Upių sulčių kiekiui įvertinti naudojamos šios charakteristikos.
Drenažo tūris W m 3 arba km 3 – vandens kiekis, tekantis upės vaga per tam tikrą ištekėjimo tašką per laikotarpį T paros, W = 86400 QT [m 3 ] = 8,64 * 10 -5 QT [km 3 ], kur Q yra vidutinis debitas m 3 /s laikui T dienos; 86 400 yra sekundžių skaičius per dieną.
Drenažo modulis M l/(s*km 2) – vandens kiekis, nutekantis iš ploto vieneto per laiko vienetą, M = 103 Q/F, kur F – baseino plotas km 2.
Drenažo sluoksnis Y– vandens sluoksnis milimetrais, tolygiai paskirstytas F plote ir ištekantis iš baseino per tam tikrą laikotarpį T paros, Y = 86,4TQ / F. Nuotėkio sluoksnis per metus milimetrais: Y = 31,54M.
Nuotėkio koeficientas η – nuotėkio sluoksnio iš tam tikros teritorijos per tam tikrą laikotarpį dydžių santykis su atmosferos kritulių, iškritusių ant šios teritorijos per tą patį laikotarpį sluoksnio dydžiu, t.y. η = Y / X, 0 ≤ η ≤ 1. Nuotėkio koeficientas yra bematis dydis.
Būdingas vidutinio ilgalaikio nuotėkio pasiskirstymo SSRS teritorijoje bruožas yra platumos zoniškumas, ryškiausiai išreikštas šalies žemumose, ir tendencija mažėti nuotėkio kryptimi iš vakarų į rytus. žemyninio klimato. Lygiose mūsų šalies vietose debitas mažėja iš šiaurės į pietus. Tuo pat metu Rusijos lygumoje yra plati padidinto srauto (> 300 mm) juosta, apimanti Vygos, Kemo, Onegos, Šiaurės Dvinos, Pečoros ir kt. upių baseinus. Į pietus ir šiaurę nuo šios juostos , srautas mažėja. Mažiausias srautas pasiekia Juodojoje jūroje ir ypač Kaspijos žemumoje, 20–10 mm ar mažiau. Vakarų Sibiro lygumos teritorijoje didžiausias debitas stebimas 64–66° platumos ir siekia 250 mm (Pur upės baseinas). Karos jūros pakrantėje debitas mažesnis, apie 200 mm į pietus, o stepių zonoje apie 10 mm. Reljefas taip pat turi įtakos nuotėkio pasiskirstymui. Nedideli Rusijos lygumos plokščiojo reljefo trikdžiai padidina nuotėkį (Valdajų, Volgos ir Vidurio Rusijos aukštumų regionai). Uralo ketera - didžiausios nuotėkio vertės yra vakariniuose šlaituose, palyginti su rytiniais. upės baseine Shugor yra didžiausias srautas Europoje. SSRS dalių – apie 800 mm. Krituliai taip pat turi įtakos nuotėkiui (> krituliai iškrenta, > nuotėkis). Pietiniuose Pagrindinio Kaukazo kalnagūbrio šlaituose srautas didesnis nei šiauriniuose. trečia. drenažo modulis SSRS = 6,2 l/(s*km 2), kuris yra ats. nuotėkio sluoksnis yra maždaug 195 mm.
Upės tėkmę įtakojantys veiksniai
Klimatas, dirvožemis, upės baseino geologinė struktūra, augmenija, reljefas, ežeringumas, ekonomika. veikla.
Vandens lygties analizė. balansas Y = X – Z ilgalaikiam laikotarpiui leidžia spręsti, kad klimatas Reiškia. turi įtakos nuotėkiui. Pavyzdžiui: garavimas (kuo > t, tuo intensyvesnis naudojimas), vandens kiekis dirvožemyje (> krituliai, tuo > vanduo). Vidutinei metinei garavimo vertei apskaičiuoti naudojami M. I. Budyko ir A. R. Konstantinovo metodai. Budyko metodas pagrįstas teritorijos šilumos ir vandens balanso ryšio lygiu. Apskritai ši lygtis yra tokia: Z/X = f(R/LX), kur L – latentinė garavimo šiluma, Z/X – koeficientas. garavimas, R – rad. pusiausvyrą.
Įtaka dirvožemis ant nuotėkio ir jo požeminių bei paviršinių komponentų vyksta infiltracijos ir garavimo procesais.
