Гідрологія річок і гідрологічні розрахунки

Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2012 в 18:58, реферат

Описание работы

Річка та її басейн, їх морфологія та морфометрія. Фізико-географічні характеристики басейнів. Структура річкової мережі. Повздовжній профіль річки. Рівень води в річках, швидкості течії, витрати води, методи їх визначення. Живлення річок, класифікація річок по джерелах живлення. Водний режим річок. Фази водного режиму. Класифікація річок по водному режиму. Гідрограф стоку. Річковий стік і його складові. Розрахунки норми стоку. Основні поняття й характеристики.

Работа содержит 1 файл

Гідрологія річок.doc

— 1.09 Мб (Скачать)

     Живлення  річок відбувається поверхневими і  підземними водами. Поверхневе живлення, в свою чергу, підрозділяється на снігове, дощове та льодовикове.

     Снігове живлення річок обумовлене таненням навесні снігу, який накопичився  на протязі зими. Для більшості  рівнинних річок Східної Європи та України стік весняного водопілля  складає більше 50% сумарного річного  стоку.

     Дощове  живлення річок відбувається за рахунок облогових дощів та злив. Дощове живлення, особливо зливове, відрізняється значними коливаннями на протязі року. Облогові дощі можуть охоплювати великі території і забезпечувати стік на протязі більш-менш тривалого періоду. Зливи ж, поширюючись на невеликі території і маючи невелику тривалість, викликають значні, але короткочасні підвищення рівнів води. Річки з переважаючим дощовим живленням знаходяться в Закавказзі, Криму та Чорноморському узбережжі, де сніг не накопичується на протязі тривалого строку.

     Льодовикове живлення - стік від танення льоду  і вічних снігів у високогірних районах  Альп, Кавказу, Паміру тощо. Максимальний льодовиковий стік гірських річок спостерігається  в найбільш жаркі місяці.

     Живлення  річок підземними водами найбільш усталене й рівномірне на протязі року. Підземне живлення в тій чи іншій мірі мають майже всі річки, наприклад, у Дніпра воно складає близько 30%, а на деяких малих річках досягає 60%. У районах вічної мерзлоти підземне живлення обмежене.

     У абсолютно чистому вигляді жоден  із типів живлення не зустрічається. Найбільше поширення мають річки  зі змішаним типом живлення.

     7. Водний режим річок 

     Кількість води, що надходить в річки в  різні періоди року, вельми різноманітна, тобто розподіл стоку за рік нерівномірний. Зміни в часі рівнів і об’ємів води в річках називаються водним режимом. Він залежить в першу чергу від кліматичних чинників (О.І. Воєйков) - опадів і температури повітря. Незважаючи на значні коливання цих чинників у різні роки, вони характеризують загальний тип річного розподілу стоку. На розподіл стоку впливають також розмір басейну, його рельєф, геологічна будова, водоносні горизонти, наявність лісів, боліт, озер, господарська діяльність людини.

     Кліматичні  чинники визначають загальний характер розподілу стоку в тому чи іншому географічному районі. Інші ж фізико-географічні чинники можуть в значній мірі змінювати внутрішньорічний розподіл стоку, притаманний даному району. Це особливо важливо для малих річок, де вплив так званих додаткових чинників може бути переважаючим.

     8. Фази водного режиму 

     У залежності від умов живлення річок  у їхньому режимі виділяють наступні фази: водопілля, паводок, межень.

     Водопілля - це фаза водного режиму річки, яка  щорічно повторюється в даних  кліматичних умовах в один і той же сезон і який характеризується найбільшою водністю, високим і тривалим підйомом рівня води. Воно викликається на рівнинних річках сніготаненням (весняне водопілля), на високогірних - таненням снігу й льодовиків (літнє водопілля), в мусонних і тропічних зонах - випаданням літніх затяжних дощів (літнє водопілля на річках Далекого Сходу).

     Паводок - це фаза водного режиму річки, яка  може багаторазово повторюватись у  різні сезони року, характеризується інтенсивним, зазвичай короткочасним, збільшенням витрат і рівнів води і викликається дощами або сніготаненням під час відлиги. Визначні по величині і рідкі по повторюваності паводків (водопілля), що можуть викликати жертви і руйнування, називають катастрофічними паводками (водопіллями).

