Презентация: Гидрология рек (Часть 2)

1. Гидрология рек (частьГидрология рек (часть IIII))
© Беляев А.М.

2. Виды питания рек – дождевое, снеговое, подземное, ледниковое
(в порядке уменьшения их роли в питании речных вод).
Соответствие преобладающего типа питания и климатических
условий:
дождевое питание – теплый и жаркий климат;
снеговое питание – умеренные широты;
ледниковое питание – арктические широты.
Подземное питание обеспечивает постоянство стока в течении
всего года (или большей его части) и треть всего речного
мирового стока
ПИТАНИЕ РЕКПИТАНИЕ РЕК

3. Брахмапутра (Цангпо) – река с преобладанием
дождевого питания

4. Река Саханиха на Новой Земле – питание
смешанное (ледниковое и снеговое)
Река Гейзерная на Камчатке –
преобладает подземное питание

5. Дожди подразделяют на ливни и обложные дожди
Дождевые осадки характеризуются длительностью выпадения,
площадью распространения, слоем выпадения (мм),
интенсивностью (мм / мин, мм / час)
Чем суше почва и меньше влажность воздуха, тем меньше
дождевой воды расходуется на речной сток (обратная тенденция
так же действительна!)
ПИТАНИЕ РЕК: дождевое питаниеПИТАНИЕ РЕК: дождевое питание

6. Слой воды, который образуется при
таяние снега определяется с помощью
проведения снегомерной съемке
При этом специальным прибором –
снегомером, определяется плотность снега
и его глубина
Интенсивность снеготаяния определяется
по эмпирическим формулам и
пропорциональна сумме положительных
среднесуточных температур воздуха.
Интенсивность снеготаяния определяет
максимальный пик половодья (связанные с
«дружностью» прихода весны)
ПИТАНИЕ РЕК: снеговое питаниеПИТАНИЕ РЕК: снеговое питание

7. Классификация А.И. Воейкова:
- области, где реки получают питание в основном путем таяния снега и ледников;
- области, где реки получают в основном дождевое питание;
- области, где постоянных водотоков нет.
Классификация М.И. Львовича*:
- если источник питания дает более 80% годового стока реки, речь идет о его
исключительном значении;
- если источник питания дает более 50% годового стока реки, речь идет о его
преимущественном значении;
- питание называют смешанным, если ни один из видов источников не дает половины
годового стока;
- для ЛЕДНИКОВОГО питания эти градации изменены (соответственно, 50% и 25%)
* - пояснении к классификации Львовича на следующем слайде
КЛАССИФИКАЦИИ РЕК ПО ТИПАМ ПИТАНИЯКЛАССИФИКАЦИИ РЕК ПО ТИПАМ ПИТАНИЯ

8. Классификация М.И. ЛьвовичаКлассификация М.И. Львовича
1 (S)1 (S) - почти исключительно снеговое
питание (снеговое питание составляет более
80%)
2 (Sx)2 (Sx) - преимущественно снеговое питание
(> 50%)
3 (R)3 (R) - почти исключительно дождевое
питание (дождевое питание составляет
более 80%)
4 (Rx)4 (Rx) - преимущественно дождевое питание
(> 50%)
5 (Gх)5 (Gх) - преимущественно ледниковое
питание
6 (6 (ssx)x) - смешанное питание (преобладает
снеговое)
7 (rх)7 (rх) - смешанное питание (преобладает
дождевое)
8 (gx)8 (gx) - смешанное питание (преобладает
ледниковое)
99 - смешанное питание (преобладает
грунтовое)
буква "х" в условных обозначениях
заменяет тот или иной второстепенный
вид питания

9. Испарение с водной поверхности (испарение стремится к
максимуму при меньшей влажности возможности, т.е. большем
дефиците влаги)
Испарение с поверхности снега и льда (малая величина из низкой
температуры поверхности испарения)
Испарение с поверхности почвы (увеличивается
пропорционально влагонасыщенности почвы, дефициту
влажности воздуха и скорости ветра)
Испарение растительным покровом (определяется конкретной
растительностью)
Инфильтрация
РАСХОДОВАНИЕ ВОДЫ В БАССЕЙНЕ РЕКИРАСХОДОВАНИЕ ВОДЫ В БАССЕЙНЕ РЕКИ

