Nehir suyunu ölçmek için aşağıdaki özellikler kullanılır.
Tahliye hacmi W m 3 veya km 3 – belirli bir T gün süresi boyunca nehir yatağında belirli bir çıkış noktasından akan su miktarı, W = 86400 QT [m 3 ] = 8,64 * 10 -5 QT [km 3 ], burada Q T süresi için m3/s cinsinden ortalama akıştır; 86.400 bir günün saniye sayısıdır.
Drenaj modülü M l/(s*km 2) – birim zaman başına birim alandan akan su miktarı, M = 103 Q/F, burada F km 2 cinsinden havza alanıdır.
Drenaj katmanı e– F alanı üzerinde düzgün bir şekilde dağılmış ve belirli bir T gün periyodu boyunca toplama alanından akan milimetre cinsinden su tabakası, Y = 86,4TQ / F. Milimetre cinsinden yıllık akış tabakası: Y = 31,54M.
Drenaj katsayısı η - belirli bir zaman periyodunda belirli bir alandan gelen akış tabakası miktarının, aynı zaman periyodunda bu alana düşen atmosferik yağış tabakası miktarına oranı; η = Y / X, 0 ≤ η ≤ 1. Akış katsayısı boyutsuz bir niceliktir.
SSCB topraklarında ortalama uzun vadeli akışın dağılımındaki karakteristik bir özellik, en açık şekilde ülkenin ova kısımlarında ifade edilen enlemsel bölgeliliği ve etki altında batıdan doğuya doğru akışı azaltma eğilimidir. karasal iklime sahiptir. Ülkemizin düz kesimlerinde akış hızı kuzeyden güneye doğru azalmaktadır. Aynı zamanda, Rusya Ovası içerisinde Vyga, Kem, Onega, Kuzey Dvina, Pechora vb. nehirlerin havzalarını kapsayan geniş bir artan akış şeridi (> 300 mm) vardır. Bu şeridin güneyinde ve kuzeyinde , akış azalır. Akış hızı Karadeniz'de ve özellikle Hazar ovalarında 20 – 10 mm veya daha az olmak üzere en düşük değerlerine ulaşır. Batı Sibirya Ovası topraklarında maksimum akış 64-66° enleminde gözlenir ve 250 mm'ye ulaşır (Pur Nehri havzası). Kara Deniz kıyısında akış daha azdır, yaklaşık 200 mm, güneye doğru azalır ve bozkır bölgesinde yaklaşık 10 mm'dir. Rölyef aynı zamanda ikinci akışın dağılımını da etkiler. Rus Ovası'nın düz arazisindeki küçük rahatsızlıklar, akışta artışa neden olur (Valdai, Volga ve Orta Rusya Yaylaları bölgeleri). Ural sırtı - en yüksek akış değerleri doğu yamaçlarına göre batı yamaçlarındadır. nehir havzasında Shugor, Avrupa için maksimum akış hızıdır. SSCB'nin bazı kısımları - yaklaşık 800 mm. Yağış aynı zamanda akışı da etkiler (> yağış düşer, > akış). Ana Kafkas Sıradağları'nın güney yamaçlarındaki akış, kuzeydeki yamaçlardan daha fazladır. Çar. SSCB için drenaj modülü = 6,2 l/(s*km 2), bu da sırasıyla. akış katmanı yaklaşık 195 mm'dir.
Nehir akışını etkileyen faktörler
İklim, toprak, nehir havzasının jeolojik yapısı, bitki örtüsü, rölyef, göl içeriği, ekonomi. aktivite.
Su denkleminin analizi. Uzun vadeli bir dönem için Y = X – Z dengesi bize şu şekilde karar vermemizi sağlar: iklim Araç. akışı etkiler. Örneğin: buharlaşma (>t, kullanım yoğunluğu arttıkça), topraktaki su içeriği (>yağış, >su). Ortalama yıllık buharlaşma değerini hesaplamak için M. I. Budyko ve A. R. Konstantinov'un yöntemleri kullanılır. Budyko yöntemi, bölgenin ısı ve su dengesi arasındaki bağlantı seviyesine dayanmaktadır. Genel olarak bu denklem şu şekildedir: Z/X = f(R/LX), burada L buharlaşmanın gizli ısısıdır, Z/X katsayıdır. buharlaşma, R – rad. denge.
Etkilemek toprak akış ve onun yeraltı ve yüzey bileşenleri üzerinde sızma ve buharlaşma süreçleri yoluyla gerçekleştirilir.
