СНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДНОГО СТОКА

В процессе круговорота воды в природе выпавшие на землю осадки стекают по земной поверхности просачиваются в толщу почвогрунтов. Эти процессы называют поверхностным и подземным стоком.

Поверхностный сток делят на склоновый, происходящий по склонам местности, и русловой, происходящий по руслам рек и временных водотоков.

Речной сток входит в состав руслового и представляет собой перемещение воды непосредственно по речному руслу. Он определяется объемом воды, протекающим в определенном створе речного русла за какой либо период времени. Для количественной оценки речного стока применяют следующие его характеристики.

Расход воды Q ( )- количество воды, протекающей через поперечное сечение потока (живое сечение потока) в секунду.

Объем стока W ( )-количество воды, протекающее через живое сечение потока за определенный период времени Т, поскольку объем стока чаще вычисляют за сутки или год Wд=86400 и Wу= , где -средний расход, , за время Т;

86400-число секунд в сутках; -число секунд в году.

Модуль стока q [ )]-количество воды, стекающее с единицы площади водосбора в единицу времени:

(1.7)

где А-водосборная площадь, .

Слой стока (мм)-высота слоя воды, стекающей с водосбора за какой либо промежуток времени, полученная при равномерном распределении объема стока W по всей площади водосбора:

(1.8)

Величину слоя стока за год h (мм) можно выразить также через среднемноголетний модуль стока.

Коэффициент стока -отношение высоты слоя стока к высоте слоя выпавших на площадь водосбора осадков х за рассматриваемый период времени:

(2)

Эта безразмерная характеристика показывает, какая часть осадков расходуется на образование стока.

Основными понятиями, которыми пользуются в гидрологии при анализе и расчетах стока, являются годовой, максимальный и минимальный сток.

Годовым стоком называют количество воды, стекшее с данного бассейна за год. Годовой сток в каком-либо створе реки не остается постоянным от года к году: многоводные группы лет чередуются с маловодными годы, и наоборот.

Большое внимание в гидрологической литературе уделяется поискам в многолетних колебаниях годового стока скрытой в нем периодичности для получения выводов, позволяющих предвидеть будущий водный режим, т.е. прогнозировать сток.

С другой стороны, предпринимаются попытки связать колебания водности рек с теми или иными геофизическими процессами, в основном с проявлением солнечной активности.

Однако в свете современных представлений периодичность в ходе гидравлических явлений на протяжении периодов времени длительностью порядка столетия не подтверждается убедительными и объективными доказательствами; вопрос остается дискуссионным. Отсутствие отчетливой периодичности в многолетних колебаниях стока не исключает тенденции к образованию более или менее продолжительных чередующихся групп многоводных лет, что называют цикличностью колебания стока рек. Продолжительность циклов, их последовательность, а также степень отклонения от среднего значения внутри циклов за многолетний период различны. Не всегда представляется возможным проведения четких границ между многоводными и маловодными группами.

Среднее значение годового стока за многолетний период, включающий несколько полных (не менее двух) циклов колебаний водности реки при неизменных географических условиях и одинаковом уровне хозяйственной деятельности в бассейне реки, называют нормой стока. Практически за норму гидрологических характеристик принимается среднее значение, определяемое по ряду длительностью 40…60 лет. Норма стока является основной гидрологической характеристикой, которую используют при определении других характеристик стока, например годовых величин стока разной обеспеченности, сезонных и месячных величин стока и т. д. Норма стока имеет важное значение при проектировании гидротехнических сооружений, водохранилищ, систем водоснабжения и других видов водохозяйственного строительства.

Принято считать, что норма стока является устойчивой величиной, будучи обусловленной устойчивостью среднемноголетних осадков и испарения, т.е. средняя арифметическая величина стока, вычисленная за достаточно длинный период наблюдений, остается постоянной независимо от прибавления к многолетнему ряду новых членов. Однако это представление оказывается не совсем верным. По геологическим и историческим данным установлены циклические колебания климатических факторов с длительностью циклов около 1800 лет.

Кроме циклических колебаний стока, связанных с циклическими колебаниями климатических факторов, изменения стока вызываются также хозяйственной деятельностью человека.

Норма годового стока может быть выражена в виде среднегодовых значений расхода воды ( ), объем стока ( ), модуля стока [( )], слоя стока (мм).

Максимальным стоком (высоким стокам) называют объем или слой стока за время прохождения основной волны половодья или за период наибольшего дождевого паводка.

Минимальным стоком (низким стокам) Называют наименьший сток реки, наблюдающийся в межень (летнюю или зимнюю).