Geologiniai struktūra upės baseinas lemia upes maitinančio požeminio vandens kaupimosi ir vartojimo sąlygas. Didelę reikšmę turi karstinių uolienų, sudarančių upių baseinus, srautas. Intensyvumas Ši įtaka priklauso ir nuo karsto amžiaus. Karstinėse vietose dažniausiai nėra paviršinio nuotėkio, krituliai sugeriami į smegduobes, laukus, prasisunkia pro plyšius ir papildo gruntinio vandens atsargas.
Augalijos įtaka nedidelė. Jį sudaro žemės šiurkštumo didinimas. paviršiaus, dėl to sulėtėja vandens tekėjimas žemės paviršiumi ir padidėja drėgmės prasiskverbimo į dirvą galimybė. Miško įtaka atskiriems vandens balanso elementams yra didelė (ištekėjimas, garavimas, daliniai krituliai).
Šlaitaiįtaka upės tėkmei yra santykinai nedidelė, nes dirvožemio infiltracijos pajėgumas nusveria vandens tėkmės žemės paviršiumi greičio padidėjimą ar sumažėjimą, kuris priklauso nuo šio veiksnio. Bol. reljefas turi įtakos atskiriems vandens elementams. balansas: krituliai, drėgmės įsiskverbimas į dirvą ir išgaravimas. Ši įtaka pasireiškia priklausomai nuo reljefo formų dydžio.
Su pasikeitimu ežeringumas keičiasi vandens padengtų ir žemės užimamų plotų santykiai.
Hidrografas – vandens tėkmės laiko pokyčių upėje ar kitoje vandens telkinyje grafikas per metus, kelerius metus ar dalį metų (sezono, didelio vandens ar potvynio).
Hidrografas sudarytas remiantis duomenimis apie paros vandens srautus toje vietoje, kur stebima upės tėkmė. Ordinačių ašyje brėžiamas vandens suvartojimo kiekis, o abscisių ašyje – laiko intervalai.
Hidrografas atspindi vandens srauto pasiskirstymą per metus, sezoną, potvynį (potvynį) ir žemą vandens kiekį. Hidrografas naudojamas kanalus formuojančių vandens srautų diagramai apskaičiuoti.
Vienetas hidrografas – hidrografas, rodantis vandens tėkmės pokyčius vieno potvynio metu.
Tipiškas hidrografas – hidrografas, atspindintis bendruosius vandens tėkmės upėje pasiskirstymo per metus ypatumus.
Ilgalaikio potvynio hidrografas- apskaičiuota potvynio banga tam tikroje vandentakio atkarpoje, kuriai būdingas tam tikras ilgalaikis debitas, tipinis hidrografas ir atitinkamas tūris.
Hidrografo paskirtis – nustatyti debitą pagal sezoną ir upės maitinimosi tipą.
Įvairių mitybos rūšių dalies nuotėkio formavime kiekybinis įvertinimas dažniausiai atliekamas naudojant grafinį hidrografo suskirstymą pagal mitybos rūšis. Tokiu atveju vienos ar kitos mitybos (pavyzdžiui, sniego, lietaus, po žeme) dalis nustatoma proporcingai atitinkamoms hidrografo sritims.
Didžiausi sunkumai iškyla izoliuojant požeminį papildymą didelio vandens ar didelių potvynių metu. Atsižvelgiant į paviršinio ir požeminio vandens sąveikos pobūdį, B. V. Polyakovas, K. V. Lvovičius, O. V. Labiausiai bendri modeliai yra tokie. Nesant hidraulinio ryšio tarp upės ir požeminio vandens, kuris paprastai būdingas kalnų upėms, požeminis pasipildymas didelio vandens ar potvynio metu paprastai kartoja hidrografo eigą, tačiau sklandžiau ir su tam tikru maksimaliu vėlavimu. požeminis papildymas, palyginti su maksimaliu vandens srautu. Esant nuolatiniam arba laikinam hidrauliniam ryšiui tarp upės ir požeminio vandens potvynio pakilimo metu, dėl to, kad požeminis vanduo yra sulaikomas upės, požeminis pasipildymas mažėja ir pasiekia minimumą esant aukščiausiam upės vandens lygiui. Ilgą laiką išliekant aukštam lygiui, kas labiau būdinga didelėms upėms, upių vandenys filtruojami į žemę („neigiamas požeminis pasipildymas“), o potvynio pabaigoje arba prasidėjus žemam vandeniui šie vandenys grįžta atgal. prie upės (upės tėkmės reguliavimas pakrantėje).