     Межень - це фаза водного режиму річки, яка  щорічно повторюється в один і  той же сезони і яка характеризується малою водністю, тривалим стоянням низького рівня і яка виникає  внаслідок зменшення живлення річки. До літньої (літньо-осінньої) межені відносять період від кінця водопілля до осінніх паводків, а при їх відсутності - до початку зимового періоду, тобто до виникнення на річці льодових явищ. Літня межень може бути усталеною, тривалою, а також переривчастою, несталою (періодичне порушення дощами).

     Зимова межень співпадає звичайно з періодом льодоставу. Витрати води від початку замерзання річок поступово знижується, досягаючи мінімуму перед скресанням; це пов’язано з виснаженням запасів підземних вод.

     9. Класифікація річок по водному  режиму 

     Класифікація річок - це розподіл річок на класи або групи за найбільш суттєвими їх ознаками. Існує класифікація річок за їх водністю, внутрішньорічним розподілом, джерелами живлення, довжиною річок, температурою води, льодовим режимом, хімічним складом вод і т. д .

     Водність  та внутрішньорічний розподіл стоку  річок в першу чергу залежать від клімату. Кліматичні умови мають  географічну зональність. У зв'язку з цим різні джерела живлення середніх річок мають постійне співвідношення в тому чи іншому районі, а форма  гідрографа (рис. 30) являється сталою для різних річок. На цьому принципі засновані різні класифікації річок, що відображають розподіл річного стоку.

     

     Рис. 30. Приклад розчленування гідрографа гірської річки по джерелах живлення.

     Перша кліматична класифікація річок земної кулі належить видатному російському  кліматологу О. І. Воєйкову. В основу цієї класифікації полягають джерела  живлення річок, але не враховуються зміни водності на протязі року.

     Пізніше Б. Д. Зайков класифікував річки Радянського  Союзу, аналізуючи внутрішньорічний розподіл стоку.

     Всі річки СНД, зокрема штучно або  природно дуже зарегульованих, Зайков поділяє на слідуючи три головні  групи:

     1) річки з весняним водопіллям;

     2) річки з водопіллям в теплу  пору року;

     3) річки з паводками. 

     Річки з весняним водопіллям найбільш поширені в СНД. Річки цієї групи поділяються  на п'ять типів в залежності від  характеру водопілля та розміру  стоку в іншу частину року:

     1а.  Казахстанський - характеризується  дуже високою хвилею водопілля  та низьким (до повного пересихання)  стоком в іншу пору року. Стік  дають виключно зимові опади,  швидке розтавання яких спричиняє  високе недовгочасне водопілля. 

     1б.  Східноєвропейський - характеризується високим весняним водопіллям, літньою меженню, яка порушується епізодичними зливами, низькою зимовою меженню та підвищеним осіннім стоком. Деякі річки цього типу мають два максимуми: перший (головний) - весною та другий - восени.

     1в.  Західносибірський - має найбільш  розтягнуте водопілля, підвищений  літньо-осінній стік та низьку  зимову межень. Наявність в басейнах  річок цього типу боліт, озер, великих заплав, що заливаються,  чинить регулюючий вплив на  стік. Тривала зима обумовлює низький зимовий стік.

     1г.  Східносибірський - характеризується  високим водопіллям, систематичними  літньо-осінніми паводками та  дуже низьким зимовим стоком. Цей тип річок пов'язаний з  рясними дощами влітку та восени  й обмеженістю підземного живлення.

     1д.  Алтайський - відзначається невисоким, розтягнутим, гребінчатовидним водопіллям, підвищеним літньо-осіннім та низьким зимовим стоком. Характер водопілля річок цього типу обумовлений особливостями розтавання снігу в горах: поступове просування області сніготанення з долин до підвищень. На снігове водопілля накладаються дощові паводки. Сталий зимовий стік обумовлений запасом підземних вод.

     10. Гідрограф стоку. 

     Гідрограф - це графік зміни в часі витрат води за рік або частину року (сезон, водопілля або паводок).

