Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
ЗАДАНИЕ
Построение гидрографа и определение некоторых характеристик годового стока реки
Цель занятия: приобретение обучающимися практических навыков построения гидрографа и определения характерных особенностей годового стока реки.
Дано:
Ежедневные расходы воды реки Колпица у села Подъяково за 1962 год (таблица 9).
Требуется:
- Построить гидрограф реки.
- Расчленить гидрограф на снеговое, дождевое и подземное питание.
- Определить основные характеристики годового стока:
а) среднегодовой расход стока,
б) объем стока, в том числе по типам питания.
Предварительное пояснение:
Закономерное изменение стока, скорости течения, уровней воды и уклонов водной поверхности во времени и вдоль реки называется
водным режимом реки.
Водный режим рек слагается из ряда характерных фаз. К числу основных факторов, определяющих эти фазы, относятся колебания уровней воды, главной причиной которых служат сезонные изменения водонос-
Таблица 9
Таблица ежедневных расходов воды реки Колпица у села Подъяково за 1962 год,
м3/с
| Число |
Месяцы |
| I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
| 1 |
26,4 |
39,1 |
36,5 |
39,2 |
121,1 |
43,3 |
33,4 |
30,3 |
26,0 |
24,8 |
21,9 |
9,3 |
| 2 |
24,8 |
38,6 |
36,6 |
39,8 |
119,0 |
41,8 |
39,4 |
30,3 |
27,1 |
25,0 |
21,2 |
10,1 |
| 3 |
24,1 |
38,7 |
36,5 |
40,4 |
137,3 |
39,7 |
40,3 |
35,9 |
27,2 |
24,6 |
20,8 |
11,7 |
| 4 |
24,0 |
38,6 |
36,1 |
42,4 |
122,3 |
58,6 |
35,8 |
38,5 |
27,8 |
24,2 |
20,1 |
13,2 |
| 5 |
24,5 |
39,1 |
36,7 |
49,3 |
119,0 |
37,0 |
32,1 |
41,2 |
28,2 |
24,7 |
18,3 |
13,7 |
| 6 |
24,4 |
38,6 |
36,2 |
57,1 |
156,0 |
36,8 |
30,4 |
47,2 |
28,2 |
24,7 |
18,0 |
13,5 |
| 7 |
25,8 |
38,6 |
36,7 |
82,3 |
118,4 |
35,8 |
29,1 |
35,9 |
27,6 |
24,8 |
17,7 |
12,9 |
| 8 |
26,6 |
39,0 |
36,1 |
94,2 |
107,5 |
35,8 |
29,1 |
30,9 |
27,9 |
24,4 |
17,5 |
13,2 |
| 9 |
29,2 |
40,0 |
35,8 |
115,0 |
95,6 |
35,1 |
28,6 |
30,3 |
37,3 |
24,4 |
20,1 |
12,1 |
| 10 |
31,4 |
40,5 |
36,1 |
129,0 |
86,5 |
34,5 |
28,3 |
29,3 |
37,6 |
24,9 |
18,5 |
11,0 |
| 11 |
33,6 |
39,0 |
36,0 |
114,0 |
80,2 |
32,2 |
27,5 |
29,3 |
47,2 |
25,8 |
17,6 |
10,8 |
| 12 |
34,7 |
39,6 |
35,9 |
108,0 |
73,9 |
31,2 |
27,5 |
29,0 |
46,9 |
24,1 |
19,2 |
10,2 |
| 13 |
36,8 |
40,5 |
36,0 |
94,8 |
70,4 |
30,3 |
27,5 |
29,0 |
46,9 |
23,7 |
18,7 |
9,8 |
| 14 |
38,5 |
40,4 |
35,8 |
137,1 |
67,6 |
28,8 |
27,5 |
29,3 |
37,2 |
23,3 |
17,5 |
9,7 |
| 15 |
39,9 |
40,5 |
35,8 |
238,1 |
64,1 |
28,3 |
26,9 |
29,3 |
36,5 |
23,3 |
16,8 |
9,2 |
| 16 |
40,6 |
40,0 |
35,8 |
267,8 |
62,0 |
28,2 |
26,9 |
28,7 |
46,5 |
23,7 |
15,9 |
9,3 |
| 17 |
