Untuk mengukur debit sungai, karakteristik berikut digunakan.
Volume pembuangan W m 3 atau km 3 – jumlah air yang mengalir di dasar sungai melalui titik keluar tertentu selama periode waktu T hari, W = 86400 QT [m 3 ] = 8.64 * 10 -5 QT [km 3 ], di mana Q adalah debit rata-rata dalam m 3 /s selama waktu T hari; 86.400 adalah jumlah detik dalam sehari.
Modul pembuangan M l/(s*km 2) – banyaknya air yang mengalir dari suatu satuan luas per satuan waktu, M = 103 Q/F, dimana F adalah daerah tangkapan air dalam km 2.
Lapisan pembuangan Y– lapisan air dalam milimeter, tersebar merata di wilayah F dan mengalir dari daerah tangkapan air selama jangka waktu tertentu T hari, Y = 86.4TQ/F. Lapisan limpasan per tahun dalam milimeter: Y = 31.54M.
Koefisien pembuangan η – perbandingan jumlah lapisan limpasan dari suatu daerah tertentu selama jangka waktu tertentu dengan jumlah lapisan curah hujan atmosfer yang jatuh di daerah tersebut selama jangka waktu yang sama, yaitu. η = Y / X, 0 ≤ η ≤ 1. Koefisien limpasan merupakan besaran tak berdimensi.
Ciri khas dalam distribusi rata-rata limpasan jangka panjang di wilayah Uni Soviet adalah zonalitas latitudinalnya, yang paling jelas terlihat di bagian dataran rendah negara itu, dan kecenderungan untuk mengurangi limpasan dari barat ke timur di bawah pengaruh iklim kontinental. Di daerah datar di negara kita, laju aliran menurun dari utara ke selatan. Pada saat yang sama, di Dataran Rusia terdapat jalur lebar dengan peningkatan aliran (> 300 mm), meliputi cekungan sungai Vyga, Kem, Onega, Dvina Utara, Pechora, dll. , alirannya berkurang. Laju aliran mencapai nilai terendah di Laut Hitam dan khususnya di dataran rendah Kaspia, 20 – 10 mm atau kurang. Di wilayah Dataran Siberia Barat, aliran maksimum diamati pada garis lintang 64–66° dan 250 mm (cekungan Sungai Pur). Di pantai Laut Kara, alirannya lebih sedikit, sekitar 200 mm; ke selatan berkurang dan di zona stepa sekitar 10 mm. Relief juga mempengaruhi distribusi limpasan. Gangguan kecil pada dataran datar Dataran Rusia menyebabkan peningkatan limpasan (wilayah Valdai, Volga, dan Dataran Tinggi Rusia Tengah). Punggungan Ural - nilai limpasan tertinggi berada di lereng barat dibandingkan dengan lereng timur. di daerah aliran sungai Shugor adalah laju aliran maksimum untuk Eropa. bagian dari Uni Soviet - sekitar 800 mm. Curah hujan juga mempengaruhi limpasan (> curah hujan turun, > limpasan). Di lereng selatan Pegunungan Kaukasus Utama, alirannya lebih besar daripada di lereng utara. Menikahi. modul pembuangan untuk USSR = 6,2 l/(s*km 2), yaitu resp. lapisan limpasan kira-kira 195 mm.
Faktor-faktor yang mempengaruhi aliran sungai
Iklim, tanah, struktur geologi daerah aliran sungai, vegetasi, relief, isi danau, ekonomi. aktivitas.
Analisis persamaan air. keseimbangan Y = X – Z dalam jangka waktu yang lama memungkinkan kita untuk menilai hal itu iklim Cara. mempengaruhi limpasan. Misalnya: penguapan (semakin > t, semakin intensif penggunaannya), kandungan air dalam tanah (semakin > curah hujan, semakin > air). Untuk menghitung nilai rata-rata penguapan tahunan, digunakan metode M. I. Budyko dan A. R. Konstantinov. Metode Budyko didasarkan pada tingkat hubungan antara panas dan keseimbangan air di wilayah tersebut. Secara umum persamaannya adalah: Z/X = f(R/LX), dimana L adalah panas laten penguapan, Z/X adalah koefisiennya. penguapan, R – rad. keseimbangan.
Pengaruh tanah pada limpasan dan komponen bawah tanah dan permukaannya dilakukan melalui proses infiltrasi dan evaporasi.
