles de agua y caudales de agua. De acuerdo con dichos programas (se llaman curvas de costo o programas q = fiyi)) las descargas de agua se pueden determinar a partir de los datos de nivel de cualquier día, independientemente de si la descarga de agua se midió ese día o no. Con base en el flujo de agua promedio diario así obtenido, se puede construir un hidrograma. al número flujo de agua caracteristico incluyen los costos de varias fases del régimen de agua y hielo del río, por ejemplo, el flujo máximo (pico) de agua durante crecidas e inundaciones, el flujo mínimo de agua durante la bajamar, el flujo de agua al comienzo del deriva de hielo de primavera, etc.
El caudal del agua de los ríos está sujeto a cambios continuos. En la hidrología de los ríos, existen dos enfoques principales para el análisis de sus cambios. En el primero, genético, analizan las razones del cambio en la escorrentía, revelan la relación de las fluctuaciones de la escorrentía con los factores determinantes, principalmente climáticos. En el segundo, probabilístico, estimar la probabilidad de ocurrencia de ciertos flujos de agua en un río dado: cuanto más difiere el flujo de agua del río en este momento más o menos que algunos talla mediana("norma"), menos probable es. En hidrología, desarrollado todo el sistema métodos especiales de evaluación estadística y probabilística de las fluctuaciones en el caudal de los ríos en presencia, falta y ausencia de datos de observación. En hidrología, el concepto de flujo de agua promedio durante un cierto intervalo de tiempo es ampliamente utilizado. A(década, mes, estación, año, número de años). Dichos costos de agua se calculan de acuerdo con fórmulas de la forma:
dónde qi- consumo medio diario de agua; PAGS es el número de días en el intervalo de tiempo considerado. Entonces, por ejemplo, el consumo promedio anual de agua en un año normal (no bisiesto) se determina sumando todo el consumo promedio diario de agua para el año y dividiendo la suma por 365. De manera similar, el consumo promedio de agua a largo plazo ( a menudo se llama "tasa de flujo" y denotado por q 0) está determinada por la fórmula:
dónde qi - medio gastos anuales agua; NORTE- número de años.
Se supone que la tasa de escorrentía es un valor estable, es decir, la media aritmética calculada durante un período suficientemente largo permanece constante independientemente de la adición de nuevos miembros a la serie de variación. El concepto de estabilidad de la tasa de escorrentía no es del todo correcto. Factores climáticos en grandes espacios no permanecen inalterables durante largos períodos, no sólo prehistóricos, sino también históricos. Estas fluctuaciones son de naturaleza cíclica con una duración de ciclo de aproximadamente 1800 años; los ciclos húmedos son reemplazados por secos, y estos últimos son reemplazados nuevamente por húmedos. Además de las fluctuaciones cíclicas en la escorrentía causadas por las fluctuaciones cíclicas en los factores climáticos, los cambios en la escorrentía son causados por actividad económica persona. Estos cambios suelen estar dirigidos unilateralmente. Dadas las fluctuaciones cíclicas de la escorrentía, Es habitual considerar la escorrentía media anual como su valor medio aritmético calculado durante un largo período, que incluye al menos dos ciclos completos de fluctuaciones de escorrentía. El ciclo consta de dos fases de contenido de agua: agua alta y agua baja.
Volumen de flujo El agua es el volumen de agua que ha pasado a través de una sección transversal dada del flujo de un río en cualquier intervalo de tiempo. Por lo tanto, el flujo de agua puede considerarse el volumen de flujo de agua en 1 s.
El volumen de flujo de agua se calcula mediante la fórmula:
dónde W - volumen de escorrentía, m 3; q - consumo medio de agua durante un intervalo de tiempo En (Q en m 3 / s, A Cía). Para ríos grandes W muchas veces es más conveniente expresar en km 3 (sobre todo si hablamos de valores anuales).
capa de escorrentía - esta es la cantidad de agua que fluye de la cuenca para cualquier intervalo de tiempo, igual al espesor de la capa, uniformemente distribuida sobre el área de captación y expresada en milímetros. Es conveniente representar este valor como la cantidad de agua, numéricamente igual al espesor de la capa, que se obtendrá si el volumen de escorrentía de cualquier período se distribuye uniformemente sobre el área de la cuenca. Dependiendo de las unidades de medida, el volumen de flujo se calcula de la siguiente manera:
dónde a - capa de escorrentía, mm; F- área de la cuenca, km2.