10. Испарение и испаряемостьИспарение и испаряемость
Испаряемость – максимально возможное значение испарения в
данных климатических условиях
ЗонаЗона
тундрытундры
ЗонаЗона
смешанныхсмешанных
лесовлесов
ЗонаЗона
пустыньпустынь
испарениеиспарение
испаряемостьиспаряемость

11. ВОДНЫЙ БАЛАНС БАССЕЙНА РЕКИВОДНЫЙ БАЛАНС БАССЕЙНА РЕКИ
x = y + z ± Δuприходная часть
расходная часть
Летом для водотоков средней полосы
приходная часть ниже расходной, зимой выше
осадки = сток + испарение ± Δu
осадки = сток + испарение
Осреднение показателей за
многолетний период
Разделив обе части уравнения на x
получаем:
y z
x x
1 = = α + β
коэф. стока
индекс сухости
Коэффициент стока показывает какая доля осадков уходит на сток, индекс сухости
показывает какая доля осадков уходит на испарение

12. Зависимость коэффициента стока отЗависимость коэффициента стока от
широтной зональностиширотной зональности
 зона избыточного и
достаточного увлажнения
(тундра, лесотундра, леса)
 зона недостаточного
увлажнения (лесостепь, степь)
 зона засушливого климата
(полупустыни, пустыни
 α = 0.4-0.7
 α = 0.1-0.4
 α → 0

13.  Водный режим рекВодный режим рек – закономерные изменения стока воды, скорости
течения, уровней воды во времени.
 ВодностьВодность – объем воды, которое перенесено рекой за определенное
время (час, месяц, год) в сравнении со среднемноголетней величиной
стока в этот или другие периоды
 ВодоносностьВодоносность – синоним среднего многолетнего стока реки (м3
, км3
, л)
 По водоносности сравниваются разные реки, по водности – разные
периоды водного режима одной реки
ВОДНЫЙ РЕЖИМ РЕКВОДНЫЙ РЕЖИМ РЕК

14. Вековые колебания (климатически обусловлены; «малый
ледниковый период» в Европе 1550-1850 гг. или «средневековый
оптимум климата 900 – 1100 гг.)
Многолетние колебания (обусловлены климатическими и
искусственным изменением стока)
Сезонные колебания (отражаются сменой фаз режима реки в
течение года)
Кратковременные колебания (факторы: метеорологические,
прорыв морен ледниковыми озерами, горные обвалы с
запруживанием русла рек, работы на гидроузлах)
КОЛЕБАНИЯ ВОДНОСТИКОЛЕБАНИЯ ВОДНОСТИ

15. Многолетние (межгодовые) колебанияМноголетние (межгодовые) колебания
Ежедневные уровни и расходы воды р.Обь-г.п.Салехард 2000-2004гг.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
01.01.2000 01.01.2001 01.01.2002 01.01.2003 01.01.2004 дата
Q, м 3
/с
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
5,50
6,00
H,м .
Q,м3/c H,м

16. Уровень воды. Расход водыУровень воды. Расход воды
BB, м, м
ωω, м, м2
Створ – поперечное сечение руслаСтвор – поперечное сечение русла
В – ширина русла;В – ширина русла;
ωω – площадь створа;– площадь створа;
Н ур. – отметка уровня воды (т.е. абсолютнаяН ур. – отметка уровня воды (т.е. абсолютная
высота поверхности воды)высота поверхности воды)
Н ур., мН ур., м
Расход водыРасход воды – это объем воды, проходящий через данный створ русла в единицу времени– это объем воды, проходящий через данный створ русла в единицу времени
Понятие уровня и расхода воды изменяются обычно пропорционально друг другу. Лишь вПонятие уровня и расхода воды изменяются обычно пропорционально друг другу. Лишь в
некоторых случаях колебания уровня не связаны с изменением расходов:некоторых случаях колебания уровня не связаны с изменением расходов:
- ледовые явления, интенсивная аккумуляция наносов, размыв берегов, сгонно-нагонные- ледовые явления, интенсивная аккумуляция наносов, размыв берегов, сгонно-нагонные
явления в устьях рек.явления в устьях рек.
Q = ω*u = =
Площадь поперечного сечения русла (м/с)
*
Средняя скорость течения (м2
)
м3
с