Geologis struktur wilayah sungai menentukan kondisi akumulasi dan konsumsi air tanah yang mengaliri sungai. Aliran batuan karst yang membentuk daerah aliran sungai sangatlah penting. Intensitas Pengaruh ini juga tergantung pada umur karst. Di kawasan karst, biasanya tidak ada limpasan permukaan; curah hujan diserap melalui lubang runtuhan, ladang, merembes melalui retakan dan mengisi kembali cadangan air tanah.
Pengaruh vegetasi kecil. Ini terdiri dari peningkatan kekasaran bumi. permukaan, akibatnya aliran air di atas permukaan bumi melambat dan kemungkinan infiltrasi uap air ke dalam tanah meningkat. Pengaruh hutan terhadap masing-masing elemen neraca air (rembesan, penguapan, dan sebagian curah hujan) sangat besar.
Lereng Pengaruhnya terhadap aliran sungai relatif kecil, karena peran kapasitas infiltrasi tanah mengesampingkan kenaikan atau penurunan laju aliran air di permukaan bumi, yang bergantung pada faktor tersebut. Bol. bantuan berdampak pada elemen air individu. keseimbangan: curah hujan, infiltrasi kelembaban ke dalam tanah dan penguapan. Pengaruh ini memanifestasikan dirinya tergantung pada ukuran bentang alam.
Dengan perubahan danau perbandingan antara wilayah yang tertutup air dan ditempati oleh daratan berubah.
Hidrograf - grafik perubahan waktu aliran air di suatu sungai atau aliran air lainnya selama satu tahun, beberapa tahun atau sebagian tahun (musim, air pasang atau banjir).
Hidrograf dibangun berdasarkan data aliran air harian di lokasi pengamatan aliran sungai. Jumlah konsumsi air diplot pada sumbu ordinat, dan interval waktu diplot pada sumbu absis.
Hidrograf mencerminkan sifat sebaran aliran air sepanjang tahun, musim, banjir (banjir), dan air rendah. Hidrograf digunakan untuk menghitung diagram aliran air pembentuk saluran.
Satuan hidrograf - hidrograf yang menunjukkan perubahan aliran air selama satu banjir.
Khas hidrograf - hidrograf yang mencerminkan ciri-ciri umum distribusi aliran air intra-tahunan di sungai.
Hidrograf banjir jangka panjang- gelombang banjir yang dihitung pada bagian tertentu dari suatu aliran air, yang dicirikan oleh laju aliran jangka panjang tertentu, hidrograf yang khas, dan volume yang sesuai.
Tujuan hidrograf adalah untuk menentukan aliran berdasarkan musim dan jenis aliran sungai.
Penilaian kuantitatif porsi berbagai jenis nutrisi dalam pembentukan limpasan biasanya dilakukan dengan menggunakan rincian grafis hidrograf berdasarkan jenis nutrisi. Dalam hal ini, proporsi satu atau beberapa jenis nutrisi (misalnya, salju, hujan, bawah tanah) ditentukan secara proporsional dengan area terkait pada hidrograf.
Kesulitan terbesar muncul ketika mengisolasi pengisian ulang bawah tanah selama periode air tinggi atau banjir besar. Bergantung pada sifat interaksi antara air permukaan dan air tanah, B.V. Polyakov, B.I. Kudelin, K.V. Voskresensky, M.I. Lvovich, O.V. Pola yang paling umum adalah sebagai berikut. Dengan tidak adanya hubungan hidrolik antara sungai dan air tanah, yang biasanya merupakan karakteristik sungai pegunungan, pengisian ulang bawah tanah selama periode air tinggi atau banjir umumnya mengulangi jalannya hidrograf, tetapi dalam bentuk yang lebih halus dan dengan beberapa penundaan maksimum. pengisian ulang bawah tanah dibandingkan dengan aliran air maksimum. Dengan adanya sambungan hidrolik permanen atau sementara antara sungai dan air tanah pada saat naiknya banjir, akibat air tanah yang dicadangkan oleh sungai, maka imbuhan bawah tanah berkurang dan mencapai minimum pada muka air tertinggi di sungai. Ketika tingkat air yang tinggi bertahan untuk waktu yang lama, yang lebih umum terjadi pada sungai-sungai besar, air sungai disaring ke dalam tanah (“pengisian ulang bawah tanah negatif”), dan pada akhir banjir atau pada awal air rendah, air ini kembali. ke sungai (pengaturan aliran sungai di pesisir).
