Otjecaj nastao padalinama koje padaju na površinu zemlje, čiji višak nema vremena da ispari i teče u rijeke. Režim riječnih tokova određuje režim rijeke u cjelini – kolebanja vodostaja, kretanje nanosa (čvrsto otjecanje), stvaranje riječnih kanala. Doktrina riječnog toka glavni je dio hidrologije kopnenih voda.
Teritorij s kojeg voda teče u rijeku, tzv. njegovo razvodno područje (sliv); granica koja dijeli slivove rijeka, tzv. vododjelnica. Postoji površinsko otjecanje koje ulazi u rijeke kroz jaruge, potoke, rijeke i podzemno otjecanje koje nastaje prodiranjem vode u stijene koje prekrivaju površinu zemlje. Površinsko otjecanje dijeli se na snježno otjecanje – otjecanje otopljene vode i otjecanje kišnice. Zauzvrat, u otjecanju otopljenih voda razlikuje se obična snježna ishrana - u proljeće u područjima sa stabilnom zimom kada je oslobođena snježnog pokrivača, ishrana planinskog snijega - koja se javlja u proljeće i ljeto u visoko ležećim dijelovima sliva, i na istom mjestu - glacijalna prehrana . Površinsko otjecanje karakteriziraju oštre fluktuacije godišnjih doba. Podzemno otjecanje je stabilno.
Ovisno o vrsti hrane u godišnjem ciklusu otjecanja, izmjenjuju se razdoblja visokog i niskog otjecanja - poplave, značajno povećanje vodnosti rijeke, koje se u određenoj mjeri ponavlja iz godine u godinu. vrijeme; niska voda - razdoblje niskog protoka, kada rijeke dobivaju prevlast. mljevena (podzemna) hrana; poplave - nepravilna, obično kratkotrajna, ponekad vrlo oštra povećanja otjecanja uzrokovana Ch. arr. pljuskovi. Recam b. h. terr. SSSR karakterizira izrazita proljetna poplava, čiji je protok blizu 50% godišnje. Na Daleki istok otjecanje proljetnih poplava pada na 30-40% godišnje, au sjetvi. i središnji Kazahstan i u podnožju Usp. Azija - raste na 90-95%. Prizemno (podzemno) otjecanje, koje održava stabilne niske stope protoka vode u rijekama, značajno je (do 30% godišnje) u područjima s vlažnom i relativno blagom klimom - u zapadnoj Europi. dijelovi SSSR-a. U zoni vječni led a u sušnim područjima Yu.-V. otjecanje podzemnih voda je nisko, a rijeke se povremeno smrzavaju i presušuju. Sezonska nepravilnost R. s. značajno je izglađena tekućim jezerima (na primjer, prirodno regulirane rijeke - Neva, Angara itd.).
Otjecanje rijeka jedan je od članaka vodne bilance kopna. Jednadžba vodne bilance sliva za određeno vremensko razdoblje ispisuje se u obliku: otjecanje - oborine - isparavanje - prirast rezervi vlage. Atmosferske oborine uključuju sve vrste vode koje ulaze u sliv: kišu, snijeg, kondenzaciju na površini kopna i vodenih tijela, kao iu porama tla. Isparavanje se događa s površine tla sliva, iz svih vodnih tijela - jezera, ribnjaka, rijeka itd., kao i transpiracijom (disanjem) biljaka.
Rezerve vlage u slivu sadržane su u obliku površinskih voda (akumulacije), snijega, leda i podzemnih voda. Prirast zaliha za razmatrano vremensko razdoblje može biti pozitivan i negativan. U potonjem slučaju potrošne rezerve vlage povećavaju otjecanje. Primjer intenzivnog korištenja vodnih rezervi je nastanak proljetnih poplava zbog otapanja snijega nakupljenog tijekom zime. Fluktuacije u zalihama vlage u slivu značajno redistribuiraju otjecanje tijekom godišnjeg ciklusa. Kada se razmatraju dugoročna razdoblja, te se fluktuacije mogu zanemariti, a jednadžba ravnoteže vode poprima jednostavan oblik: otjecanje - oborine - isparavanje.
udio taloženje, pretvarajući se u riječno otjecanje, tzv. koeficijent otjecanje. Na području SSSR-a ovaj koeficijent. kreće se od vrijednosti blizu 1 na krajnjem sjeveru i visokim planinama do vrijednosti blizu 0 u pustinjama i sušnim stepama. Vrijednost prosječnog dugotrajnog otjecanja koji ulazi u rijeke s 1 km2 slivnog područja karakterizira visina sloja otjecanja, obično izražena u mm! godine, i brzina protoka (prosječni višegodišnji modul otjecanja) - broj litara vode koja ulazi u sekundi s 1 km2 slivnog područja. Sadržaj vode na različitim dijelovima teritorija SSSR-a karakteriziraju moduli otjecanja blizu 100 l/sec-km2 u visokoplaninskim predjelima i do 0 u srednjoazijskim pustinjama. U središnjem dijelu Europe. terr. SSSR, u moskovskoj regiji, brzina protoka je približno 6 l) sec - km2.
Protok rijeke kontinuirano fluktuira. U njezinim kolebanjima tijekom godišnjih doba uočava se iz godine u godinu jasno izražen ciklus koji se, na primjer, ponavlja. veći dio teritorija SSSR-a karakteriziraju proljetne poplave i relativno malo otjecanje tijekom ostatka godine, prekinuto kišnim poplavama. U dugotrajnom otjecanju utvrđene su fluktuacije. učestalost nije utvrđena.
Grafikon koji prikazuje fluktuacije protoka vode u rijeci u određenom vremenskom razdoblju (godina, proljetna poplava, itd.), tzv. hidrograf.