Módulo de drenaje El agua es la cantidad de agua que fluye de una unidad de área de captación por unidad de tiempo. El módulo de flujo de agua generalmente se denota por METRO, l / (s-km 2), y calculado por la fórmula:
dónde q- cualquier flujo de agua (tanto instantáneo, por ejemplo, máximo como promedio durante un intervalo de tiempo A)
Coeficiente de escorrentía - la relación entre la magnitud (volumen o capa) de la escorrentía y la cantidad de precipitación que cae sobre el área de captación, que causó la ocurrencia de esta escorrentía:
dónde a y X en mm, 7i1vm 3 o km 3. El coeficiente de escorrentía generalmente se calcula para la capa de escorrentía y la capa de precipitación promedio a largo plazo, o para un año hidrológico. A veces, el coeficiente de escorrentía también se calcula para la inundación; en este caso, la capa de escorrentía durante la inundación se divide en la capa de agua, que consiste en la precipitación atmosférica durante el período de inundación y las reservas de agua en la capa de nieve acumulada durante el invierno anterior. El coeficiente de escorrentía es un valor adimensional que varía de 0 a 1.
Factor modular A puede obtenerse de las relaciones:
K, \u003d Q, / Q a \u003d M i / M 0 \u003d W l / W 0 \u003d / y 0, (2.19)
donde respectivamente Q h M h W h y t- escorrentía para cualquier período; q 0 , M 0 , W0,guau - escorrentía durante un período de varios años, o tasa de escorrentía. En años secos A A > 1. Las características de flujo se pueden calcular por separado para componentes subterráneos y de superficie, por ejemplo, el módulo escorrentía superficial y un módulo de escurrimiento subterráneo.
En este artículo, consideraremos en detalle la cuestión de cuál es el flujo anual del río. También descubriremos qué afecta a este indicador, que determina la plenitud del río. Enumeramos los ríos más significativos del planeta, líderes en caudal anual.
escorrentía del río
La parte más importante del ciclo planetario del agua, esta garantía de vida en la Tierra, son los ríos. El movimiento del agua en sus redes se produce bajo la influencia de un gradiente gravitacional, es decir, debido a la diferencia de altura entre dos puntos superficie de la Tierra. El agua se mueve de un área más alta a un área más baja.
Alimentado por el derretimiento de los glaciares, las lluvias y agua subterránea, que salió a la superficie, los ríos llevan sus aguas a la desembocadura, generalmente a uno de los mares.
Se diferencian entre sí tanto en la longitud, la densidad y la ramificación de la red fluvial, como en el flujo de agua durante un cierto período de tiempo, en la cantidad que pasa por la sección o alineación del río por unidad de tiempo. En este caso, el parámetro clave será el caudal de agua en el tramo del río en la desembocadura, ya que la saturación o caudal total cambia hacia arriba desde el nacimiento hasta la desembocadura.
El caudal anual de un río en geografía es un indicador, para determinar cuál hay que tener en cuenta la cantidad de agua que fluye por segundo de metro cuadrado el territorio en consideración, así como la relación entre la descarga de agua y el volumen de precipitación.
escurrimiento anual
Así, el caudal anual del río es, en primer lugar, el volumen de agua que arroja el río al caer en su desembocadura. También puedes decirlo un poco diferente. La cantidad de agua que pasa durante el período de tiempo mencionado a través de la sección del río en su confluencia es el caudal anual del río.
La definición de este parámetro ayuda a caracterizar el caudal total de un río en particular. En consecuencia, los ríos con la mayor tasa de caudal anual serán los de mayor caudal. La unidad de medida de este último es el volumen, expresado en metros cubicos o kilómetros cúbicos por año.
acción sólida
Al tomar en cuenta la magnitud de la escorrentía anual, se debe tener en cuenta que el río no lleva agua limpia y destilada. El agua de los ríos, tanto en forma disuelta como suspendida, contiene una gran cantidad de sólidos. Algunos de ellos, en forma de partículas insolubles, afectan fuertemente el índice de su transparencia (turbidez).
Los residuos sólidos se dividen en dos tipos:
- ponderado - una suspensión de partículas relativamente ligeras;
- fondo: partículas relativamente pesadas que se arrastran a lo largo del fondo hasta el lugar de confluencia.
