Основные характеристики водности рек

Введение

Гидрология — это наука, изучающая природные воды, явления и процессы, в них протекающие. Предмет изучения гидрологии – все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озерах, водохранилищах, болотах, почвенные и подземные воды. Делится на океанологию и гидрологию суши. Исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий; проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом; дает оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии, физике и других науках.  
 Вода — основная среда, обеспечивающая обмен веществ и развитие организмов. С древнейших времен жизнь человека и развитие культуры связаны с водой. Она широко используется в промышленности, энергетике, сельском и рыбном хозяйстве, в медицине и т. д.

Гидрология  суши - наука, изучающая поверхностные воды суши: реки, озера, водохранилища, болота и ледники; раздел гидрологии. Гидрология суши по объектам изучения подразделяется на гидрологию рек (учение о реках - потамологию), лимнологию (озероведение), болотоведение.

Целью гидрологии является изучение гидрологических процессов как факторов воздействия на земельные ресурсы. В задачи гидрологии входит: рассмотрение основных гидрологических понятий; изучение законов и закономерностей гидрологических процессов; нахождение элементов управления водными ресурсами; определение основных расчетных гидрологических характеристик и т.д.

В данной работе рассмотрены  основные гидрологические характеристики реки Ушаковка, разными методами рассчитано испарение с суши и водной поверхности, найден расход воды реки Ушаковка в пункте Добролет, рассчитан годовой сток.   

 

 

1 Основные характеристики водности рек

 
 Цель: изучить и определить основные характеристики речного бассейна, связанные с ее гидрологическим режимом.

Задачи: 
1. Освоить основные понятия гидрологических характеристик бассейна реки. 
2. Изучить основные характеристики, отображающие водный режим реки. 
 Исходные данные:  река и пункт наблюдений (Ушаковка - Добролет), площадь водосбора (F = 322 км²), норма стока (Q = 2,3 м³/с), высота годового слоя осадков (x = 420 мм).

Требуется:

1) описать гидрологические  особенности реки (питание реки, где берёт начало, площадь, куда  впадает, высота водосбора, уклон  реки, норма стока, как комбинируется  сток реки от года к году);

2) вычислить модуль стока;

3) определить слой стока; 

4) рассчитать объём годового  стока; 

5) коэффициент стока.

 Характеристика реки Ушаковка

Ушако́вка — река на юге Иркутской области, правый приток Ангары. Образуется в результате слияния двух рек — Правой Ушаковки и Левой Ушаковки.

Длина реки — 70 км, из них 7 км в пределах г. Иркутска. На реке встречаются отмели, перекаты, лесные завалы. Ширина от 14 до 35 м. В 1892 г. по архивным данным была от 80 до 100 м. В верховьях ширина реки до 1 м, в районе пос. Горячие Ключи — 7 м, в Иркутске — 9 м. Средняя глубина реки до 50 см. Дно твердое, покрыто галькой, в районе с. Пивовариха — песчаное, в районе Иркутска — илистое с травянистыми водорослями.

Долина реки до 4 км, ширина русловой части — 15-20 м, глубина до 1,5 м, высота истока 1071 м, высота устья 405 м. Средняя  поверхностная скорость — 0,49 м/с, средняя глубинная скорость — 0,12 м/с. Годовой сток в среднем 2,08 м³/с. Температура воды летом от 9 до 20 °C. Видимость до дна 5—25 см.

Питание реки осуществляется за счёт грунтовых вод и атмосферных  осадков. Водный режим характеризуется  весенним половодьем, летними дождевыми  паводками, прерывистой летне-осенней  и очень низкой зимней меженью.

Берега реки в основном пологие, сильно подмыт правый берег.

Бассейн реки расположен на Иркутско-Черемховской равнине, представляет собой возвышенность  с холмисто-грядовым рельефом. В  основании бассейна лежат горные породы юрской системы мезозойской  эры фанерозоя, сложенные песчаниками, алевролитами, конгломератами, каолиновыми глинами, стекольными песками. Возраст пород от 195 до 137 млн лет. В рельефе прослеживаются параллельные древние ложбины — Кудинская и Ушаковская.

Общая площадь водосборного бассейна — 808 км². Водосбор имеет вытянутую  форму — длина до 54 км, ширина от 8 до 23,5 км.

Река формируется в лесной южной  части возвышенности, расположенной  параллельно береговой линии Байкала.

 

Порядок выполнения задания

Модуль  стока – это объем воды, стекающий в единицу времени с единичной площади водосбора.

 По формуле  q = 1000Q/F вычисляется модуль стока :

 q = 10002,3/322 =  7,14 л/скм².

 Высота слоя стока определяется по выражению y = 31,5 q :

 y = 31,5 7,14 = 225 мм.

 Объём годового стока рассчитывается с использованием формулы W = yF /10⁶ :

W = 225322/10⁶ = 0,072 км³.

 Коэффициент стока как соотношение высоты стока и осадков равен = y/x :

225 / 420 = 0,53.