Proračuni riječnog toka izvedeni u svezi s projektiranjem hidrotehnike. građevine se temelje na podacima o protoku rijeka, registrirani hidrometrijski. opažanja. Obrasci praćeni fluktuacijama otjecanja tijekom proteklog razdoblja služe kao osnova za predviđanje otjecanja za budućnost. Sastav proračunskih karakteristika otjecanja i redoslijed analize ovise o problemu upravljanja vodama. Ključne značajke- prosječni dugoročni protok vode, koji određuje ukupni protok vode vodotoka, varijabilnost godišnjih volumena otjecanja, sezonski raspored otjecanja, vrijednosti min. i max, protok vode. U nedostatku ili nedostatku promatranja otjecanja dotične rijeke, koriste se geografske metode. hidrološka interpolacija. karakteristike, kao i empirijske ovisnosti. Rezultati takvih neizravnih izračuna nisu vrlo pouzdani i točni.
Režim toka rijeke mijenja se tijekom vremena pod utjecajem ljudskih aktivnosti koje transformiraju krajolik vododjelnice. Najizraženiji je utjecaj na otjecanje neposrednih vodoprivrednih mjera koje se provode kroz hidrotehniku. strukture. Promjene koje se unose u režim otjecanja sastoje se u njegovoj preraspodjeli između godina i godišnjih doba kao rezultat rada regulacijskih akumulacija, u povlačenju vode iz rijeka za vodoopskrbu, zalijevanje i navodnjavanje, u prijenosu dijela otjecanja u druge slivove. , u gubitku vode isparavanjem iz površinskih rezervoara vode. Na režim riječnog toka utječu i agro- i šumarstvo. aktivnosti koje se provode u slivovima - oranje djevičanskog zemljišta, poprečno oranje, zadržavanje snijega, krčenje šuma, pošumljavanje itd.
Lit .: Kritsky S. N., Menkel M. F., Hidrološki temelji riječne hidrotehnike. M.-L., 1950.; Sokolovsky D. L., Otjecanje rijeke, 2. izd., L., 1959.
Otjecanje u širem smislu glavni je element kontinentalne veze globalnog kruženja tvari i energije. Otjecaj uključuje površinske i podzemne dijelove. Površinski otjecaj, pak, sastoji se od riječnog otjecanja i otjecanja leda s ledenjaka.
Riječni otjecaj uključuje otjecanje vode, otjecanje sedimenta, otjecanje otopljene tvari i otjecanje topline.
otjecanje vode (otjecanje vode) je i proces otjecanja vode u riječnim sustavima i karakteristika količine otječene vode. Otjecanje vode jedan je od najvažnijih fizičko-geografskih i geoloških čimbenika; proučavanje oticanja vode - glavni zadatak hidrologija zemljišta. Otjecanje vode nazivati "otjecanjem tekućine" se ne preporučuje.
otjecanje sedimenta je proces kretanja nanosa u riječnim sustavima i karakterizira količinu sedimenta koji se kreće u rijekama. Otjecanje sedimenta sastoji se od otjecanja suspendiranog nanosa (nanos nošen u debljini riječnog toka u suspendiranom stanju) i otjecanja vučnog opterećenja (nanos nošen strujanjem koritom rijeke u stanju vuče). Otjecanje sedimenta se ne preporuča nazivati "čvrstim otjecanjem".
otopljeni otpad - to je proces prijenosa u riječnim sustavima tvari otopljenih u vodi i karakteristika njihove količine. Tvari otopljene u riječnim vodama su ioni soli, biogene i organska tvar, plinovi i sl. Ponekad se otjecanje otopljenih tvari naziva ionsko otjecanje ili otjecanje soli (u ovom slučaju se misli samo na otjecanje otopljenih mineralnih tvari).
Hladnjak (toplinsko otjecanje) je proces prijenosa topline zajedno s riječnim vodama i njegova kvantitativna karakteristika.
Očito je da je glavna komponenta riječnog otjecanja otjecanje vode, bez koje su druge vrste otjecanja također nemoguće. Otjecanje vode je proces koji određuje sve druge vrste kretanja tvari i energije u riječnim sustavima, njihovu pokretačku snagu. Otjecanje sedimenata, otopljenih tvari i topline ovisi kako o otjecanju vode (nositelj ostalih sastavnica riječnog otjecanja) i njenim kvantitativnim karakteristikama, tako i o sadržaju sedimenata, otopljenih tvari i topline po jedinici protoka vode.
Mnogo je već rečeno o glavnim prirodnim i antropogenim čimbenicima koji određuju otjecanje vode, posebice kada je riječ o hranjenju rijeka. To su prije svega klimatski čimbenici, kao i čimbenici temeljne površine i čovjekove gospodarske aktivnosti. Razmotrimo glavne kvantitativne karakteristike vodenog otjecanja koje se koristi u hidrologiji: protok vode, volumen otjecanja, sloj otjecanja, modul otjecanja, koeficijent otjecanja, koeficijent modula.
Glavna karakteristika riječnog toka je potrošnja vode, tj. volumen vode koji teče poprečnim presjekom protoka u jedinici vremena ( P, m3/s). Mjerenja određuju samo prosječni protok vode u danom hidrometrijskom presjeku tijekom vremena mjerenja (per velike rijeke ah, to bi mogao biti interval vremena mjeren satima). Proces mjerenja protoka vode u rijekama je prilično naporan, te je stoga broj mjerenja tijekom godine obično ograničen. Za izračunavanje prosječnih dnevnih vrijednosti protoka vode u praktičnoj hidrologiji obično se koriste grafikoni odnosa između vodostaja i protoka vode. Prema takvim rasporedima (oni se nazivaju krivulje troškova ili rasporedi Q=fidži)) Protoci vode se mogu odrediti iz podataka razine za bilo koji dan, bez obzira na to je li sam protok vode izmjeren tog dana ili ne. Na temelju tako dobivenog prosječnog dnevnog protoka vode može se konstruirati hidrograf. Na broj karakterističan protok vode uključuju troškove različitih faza vodnog i ledenog režima rijeke, na primjer, maksimalni (vršni) vodotoci poplava i poplava, minimalni vodotoci niske vode, voda teče na početku proljetnog zanošenja leda , itd.