Además, la escorrentía sólida consiste en productos de meteorización, lixiviación, erosión, etc. de suelos, suelos, rocas. El indicador de escorrentía sólida puede alcanzar, según la plenitud y la turbidez del río, decenas y, a veces, cientos de millones de toneladas (por ejemplo, el río Amarillo - 1500, el Indo - 450 millones de toneladas).
Factores climáticos que determinan el parámetro de la escorrentía fluvial anual
Los factores climáticos que determinan el caudal anual del río son, en primer lugar, la cantidad anual de precipitaciones, la zona de captación del sistema fluvial y la evaporación del agua de la superficie (espejo) del río. Este último factor depende directamente del número de días soleados, la temperatura media anual, la transparencia del agua del río, así como de muchos otros factores. También juega un papel importante el período de tiempo en el que el numero mas grande precipitación. Si hace más calor, esto reducirá la escorrentía anual y viceversa. La humedad también juega un papel muy importante.
La naturaleza del relieve.
Los ríos que fluyen principalmente en terreno plano, ceteris paribus, son menos acuosos que los ríos predominantemente de montaña. En términos de escorrentía anual, esta última puede exceder varias veces a las planas.
Hay muchas razones para esto:
- los ríos de montaña, que tienen una pendiente mucho mayor, fluyen más rápido, lo que significa que el agua del río tiene menos tiempo para evaporarse;
- en las montañas, la temperatura es siempre mucho más baja y, por tanto, la evaporación es más débil;
- en las zonas montañosas hay más precipitaciones y más ríos, lo que significa que el caudal anual del río es mayor.
Esto, avanzando un poco, se ve reforzado por el hecho de que la naturaleza de los suelos en las zonas montañosas tiene menos absorción, respectivamente, un mayor volumen de agua llega a la boca.
La naturaleza de los suelos, la cubierta del suelo, la vegetación.
La escorrentía de los ríos está determinada en gran medida por la naturaleza de la superficie sobre la que el río lleva sus aguas. El caudal anual del río es un indicador que está influenciado principalmente por la naturaleza del suelo.
Rocas, arcilla, suelo pedregoso, arena son muy diferentes rendimiento en relación con el agua. Las superficies altamente absorbentes (por ejemplo, arena, suelo seco) reducirán drásticamente el volumen del flujo anual del río que fluye a través de ellas, mientras que los tipos de superficie casi impermeables al agua (rocas salientes, arcillas densas) prácticamente no tendrán ningún efecto sobre los parámetros del flujo del río. , pasando las aguas de los ríos por su territorio sin pérdida alguna.
Extremadamente un factor importante es también la saturación de agua del suelo. Por lo tanto, los suelos abundantemente humedecidos no solo no "quitarán" el agua derretida durante el deshielo de primavera, sino que también podrán "compartir" el exceso de agua.
También es importante la naturaleza de la cobertura vegetal de las márgenes del río objeto de estudio. Por ejemplo, los que discurren por una zona boscosa son más acuosos, ceteris paribus, en comparación con los ríos de la zona estepa o bosque-estepa. En particular, esto se debe a la capacidad de la vegetación para reducir la evaporación total de la humedad de la superficie terrestre.
Los ríos más grandes del mundo.
Considere los ríos con el flujo más abundante. Para ello, llamamos su atención sobre una tabla.
| Hemisferio | nombre del río | Escurrimiento fluvial anual, miles de metros cúbicos kilómetros |
||
| Sudamerica | r Amazonas | |||
| Del Norte | ||||
| Sudamerica | r Río Negro | |||
| Del Norte | Sudamerica | r Orinoco | ||
| Del Norte | r Yenisei | |||
| Del Norte | sev. America | r Misisipí | ||
| Sudamerica | r Parana | |||
| Del Norte | ||||
| Sudamerica | r Tocantins | |||
| r Zambeze | ||||
| Del Norte | ||||
| Del Norte |
Después de analizar estos datos, se puede entender que el caudal anual de los ríos rusos, como el Lena o el Yenisei, es bastante grande, pero aún no se puede comparar con el caudal anual de ríos caudalosos tan poderosos como el Amazonas o el Congo, ubicado en el hemisferio sur.
28.07.2015
Fluctuaciones en el escurrimiento fluvial y criterios para su valoración. La escorrentía fluvial es el movimiento del agua en el proceso de su circulación en la naturaleza, cuando fluye por el cauce del río. El flujo del río está determinado por la cantidad de agua que fluye a través del canal del río durante un cierto período de tiempo.