     Для водогосподарчого проектування велике значення має гідрограф водопілля  або паводки. Головні характеристики гідрографа - це максимальна (Qмакс) та середня (Qср) витрати води, загальна тривалість (Т), тривалість періодів підйому (tп) та спаду (tсп), об'єм стоку за весь період водопілля або паводки (W), а також за час підйому (Wп) та спаду (Wсп), коефіцієнт асиметричності гідрографа ( ), коефіцієнт повноти гідрографа для гілки підйому ( ), для гілки спаду ( ), для всього гідрографа ( ), коефіцієнт форми ( ).

     11. Річковий стік і його складові 

     Річковий  стік - це кількість води, яка протікає у річковому руслі за який-небудь період часу. Річковий стік в якому-небудь створі річки не залишається постійним  у часі, тому що він залежить від  кліматичних чинників і в першу чергу від опадів та випаровування.

     Крім  цього, на коливання річкового стоку  впливають фізико-географічні чинники: площа та форма басейну, рельєф, його ґрунтовий, рослинний та лісовий  покрив, озерність.

     Тривалими спостереженнями встановлено, що коливання річного стоку мають циклічний характер, який виявляється у послідовній зміні багатоводних та маловодних років. Цикли можуть відрізнятися тривалістю та ступенем відхилення від середнього значення. Деякі цикли виявляються більш чітко, а в інших на загальному фоні багатоводдя виявляються окремі маловодні роки або невеликі групи маловодних років, або навпаки, у маловодному циклі зустрічаються багатоводні роки.

     Чітко виявляється циклічність зміни  стоку у коливаннях рівня безстічних озер. Циклічні коливання водності річок та рівнів озер обумовлені зміною сонячної радіації та пов'язаною з нею загальною циркуляцією атмосфери, яка визначає розподіл опадів та випаровування на земній кулі.

     Середньоарифметичний  річковий стік за багаторічний період такої тривалості, при збільшенні якої визначене середнє значення істотно не змінюється, має назву норми стоку.

     Норму стоку можна розрахувати як середньоарифметичне  значення річних величин стоку (норма  річного стоку), стоку весняного  водопілля (норма весняного стоку), за окремі місяці або інші періоди року. Норма стоку може проявлятися через модуль стоку, шар стоку, об'єм стоку та у вигляді середньої багаторічної витрати води того періоду року, для якого вона розрахована.

     Модуль  стоку (М) - це кількість води, яка стікає за одиницю часу з одиниці площі водозбору; виражається у , або .

     Шар стоку (h) - це кількість води, яка  стікає з водозбору за який-небудь час у вигляді шару води (в мм) та рівномірно розподілена по всій площі.

     Об'єм стоку (W) - це кількість води, яка протікає через певний ствір водотоку за який-небудь час; має одиницю вимірювання для малих потоків - м3 , для великих - км3.

     Витрати води - це кількість води, яка протікає через живий перетин потоку за одиницю часу; має одиницю вимірювання м3/с, для малих водотоків - л/с.

     11. Розрахунки норми стоку 

     Розрахунки  норми стоку виконуються:

     при наявності тривалого ряду спостережень;

     при недостатніх даних спостережень;

     при відсутності матеріалів спостережень.

     12. Розрахунки при наявності тривалого ряду спостережень

     В цьому випадку норму стоку  визначають як середньоарифметичне  значення річних величин стоку.

     13. Статистичний аналіз структури  рядів стоку 

     Методи  математичної статистики, які ґрунтуються  на теорії ймовірності, мають широке застосування при дослідженнях гідрологічних явищ та особливо при розрахунках стоку.

     Застосування  статистичних закономірностей у  гідрологічних розрахунках базується  на тому, що характеристики гідрологічного режиму розглядаються як сукупність випадкових величин. Випадковими вважаються які-небудь значення однієї й той самої величини, послідовність з'явлення котрих не пов'язана з появленням попередніх значень цієї ж величини.

     Теоретичним обґрунтуванням можливості розглядання  гідрологічних рядів як сукупність випадкових величин можуть бути граничні теореми теорії ймовірності.

     Головне положення цих теорем - це закон  великих чисел, відповідно якому  при дуже багатому числі випадкових однорідних явищ середній їх результат  практично перестає бути випадковим і може бути передбаченим з великим ступенем визначення. Ця властивість випадкових явищ достатньо чітко виявляється у рядах гідрологічних величин.

Информация о работе Гідрологія річок і гідрологічні розрахунки