Protok riječne vode podložan je stalnim promjenama. U hidrologiji rijeka postoje dva glavna pristupa analizi njihovih promjena. Na prvom - genetskom - analiziraju razloge promjene otjecanja, otkrivaju odnos fluktuacija otjecanja s odlučujućim, uglavnom klimatskim, čimbenicima. U drugoj - vjerojatnosnoj - procijenite vjerojatnost pojave određenih protoka vode na danoj rijeci: što se protok riječne vode više razlikuje u ovaj trenutak više ili manje od nekih Srednja veličina(“norma”), to je manje vjerojatno. U hidrologiji, razvijen cijeli sustav posebne metode statističke i vjerojatnosne procjene fluktuacija riječnog toka u prisutnosti, nedostatku i odsutnosti podataka promatranja. U hidrologiji se široko koristi koncept prosječnog protoka vode u određenom vremenskom intervalu. Na(dekada, mjesec, godišnje doba, godina, broj godina). Takvi troškovi vode izračunavaju se prema formulama oblika:
gdje qi- prosječna dnevna potrošnja vode; P je broj dana u razmatranom vremenskom intervalu. Tako se, na primjer, prosječna godišnja potrošnja vode u normalnoj (ne prijestupnoj) godini utvrđuje zbrajanjem cjelokupne prosječne dnevne potrošnje vode za godinu i dijeljenjem zbroja s 365. Slično, prosječna dugoročna potrošnja vode ( često se naziva "protok" a označava se sa P 0) određuje se formulom:
gdje qi - srednji godišnji troškovi voda; N- broj godina.
Pretpostavlja se da je brzina otjecanja stabilna vrijednost, tj. aritmetička srednja vrijednost izračunata tijekom dovoljno dugog razdoblja ostaje konstantna bez obzira na dodavanje novih članova nizu varijacija. Koncept stabilnosti brzine otjecanja nije sasvim ispravan. Klimatski čimbenici na velike prostore ne ostaju nepromijenjeni kroz duga razdoblja, ne samo pretpovijesna, nego i povijesna. Ove fluktuacije su cikličke prirode s trajanjem ciklusa od oko 1800 godina; mokri ciklusi zamjenjuju se suhim, a potonji ponovno zamjenjuju mokri. Osim cikličkih fluktuacija u otjecanju uzrokovanih cikličkim kolebanjima klimatskih čimbenika, promjene otjecanja uzrokovane su ekonomska aktivnost osoba. Te su promjene obično jednostrano usmjerene. S obzirom na cikličke fluktuacije u oticanju, Uobičajeno je da se prosječno godišnje otjecanje smatra njegovom srednjom aritmetičkom vrijednošću izračunatom tijekom dugog razdoblja, uključujući najmanje dva potpuna ciklusa fluktuacija otjecanja. Ciklus se sastoji od dvije faze sadržaja vode - visokovodne i malovodne.
Volumen protoka voda je volumen vode koji je prošao kroz zadani presjek riječnog toka u bilo kojem vremenskom intervalu. Protok vode se stoga može smatrati volumenom protoka vode u 1 s.
Volumen protoka vode izračunava se po formuli:
gdje W - volumen otjecanja, m 3; P - prosječna potrošnja vode za vremenski interval Na (Q u m 3 / s, Na u c). Za velike rijeke W često je zgodnije izraziti u km 3 (osobito ako govorimo o godišnjim vrijednostima).
otjecanje sloja - to je količina vode koja teče iz sliva za bilo koji vremenski interval, jednaka debljini sloja, ravnomjerno raspoređena po slivnom području i izražena u milimetrima. Ovu vrijednost je prikladno predstaviti kao količinu vode, brojčano jednaku debljini sloja, koja će se dobiti ako se volumen otjecanja za bilo koje razdoblje ravnomjerno rasporedi po površini bazena. Ovisno o mjernim jedinicama, volumen protoka se izračunava na sljedeći način:
gdje na - sloj otjecanja, mm; F- površina sliva, km2.
Odvodni modul voda je količina vode koja teče iz jedinice sliva u jedinici vremena. Modul protoka vode obično se označava sa M, l / (s-km 2), a izračunava se po formuli:
gdje P- bilo koji protok vode (i trenutni, na primjer, maksimalni i prosječni u vremenskom intervalu Na)
Koeficijent otjecanja - omjer veličine (volumena ili sloja) otjecanja i količine padalina koje su pale na slivno područje koje je uzrokovalo pojavu ovog otjecanja:
gdje na i x u mm, 7i1vm 3 ili km 3. Koeficijent otjecanja obično se izračunava za prosječni dugotrajni sloj otjecanja i oborinski sloj, odnosno za hidrološku godinu. Ponekad se koeficijent otjecanja izračunava i za poplavu; u ovom slučaju, sloj otjecanja za poplavu dijeli se na sloj vode koji se sastoji od atmosferskih oborina tijekom poplavnog razdoblja i zaliha vode u snježnom pokrivaču nakupljenog tijekom prethodne zime. Koeficijent otjecanja je bezdimenzionalna vrijednost koja varira od 0 do 1.
Modularni faktor Do može se dobiti iz relacija:
K, \u003d Q, / Q a \u003d M i / M 0 \u003d W l / W 0 \u003d / y 0, (2.19)
gdje respektivno Q h M h W h y t- otjecanje za bilo koje razdoblje; P 0 , M 0 , W0,vau - otjecanje tijekom višegodišnjeg razdoblja, odnosno stopa otjecanja. U sušnim godinama Do Do > 1. Karakteristike protoka mogu se izračunati zasebno za podzemne i površinske komponente, na primjer, modul površinsko otjecanje i podzemni odvodni modul.