Numerosos factores influyen en el régimen de flujo: climático - precipitación, evaporación, humedad y temperatura del aire; topográfico - terreno, forma y tamaño de las cuencas de los ríos y suelo - geológico, incluida la cubierta vegetal.
Para cualquier cuenca, a mayor precipitación y menor evaporación, mayor caudal del río.
Se ha establecido que a medida que aumenta el área de captación, también aumenta la duración de la crecida de primavera, mientras que el hidrograma tiene una forma más alargada y “tranquila”. En suelos fácilmente permeables, hay más filtración y menos escorrentía.
Al realizar varios cálculos hidrológicos relacionados con el diseño de estructuras hidráulicas, sistemas de recuperación, sistemas de suministro de agua, medidas de control de inundaciones, caminos, etc., se determinan las siguientes características principales del caudal del río.
1. Consumo de agua es el volumen de agua que fluye a través de la sección considerada por unidad de tiempo. El consumo medio de agua Qcp se calcula como la media aritmética de los costes para un periodo de tiempo T:
2. Volumen de flujo V- este es el volumen de agua que fluye a través de un objetivo dado durante el período de tiempo considerado T
3. Módulo de drenaje M es el flujo de agua por 1 km2 del área de captación F (o que fluye desde una unidad de área de captación):
A diferencia de la descarga de agua, el módulo de escorrentía no está asociado a una sección específica del río y caracteriza la escorrentía de la cuenca en su conjunto. El módulo de escorrentía multianual promedio M0 no depende del contenido de agua de los años individuales, sino que está determinado únicamente por ubicación geográfica Cuenca del río. Esto permitió zonificar nuestro país en términos hidrológicos y construir un mapa de isolíneas de módulos de escorrentía promedio a largo plazo. Estos mapas se proporcionan en la literatura reglamentaria pertinente. Conociendo el área de captación de un río y determinando el valor M0 para él usando el mapa de isolíneas, podemos determinar el caudal medio de agua a largo plazo Q0 de este río usando la fórmula
Para secciones de río estrechamente espaciadas, los módulos de escorrentía pueden tomarse constantes, es decir
A partir de aquí, según el caudal de agua conocido en un tramo Q1 y plazas famosas cuencas hidrográficas en estas secciones F1 y F2, la descarga de agua en otra sección Q2 se puede establecer mediante la relación
4. capa de drenaje h- esta es la altura de la capa de agua, que se obtendría con una distribución uniforme sobre toda el área de la cuenca F del volumen de escorrentía V durante un cierto período de tiempo:
Para la capa de escorrentía h0 promedio de varios años de la inundación de primavera, se compilaron mapas de contorno.
5. Coeficiente de drenaje modular K es la relación entre cualquiera de las características de escorrentía anteriores y su media aritmética:
Estos coeficientes se pueden establecer para cualquier característica hidrológica (caudales, niveles, precipitación, evaporación, etc.) y para cualquier periodo de caudal.
6. Coeficiente de escorrentía η es la relación entre la capa de escorrentía y la capa de precipitación que cayó sobre el área de captación x:
Este coeficiente también se puede expresar en términos de la relación entre el volumen de escorrentía y el volumen de precipitación para el mismo período de tiempo.
7. Tasa de flujo- el valor medio más probable de escorrentía a largo plazo, expresado por cualquiera de las características de escorrentía anteriores durante un período de varios años. Para establecer la norma de escorrentía, una serie de observaciones debe ser de al menos 40 ... 60 años.
El caudal anual Q0 está determinado por la fórmula
Dado que el número de años de observación en la mayoría de los aforos suele ser inferior a 40, es necesario comprobar si este número de años es suficiente para obtener valores fiables de la norma de escorrentía Q0. Para ello, calcule la raíz del error cuadrático medio del caudal según la dependencia
La duración del período de observación es suficiente si el valor del error cuadrático medio σQ no supera el 5 %.
El cambio en la escorrentía anual está predominantemente influenciado por factores climáticos: precipitación, evaporación, temperatura del aire, etc. Todos ellos están interrelacionados y, a su vez, dependen de una serie de razones de naturaleza aleatoria. Por lo tanto, los parámetros hidrológicos que caracterizan la escorrentía están determinados por un conjunto de variables aleatorias. Al diseñar medidas para el rafting de madera, es necesario conocer los valores de estos parámetros con la probabilidad necesaria de excederlos. Por ejemplo, en el cálculo hidráulico de las presas de balsas de madera, es necesario establecer el caudal máximo de la inundación de primavera, que puede superarse cinco veces en cien años. Este problema se resuelve utilizando los métodos de la estadística matemática y la teoría de la probabilidad. Para caracterizar los valores de los parámetros hidrológicos - costos, niveles, etc., se utilizan los siguientes conceptos: frecuencia(recurrencia) y seguridad (duración).
