Гидравлика, гидрология и метеорология (стр. 22 )

Многорукавное устье реки, образованное намывными островами, называется д е л ь т о й. Песчаная отмель у берега моря или озера, образовавшаяся вблизи устья реки в результате отложения наносов, называется б а р о м.

На русловой режим устьевых участков рек, впадающих в моря и океаны, большое влияние оказывают приливы и отливы, морские волны и ветровые нагонные течения.

На реках, впадающих в моря и океаны со значительными приливами и отливами, образуются однорукавные широкие и глубокие устья воронкообразной формы, называемые э с т у а р и я м и. Эстуарии образуются в том случае, когда приносимые рекой наносы уносятся в море приливно-отливными течениями. Типичные эстуарии имеют реки Обь, Енисей и др.

Сравнительно узкий и длинный залив, глубоко вдающийся в сушу, в который впадает крупная река, называется губой, например Печорская губа.

9. РЕЧНОЙ СТОК

9.1. Факторы, влияющие на речной сток

Сток рек зависит от комплекса физико-географических факторов, решающая роль в котором принадлежит климатическим условиям. На речной сток оказывают также существенное влияние рельеф бассейна, его почвенно-геологические условия, растительный покров и гидрографические особенности.

Климатические факторы стока. К основным климатическим характеристикам, влияющим на речной сток, относятся: осадки, испарение, температура воздуха, влажность воздуха и воздушные течения. Осадки и испарение непосредственно определяют величину стока и его распределение во времени. Другие климатические факторы влияют на сток косвенно, увеличивая или уменьшая осадки и испарение.

Осадки являются одним из основных слагаемых уравнения водного баланса. Чем больше осадков выпадает в бассейне, тем при прочих равных условиях больше воды стекает в реки.

Осадки, выпадающие в зимний период в виде снега, дают больший сток, чем летние осадки, так как значительная часть последних теряется на испарение.

Одно и то же количество осадков, выпавшее при кратковременном интенсивном ливне, дает больший сток, чем если бы эти осадки выпадали в течение длительного периода.

На сток текущего года оказывают влияние осадки предшествующих лет, которые определяют запасы подземных вод в бассейне.

Испарение является составной частью водного баланса. Чем больше испарение с поверхности бассейна, тем меньше речной сток. Различают три вида испарения: с водной поверхности, с поверхности почвы и с растительного покрова (транспирация). Величина испарения зависит от температуры и влажности воздуха, структуры почв, растительного покрова и воздушных течений.

Температура воздуха оказывает влияние как на величину годового стока, так и на его внутригодовое распределение.

В районах с жарким климатом большая часть осадков расходуется на испарение, а меньшая – на сток. Например, в Ленинграде и Киеве выпадает приблизительно одинаковое количеств осадков, а речной сток в районе Киева меньше, чем в Ленинградской области почти в 3 раза.

Рельеф бассейна. Рельеф бассейна оказывает большое влияние на осадки и испарение. С повышением высоты местности увеличивается количество осадков и уменьшается испарение. Существенное значение имеет ориентация горного склона, на котором расположен речной бассейн. Осадков выпадает больше на склоне действия влажных ветров.

Вода стекает в реки по склонам местности. Чем круче эти склоны, тем скорость стекания воды выше, тем меньшее ее количество теряется на испарение и просачивание в грунт. Поэтому горный рельеф способствует увеличению стока.

Почвенно-геологические условия. Почвенно-геологическое строение бассейна определяет возможность фильтрации воды в грунт и характеризует условия стекания ее в реки подземным путем. Легко проницаемые грунты (песчаные, галечниковые и др.) задерживают выпавшие осадки и тем самым уменьшают поверхностный сток. В то же время они способствуют более равномерному питанию реки в течение года за счет увеличения запаса грунтовых вод.

Существенное влияние на сток оказывают гидрогеологические условия. Если русло реки врезано в местность на небольшую глубину и не достигает водоносных пластов, питание реки будет ограничено поверхностными и неглубоко залегающими подпочвенными водами.

В карстовых породах могут наблюдаться утечки воды из русла реки, вплоть до ее полного исчезновения.