Didelės ir vidutinio dydžio upės nuolat stebimos skirtinguose taškuose, nes upės yra labai permainingos. Vandens lygis ir debitas juose priklauso nuo: lietaus kiekio ir tirpimo. Norint apsisaugoti nuo potvynių, būtina ištirti elgesį. Tam visame pasaulyje sukurtas didžiulis stočių tinklas, kuris nuolat stebi vandens lygio pokyčius, jo tėkmę, kokybę, temperatūrą, ledo reiškinius. Dabar tokių stočių yra 60 tūkstančių Be to, vandens baseinuose įrengta 150 tūkstančių kritulių skaitiklių ir 10 tūkstančių stočių garavimui matuoti. Informacija iš visų stočių patenka į apdorojimo centrus, kur kompiuterių pagalba gaunami upės elgseną apibūdinantys duomenys ir skelbiami specialiuose „Hidrologiniuose metraščiuose“, kurių pagrindu sukuriamas „hidrologinis kadastras“, t.y. viso stebėjimo laikotarpio upių duomenų suvestinė.
Esamas didžiulis hidrologinių stočių tinklas apima mažiau nei 1% visų pasaulio upių, kurių ilgis yra 10 km. Remdamiesi surinkta informacija, hidrologai sukūrė patikimus metodus, leidžiančius nustatyti netirtų upių elgseną. Tai leido nustatyti visas pasaulio upes, o tai sudaro beveik 42 tūkst. km3 per metus. Jei prie to pridėtume metinį ledo nuotėkį iš ledo lakštų (3 tūkst. km3) ir požeminį nuotėkį (2,2 tūkst. km3) į vandenyną, tai iš sausumos į vandenyną iš viso kasmet nuteka 46 tūkst. km3 vandens. Tačiau 1 tūkst. km3 upės tėkmės nepasiekia, nes ji patenka į ežerus ir prarandama smėlyje, vadinamosiose drenažo zonose, esančiose visuose žemynuose, kurių pavyzdys yra jūros baseinas, kurį sudaro.
Kartu su vandeniu upės į vandenyną neša ištirpusias medžiagas, kurių litre vidutiniškai yra apie 90 mg. Per metus upės išneša 3570 mln. tonų ištirpusių medžiagų. Upės vandenyje taip pat yra kietųjų dalelių – nuosėdų. Jie gali maišytis pakibę vandenyje (suspenduotos nuosėdos) ir riedėti bei „šokinėti“ išilgai dugno (apačioje arba velkamose, nuosėdose). Bendra jų masė yra 17 milijardų tonų per metus. Ištirpusios medžiagos ir nuosėdos yra vandens veiklos rezultatas, kuris eroduoja ir dėl to krenta žemės lygis. Šis procesas vadinamas. Per 1000 metų vanduo ištirpsta ir nuplauna maždaug 5 cm storio sluoksnį. Vadinasi, esant vidutiniam šiuolaikinės sausumos aukščiui virš jūros lygio, jį nuplauti į vandenyną prireiktų tik 14 milijonų metų. Bet taip nebūna, nes žemė nuolat auga. Upė perneša nuosėdas kanaluose, estuarijose, ežeruose ir jūrose įvairių formų dugno nuosėdų pavidalu. Taigi upės pasirodo esąs naikintojos ir skulptoriai, apdorojantys žemės paviršių, kurio reljefas formuojamas privalomai dalyvaujant vandeniui.
Patikima didžiausio galimo potvynio per numatomą tilto perėjos eksploatavimo laikotarpį prognozė sudaroma remiantis ilgalaikiais upių vandens lygio stebėjimais. Tokie stebėjimai atliekami nuolatiniuose vandens matavimo postuose (3.1 pav.). Duomenys apie gautus upių vandens režimus Hidrologijos metraščiuose skelbiami nuo 1936 m.
Remiantis šiuolaikinėmis pažiūromis, patikima prognozė yra įmanoma remiantis medžiaga, gauta stacionariai stebint upės vandens režimą mažiausiai 20 metų. SNiP VADOVAS 2.05.03-84]. Šis laikotarpis yra susijęs su tuo, kad stebėjimai turėtų apimti ir mažo vandens metus, ir didelio vandens metus. Tik tokiu atveju galima nustatyti faktinį potvynių aukščių kintamumą, būdingą tam tikram vandens telkiniui.