U ovom članku ćemo detaljno razmotriti pitanje koliki je godišnji protok rijeke. Također ćemo saznati što utječe na ovaj pokazatelj, koji određuje punoću rijeke. Navodimo najznačajnije rijeke planeta, vodeće u godišnjem protoku.
riječno otjecanje
Najvažniji dio planetarnog ciklusa vode - ovo jamstvo života na Zemlji - su rijeke. Kretanje vode u njihovim mrežama događa se pod utjecajem gravitacijskog gradijenta, odnosno zbog visinske razlike između dvije točke Zemljina površina. Voda se kreće iz višeg područja u niže područje.
Hrani se topljenjem ledenjaka, padalinama i podzemne vode, koja je izašla na površinu, rijeke nose svoje vode do ušća - obično u jedno od mora.
Međusobno se razlikuju kako po duljini, gustoći i grananju riječne mreže, tako i po protoku vode u određenom vremenskom razdoblju - po količini koja prolazi kroz dionicu ili trasu rijeke u jedinici vremena. U ovom slučaju, ključni parametar bit će protok vode u dijelu rijeke na ušću, budući da se zasićenje ili puni protok mijenja prema gore od izvora do ušća.
Godišnji protok rijeke u geografiji je pokazatelj, za određivanje kojeg je potrebno uzeti u obzir količinu vode koja teče u sekundi iz četvorni metar teritorij koji se razmatra, kao i omjer ispuštanja vode i volumena oborina.
godišnji otjecaj
Dakle, godišnji protok rijeke je, prije svega, količina vode koju rijeka izbaci kada padne u njezino ušće. Možete to reći i malo drugačije. Količina vode koja za navedeni vremenski period prođe kroz dio rijeke na njenom ušću je godišnji protok rijeke.
Definicija ovog parametra pomaže karakterizirati puni tok određene rijeke. Sukladno tome, rijeke s najvećom stopom godišnjeg protoka bit će najpunovodnije. Jedinica mjerenja potonjeg je volumen, izražen u kubnih metara ili kubičnih kilometara godišnje.
solidna zaliha
Kada se uzme u obzir veličina godišnjeg otjecanja, mora se uzeti u obzir da rijeka ne nosi čistu, destiliranu vodu. Riječna voda, kako u otopljenom tako iu suspendiranom obliku, sadrži ogromnu količinu krutih tvari. Neki od njih - u obliku netopivih čestica - snažno utječu na indeks njegove prozirnosti (mutnoće).
Čvrsti otpad dijelimo na dvije vrste:
- ponderirani - suspenzija relativno laganih čestica;
- dno - relativno teške čestice koje se povlače po dnu do mjesta ušća.
Osim toga, kruto otjecanje se sastoji od produkata trošenja, ispiranja, erozije itd. tla, tla, stijene. Pokazatelj čvrstog otjecanja može doseći, ovisno o punoći i zamućenosti rijeke, desetke, a ponekad i stotine milijuna tona (na primjer, Žuta rijeka - 1500, Ind - 450 milijuna tona).
Klimatski čimbenici koji određuju parametar godišnjeg otjecanja rijeka
Klimatski čimbenici koji određuju godišnji protok rijeke su, prije svega, godišnja količina oborina, sliv riječnog sustava i isparavanje vode s površine (zrcala) rijeke. Potonji čimbenik izravno ovisi o broju sunčanih dana, prosječnoj godišnjoj temperaturi, prozirnosti riječne vode, kao i o brojnim drugim čimbenicima. Važnu ulogu ima i vremenski period u kojem najveći broj taloženje. Ako je toplije, to će smanjiti godišnji otjecaj, i obrnuto. Vlažnost također igra veliku ulogu.
Priroda reljefa
Rijeke koje teku uglavnom ravničarskim terenom, ceteris paribus, manje su vodene od pretežno planinskih rijeka. Što se tiče godišnjeg otjecanja, potonji može nekoliko puta premašiti ravne.
Postoji mnogo razloga za to:
- planinske rijeke, koje imaju mnogo veći nagib, teku brže, što znači da riječna voda ima manje vremena da ispari;
- u planinama je temperatura uvijek mnogo niža, pa je stoga isparavanje slabije;
- u planinskim područjima ima više oborina i više rijeka, što znači da je godišnji protok rijeke veći.
To, trčeći malo unaprijed, pojačava činjenica da priroda tla u planinskim područjima ima manju apsorpciju, odnosno veći volumen vode dolazi na usta.
Priroda tla, pokrivač tla, vegetacija
Otjecanje rijeke uvelike je određeno prirodom površine preko koje rijeka nosi svoje vode. Godišnji protok rijeke je pokazatelj na koji prvenstveno utječe priroda tla.
Stijene, glina, kamenito tlo, pijesak su vrlo različiti propusnost u odnosu na vodu. Visoko upijajuće površine (npr. pijesak, suho tlo) drastično će smanjiti volumen godišnjeg protoka rijeke koja kroz njih teče, dok gotovo vodonepropusni tipovi površina (izbočene stijene, guste gline) praktički neće utjecati na parametre riječnog toka. , prolazeći riječne vode kroz svoj teritorij bez ikakvih gubitaka.
Krajnje važan čimbenik je i zasićenost tla vodom. Dakle, obilno navlažena tla ne samo da neće "odnijeti" otopljenu vodu tijekom proljetnog topljenja snijega, već su također u stanju "dijeliti" višak vode.
Važna je i priroda vegetacijskog pokrivača obala rijeke koja se proučava. Na primjer, one od njih koje teku kroz šumovito područje su vodenije, ceteris paribus, u usporedbi s rijekama u stepskoj ili šumsko-stepskoj zoni. To je posebno zbog sposobnosti vegetacije da smanji ukupno isparavanje vlage s površine zemlje.