 Результаты выполнения задания:

№ варианта	Река-пункт	F, км²	Q ,м³/с	q, л/скм	x, мм	y, мм	W, км³
34	Ушаковка -Добролет	322	2,3	7,14	420	225	0,072	0,53

 

   Вывод. Площадь реки незначительна (322 км²), норма стока составляет 2,3 м³/с. Гидрографическая сеть развита, поскольку составляет 7,14 л/скм², коэффициент стока равен 0,53, согласно чему 53% осадков тратится на формирование стока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчет испарения  с малого водоема и поверхности  суши     

 Цель работы: изучить основные виды испарения и научиться их вычислять разными методами. 
      Задачи:

1. изучить круговорот воды в природе;
2. освоить уравнения водного и теплового баланса;
3. изучить виды осадков, их факторы и особые изменения;
4. ознакомиться с факторами испарения с водной поверхности и с суши, изучить методы определения испарения.

Исходные  данные:  
Таблица 1

№ Варианта	S,км2	H,м	D,км	hсp,м	R,кДж/см2	tг,гр	∑t,гр	E,Па
34	4,2	3,8	5,2	13	170	-1,8	68	580

 

Испарение – парообразование с поверхности воды, снега, почвы и растений. Является основной составляющей водного баланса речных бассейнов, водохранилищ, озер и других водных объектов. 

Испарение с поверхности  воды с малого водоема при  отсутствии данных наблюдений 
 Испарение с поверхности воды определяют в основном метеорологическими факторами, то есть температурой воды и воздуха, дефицитом влажности воздуха и скоростью ветра. На испарение с водной поверхности оказывают влияние такие факторы, как площадь, глубина и защищенности водоема. Слой испарившейся влаги с больших водоемов вследствие увеличения скорости ветра и высоты волн больше, чем с малых водоемов. Водоемы, защищенные высокой растительностью на берегах, постройками, горами, испаряют влаги меньше незащищенных.

Исходные данные: площадь водоёма (S), расположенного вблизи пункта Добролет 4,2 км², средняя глубина (H) 3,8 м, средняя длина разгона воздушного потока (D) 5,2 км, средняя высота препятствий на берегу (h_ср) 13м.

 

Требуется:

1. вычислить среднемноголетнее испарение;

 

       Порядок выполнения задания

Среднемноголетнее испарение  с малых водоёмов, расположенных  в равнинных условиях определяют по выражению:

Е_в = Е₂₀к_h к₃к_s, (мм),

где Е₂₀ - среднемноголетнее испарение с эталонного бассейна 20м²;

       к_h , к₃  и к_s - поправочные коэффициенты соответственно на глубину водоёма, на защищённость водоёма от ветра древесной растительностью, строениями, крутыми берегами и другими препятствиями, а также на площадь водоёма.

Из-за отсутствия данных наблюдений среднемноголетнее испарение с бассейна площадью 20м² находят по карте изолиний. Так, для водоёма, расположенного вблизи пункта Добролет Е₂₀= 500 мм (определяется методом интерполяции).

Поправочный коэффициент к₃ определяют в зависимости от отношения средней высоты (м) препятствий h_ср к средней длине (м) разгона воздушного потока D.

Для пункта Добролёт, расположенного в лесостепной зоне

h_ср /D =  13/5200 = 0,0025.

Согласно интерполяции (таблица 2)  к₃ = 1+ 0,99.

Таблица 2 - Поправочный коэффициент на защищённость водоёма от ветра древесной растительностью, строениями, крутыми берегами

hср /D	0,0	0,01	0,03	0,05	0,07	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50
к3	1,00	0,96	0,89	0,84	0,80	0,76	0,70	0,64	0,57	0,61

 

Поправочный коэффициент  на глубину водоёма к_h, находим по таблице 3 в зависимости от местоположения водоёма (природной зоны) и средней глубины. Для водоёма вблизи пункта Добролёт, расположенного в лесостепной зоне, глубина которого составляет 3,8 м, поправочный коэффициент

к_h = 1+ 0,988.

Таблица 3 - Поправочный коэффициент на глубину водоёма

Природная зона	Средняя глубина  водоёма, м
	2	5	10	15	20	25
Тундровая и  лесная	1,00	0,99	0,97	0,95	0,94	0,92
Лесостепная	1,00	0,98	0,96	0,95	0,94	0,92
Степная	1,00	0,96	0,95	0,94	0,93	0,93
Полупустынная	1,00	1,00	0,99	0,98	0,98	0,97
Пустынная	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00

Поправочный коэффициент  на площадь водоёма к_s для тундровой, лесной и лесостепной зон находят путём интерполяции с помощью таблицы 4.

Таблица 4 - Поправочный коэффициент к_s на площадь водоёма

Площадь водоёма, км2	0,01	0,05	0,10	0,50	1,00	2,00	5,00
кs	1,03	1,03	1,11	1,18	1,21	1,23	1,26

 

Для площади S = 4,2 км², к_s = 1,23+ = 1,252.

Таким образом,  вычислим среднемноголетнее испарение:

Е_в = 500×0,988×0,99×1,252 = 612мм.

Полученное значение Е_в, является нормой испарения с воды.

 

Испарение с поверхности  суши

Под испарением с поверхности  суши понимается сумма всех видов этого процесса: биологическое испарение с листьев растений (транспирация), физическое испарение с орошенных атмосферными осадками листьев, испарение с почвы, снега, льда, с водоёмов, расположенных на исследуемой территории и т. д.