Paprastai nuolatiniai vandens apskaitos postai yra derinami su hidrometeorologinėmis stotimis. Jeigu upėje yra hidrotechninių statinių, tai vandens posto vieta parenkama už jų įtakos zonos ribų.
Vandens posto aikštelėje yra išdėstytas geodezinis išlygiavimas. Taikinio vieta turi atitikti šiuos reikalavimus:
Jei įmanoma, kanalas turi būti tiesus, be staigių gylio pokyčių, be salų ar seklumos;
Jei įmanoma, kranto šlaitų nuolydis turi būti 1:5 – 1:2;
vieta turėtų būti už upelių ir atvirkštinių srovių;
Salpa, jei įmanoma, turėtų būti mažiausio pločio, be kanalų ir ežerų, su mažiausia augmenija;
kanalas ir salpos tikslinėje teritorijoje neturėtų būti erozijos paveiktos;
Kranto šlaitai neturėtų būti paveikti ledo lyčių ir rąstų smūgių.
Ant žemės išlygiavimas atsekamas teodolitu ir tvirtinamas nuolatiniais etapais, po du kiekviename krante. Lygiavimo eigoje ant žemės tvirtinamos geodezinės žymės. Atstumas tarp jų gali būti skirtingas, tačiau vienos žymos perteklius virš kito neturi būti didesnis nei 0,5 m Aukščiausia žyma turi būti 0,5 m virš aukščiausio potvynio lygio, žemiausia – 0,5 m žemiau žemiausio vandens lygio. Kadangi ženklai yra potvynių paveiktoje teritorijoje, jų žymės yra nuolatos stebimos. Ženklas ant geodezinių ženklų perkeliamas iš specialaus etalono, esančio už potvynio zonos ribų. Vandens lygis matuojamas 1 cm tikslumu, įrengiant geodezinį strypą ant atitinkamos žymos. Matavimų skaičius nuo 2 iki 24 matavimų per dieną. Įprasta horizontalioji palyginimo plokštuma, imama kaip atskaitos nulis matuojant vandens lygį, vadinama vandens matuoklio grafiko nuliu. Atitinkamas ženklas yra vandens apskaitos stoties grafiko nulis.
Geodeziniai ženklai tvirtinami prie nuolatinių vandens stulpų naudojant polius, kurie įkalami arba prisukami žemiau užšalimo gylio. Poliai neturi pakilti virš žemės paviršiaus daugiau kaip 25 cm.
Remiantis stebėjimų vandens matavimo postuose rezultatais, sudaromi vandens matavimo grafikai (3.2 pav.), kurie publikuojami Hidrologijos metraščiuose.
Pavasario potvynių arba potvynių, einančių per vandens posto aikštelę, srautai apskaičiuojami pagal gerai žinomą formulę:
,
Kur V– vandens tekėjimo greitis;
– srauto skerspjūvio plotas aukščiausiame vandens lygyje.
Šiuo atveju nustatomas tiek bendras srautas visoje tikslinėje srityje, tiek srautai atskirose taikinio atkarpose. Skirstymas į zonas gali vykti priklausomai nuo vandens tekėjimo sąlygų, pavyzdžiui, plotai su skirtingais šiurkštumo koeficientais; plotai su dideliais gylio skirtumais ir pan. (3.3 pav.). Norint atlikti apytikslius skaičiavimus, bet kuriuo atveju reikia suskirstyti į bent tris dalis: kairiąją salpą, kanalą ir dešinę.
3.3 pav. Svetainės padalijimo į dalis, siekiant apskaičiuoti srauto greitį, pavyzdys
Vandens srauto greitį tam tikroje išlyginimo atkarpoje galima apskaičiuoti naudojant formulę,
Kur H– vidutinis vandens gylis rajone;
i– išilginis laisvo vandens paviršiaus nuolydis ties RUVV;
a– kampas tarp srauto krypties ir statmens
į morfologinio tirpalo ašį;
m– šiurkštumo koeficientas;
b* – gyvos sekcijos formos parametras.
Natūralių kanalų gyvojo skerspjūvio formos parametras imamas priklausomai nuo kanalo pjūvio formos koeficiento
,
Kur H– vidutinis gylis rajone;
h maks– didžiausias gylis srityje.
|
a f | ||||||
|
b * |