Jeolojik yapı Nehir havzası, nehirleri besleyen yeraltı suyunun birikmesi ve tüketilmesine ilişkin koşulları belirler. Nehir havzalarını oluşturan karst kayalarının akışı büyük önem taşımaktadır. Yoğunluk Bu etki aynı zamanda karstın yaşına da bağlıdır. Karst alanlarında genellikle yüzey akışı yoktur; yağışlar obruklar, tarlalar tarafından emilir, çatlaklardan sızar ve yeraltı suyu rezervlerini yeniler.
Bitki örtüsünün etkisi azdır. Dünyanın pürüzlülüğünün arttırılmasından oluşur. Bunun sonucunda toprağın yüzeyindeki su akışı yavaşlar ve toprağa nem sızma olasılığı artar. Ormanın su dengesinin bireysel unsurları üzerindeki etkisi büyüktür (sızıntı, buharlaşma ve kısmen yağış).
Eğimler Nehir akışı üzerindeki etki nispeten küçüktür, çünkü toprağın sızma kapasitesinin rolü, bu faktöre bağlı olarak dünya yüzeyindeki su akış hızındaki artış veya azalmayı geçersiz kılar. Bol. rahatlamanın bireysel su elementleri üzerinde etkisi vardır. denge: yağış, toprağa nem sızması ve buharlaşma. Bu etki, kabartma formların boyutlarına bağlı olarak kendini göstermektedir.
Değişim ile göl kenarı sularla kaplı alanlar ile arazilerin işgal ettiği alanlar arasındaki oranlar değişir.
Hidrograf - bir yıl, birkaç yıl veya yılın bir kısmı (mevsim, yüksek su veya sel) için bir nehir veya başka bir su yolundaki su akışındaki zaman değişimlerinin grafiği.
Hidrograf, nehir akışının gözlemlendiği yerdeki günlük su akışlarına ilişkin verilere dayanarak oluşturulur. Su tüketimi miktarı ordinat ekseninde, zaman aralıkları ise apsis ekseninde gösterilmektedir.
Hidrograf, yıl boyunca su akışının dağılımının doğasını, mevsimi, sel (sel) ve düşük su miktarını yansıtır. Hidrograf, kanal oluşturan su akışlarının diyagramını hesaplamak için kullanılır.
Birim hidrograf - tek bir sel sırasında su akışındaki değişiklikleri gösteren bir hidrograf.
Tipik hidrograf - nehirdeki su akışının yıl içi dağılımının genel özelliklerini yansıtan bir hidrograf.
Uzun vadeli taşkın hidrografı- belirli bir uzun vadeli akış hızı, tipik bir hidrograf ve karşılık gelen hacim ile karakterize edilen, bir su yolunun belirli bir bölümünde hesaplanan taşkın dalgası.
Hidrografın amacı nehrin mevsime göre akışını ve beslenme tipini belirlemektir.
Farklı beslenme türlerinin akış oluşumundaki payının niceliksel değerlendirmesi genellikle hidrografın beslenme türüne göre grafiksel bir dökümü kullanılarak gerçekleştirilir. Bu durumda, bir veya başka bir beslenme türünün (örneğin kar, yağmur, yeraltı) payı, hidrograftaki karşılık gelen alanlarla orantılı olarak belirlenir.
En büyük zorluklar, yüksek su veya büyük taşkın dönemlerinde yeraltı beslemesinin izole edilmesi sırasında ortaya çıkar. Yüzey ve yeraltı suyu arasındaki etkileşimin doğasına bağlı olarak, B.V. Polyakov, B.I. Kudelin, K.V. Voskresensky, M.I. Lvovich, O.V Popov ve diğer araştırmacılar bir dizi hidrograf bölme şeması önerdiler. En genel kalıplar aşağıdaki gibidir. Nehir ile yeraltı suyu arasında, genellikle dağ nehirlerinin karakteristik özelliği olan hidrolik bağlantının yokluğunda, yüksek su veya taşkın döneminde yeraltı beslemesi genellikle hidrografın seyrini tekrarlar, ancak daha yumuşak bir biçimde ve maksimumda bir miktar gecikmeyle. Maksimum su akışına kıyasla yeraltı beslemesi. Taşkınların yükselmesi sırasında nehir ile yeraltı suyu arasında kalıcı veya geçici bir hidrolik bağlantı olması durumunda, yeraltı suyunun nehir tarafından desteklenmesi sonucunda yeraltı beslenmesi azalmakta ve nehirdeki en yüksek su seviyesinde minimuma ulaşmaktadır. Yüksek seviyeler uzun süre kaldığında, ki bu daha çok büyük nehirlerde görülen bir durumdur, nehir suları filtrelenerek zemine (“negatif yeraltı beslenmesi”) ulaşır ve taşkın sonunda veya su çekilmesinin başlangıcında bu sular geri döner. nehre (nehir akışının kıyı düzenlemesi).
