Расход воды и годовой сток рек. Результаты поиска по \"среднегодовой сток\"

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.

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.

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

Рисунок – Эмпирическая обеспеченности

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

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

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

Среднегодовые слои осадков в теплый и холодный периоды года /гд и Их принимаются для данного пункта по рекомендациям метеостанций или по климатическим справочникам.[ ...]

Среднегодовая величина речного стока составляет в настоящее время 4 740 км3. Общий объем воды в озерах 106,4 тыс. км3, в том числе в Арале и Каспии - 79,2 тыс. км3. Запас воды в пресных озерах составляет 25,2 тыс. км3, из них 91% приходится на Байкал.[ ...]

Примечание, р - среднегодовая величина осадков в мм: Р - коэффициент, равный единице минус коэффициент стока; е - годовой расход влаги (суммарный) в мм.[ ...]

Расчет годового стока Cs в реку Тобол при допущении, что его замеренная концентрация в устье Туры близка к среднегодовой, дает величину 3,4-1010 Бк/год (0,93 Ки/год).[ ...]

Яна является четвертой по величине рекой в Якутии, имеющей выход на шельф Ледовитого океана. Имеет самый большой уклон по сравнению с другими реками Якутии (15 см на 1 км), среднегодовой сток ее равен 32 км3. Образуется при слиянии Дулгалаха и Сартанга, длина реки 906 км. Русло расположено в гористой местности Восточного Верхоянья. Яна имеет 89 притоков, крупнейшие: Адыча, Бытантай, Ольде. Впадает в мелководный Янский залив, являющийся юго-восточной частью моря Лаптевых.[ ...]

Вторая причина, по которой подземный сток остается плохо изученным компонентом водного и солевого баланса морей и океанов носит субъективный характер. Многие годы и даже десятилетия гидрологи, занимающиеся изучением водного баланса исходили из того, что подземный сток является небольшим по величине элементом водного баланса (по сравнению с другими его компонентами) и поэтому его можно определить, используя уравнение среднемноголетнего водного баланса. Иными словами, по их мнению, подземный сток может быть определен как разность между среднегодовыми величинами атмосферных осадков, испарением и речным стоком. Рассчитанная таким образом величина подземного стока полностью зависит от точности оценки средних величин осадков, испарения и речного стока и включает в себя все погрешности их определения, которые в сумме часто превышают значение подземного стока непосредственно в моря.[ ...]

Универсальными гидрохимическими параметрами являются среднегодовые и многолетние величины содержания отдельных элементов и их соединений и среднегодовой сток химических веществ. Они относительно постоянны для определенных промежутков времени и позволяют сравнивать гидрохимические показатели разных лет с учетом короткопериодических природных изменений химических веществ. Они относительно постоянны для определенных промежутков времени и позволяют сравнивать гидрохимические показатели разных лет с учетом короткопериодических природных изменений химического состава воды.[ ...]

Приращения УКМ определяются в основном разностью двух больших величин: речного стока и видимого испарения (разность осадки-испарение) с поверхности моря. Об определяющей роли речного стока для межгодовых вариаций УКМ свидетельствует высокий коэффициент корреляции между этими величинами, составляющий 0,82 за период 1900-1992 гг. Корреляция между видимым испарением и УКМ за тот же период также статистически значима и равна -0,46. Необходимо отметить антропогенное влияние на речной сток, как на его среднегодовое значение, так и на годовой ход. В частности, с конца 40-х по середину 60-х годов происходило наполнение водохранилищ в бассейне Волги общим объемом около 200 км?. В данной работе используются многолетние данные для стока Волги и осадков над водосбором Волги со среднемесячным разрешением, полученные по данным наблюдений. Сток Волги составляет 82% от общего речного стока, и коэффициент корреляции между среднегодовыми рядами этих величин составляет 0,96 (1900-1992 гг.).[ ...]

Изменения уровенного режима в водоемах, вызванные реконструкцией стока на всех участках речной системы, низкие и поздние паводки, колебания уровня воды во время размножения рыб с весеннелетними сроками размножения приводит к приостановке нереста, резорбции половых клеток, выметыванию меньшего количества икры, а иногда и массовой гибели развивающейся икры, личинок, молоди рыб и производителей на нерестилищах. Это иногда подрывает запасы рыб в водоеме и отрицательно сказывается на величине и ценности промысловых уловов. Совершенно естественно, что в водоемах наряду с выработкой видоспецифичной температурной зоны адаптации, при которой начинается нерест, происходило приспособление рыб к определенному (среднегодовому, среднемноголетнему) уровенному режиму водоема, - такому, когда внешними водами быстро заливались обширные ильменно-полойные участки рек и озер с прошлогодней луговой растительностью, служившей хорошим субстратом для развития выметанной икры. Паводок, как правило, должен быть длительным с медленным снижением уровня, что дает возможность выклюнувшейся молоди полностью использовать кормовые ресурсы мелководной, заливаемой полыми водами зоны, обеспечивая ее быстрый рост и своевременный скат молоди с нерестилищ.[ ...]