La frecuencia muestra en cuántos casos durante el período de tiempo considerado el valor del parámetro hidrológico estuvo en un cierto intervalo. Por ejemplo, si la descarga de agua promedio anual en una sección determinada del río cambió durante varios años de observaciones de 150 a 350 m3/s, entonces es posible establecer cuántas veces los valores de este valor estaban en los intervalos 150...200, 200...250, 250.. .300 m3/s etc.
seguridad muestra en cuántos casos el valor de un elemento hidrológico tuvo valores iguales o superiores a un determinado valor. En un sentido amplio, la seguridad es la probabilidad de exceder un valor dado. La disponibilidad de cualquier elemento hidrológico es igual a la suma de las frecuencias de los intervalos aguas arriba.
La frecuencia y la disponibilidad se pueden expresar en términos del número de ocurrencias, pero en los cálculos hidrológicos se definen con mayor frecuencia como un porcentaje de numero total miembros de la serie hidrológica. Por ejemplo, en la serie hidrológica hay veinte valores de descargas de agua promedio anual, seis de ellas tuvieron un valor igual o superior a 200 m3/s, lo que significa que esta descarga se brinda en un 30%. Gráficamente, los cambios en frecuencia y disponibilidad se representan mediante curvas de frecuencia (Fig. 8a) y disponibilidad (Fig. 8b).
En los cálculos hidrológicos, la curva de probabilidad se usa con más frecuencia. Se puede ver en esta curva que cuanto mayor es el valor del parámetro hidrológico, menor es el porcentaje de disponibilidad, y viceversa. Por lo tanto, generalmente se acepta que los años para los cuales la disponibilidad de escorrentía, es decir, la descarga anual promedio de agua Qg, es inferior al 50% son de aguas altas, y los años con Qg superior al 50% son de aguas bajas. Un año con una seguridad de escorrentía del 50% se considera un año de contenido medio de agua.
La disponibilidad de agua en un año a veces se caracteriza por su frecuencia promedio. Para años de aguas altas, la frecuencia de ocurrencia muestra con qué frecuencia, en promedio, ocurren años de un contenido de agua dado o mayor; para años de aguas bajas, un contenido de agua dado o menor. Por ejemplo, la descarga anual promedio de un año de crecida con 10% de seguridad tiene una frecuencia promedio de 10 veces en 100 años o 1 vez en 10 años; la frecuencia media de un año seco del 90% de seguridad también tiene una frecuencia de 10 veces en 100 años, ya que en el 10% de los casos el caudal medio anual tendrá valores inferiores.
Los años de un cierto contenido de agua tienen un nombre correspondiente. En mesa. 1 para ellos se dan la disponibilidad y la repetibilidad.
La relación entre la repetibilidad y y la disponibilidad p se puede escribir de la siguiente manera:
para años húmedos
para años secos
Todas las estructuras hidráulicas para regular el cauce o caudal de los ríos se calculan según el contenido de agua del año de un suministro determinado, lo que garantiza la fiabilidad y el funcionamiento sin problemas de las estructuras.
El porcentaje estimado de provisión de indicadores hidrológicos está regulado por la "Instrucción para el diseño de empresas de rafting".
Curvas de provisión y métodos de su cálculo. En la práctica de los cálculos hidrológicos se utilizan dos métodos de construcción de curvas de oferta: empírico y teórico.
Cálculo razonable curva de dotación empírica solo se puede realizar si el número de observaciones de la escorrentía del río es superior a 30...40 años.
Al calcular la disponibilidad de los miembros de la serie hidrológica para caudales anuales, estacionales y mínimos, se puede utilizar la fórmula de N.N. Chegodaeva:
Para determinar la seguridad gasto maximo agua aplicar dependencia S.N. Kritsky y M. F. Menkel:
El procedimiento para construir una curva de dotación empírica:
1) todos los miembros de la serie hidrológica se registran en orden decreciente en valor absoluto;
2) a cada miembro de la serie se le asigna un número de serie, a partir de uno;
3) la seguridad de cada miembro de la serie decreciente está determinada por las fórmulas (23) o (24).