Büyük ve orta büyüklükteki nehirler, nehirlerin değişkenliği nedeniyle sürekli olarak farklı noktalardan izlenmektedir. İçlerindeki suyun seviyesi ve akışı şunlara bağlıdır: yağmur miktarı ve erime. Sellerden korunmak için davranışları incelemek gerekir. Bu amaçla dünya çapında su seviyesindeki değişiklikleri, akışını, kalitesini, sıcaklığını ve buz olaylarını sürekli olarak izleyen devasa bir istasyon ağı oluşturulmuştur. Şu anda bu tür 60 bin istasyon var. Ayrıca havzalara 150 bin yağış ölçer ve 10 bin buharlaşma ölçüm istasyonu kuruldu. Tüm istasyonlardan gelen bilgiler, bilgisayarların yardımıyla nehrin davranışını karakterize eden verilerin elde edildiği ve özel "Hidrolojik yıllıklarda" yayınlandığı ve bu temelde bir "hidrolojik kadastro", yani tam bir özetin oluşturulduğu işleme merkezlerine girer. tüm gözlem dönemi boyunca nehirlere ilişkin veriler.
Mevcut devasa hidroloji istasyonları ağı, 10 km uzunluğundaki dünyadaki tüm nehirlerin %1'inden azını kapsıyor. Hidrologlar, topladıkları bilgilere dayanarak, incelenmemiş nehirlerin davranışlarını belirlemek için güvenilir yöntemler geliştirdiler. Bu, yılda neredeyse 42 bin km3 olan dünyadaki tüm nehirlerin belirlenmesini mümkün kıldı. Buna buz tabakalarından yıllık buz akışını (3 bin km3) ve yer altı akışını (2,2 bin km3) okyanusa eklersek, karadan okyanusa yılda toplam 46 bin km3 su akıyor. Ancak 1 bin km3'lük nehir akışı, tüm kıtalarda bulunan, örneğin deniz havzasının da dahil olduğu drenajsız denilen bölgelerde göllere girip kumların içinde kaybolduğu için ulaşamıyor.
Nehirler suyla birlikte, litre başına ortalama 90 mg civarında çözünmüş maddeleri okyanusa taşır. Yıl boyunca nehirler 3570 milyon ton çözünmüş madde taşıyor. Nehir suyu aynı zamanda katı parçacıklar da içerir - tortu. Suda asılı haldeyken karışabilirler (asılı çökelti) ve dipte yuvarlanıp "zıplayabilirler" (taban veya sürüklenen çökelti). Toplam kütleleri yılda 17 milyar tondur. Çözünmüş maddeler ve çökeltiler, aşındıran ve kara seviyelerinin düşmesine neden olan su aktivitesinin sonucudur. Bu işleme denir. 1000 yıl içinde su, yaklaşık 5 cm kalınlığında bir tabakayı çözer ve yıkar. Sonuç olarak, modern karaların deniz seviyesinden ortalama yüksekliği 700 m iken, onu okyanuslara yıkamak sadece 14 milyon yıl alacaktır. Ancak bu olmuyor çünkü arazi sürekli büyüyor. Nehir, kanallarda, haliçlerde, göllerde ve denizlerde tortuları çeşitli şekillerde dip çökeltileri şeklinde yeniden biriktirir. Böylelikle nehirler, kabartması suyun zorunlu katılımıyla oluşan arazinin yüzeyini işleyen yıkıcılar ve heykeltıraşlar olarak ortaya çıkıyor.
Köprü geçişinin tahmini çalışma süresi boyunca mümkün olan maksimum su baskını hakkında güvenilir bir tahminin hazırlanması, nehirlerdeki su seviyelerinin uzun vadeli gözlemlerine dayanarak gerçekleştirilir. Bu tür gözlemler kalıcı su ölçüm direklerinde yapılır (Şekil 3.1). Elde edilen nehir suyu rejimlerine ilişkin veriler 1936'dan beri Hidroloji yıllıklarında yayınlanmaktadır.
Modern görüşlere göre, nehrin su rejiminin en az 20 yıllık bir süre boyunca sabit gözlemlerinden elde edilen materyallere dayanarak güvenilir bir tahmin mümkündür. SNiP EL KİTABI 2.05.03-84] Bu süre, gözlemlerin hem su seviyesinin düşük olduğu hem de yüksek olduğu yılları içermesi gerektiğinden kaynaklanmaktadır. Sadece bu durumda belirli bir su yolunun taşkın yüksekliği karakteristiğinin gerçek değişkenliği belirlenebilir.