Najveće rijeke na svijetu
Razmotrimo rijeke s najobimnijim protokom. Da biste to učinili, nudimo vam tablicu.
| Hemisfera | ime rijeke | Godišnji otjecanje rijeke, tisuća kubnih metara km |
||
| Južna Amerika | R. Amazon | |||
| sjeverne | ||||
| Južna Amerika | R. Rio Negro | |||
| sjeverne | Južna Amerika | R. Orinoko | ||
| sjeverne | R. Jenisej | |||
| sjeverne | Sev. Amerika | R. Mississippi | ||
| Južna Amerika | R. Paraná | |||
| sjeverne | ||||
| Južna Amerika | R. Tocantins | |||
| R. Zambezi | ||||
| sjeverne | ||||
| sjeverne |
Nakon analize ovih podataka, može se shvatiti da je godišnji protok ruskih rijeka, poput Lene ili Jeniseja, prilično velik, ali se još uvijek ne može usporediti s godišnjim protokom tako moćnih rijeka punog toka poput Amazone ili Kongo, koji se nalazi na južnoj hemisferi.
28.07.2015
Fluktuacije riječnog otjecanja i kriteriji za njegovu ocjenu. Riječno otjecanje je kretanje vode u procesu njezina kruženja u prirodi, kada teče niz riječni kanal. Protok rijeke određen je količinom vode koja protječe kroz riječni kanal za određeno vremensko razdoblje.
Na režim protoka utječu brojni čimbenici: klimatski - oborine, isparavanje, vlažnost i temperatura zraka; topografski - teren, oblik i veličina riječnih slivova i tlo-geološki, uključujući vegetacijski pokrov.
Za bilo koji bazen, što je više oborina i manje isparavanja, to je veći tok rijeke.
Utvrđeno je da se povećanjem površine sliva povećava i trajanje proljetne poplave, dok hidrograf ima izduženiji i „mirniji“ oblik. U lako propusnim tlima ima više filtracije i manje otjecanja.
Prilikom izvođenja različitih hidroloških proračuna vezanih uz projektiranje hidrograđevina, melioracijskih sustava, vodoopskrbnih sustava, mjera za suzbijanje poplava, prometnica i dr. određuju se sljedeće glavne karakteristike riječnog toka.
1. Potrošnja vode je volumen vode koja teče kroz razmatrani dio u jedinici vremena. Prosječna potrošnja vode Qcp izračunava se kao aritmetički prosjek troškova za dano vremensko razdoblje T:
2. Volumen protoka V- to je volumen vode koji teče kroz zadanu metu za razmatrani vremenski period T
3. Odvodni modul M je protok vode po 1 km2 slivnog područja F (ili koji teče iz jedinice sliva):
Za razliku od protoka vode, modul otjecanja nije povezan s određenim dijelom rijeke i karakterizira otjecanje iz sliva u cjelini. Prosječni višegodišnji modul otjecanja M0 ne ovisi o sadržaju vode pojedinih godina, već je određen samo prema zemljopisna lokacija riječno korito. To je omogućilo hidrološko zoniranje naše zemlje i izradu karte izolinija prosječnih dugoročnih modula otjecanja. Te su karte dane u relevantnoj regulatornoj literaturi. Poznavajući područje sliva rijeke i određujući za njega vrijednost M0 pomoću izolinske karte, možemo odrediti prosječni dugoročni protok vode Q0 ove rijeke koristeći formulu
Za usko raspoređene riječne dionice, moduli otjecanja mogu se uzeti konstantnim, t.j.
Odavde, prema poznatom protoku vode u jednoj dionici Q1 i poznati trgovi slivova u ovim dionicama F1 i F2, ispuštanje vode u drugom dijelu Q2 može se utvrditi omjerom
4. Odvodni sloj h- to je visina sloja vode, koja bi se dobila jednolikom raspodjelom po cijeloj površini sliva F volumena otjecanja V za određeno vremensko razdoblje:
Za prosječni višegodišnji sloj otjecanja h0 proljetne poplave izrađene su konturne karte.
5. Modularni koeficijent drenaže K je omjer bilo koje od gore navedenih karakteristika otjecanja i njegove aritmetičke sredine:
Ovi se koeficijenti mogu postaviti za bilo koje hidrološke karakteristike (protoci, razine, oborine, isparavanje, itd.) i za bilo koja razdoblja protoka.
6. Koeficijent otjecanja η je omjer sloja otjecanja i sloja oborina koji je pao na sliv x:
Ovaj se koeficijent može izraziti i kao omjer volumena otjecanja i volumena oborine za isto vremensko razdoblje.
7. Protok- najvjerojatnija prosječna dugoročna vrijednost otjecanja, izražena bilo kojom od gore navedenih karakteristika otjecanja u višegodišnjem razdoblju. Da bi se uspostavila norma otjecanja, niz promatranja trebao bi biti najmanje 40 ... 60 godina.
Godišnji protok Q0 određuje se formulom
Budući da je broj godina promatranja na većini vodomjera obično manji od 40, potrebno je provjeriti je li taj broj godina dovoljan za dobivanje pouzdanih vrijednosti norme otjecanja Q0. Da biste to učinili, izračunajte srednju kvadratnu pogrešku brzine protoka prema ovisnosti
Trajanje razdoblja promatranja je dovoljno ako vrijednost srednje kvadratne pogreške σQ ne prelazi 5%.
Na promjenu godišnjeg otjecanja pretežito utječu klimatski čimbenici: oborine, isparavanje, temperatura zraka itd. Svi su oni međusobno povezani, a zauzvrat ovise o nizu razloga koji su slučajne prirode. Stoga su hidrološki parametri koji karakteriziraju otjecanje određeni skupom slučajnih varijabli. Prilikom projektiranja mjera za rafting drvetom potrebno je poznavati vrijednosti ovih parametara s potrebnom vjerojatnošću njihovog prekoračenja. Primjerice, u hidrauličkom proračunu drvenih rafting brana potrebno je postaviti maksimalni protok proljetne poplave, koji se može prekoračiti pet puta u stotinu godina. Ovaj se problem rješava metodama matematičke statistike i teorije vjerojatnosti. Za karakterizaciju vrijednosti hidroloških parametara - troškova, razina itd., koriste se sljedeći koncepti: frekvencija(ponavljanje) i sigurnost (trajanje).