17. Реечный водомерный постРеечный водомерный пост
Свайный водомерный постСвайный водомерный пост
Наблюдение за уровнемНаблюдение за уровнем
воды на водомерныхводы на водомерных
(гидрологических)(гидрологических)
постахпостах

18. Половодье – это фаза водного режима реки, повторяющаяся в
данных климатических условиях ежегодно в один и тот же сезон,
характеризующаяся повышением расходов и уровня воды.
Паводки – это фаза водного режима, которая может повторяться
многократно в разные сезоны года, характеризующаяся
кратковременным и резким увеличением расходов и подъемом
уровня воды. Паводок вызывается дождями или снеготаянием во
время оттепели.
Межень – это фаза водного режима реки, ежегодно
повторяющаяся в один и тот же сезон, характеризующаяся малой
водностью, длительным стоянием низкого уровня, возникающим
в следствие уменьшения объемов питания реки.
ФАЗЫ ВОДНОГО РЕЖИМА РЕКИФАЗЫ ВОДНОГО РЕЖИМА РЕКИ

19.  Весеннее половодье – половодье, вызванное таянием снега в равнинных областях.
 Половодье в теплую часть года (весенне-летнее, летнее) – половодье,
обусловленное сильными летними дождями (к примеру, в условиях тропического
морского климата) или таянием высокогорных снегов и льдов.
Типы половодьяТипы половодья
Весеннее половодье рек Сухона и Песья Деньга
(г. Тотьма, Вологодская область)

20.  Однопиковые и многопиковые
 Одиночные паводки и паводковые периоды
 Паводки, с наложением на волну половодья
Типы паводковТипы паводков
Паводок в Закарпатской области
Украины

21. МеженьМежень
 Для большинства рек России выделяют зимнюю и летнюю межень
 В умеренных широтах зимой реки могут промерзать до дна и иметь нулевые
показатели расходов, в летний период – происходит повышение расходов
благодаря подземным источникам питания (основным для реки в стадии межени)
 В аридных районах сток наоборот меньше в летнюю межень (вплоть до их
временного пересыхания)

22. Межень на р. Вычегда (район

23. Гидрограф – график распределения расходов воды в течения года
ГИДРОГРАФ. Разделение гидрографа по типам питанияГИДРОГРАФ. Разделение гидрографа по типам питания
Гидрограф реки Северский Донец (г. Белая Калитва)

24. Реки с весенним половодьем
Реки с половодьем в теплую часть года
Реки с паводочным режимом
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕК ПО ВОДНОМУ РЕЖИМУКЛАССИФИКАЦИЯ РЕК ПО ВОДНОМУ РЕЖИМУ
Пояснения к гидрографам рек разного типа просьба прочитать в учебнике
В.Н. Михайлова и др., выложенном на сайте группы [стр. 199 - 200]

26. Гидрографы рек с весенним половодьемГидрографы рек с весенним половодьем
а) казахстанскийа) казахстанский
(р. Нура, пос. Самаркандский)(р. Нура, пос. Самаркандский)
б) восточно-европейскийб) восточно-европейский
(р. Вятка, г. Киров)(р. Вятка, г. Киров)
в) западно-сибирскийв) западно-сибирский
(р. Васюган, пос. Васюган)(р. Васюган, пос. Васюган)
г) восточно-сибирскийг) восточно-сибирский
(р. Н. Тунгуска, с. Тура)(р. Н. Тунгуска, с. Тура)
д) алтайскийд) алтайский
(р. Томь, г. Новокузнецк)(р. Томь, г. Новокузнецк)