Con base en los resultados del cálculo, se construye una curva de seguridad, similar a la que se muestra en la Fig. 8b.
Sin embargo, las curvas de dotación empíricas tienen una serie de desventajas. Incluso con un período de observación lo suficientemente largo, no se puede garantizar que este intervalo cubra todos los valores máximos y mínimos posibles. valores mínimos escorrentía del río. Los valores estimados de seguridad de escorrentía de 1...2% no son confiables, ya que solo se pueden obtener resultados suficientemente fundamentados con el número de observaciones durante 50...80 años. En este sentido, con un período limitado de observación del régimen hidrológico del río, cuando el número de años sea inferior a treinta, o en su ausencia total, se construyen curvas teóricas de seguridad.
Los estudios han demostrado que la distribución de variables hidrológicas aleatorias obedece mejor a la ecuación de la curva de Pearson tipo III, cuya expresión integral es la curva de oferta. Pearson obtuvo tablas para construir esta curva. La curva de seguridad se puede construir con suficiente precisión para la práctica en tres parámetros: la media aritmética de los términos de la serie, los coeficientes de variación y la asimetría.
La media aritmética de los términos de la serie se calcula mediante la fórmula (19).
Si el número de años de observaciones es inferior a diez o no se realizó ninguna observación, entonces la descarga de agua promedio anual Qgcp se considera igual a la Q0 promedio a largo plazo, es decir, Qgcp = Q0. El valor de Q0 se puede establecer utilizando el factor de módulo K0 o el módulo de sumidero M0 determinado a partir de los mapas de contorno, ya que Q0 = M0*F.
El coeficiente de variación Cv caracteriza la variabilidad de la escorrentía o el grado de su fluctuación con respecto al valor promedio en una serie dada; es numéricamente igual a la relación entre el error estándar y la media aritmética de los miembros de la serie. El valor del coeficiente Cv se ve significativamente afectado condiciones climáticas, tipo de alimentación del río y características hidrográficas de su cuenca.
Si hay datos de observación de al menos diez años, el coeficiente de variación anual de la escorrentía se calcula mediante la fórmula
El valor de Cv varía ampliamente: de 0,05 a 1,50; para rafting en ríos Cv = 0.15...0.40.
Con un período corto de observaciones de la escorrentía del río o en ausencia total de las mismas el coeficiente de variación puede establecerse mediante la fórmula D.L. Sokolovski:
En los cálculos hidrológicos para cuencas con F > 1000 km2, también se utiliza el mapa de isolíneas del coeficiente Cv si el área total de los lagos no supera el 3% del área de captación.
En el documento normativo SNiP 2.01.14-83, se recomienda una fórmula generalizada KP para determinar el coeficiente de variación de los ríos no estudiados. Resurrección:
Coeficiente de asimetría Cs caracteriza la asimetría de la serie bajo consideración variable aleatoria sobre su valor medio. Cuanto menor sea la parte de los miembros de la serie que exceda el valor de la norma de escorrentía, mayor será el valor del coeficiente de asimetría.
El coeficiente de asimetría se puede calcular mediante la fórmula
Sin embargo, esta dependencia da resultados satisfactorios solo para el número de años de observación n > 100.
El coeficiente de asimetría de los ríos no estudiados se establece de acuerdo con la relación Cs/Cv para ríos análogos y, en ausencia de análogos suficientemente buenos, se toman las relaciones Cs/Cv promedio para los ríos de la región dada.
Si no es posible establecer la relación Cs/Cv para un grupo de ríos análogos, entonces se aceptan por razones normativas los valores del coeficiente Cs para ríos no estudiados: para cuencas fluviales con un coeficiente lacustre superior al 40%
para zonas de humedad excesiva y variable - ártico, tundra, bosque, bosque-estepa, estepa
Para construir una curva de dotación teórica para los tres parámetros anteriores - Q0, Cv y Cs - use el método propuesto por Foster - Rybkin.
De la relación anterior para el coeficiente modular (17) se deduce que el valor promedio a largo plazo de la escorrentía de una probabilidad dada - Qp%, Мр%, Vp%, hp% - se puede calcular mediante la fórmula
El coeficiente de escorrentía del módulo del año de una probabilidad dada está determinado por la dependencia
Habiendo determinado una serie de características de escorrentía para un período a largo plazo de diferente disponibilidad, es posible construir una curva de oferta basada en estos datos. En este caso, es recomendable realizar todos los cálculos en forma tabular (Tablas 3 y 4).