Učestalost pokazuje koliko je slučajeva tijekom razmatranog vremenskog razdoblja bila vrijednost hidrološkog parametra u određenom intervalu. Na primjer, ako se prosječni godišnji protok vode na određenom dijelu rijeke promijenio tijekom niza godina promatranja od 150 do 350 m3/s, tada je moguće utvrditi koliko su puta vrijednosti ove vrijednosti bile u intervali 150...200, 200...250, 250.. .300 m3/s itd.
sigurnost pokazuje u koliko slučajeva je vrijednost hidrološkog elementa imala vrijednosti jednake ili veće od određene vrijednosti. U širem smislu, sigurnost je vjerojatnost prekoračenja zadane vrijednosti. Dostupnost bilo kojeg hidrološkog elementa jednaka je zbroju frekvencija uzvodnih intervala.
Učestalost i dostupnost mogu se izraziti brojem pojava, ali se u hidrološkim proračunima najčešće definiraju kao postotak od ukupni brojčlanovi hidrološke serije. Primjerice, u hidrološkom nizu ima dvadeset vrijednosti prosječnih godišnjih protoka vode, od kojih je šest imalo vrijednost jednaku ili veću od 200 m3/s, što znači da je taj protok osiguran sa 30%. Grafički, promjene u učestalosti i dostupnosti prikazane su krivuljama učestalosti (slika 8a) i dostupnosti (slika 8b).
U hidrološkim proračunima češće se koristi krivulja vjerojatnosti. Iz ove krivulje se vidi da što je veća vrijednost hidrološkog parametra, to je postotak raspoloživosti manji i obrnuto. Stoga je općenito prihvaćeno da su godine za koje je raspoloživost otjecanja, odnosno prosječni godišnji protok vode Qg manja od 50% visokovodne, a godine s Qg više od 50% malovodne. Godina sa sigurnošću otjecanja od 50% smatra se godinom prosječnog sadržaja vode.
Dostupnost vode u godini ponekad karakterizira njezina prosječna učestalost. Za visokovodne godine učestalost pojavljivanja pokazuje koliko se često u prosjeku javljaju godine danog ili većeg udjela vode, a za malovodne godine danog ili manjeg udjela vode. Na primjer, prosječni godišnji ispust u visokovodnoj godini s 10% sigurnosti ima prosječnu učestalost 10 puta u 100 godina ili 1 put u 10 godina; prosječna učestalost sušne godine 90% sigurnosti također ima frekvenciju od 10 puta u 100 godina, budući da će u 10% slučajeva prosječni godišnji protok imati niže vrijednosti.
Godine određenog sadržaja vode imaju odgovarajući naziv. U tablici. 1 za njih su navedene dostupnost i ponovljivost.
Odnos između ponovljivosti y i dostupnosti p može se zapisati na sljedeći način:
za vlažne godine
za sušne godine
Svi hidraulički objekti za regulaciju kanala ili toka rijeka izračunavaju se prema sadržaju vode u godini određene opskrbe, što jamči pouzdanost i nesmetan rad objekata.
Procijenjeni postotak osiguravanja hidroloških pokazatelja reguliran je "Uputom za projektiranje rafting poduzeća".
Krivulje opskrbe i metode njihovog izračuna. U praksi hidroloških proračuna koriste se dvije metode konstruiranja krivulja ponude: empirijska i teorijska.
Razumna računica empirijska krivulja obdarenosti može se izvesti samo ako je broj promatranja riječnog otjecanja veći od 30...40 godina.
Prilikom izračunavanja raspoloživosti članova hidrološke serije za godišnje, sezonske i minimalne protoke, možete koristiti formulu N.N. Chegodaeva:
Za utvrđivanje sigurnosti maksimalna potrošnja voda primijeniti ovisnost S.N. Kritsky i M.F. Menkel:
Postupak za konstruiranje empirijske krivulje obdarenosti:
1) svi članovi hidrološke serije bilježe se opadajućim redoslijedom u apsolutnoj vrijednosti;
2) svakom članu serije dodjeljuje se redni broj, počevši od jednog;
3) sigurnost svakog člana opadajućeg niza određena je formulama (23) ili (24).
Na temelju rezultata proračuna gradi se sigurnosna krivulja, slična onoj prikazanoj na sl. 8b.
Međutim, empirijske krivulje obdarenosti imaju niz nedostataka. Čak i uz dovoljno dugo razdoblje promatranja, ne može se jamčiti da ovaj interval pokriva sve moguće maksimume i minimalne vrijednosti riječno otjecanje. Procijenjene vrijednosti sigurnosti otjecanja od 1...2% nisu pouzdane, jer se dovoljno potkrijepljeni rezultati mogu dobiti samo s brojem promatranja tijekom 50...80 godina. U tom smislu, uz ograničeno razdoblje promatranja hidrološkog režima rijeke, kada je broj godina manji od trideset, ili u njihovoj potpunoj odsutnosti, grade se teorijske sigurnosne krivulje.
Istraživanja su pokazala da raspodjela slučajnih hidroloških varijabli najbolje odgovara jednadžbi Pearsonove krivulje tipa III, čiji je integralni izraz krivulja ponude. Pearson je dobio tablice za konstruiranje ove krivulje. Sigurnosna krivulja može se konstruirati s dovoljnom točnošću za praksu u tri parametra: aritmetička sredina članova niza, koeficijenti varijacije i asimetrija.
Aritmetička sredina članova niza izračunava se formulom (19).
Ako je broj godina promatranja manji od deset ili uopće nije bilo promatranja, tada se prosječni godišnji protok vode Qgcp uzima jednak prosječnom dugotrajnom Q0, odnosno Qgcp = Q0. Vrijednost Q0 može se postaviti korištenjem faktora modula K0 ili modula ponora M0 određenog iz konturnih karata, budući da je Q0 = M0*F.