27. Гидрографы рек с половодьем в теплую часть годаГидрографы рек с половодьем в теплую часть года
а) дальневосточныйа) дальневосточный
(р. Витим, г. Бодайбо)(р. Витим, г. Бодайбо)
б) тянь-шаньскийб) тянь-шаньский
(р. Терек, с. Казбеги)(р. Терек, с. Казбеги)

28. Гидрографы рек с паводочным режимомГидрографы рек с паводочным режимом
а) причерноморскийа) причерноморский
(р. Сочи, с. Пластунка)(р. Сочи, с. Пластунка)
б) крымскийб) крымский
(р. Салгир, г. Симферополь)(р. Салгир, г. Симферополь)
в) северо-кавказскийв) северо-кавказский
(р. Камбилеевка)(р. Камбилеевка)

29. Количественные характеристики стокаКоличественные характеристики стока
 Средний расход воды за какой-либо интервал времени
 Средний многолетний расход (норма стока)
∑=
=
n
i
Qi
n
Q
1
1
∑=
=
N
i
iQ
N
Q
1
0
1
n – число суток в интервале
времени;
Qi – среднесуточные расходы
n – число лет;
Qi – среднегодовые расходы

30. Количественные характеристики стокаКоличественные характеристики стока
 Объем стока (м3
; 1 м3
= 10-9
км3
) – это объем воды,
прошедший через данное поперечное сечение речного
потока за какой-либо интервал времени
 Годовой объем стока (1 год = 31,5 * 106
с.)
tQW ∆=
Q – средний расход воды за период t (м3
/с);
t – период, за который требуется измерить
объем стока
33
63
105,31)(
105,31)(
−
⋅⋅=∆=
⋅⋅=∆=
QtQкмW
QtQмW

31.  Слой стока – количество воды, стекающее с водосбора за интервал времени t. Слой
стока равен толщине слоя, равномерно распределенного по площади водосбора и
выраженного в миллиметрах
 Модуль стока воды – это количество воды, стекающее с единицы площади
водосбора в единицу времени
Количественные характеристики стокаКоличественные характеристики стока
F
кмW
F
мW
y
6333
10)(10)( ⋅
=
⋅
=
−
y – слой стока (мм);
F – площадь бассейна (км2
)
F
Q
М
3
10⋅
=
М – модуль стока (л/(с* км2
));
F – площадь бассейна (км2
)

32. 93
10)( −
⋅∆⋅= tQкмW
F
кмW
y
63
10)( ⋅
=
F
Q
М
3
10⋅
=
5,31
:1
,10 6
⋅=
=∆
⋅∆⋅= −
Мy
имеемгодtдля
tМy
Связь модуля стока и слоя стокаСвязь модуля стока и слоя стока

33. Коэффициент стока – отношение слоя стока к количеству
выпавших на площадь водосбора осадков, обусловивших
возникновение этого стока
Вычисление коэффициента стокаВычисление коэффициента стока
x
y
=α y, х выражаются в мм

34. Пример расчета характеристик стока для устья ВолгиПример расчета характеристик стока для устья Волги
ДанныеДанные
средний слой осадков x = 660 мм
площадь водосбора F=1 360 000 км2
cредний многолетний расход воды Q0 = 7780 м3
/c
Результаты расчетовРезультаты расчетов
объем стока W = 245 км3
/год
модуль стока М =5,7 л/(с·км2
)
слой стока y = 180 мм
коэффициент стока α = 0,27

35. Задача!Задача!
Рассчитайте аналогичные характеристики стока для устья ОбиРассчитайте аналогичные характеристики стока для устья Оби
ДанныеДанные
средний слой осадков x = 450 мм
площадь водосбора F=2 890 000 км2
cредний многолетний расход воды Q0 = 12820 м3
/c
Результаты расчетовРезультаты расчетов
объем стока W = ?
модуль стока М = ?
слой стока y = ?
коэффициент стока α = ?

36. Географическое распределение слоя стокаГеографическое распределение слоя стока

37. Географическое распределение слоя стокаГеографическое распределение слоя стока
широтная зональность изменения слоя стока в связи с
изменениями климатических характеристик
континентальность климата
орографическое увеличение стока воды