Sungai-sungai besar dan sedang terus dipantau di berbagai titik, karena sungai sangat mudah berubah. Ketinggian dan aliran air di dalamnya bergantung pada: jumlah hujan dan pencairan. Untuk melindungi dari banjir, perlu dipelajari perilakunya. Jaringan stasiun yang sangat besar telah diciptakan di seluruh dunia untuk tujuan ini, yang terus memantau perubahan ketinggian air, alirannya, kualitas, suhu, dan fenomena es. Saat ini terdapat 60 ribu stasiun seperti itu. Selain itu, 150 ribu stasiun pengukur curah hujan dan 10 ribu stasiun pengukuran penguapan telah dipasang di daerah aliran sungai. Informasi dari semua stasiun memasuki pusat pemrosesan, di mana, dengan bantuan komputer, data yang mencirikan perilaku sungai diperoleh dan diterbitkan dalam “Buku Tahunan Hidrologi” khusus, dan atas dasar ini “kadaster hidrologi” dibuat, yaitu ringkasan lengkap data sungai selama seluruh periode pengamatan.
Jaringan besar stasiun hidrologi yang ada mencakup kurang dari 1% dari seluruh sungai di dunia yang panjangnya 10 km. Berdasarkan informasi yang mereka kumpulkan, ahli hidrologi telah mengembangkan metode yang dapat diandalkan untuk menentukan perilaku sungai yang belum dipelajari. Hal ini memungkinkan untuk mengidentifikasi semua sungai di dunia, yang luasnya hampir 42 ribu km3 per tahun. Jika kita menambahkan limpasan es tahunan dari lapisan es (3 ribu km3) dan limpasan bawah tanah (2,2 ribu km3) ke laut, maka total 46 ribu km3 air mengalir dari daratan ke laut setiap tahunnya. Namun aliran sungai tidak mencapai 1.000 km3, karena masuk ke danau dan hilang di pasir, di daerah yang disebut daerah tanpa saluran yang ada di semua benua, contohnya adalah cekungan laut yang meliputi.
Bersamaan dengan air, sungai membawa zat terlarut ke laut, yang rata-rata mengandung sekitar 90 mg per liter. Sepanjang tahun, sungai membawa 3.570 juta ton zat terlarut. Air sungai juga mengandung partikel padat – sedimen. Mereka dapat bercampur ketika tersuspensi di dalam air (sedimen tersuspensi) dan berguling serta “melompat” sepanjang dasar (dasar, atau terseret, sedimen). Massa totalnya adalah 17 miliar ton per tahun. Zat terlarut dan sedimen merupakan hasil aktivitas air yang mengikis dan menyebabkan turunnya permukaan tanah. Proses ini disebut. Dalam 1000 tahun, air melarutkan dan menghanyutkan lapisan setebal sekitar 5 cm. Akibatnya, dengan ketinggian rata-rata daratan modern di atas permukaan laut adalah 700 m, hanya diperlukan waktu 14 juta tahun untuk menghanyutkannya ke laut. Namun hal ini tidak terjadi, karena lahan terus berkembang. Sungai menyimpan kembali sedimen di saluran, muara, danau dan laut dalam bentuk sedimen dasar dengan berbagai bentuk. Dengan demikian, sungai menjadi perusak dan pematung, mengolah permukaan tanah, yang reliefnya terbentuk dengan partisipasi wajib air.
Penyusunan prakiraan yang dapat diandalkan tentang kemungkinan banjir maksimum selama perkiraan periode pengoperasian jembatan penyeberangan dilakukan berdasarkan pengamatan jangka panjang terhadap ketinggian air di sungai. Pengamatan tersebut dilakukan di pos pengukuran air permanen (Gbr. 3.1). Data mengenai rezim air sungai yang diperoleh telah dipublikasikan dalam buku tahunan Hidrologi sejak tahun 1936.
Sesuai dengan pandangan modern, ramalan yang andal dimungkinkan berdasarkan bahan dari pengamatan stasioner terhadap rezim air sungai untuk jangka waktu setidaknya 20 tahun [ PANDUAN SNiP 2.05.03-84]. Periode ini disebabkan karena pengamatan harus mencakup tahun air rendah dan tahun air tinggi. Hanya dalam kasus ini variabilitas sebenarnya dari karakteristik ketinggian banjir suatu aliran air tertentu dapat ditentukan.