Koeficijent varijacije Cv karakterizira varijabilnost otjecanja ili stupanj njezine fluktuacije u odnosu na prosječnu vrijednost u danoj seriji, numerički je jednak omjeru standardne pogreške i aritmetičke sredine članova serije. Značajno utječe na vrijednost Cv koeficijenta klimatskim uvjetima, tip prihrane rijeke i hidrografske značajke njezina sliva.
Ako postoje podaci promatranja za najmanje deset godina, godišnji koeficijent varijacije otjecanja izračunava se po formuli
Vrijednost Cv uvelike varira: od 0,05 do 1,50; za drvene rijeke Cv = 0,15...0,40.
Uz kratko razdoblje promatranja riječnog otjecanja ili u njihovoj potpunoj odsutnosti koeficijent varijacije može se utvrditi formulom D.L. Sokolovski:
U hidrološkim proračunima za bazene s F > 1000 km2 koristi se i izolinska karta koeficijenta Cv ako ukupna površina jezera ne prelazi 3% slivnog područja.
U normativnom dokumentu SNiP 2.01.14-83 preporučuje se generalizirana formula K.P. za određivanje koeficijenta varijacije neproučenih rijeka. Uskrsnuće:
Koeficijent zakrivljenosti Cs karakterizira asimetričnost niza koji se razmatra nasumična varijabla o njegovoj prosječnoj vrijednosti. Što manji dio članova serije prelazi vrijednost norme otjecanja, to je veća vrijednost koeficijenta asimetrije.
Koeficijent asimetrije može se izračunati po formuli
Međutim, ova ovisnost daje zadovoljavajuće rezultate samo za broj godina promatranja n > 100.
Koeficijent asimetrije neistraženih rijeka postavlja se prema omjeru Cs/Cv za analogne rijeke, a u nedostatku dovoljno dobrih analoga uzimaju se prosječni omjeri Cs/Cv za rijeke date regije.
Ako je nemoguće utvrditi omjer Cs/Cv za grupu analognih rijeka, tada se vrijednosti koeficijenta Cs za neproučene rijeke prihvaćaju iz regulatornih razloga: za riječne slivove s koeficijentom jezera više od 40%
za zone prekomjerne i promjenjive vlage - arktik, tundra, šuma, šumska stepa, stepa
Za izgradnju teorijske krivulje obdarenja za gornja tri parametra - Q0, Cv i Cs - koristite metodu koju je predložio Foster - Rybkin.
Iz gornje relacije za modularni koeficijent (17) proizlazi da se prosječna dugoročna vrijednost otjecanja zadanog recidiva - Qp%, Mr%, Vp%, hp% - može izračunati po formuli
Koeficijent otjecanja modula godine zadane vjerojatnosti određen je ovisnošću
Nakon utvrđivanja brojnih karakteristika otjecanja za dugotrajno razdoblje različite dostupnosti, moguće je konstruirati krivulju ponude na temelju tih podataka. U tom slučaju, preporučljivo je sve izračune provesti u tabličnom obliku (tablice 3 i 4).
Metode za izračun modularnih koeficijenata. Za rješavanje mnogih vodoprivrednih problema potrebno je poznavati raspodjelu otjecanja po godišnjim dobima ili mjesecima u godini. Unutargodišnja distribucija otjecanje je izraženo u obliku modularnih koeficijenata mjesečnog otjecanja, koji predstavljaju omjer prosječnog mjesečnog protoka Qm.av i prosječnog godišnjeg Qg.av:
Unutargodišnja raspodjela otjecanja različita je za godine različitog udjela vode, pa se u praktičnim proračunima modularni koeficijenti mjesečnog otjecanja određuju za tri karakteristične godine: visokovodnu godinu s 10% opskrbe, prosječnu godinu s 50 % opskrbe, a malovodna godina s 90% opskrbe.
Mjesečni koeficijenti modula otjecanja mogu se utvrditi na temelju stvarnog znanja o prosječnom mjesečnom protoku vode uz prisutnost podataka promatranja za najmanje 30 godina, na analognoj rijeci ili na standardnim tablicama mjesečne raspodjele otjecanja, koje se sastavljaju za različite riječne slivove.
Prosječna mjesečna potrošnja vode utvrđuje se na temelju formule
(33): Qm.cp = KmQg.sr
Maksimalna potrošnja vode. Prilikom projektiranja brana, mostova, laguna, mjera za jačanje obala, potrebno je poznavati maksimalni protok vode. Ovisno o vrsti prihrane rijeke, kao izračunati maksimalni protok može se uzeti maksimalni protok proljetnih ili jesenskih poplava. Procijenjena sigurnost ovih troškova određena je kapitalnom klasom hidrauličnih konstrukcija i regulirana je odgovarajućim normativni dokumenti. Na primjer, drvene rafting brane klase Ill kapitala izračunate su za prolaz maksimalnog protoka vode od 2% sigurnosti, a klase IV - od 5% sigurnosti, konstrukcije za zaštitu obale ne bi se trebale urušiti pri brzinama protoka koji odgovaraju maksimalnom protoku vode od 10% sigurnosti.
Način određivanja vrijednosti Qmax ovisi o stupnju poznavanja rijeke i o razlici između maksimalnih proticaja proljetne i poplave.
Ako postoje promatrački podaci za razdoblje duže od 30 ... 40 godina, tada se gradi empirijska sigurnosna krivulja Qmax, a s kraćim razdobljem - teorijska krivulja. Proračuni uzimaju: za proljetne poplave Cs = 2Sv, a za kišne poplave Cs = (3...4)CV.
Budući da se na vodomjernim postajama prate režimi rijeke, za ta se mjesta obično iscrtava krivulja opskrbe, a maksimalni protok vode na mjestima na kojima se nalaze objekti izračunavaju se omjerom
Za nizinske rijeke maksimalni protok proljetne poplavne vode zadana sigurnost p% izračunava se po formuli
Vrijednosti parametara n i K0 određuju se ovisno o prirodnoj zoni i kategoriji reljefa prema tablici. 5.