Отрицательные значения балансов соответствуют превышению выходного стока радионуклидов над входным в результате естественного дренажа из обширной пойменной системы. Соответствующая величина, равная разнице между входным и выходным годовыми стоками будет вынесена в течение года из рассматриваемых участков пойм рек, в частности, 847 ГБк 908г и 94 ГБк 137С8 из поймы Оби между границей с Томской областью и Ханты-Мансийском, и 1145 ГБк 908г из поймы Иртыша между н.п. Демьянским и Ханты-Мансийском. Положительные значения балансов на исследованных участках рек связаны с превышением входного стока данного радионуклида над выходным стоком. Величина, равная разности стоков, будет депонирована на соответствующем участке поймы, в частности, 92 ГБк 137Сз на иртышском участке. Естественно, что все приведенные выше оценки остаются справедливыми при условии сохранения рассматриваемой среднегодовой динамики стоков. Более точные и объективные оценки могут быть получены на основании более детальных радиоэкологических исследований.[ ...]

Сравнивая гидрологические характеристики р. Томи в створе Крапивине кого гидроузла и р. Оби в створе Новосибирского можно видеть, что сток р. Томи (29,6 км3) почти вдвое меньше, чем р. Обь (50,2 км3). Полезный объем Кра-пивинского в 2, а полный в 1,3 раза больше Новосибирского. Приращения площадей водосборов водохранилищ 16 тыс. км2 и 13 тыс. км2 близки между собой. В различные по водности годы соотношение полезного объема Новосибирского водохранилища и годового стока р. Оби изменяется от 12 до 6 % при колебаниях стока от 36,7 до 73,2 км3. Для Крапивинского водохранилища соотношения этих величин значительно выше. Полный объем составляет 39,5 %, а полезный - 32,8 % от среднегодового стока реки в створе гидроузла и 55,1 и 45,8 % от объема стока в год 95%-ной обеспеченности по водности.[ ...]

Естественные ресурсы пресных подземных вод основных водоносных горизонтов каменноугольных отложений, характеризующие среднемноголетнюю величину их восполнения, составляют около 100 м3/с при среднегодовом модуле подземного стока примерно 2 л/с км2. Учтенный водоотбор подземных вод в среднем составляет примерно 50 м3/с.[ ...]

Многолетние наблюдения велись лишь на одном из водосборов, поэтому проверку построенной регрессионной модели на других водосборах автору не удалось провести. Зато очень интересны результаты моделирования сезонных изменений стока нитратов, данные по которым имелись для всех трех водосборов и были подвергнуты регрессионному анализу. На величину среднемесячной концентрации в стоке нитрат-ионов в построенных эмпирических моделях влияли параметры, связанные с «предысторией» водосбора: суммарное количество осадков, выпавших на его территории за изучаемый период и за три предыдущих месяца, суммарный объем стока нитратов за восемь месяцев (текущий плюс семь предшествующих), среднемесячная температура за три месяца (причем не в самой простой комбинации, а от 5-го до 3-го, считая исследуемый месяц за нулевой), суммарный месячный слой стока, коэффициент стока. Но для каждого из исследованных водосборов, которые значительно различались не только размерами, но и среднегодовой нормой осадков, приходилось строить свои регрессионные уравнения. И самое главное: в полученных уравнениях зависимость от одних и тех же параметров оказывалась то логарифмической, то гиперболической, то квадратичной, то линейной.[ ...]

Под естественными ресурсами подземных вод понимается обеспеченный питанием расход подземных вод, т.е. та их часть, которая непрерывно возобновляется в процессе общего круговорота воды на Земле. Естественные ресурсы характеризуют величину питания подземных вод за счет инфильтрации атмосферных осадков, поглощения речного стока и перетекания из других водоносных горизонтов, суммарно в раженную величиной расхода потока. Естественные ресурсы подземных вод являются, таким образом, показателем восполнения подземных вод, отражающим их основную особенность как возобновляемого полезного ископаемого, и характеризуют верхний предел возможного отбора подземных вод за многолетний период без их истощения. В среднемноголетнем значении величина питания подземных вод за вычетом испарения равна величине подземного стока. Поэтому в практике гидрогеологических исследований естественные ресурсы подземных вод обычно выражаются среднегодовыми или минимальными значениями модулей подземного стока (л/с км2) или величиной слоя воды (мм/год), поступающей в водоносный горизонт в области его питания.