Métodos de cálculo de coeficientes modulares. Para solucionar muchos problemas de gestión del agua, es necesario conocer la distribución de las escorrentías por estaciones o meses del año. Distribución intraanual La escorrentía se expresa en forma de coeficientes modulares de escorrentía mensual, que representan la relación entre el caudal medio mensual Qm.av y el Qg.av medio anual:
La distribución intraanual de la escorrentía es diferente para años de diferente contenido de agua, por lo tanto, en cálculos prácticos, los coeficientes modulares de escorrentía mensual se determinan para tres años característicos: un año de aguas altas con 10% de suministro, un año promedio con 50 % de suministro, y un año de escasez de agua con 90% de suministro.
Los coeficientes del módulo de escorrentía mensual pueden establecerse en base al conocimiento real de las descargas de agua mensuales promedio en presencia de datos de observación durante al menos 30 años, en un río análogo o en tablas estándar de distribución de escorrentía mensual, que se compilan para diferentes cuencas fluviales.
El consumo medio mensual de agua se determina en base a la fórmula
(33): Qm.cp = KmQg.sr
Consumo máximo de agua. Al diseñar represas, puentes, lagunas, medidas para fortalecer los bancos, es necesario conocer el caudal máximo de agua. Según el tipo de alimentación del río, se puede tomar como caudal máximo calculado el caudal máximo de las crecidas de primavera o de las crecidas de otoño. La seguridad estimada de estos costos está determinada por la clase de capital de las estructuras hidráulicas y está regulada por las leyes pertinentes. documentos normativos. Por ejemplo, las presas de rafting de madera de clase III de capitalidad se calculan para el paso de un caudal de agua máximo de 2% de seguridad, y clase IV - de 5% de seguridad, las estructuras de protección de bancos no deben colapsar a caudales correspondientes al caudal máximo de agua. del 10% de seguridad.
El método para determinar el valor de Qmax depende del grado de conocimiento del río y de la diferencia entre los caudales máximos de la crecida de primavera y la crecida.
Si hay datos de observación para un período de más de 30 ... 40 años, entonces se construye una curva de seguridad empírica Qmax, y con un período más corto, una curva teórica. Los cálculos toman: para crecidas de primavera Cs = 2Сv, y para crecidas de lluvia Cs = (3...4)CV.
Dado que los regímenes fluviales se monitorean en estaciones de medición de agua, la curva de suministro generalmente se traza para estos sitios, y las descargas máximas de agua en los sitios donde se ubican las estructuras se calculan mediante la relación
Para ríos de tierras bajas flujo máximo de agua de inundación de primavera dado el valor p% se calcula mediante la fórmula
Los valores de los parámetros n y K0 se determinan en función de la zona natural y categoría de relieve según Tabla. 5.
Categoría I: ríos ubicados dentro de tierras altas montañosas y en forma de meseta: Rusia central, Strugo-Krasnenskaya, tierras altas de Sudoma, meseta de Siberia central, etc .;
II categoría - ríos, en cuyas cuencas se alternan tierras altas montañosas con depresiones entre ellas;
Categoría III: ríos, la mayoría de cuyas cuencas se encuentran dentro de las tierras bajas planas: Mologo-Sheksninskaya, Meshcherskaya, bosques bielorrusos, Pridnestrovskaya, Vasyuganskaya, etc.
El valor del coeficiente μ se fija en función de la zona natural y del porcentaje de seguridad según Tabla. 6.
El parámetro hp% se calcula a partir de la dependencia
El coeficiente δ1 se calcula (para h0 > 100 mm) mediante la fórmula
El coeficiente δ2 está determinado por la relación
El cálculo de los caudales máximos de agua durante la crecida primaveral se realiza de forma tabular (Cuadro 7).
Los niveles de pleamar (HWL) del suministro calculado se establecen según las curvas de caudales de agua para los correspondientes valores de Qmaxp% y tramos calculados.
Con cálculos aproximados, se puede establecer el caudal máximo de agua de una crecida de lluvia según la dependencia
En cálculos responsables, la determinación del flujo máximo de agua debe realizarse de acuerdo con las instrucciones de los documentos reglamentarios.