I. kategorija - rijeke koje se nalaze unutar brdovitih i visoravni nalik na visoravni - Srednjoruska, Strugo-Krasnenskaya, Sudoma visoravni, Srednjosibirska visoravan itd .;
II kategorija - rijeke u čijim se slivovima izmjenjuju brežuljci s udubinama između njih;
Kategorija III - rijeke, čiji se većina slivova nalazi unutar ravnih nizina - Mologo-Sheksninskaya, Meshcherskaya, bjeloruska šuma, Pridnestrovskaya, Vasyuganskaya itd.
Vrijednost koeficijenta μ postavlja se ovisno o prirodnoj zoni i postotku sigurnosti prema tablici. 6.
Parametar hp% izračunava se iz ovisnosti
Koeficijent δ1 izračunava se (za h0 > 100 mm) po formuli
Koeficijent δ2 određen je relacijom
Proračun maksimalnih ispuštanja vode tijekom proljetne poplave provodi se u tabličnom obliku (tablica 7).
Razine visokih voda (HWL) izračunate opskrbe utvrđuju se prema krivuljama protoka vode za odgovarajuće vrijednosti Qmaxp% i izračunate dionice.
Uz približne izračune, maksimalni protok vode kišne poplave može se postaviti prema ovisnosti
U odgovornim izračunima, određivanje maksimalnog protoka vode treba provesti u skladu s uputama regulatornih dokumenata.
Vodni resursi su nacionalno bogatstvo naše zemlje. Prema ukupnom godišnjem otjecanju, Rusija zauzima jedno od vodećih mjesta u svijetu.
Za izračun potrošnje vode, distribucije vodeni resursi između različitih grana nacionalnog gospodarstva i u rješavanju drugih praktičnih problema u hidrologiji koriste se sljedeće kvantitativne karakteristike otjecanja.
Volumen protoka W, m 3 - to je količina vode koja teče kroz razmatrani dio vodotoka za bilo koje vremensko razdoblje T. Najveći je interes obujam godišnjeg otjecanja, za koji T=31,56 10 6 s.
Odvodni sloj y, mm- količina vode koja teče iz sliva za bilo koje vremensko razdoblje, izražena kao sloj ravnomjerno raspoređen na površini sliva.
Potrošnja vode Q, m 
/c je volumen vode koja teče kroz poprečni presjek toka ( čisti dio) po jedinici vremena. Prosječna potrošnja vode tijekom vremena T definiran je izrazom
(2.7)
Odvodni modul M, l/s/km 
je količnik protoka vode podijeljen s slivnom površinom. Modul otjecanja pokazuje koliko vode teče iz jedinice slivnog područja u jedinici vremena
(2.8)
Koeficijent otjecanja 
je omjer sloja otjecanja i sloja oborine
(2.9)
Od ovih karakteristika, u praksi inženjerskih proračuna, najviše se koristi potrošnja vode P i protokW oko je dugoročni prosječni godišnji volumen otjecanja. Mjerenja otjecanja koja se vrše na rijekama dugo vremena ( preko 100 godina), pokazuju da je njegova vrijednost podložna značajnim fluktuacijama. Pritom se protok vode u rijeci mijenja kao i tijekom kalendarske godine – t.j. postoji unutargodišnja raspodjela otjecanja, i to iz godine u godinu. Prvi tip fluktuacije otjecanja uglavnom je posljedica hranjenja rijeke i o tome će se raspravljati u nastavku.
Režim strujanja određen je klimom i skupinom fizičko-geografskih čimbenika. To uključuje reljef, tlo i vegetacijski pokrov, prisutnost jezera i močvara u slivu. U posljednje vrijeme na otjecanje sve više utječe ljudska aktivnost.
Glavni čimbenik u stvaranju otjecanja su klimatski uvjeti. Veličina otjecanja i njegove promjene tijekom godine i tijekom dužeg razdoblja uglavnom su određene količinom oborina, isparavanjem, vlagom zraka itd. U područjima prekomjerne vlage, oborine imaju odlučujuću ulogu u formiranju godišnjeg otjecanja ( rijeka Neva ima koeficijent otjecanja 0.70 ). U područjima sa značajnim isparavanjem, ovisnost otjecanja o oborinama je manje izražena (rijeka Don je koeficijent otjecanja 0.16 ).
Svake godine riječni otjecaj prolazi kroz isti ciklus promjena. U međuvremenu, datumi početka faza fluktuacija i vrijednosti ispuštanja vode mijenjaju se u dugotrajnom nizu. S njima se mijenja godišnji volumen otjecanja. Ove fluktuacije su posljedica značajnog broja čimbenika i otjecanje se može smatrati slučajnim procesom. Za određivanje karakteristične potrošnje vode - maksimalne, minimalne i prosječne godišnje, koristi se aparat matematičke statistike.
Utjecaj ljudske aktivnosti - antropogena utjecaj na prirodu dovodi do kršenja prirodnih procesa stvaranja otjecanja. Akumulacije čine snažne promjene u unutargodišnjoj distribuciji protoka. Međutim, to također smanjuje prosječno godišnje otjecanje zbog isparavanja s površine vode. Promjena godišnjeg otjecanja najuočljivija je nakon stvaranja akumulacija u sušnim krajevima. Još veći gubitak otjecanja u područjima navodnjavane poljoprivrede. Otjecanje je smanjeno zbog komunalne i industrijske vodoopskrbe, kao i zbog agrotehničkih i šumsko-meliorativnih mjera.
Trenutno, posebnu zabrinutost ne izazivaju ograničeni vodni resursi u zemlji u cjelini, već naglo pogoršanje kvalitete vode. Za to su zaslužni gotovo svi korisnici vode: industrija, promet, poljoprivreda i drugi sektori. Stoga su problem opskrbe čovjeka čistom vodom i problem očuvanja faune rijeka, jezera i mora sada dobili globalni karakter. Zaštita vodnih resursa jedna je od najvažnijih zadaća u zaštiti okoliša.