Растительный покров. Влияние растительности на речной сток проявляется разнообразно. Травяная растительность уменьшает поверхностный сток за счет большей фильтрации воды в грунт и увеличения потерь воды на испарение и транспирацию. Если расходование влаги на транспирацию растениями превышает поступление воды в грунт за счет большей фильтрации растительных почв, наличие растительности уменьшает не только поверхностный сток, но и подземный.

Лес оказывает в большинстве случаев положительное влияние на речной сток; увеличивается количество осадков, уменьшается испарение с почвы, более медленно тают снега и др. Отрицательное влияние леса на сток сказывается в увеличении потерь влаги на транспирацию и испарение с крон деревьев.

Гидрографические особенности бассейна. На речной сток оказывают влияние размеры и форма водосборной площади, густота речной сети, наличие озер и болот в бассейне и другие гидрографические особенности.

Влияние размеров водосборной площади сказывается заметно на внутригодовом распределении стока, особенно на формировании весеннего половодья и дождевых паводков. Чем больше площадь бассейна, тем более равномерно сток реки распределяется в течение года; половодье и паводки становятся более продолжительными, но относительно менее интенсивными.

Вытянутая форма бассейна и равномерное распределение притоков по длине реки способствуют удлинению периода весеннего половодья и уменьшению максимальных расходов воды. Густая речная сеть увеличивает сток, так как благодаря сокращению времени стекания воды потери влаги на испарение уменьшаются.

В озерах скапливается значительная часть воды, поступающая с бассейна в период весеннего половодья, за счет чего весенний сток рек уменьшается, а меженный – увеличивается.

Определенное регулирующее влияние на сток оказывает и заболоченность речного бассейна. Сток весеннего половодья с заболоченных земель растягивается во времени и становится более равномерным. Однако на болотах испарение с поверхности бассейна более интенсивное. Поэтому увеличение меженного стока с заболоченного бассейна может и не наблюдаться.

9.2. Основные характеристики и единицы измерения стока

При изучении водного режима рек и выполнении различных гидрологических расчетов используют следующие основные характеристики речного стока:

1. Расход воды Q, м3/с, характеризующий водность реки в интересуемом пункте в любой момент времени.

2. Средний расход воды Qcp – среднеарифметическая величина ежесуточных секундных расходов за определенный период времени (декаду, месяц, сезон, год):

,                                (9.1)

где УQi – сумма секундных расходов за все дни рассматриваемого периода;

tд – число дней в периоде.

Средний расход за месяц называется среднемесячным, за год – среднегодовым и т. п.

3. Объем стока W – объем воды, который стекает с бассейна в реку и протекает по ней в интересуемом пункте за определенный период времени:

W = 86400 Qср tд,                        (9.2)

где 86 400 – число секунд в сутках.

Для объема годового стока формула (9.5) имеет следующий вид:

Wг = 31,536 · 106∙Qср,                        (9.3)

где 31,536 · 106 – число секунд в году (в високосном году 31,622 ·106 с).

4. Высота слоя стока h – высота такого слоя воды, которым можно покрыть площадь бассейна реки выше рассматриваемого пункта, если распластать на ней равномерно весь объем стока за изучаемый период времени:

мм,                        (9.4)

где  F  – площадь бассейна реки, км2;

106 – число квадратных метров в квадратном километре;

103 – число миллиметров в метре.

Если подставить в последнее соотношение значение для W по формуле (9.2), получим

.                                (9.5)

Для слоя годового стока (tд = 365)

.                (9.6)

5. Коэффициент стока з – отношение высоты слоя стока к высоте слоя осадков х за один и тот же период времени:

.                                (9.7)

6. Модуль стока М – расход воды в литрах в секунду, который стекает в реку с каждого квадратного километра площади бассейна:

л/(с ∙ км2),                        (9.8)

где 1000 – число литров в 1 м3.

Если подставить в зависимость (9.2) значение для среднего расхода из формулы (9.8), получим

W = 86,4 М F tд                                (9.9)

или для объема годового стока (tд = 365)

Wг = 31 536 М F.                        (9.10)

7. Норма стока – среднее значение любой из характеристик стока за многолетний период. Норму стока можно выразить в виде среднемноголетних значений расхода воды Q0, объема стока W0, высоты слоя стока h0 или модуля стока М0. Чаще всего в качестве нормы стока пользуются среднемноголетним модулем стока М0.