Tipik olarak kalıcı su ölçüm direkleri hidrometeoroloji istasyonlarıyla birleştirilir. Nehirde hidrolik yapılar varsa, su direğinin yeri etki bölgesinin dışında seçilir.
Su direği sahasında jeodezik bir hizalama yapılmıştır. Hedefin konumu aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:
Mümkünse kanal düz olmalı, derinlikte ani değişiklikler olmamalı, adacıklar veya sığlıklar olmamalıdır;
Mümkünse kıyı eğimleri 1:5 – 1:2 eğime sahip olmalıdır;
saha derelerin ve ters akıntıların dışında bulunmalıdır;
Taşkın yatağı mümkünse en küçük genişliğe sahip olmalı, kanallar ve göller olmadan, en az bitki örtüsüne sahip olmalıdır;
hedef bölgedeki kanal ve taşkın yataklarının erozyona maruz kalmaması;
Sahil eğimleri buz kütlelerinden ve kütüklerden kaynaklanan darbelere maruz kalmamalıdır.
Yerde, hizalama bir teodolit ile takip ediliyor ve her kıyıda iki tane olmak üzere kalıcı kilometre taşları ile sabitleniyor. Hizalama boyunca jeodezik işaretler zemine sabitlenir. Aralarındaki mesafe farklı olabilir, ancak bir işaretin diğerine göre fazlalığı 0,5 m'den fazla olmamalıdır. En yüksek işaret, en yüksek su baskını seviyesinden 0,5 m yüksekte, en düşük işaret ise en düşük alçak su seviyesinin 0,5 m altında olmalıdır. İşaretler selden etkilenen bölgede yer aldığından izleri sürekli kontrol edilmektedir. Jeodezik işaretlerdeki işaret, taşkın bölgesinin dışında bulunan özel bir referanstan aktarılır. Uygun işarete jeodezik çubuk takılarak su seviyeleri 1 cm hassasiyetle ölçülür. Günde 2 ila 24 ölçüm arasında ölçüm sayısı. Su seviyelerini ölçerken referans sıfır olarak alınan geleneksel yatay karşılaştırma düzlemine su göstergesi grafiğinin sıfırı denir. İlgili işaret su ölçüm istasyonu grafiğinin sıfır işaretidir.
Jeodezik işaretler, donma derinliğinin altına çakılan veya vidalanan kazıklar kullanılarak kalıcı su direklerine sabitlenir. Kazıklar zemin yüzeyinden 25 cm'den fazla yükselmemelidir.
Su ölçüm noktalarındaki gözlemlerin sonuçlarına dayanarak Hidroloji yıllıklarında yayınlanan su ölçüm grafikleri oluşturulur (Şekil 3.2).
Bahar taşkınları veya su direği bölgesinden geçen taşkınlar sırasındaki akışlar, iyi bilinen formül kullanılarak hesaplanır:
,
Nerede V– su akış hızı;
– akışın en yüksek su seviyesindeki kesit alanı.
Bu durumda hem hedef alanın tamamındaki toplam akış hızı hem de hedefin bireysel bölümlerindeki akış hızları belirlenir. Su akışının koşullarına bağlı olarak alanlara bölünme meydana gelebilir; örneğin farklı pürüzlülük katsayılarına sahip alanlar; derinlik farklılıkları vb. olan alanlar (Şekil 3.3). Yaklaşık hesaplamalar için her durumda en az üç bölüme ayırmak gerekir: sol taşkın yatağı, kanal ve sağ taşkın yatağı.
Şekil 3.3. Akış hızlarını hesaplamak için bir alanı bölümlere ayırma örneği
Hizalamanın belirli bir bölümündeki su akış hızı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
Nerede H– bölgedeki ortalama su derinliği;
Ben– RUVV'de serbest su yüzeyinin uzunlamasına eğimi;
A– akış yönü ile dikey arasındaki açı
morfolojik çözümün eksenine;
M– pürüzlülük katsayısı;
B* – canlı bölüm şekli parametresi.
Doğal kanalların yaşayan bölümünün şekil parametresi, kanal bölümünün şekil katsayısına bağlı olarak alınır.
,
Nerede H– bölgedeki ortalama derinlik;
H maksimum– alandaki maksimum derinlik.
|
A F | ||||||
|
B * |