Biasanya, pos meteran air permanen digabungkan dengan stasiun hidrometeorologi. Jika terdapat bangunan hidrolik di sungai, maka lokasi tiang air dipilih di luar zona pengaruhnya.
Di lokasi pos air, dibuat garis geodesi. Lokasi sasaran harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
Jika memungkinkan, salurannya harus lurus, tanpa perubahan kedalaman yang tiba-tiba, tanpa pulau atau beting;
Jika memungkinkan, kemiringan tepian harus memiliki kemiringan 1:5 – 1:2;
lokasi harus berlokasi di luar anak sungai dan arus balik;
Dataran banjir, jika memungkinkan, harus memiliki lebar terkecil, tanpa saluran dan danau, dengan jumlah vegetasi paling sedikit;
saluran dan dataran banjir di wilayah sasaran tidak boleh mengalami erosi;
Lereng tepian sungai tidak boleh terkena dampak dari gumpalan es yang terapung dan batang kayu.
Di permukaan tanah, keselarasan dilacak dengan teodolit dan diamankan dengan tonggak permanen, dua di setiap tepian. Sepanjang alinyemen, tanda geodesi dipasang di tanah. Jarak antara keduanya mungkin berbeda, tetapi kelebihan satu tanda terhadap tanda lainnya tidak boleh lebih dari 0,5 m. Tanda tertinggi harus ditempatkan 0,5 m di atas permukaan air tertinggi, yang terendah 0,5 m di bawah permukaan air terendah. Karena tanda-tanda tersebut terletak di daerah yang terkena banjir, maka tanda-tanda tersebut terus dipantau. Penandaan pada tanda geodesi dipindahkan dari patokan khusus yang terletak di luar zona banjir. Ketinggian air diukur dengan ketelitian 1 cm dengan memasang batang geodesi pada tanda yang sesuai. Jumlah pengukuran dari 2 hingga 24 pengukuran per hari. Bidang perbandingan horizontal konvensional, yang diambil sebagai titik nol acuan saat mengukur ketinggian air, disebut titik nol pada grafik stasiun pengukuran air. Tanda yang sesuai adalah tanda nol pada grafik stasiun pengukuran air.
Tanda geodesi dipasang pada tiang air permanen menggunakan tiang pancang yang digerakkan atau disekrup di bawah kedalaman beku. Tiang pancang tidak boleh menjulang lebih dari 25 cm di atas permukaan tanah.
Berdasarkan hasil pengamatan di pos-pos pengukuran air, dibuat grafik pengukuran air (Gambar 3.2), yang diterbitkan dalam buku tahunan Hidrologi.
Arus pada saat banjir musim semi atau banjir yang melewati lokasi pos air dihitung dengan menggunakan rumus yang terkenal:
,
Di mana V– kecepatan aliran air;
– luas penampang aliran pada permukaan air tertinggi.
Dalam hal ini, laju aliran total di seluruh area target dan laju aliran di masing-masing bagian target ditentukan. Pembagian menjadi beberapa wilayah dapat terjadi tergantung pada kondisi aliran air, misalnya wilayah dengan koefisien kekasaran yang berbeda-beda; area dengan perbedaan kedalaman yang besar, dll. (Gbr. 3.3). Untuk perhitungan perkiraan, bagaimanapun juga, perlu untuk membagi menjadi setidaknya tiga bagian: dataran banjir kiri, saluran dan dataran banjir kanan.
Gambar.3.3. Contoh membagi situs menjadi beberapa bagian untuk menghitung laju aliran
Kecepatan aliran air pada suatu bagian alinyemen tertentu dapat dihitung dengan menggunakan rumus,
Di mana H– kedalaman air rata-rata di lokasi;
Saya– kemiringan memanjang permukaan air bebas di RUVV;
A– sudut antara arah aliran dan tegak lurus
ke sumbu solusi morfologi;
M– koefisien kekasaran;
B* – parameter bentuk bagian langsung.
Parameter bentuk bagian saluran alami yang hidup diambil tergantung pada koefisien bentuk bagian saluran
,
Di mana H– kedalaman rata-rata di wilayah tersebut;
H maks– kedalaman maksimum di area tersebut.
|
A F | ||||||
|
B * |