Los recursos hídricos constituyen la riqueza nacional de nuestro país. Según la segunda vuelta anual total, Rusia ocupa uno de los primeros lugares en el mundo.
Para realizar cálculos de consumo de agua, distribución Recursos hídricos entre varias ramas de la economía nacional y para resolver otros problemas prácticos en hidrología, se utilizan las siguientes características cuantitativas de la escorrentía.
Volumen de flujo W, metro 3 - esta es la cantidad de agua que fluye a través de la sección considerada del curso de agua durante cualquier período de tiempo T. De mayor interés es el volumen de escurrimiento anual, para el cual T=31,56 10 6 Con.
Capa de drenaje y, mm- la cantidad de agua que fluye de la cuenca durante cualquier período de tiempo, expresada como una capa distribuida uniformemente sobre el área de la cuenca.
Consumo de agua Q, metro 
/C es el volumen de agua que fluye a través de la sección transversal del flujo ( sección clara) por unidad de tiempo. Consumo medio de agua a lo largo del tiempo T se define por la expresión
(2.7)
Módulo de drenaje M, l/s/km 
es el cociente de la descarga de agua dividido por el área de captación. El módulo de escorrentía muestra la cantidad de agua que fluye de una unidad de área de captación por unidad de tiempo
(2.8)
Coeficiente de escorrentía 
es la relación entre la capa de escorrentía y la capa de precipitación
(2.9)
De estas características, en la práctica de los cálculos de ingeniería, el consumo de agua más utilizado q y tasa de flujoW sobre es el volumen de escorrentía anual promedio a largo plazo. Mediciones de escorrentía realizadas en ríos durante mucho tiempo ( más de 100 años), muestran que su valor está sujeto a fluctuaciones significativas. Al mismo tiempo, el flujo de agua en el río cambia durante el año calendario, es decir, hay una distribución intraanual de la escorrentía, y de año en año. El primer tipo de fluctuación de la escorrentía se debe principalmente a la alimentación del río y se analizará a continuación.
El régimen de caudales está determinado por el clima y un conjunto de factores físicos y geográficos. Estos incluyen el relieve, el suelo y la cubierta vegetal, la presencia de lagos y pantanos en la cuenca. Recientemente, la escorrentía se ha visto cada vez más influenciada por la actividad humana.
El principal factor en la formación de la escorrentía son las condiciones climáticas. El tamaño de la escorrentía y sus cambios durante el año y durante un largo período están determinados principalmente por la cantidad de precipitación, evaporación, humedad del aire, etc. En áreas con exceso de humedad, la precipitación juega un papel decisivo en la formación de la escorrentía anual ( el río Neva tiene un coeficiente de escorrentía 0.70 ). En áreas con una evaporación significativa, la dependencia de la escorrentía de la precipitación es menos pronunciada (el río Don es el coeficiente de escorrentía 0.16 ).
Todos los años, la escorrentía del río pasa por el mismo ciclo de cambios. Mientras tanto, las fechas de inicio de las fases de fluctuaciones y los valores de las descargas de agua cambian en una serie a largo plazo. El volumen anual de escorrentía cambia con ellos. Estas fluctuaciones se deben a un número significativo de factores y la escorrentía puede considerarse como un proceso aleatorio. Para determinar el consumo de agua característico - máximo, mínimo y promedio anual, se utiliza el aparato de estadística matemática.
El impacto de la actividad humana - antropogénico el impacto en la naturaleza conduce a una violación de los procesos naturales de formación de escorrentía. Los embalses realizan fuertes cambios en la distribución del caudal intraanual. Sin embargo, esto también reduce la escorrentía anual promedio debido a la evaporación de la superficie del agua. El cambio en la escorrentía anual es más notorio después de la creación de embalses en regiones áridas. Aún más pérdida de escorrentía en zonas de agricultura de regadío. La escorrentía se reduce como resultado del suministro de agua municipal e industrial, así como debido a medidas agrotécnicas y de recuperación forestal.
Actualmente, no son los recursos hídricos limitados en el país en su conjunto, sino el fuerte deterioro de la calidad del agua lo que causa especial preocupación. Casi todos los usuarios del agua son responsables de esto: industria, transporte, agricultura y otros sectores. Por lo tanto, el problema de proporcionar agua limpia a una persona y el problema de preservar la fauna de ríos, lagos y mares han adquirido ahora un carácter global. La protección de los recursos hídricos es una de las tareas más importantes en la protección del medio ambiente.