40,9 |
40,4 |
35,5 |
271,3 |
59,9 |
28,4 |
26,9 |
29,0 |
46,2 |
24,1 |
14,4 |
9,3 |
| 18 |
41,1 |
40,3 |
36,4 |
313,5 |
56,4 |
27,9 |
26,9 |
29,0 |
47,7 |
24,5 |
14,7 |
9,1 |
| 19 |
41,2 |
40,0 |
37,7 |
367,0 |
55,7 |
27,2 |
26,9 |
29,0 |
46,7 |
25,3 |
13,9 |
9,1 |
| 20 |
40,8 |
39,5 |
38,6 |
328,0 |
56,4 |
26,6 |
28,2 |
29,6 |
36,4 |
26,1 |
12,9 |
8,9 |
| 21 |
40,5 |
40,0 |
40,7 |
298,1 |
57,1 |
26,3 |
28,1 |
28,9 |
35,7 |
24,5 |
12,5 |
9,4 |
| 22 |
40,5 |
39,0 |
41,2 |
290,6 |
57,8 |
25,7 |
28,2 |
28,9 |
36,3 |
24,1 |
11,0 |
9,7 |
| 23 |
40,5 |
39,2 |
41,6 |
282,0 |
56,4 |
25,8 |
28,2 |
28,6 |
32,3 |
23,6 |
10,7 |
10,2 |
| 24 |
41,2 |
38,8 |
41,5 |
253,1 |
53,8 |
27,2 |
28,9 |
28,6 |
26,6 |
22,3 |
10,6 |
11,1 |
| 25 |
41,1 |
39,0 |
41,9 |
232,7 |
50,0 |
27,6 |
28,6 |
28,3 |
25,6 |
22,3 |
9,5 |
11,2 |
| 26 |
41,6 |
39,4 |
42,2 |
230,4 |
48,3 |
29,2 |
29,2 |
28,3 |
25,8 |
23,0 |
8,9 |
12,2 |
| 27 |
41,6 |
39,2 |
42,0 |
216,2 |
49,7 |
27,9 |
29,6 |
28,4 |
26,1 |
23,7 |
8,1 |
12,7 |
| 28 |
41,6 |
40,2 |
40,3 |
181,0 |
54,1 |
28,5 |
29,0 |
28,4 |
25,9 |
24,1 |
8,4 |
13,2 |
| 29 |
41,1 |
|
39,4 |
149,0 |
53,8 |
28,5 |
29,0 |
27,9 |
25,9 |
24,1 |
8,1 |
13,5 |
| 30 |
40,6 |
|
38,0 |
128,4 |
50,7 |
33,2 |
29,0 |
26,5 |
25,9 |
23,7 |
8,8 |
14,7 |
| 31 |
40,6 |
|
36,6 |
|
47,9 |
|
29,7 |
26,5 |
|
22,6 |
|
15,2 |
ности реки, увеличение или уменьшение расходов воды, непосредственно зависящие от сезонных климатических перемен.
Каждая река характеризуется
водностью, т.е. относительной величиной речного стока за тот или иной период по сравнению со средним стоком этой же реки за многолетний период или за другие периоды;
водоносностью – абсолютной средней многолетней величиной стока
.
В водном режиме и водности рек выделяют вековые, многолетние, внутригодовые (сезонные) и кратковременные колебания.
Внутригодовые (сезонные) колебания водности рек обусловлены сезонными изменениями составляющих водного баланса, то есть, определяются преобладающим в данный сезон типом питания. Различают четыре основных вида питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое и подземное.
Дождевое питание. Дожди, выпадающие весной, в начале лета и осенью обычно образуют поверхностный сток, поскольку в это время почва, как правило, имеет высокую влажность.
Снеговое питание. В умеренных широтах основным источником питания рек в весенний период служит вода, накапливающаяся в снежном покрове. Снег в зависимости от толщины снежного покрова и плотности может при таянии дать различное количество воды.
Ледниковое питание имеют лишь реки, вытекающие из районов с высокогорными ледниками и снежниками.
Подземное питание определяется характером взаимодействия подземных и речных вод, и именно оно обуславливает постоянство или большую продолжительность стока реки в течение года.
Во внутригодовом режиме рек выделяют ряд характерных фаз.
Половодье – фаза водного режима, ежегодно повторяющаяся в данных климатических условиях в один и тот же сезон и характеризующаяся наибольшей водностью, высоким и продолжительным подъемом уровня воды. Формирование половодья связано с таянием снега.
Межень – фаза водного режима, ежегодно повторяющаяся в один и тот же сезон, характеризующаяся малой водностью, длительным стоянием низкого уровня и возникающая вследствие уменьшения питания рек. В межень реки преимущественно питаются за счет подземных вод.
В любую из этих фаз может иметь место кратковременное увеличение расходов и уровней воды за счет интенсивных дождей. Данное явление носит название
паводок.
Внутригодовое изменение стока воды в реке хорошо прослеживается на графике изменения расхода воды, который принято называть
гидрографом реки. Гидрографы реки, построенные для одного створа, но по данным разных лет, могут существенно различаться между собой, поскольку они отражают конкретные климатические условия данного года.
По ежегодному гидрографу реки можно определить вклад каждого вида питания в формирование водности реки в этот год.
Существует несколько методов расчленения гидрографа по видам питания. Одним из самых простых (но и наименее точных) является метод Б.В. Полякова, основанный на выделении поверхностного и подземного питания. Данный автор предложил считать, что в меженный период питание реки осуществляется преимущественно подземными водами, а в период половодья река переходит на питания атмосферными водами, которое полностью вытесняет подземное питание в максимум половодья.
Рассмотрим расчленение гидрографа на условном примере (рисунок 3).
Рис. 3. Гидрограф реки с весеннем половодьем:
1 – подземное питание; 2 – снеговое питание; 3 – дождевое питание
На гидрографе реки находим самый высокий пик расхода (максимум половодья), происхождение которого обязано снеговому питанию. Принимаем подземное питание в это время полностью отсутствующим. От оси абсцисс от даты с нулевым питанием подземных вод проводим влево и вправо прямые отрезки к ближайшим впадинам (весенняя и летняя межень) на гидрографе. Область графика между этими отрезками и самым высоким пиком расхода относится к снеговому питанию, а все, что левее и правее этих отрезков относится к подземному питанию.
В пределах подземного и снегового питаний могут быть малые пики расходов. Все малые пики расходов отделяем отрезками, соединяя соседние впадины кривой. Все отрезанные малые пики относятся к дождевому питанию.
Выполнение задания:
- Используя данные таблицы 9 построить график зависимости расхода воды в реке от времени года (гидрограф реки). График строится в программе Excel. Полученный график распечатать.
- Расчленить полученный гидрограф на снеговое, дождевое и подземное питание.
- Определить площадь (см2) на гидрографе, приходящуюся на каждый вид питания. Площадь определять методом, изложенным в задание 3, полученные данные занести в таблицу 10.
Таблица 10
Расчет вклада каждого вида питания в годовой сток реки
| Тип питания |
Площадь,
см2 |
Соответствие между площадью графика и объемом стока, м3/см2 |
Объем питания |
| м3 |
% |
| Снеговое |
|
|
|
|
| Подземное |
|
|
|
| Дождевое |
|
|
|
| Годовой объем стока |
|
100 |
Для определения соответствия между площадью графика и объемом стока (питания) необходимо 1 сантиметр масштаба оси ординат умножить на 1 сантиметр масштаба оси абсцисс. Например, ось ординат – 1 см равен 10 м
3/с; ось абсцисс – 1 см = 15 суткам = 15
. 86400 с = 1296
. 10
3 с. Следовательно, одному квадратному сантиметру графика соответствует 1296
. 10
4 м
3 стока (питания).
- Оформить отчет.
Вопросы для самопроверки:
- Что такое водный режим реки.
- Дайте определение водности.
- Назовите типы питания реки.
- Что такое гидрограф реки.
- Кто предложил простейшую методику расчления гидрографа по типам питания.
Как вычленяется в гидрографе подземное питание.
