1.2. Определение годового стока речных бассейнов

Одной из важнейших гидрологических характеристик водостока является норма годового стока и годовой сток.

Количество воды, стекающее с площади водосбора речного бассейна за год, называется годовым стоком.

Средняя многолетняя величина, вычисленная за достаточно продолжительный период, включающий несколько полных четных (не менее двух) периодов колебания стока, - норма годового стока.

Расчет нормы годового стока может быть произведен:

а) при наличии достаточных сведений за продолжительный период наблюдений;

б) при коротких рядах наблюдений;

в) при отсутствии данных наблюдений.

Пример 1. Определить норму годового стока реки Десны у города Чернигова при наличии данных наблюдения.

Дано: Средний годовой расход воды за длительный период наблюдений Q₀ = 323 м³/с. 2. Площадь водосбора реки F = 81400 км².

Требуется: Найти норму годового стока в виде объема, модуля и слоя стока. Объем годового стока W₀ – количество воды, стекающей с водосбора за год, определяется по формуле

W₀ = Q₀T, (1)

где Т – число секунд в году (Т = 86400*365 = 31,54*10⁶).

Годовой сток, выраженный в объемах, будет

W₀ = 323*31,54*10⁶ м³.

Модуль стока М₀ – количество воды, стекающей с единицы площади водосбора за единицу времени, - вычисляется по формуле

M₀ = 10³, (2)

где F – площадь водосбора, км² , здесь модуль М₀ в л/(с*км²). В примере получим

М₀ = *10³ = 3,97 л/(с*км²).

Слой стока Y₀ - количество воды, стекающее с водосбора за год, равное толщине слоя, равномерно распределённого по площади этого водосбора. Его вычисляют по формуле

Y₀ = W ₀/F*10³, (3)

Для данного примера норма годового стока, выраженная в слое, будет Y₀ = 10187*10⁶/81400*10³ =125 мм. При отсутствии данных наблюдения норма стока определяется по интерполяции между опорными пунктами рек-аналогов, для которых установлена норма стока согласно СНиП 2.01.14-83. Норму стока можно также определить по современным картам изолиний среднего многолетнего стока (рис.2).

Рис. 2. Карта изолиний годового стока л/(с*км²) (р. Стыр – г. Луцк)

Если водосбор пересекает несколько изолиний, то норма стока вычисляется как средневзвешенная величина по формуле

М₀ = , (4)

где М_1, М_2, М_n – среднее значение модуля стока между соседними изолиниями;

f₁, f_2, f_n – площадь водосбора между этими изолиниями.

Пример 2. Определить норму годового стока р. Стыр у города Луцка по карте изолиний (рис. 2).

Дано: карта изолиний нормы годового стока реки Стыр в модулях М₀, л/(с*км²). Площадь водосбора реки F = 7200 км².

Определить: норму годового стока у реки Стыр у города Луцка как средне взвешенную его величину для водосбора.

Решение: определяем М₀ с учетом того, что через площадь водосбора проходит несколько изолиний.

М₀ =

или из формулы (2)

Q₀ =33,8 м³/с.

1.3. Определение стока взвешенных наносов.

Речные наносы – совокупность твердых минеральных частиц различной крупности, которые переносятся русловым потоком и при определенных условиях образуют русловые и пойменные отложения.

При выпадении осадков, а также в процессе таяния снега, образовавшаяся вода стекает по склонам, размывая их. Мелкие частицы почвы отрываются и переносятся потоком. Вначале образуются небольшие углубления на склонах – идет склоновая эрозия почвы.

Наряду со склоновой эрозией, происходит процесс размыва русловым потоком дна и берегов русла – русловая эрозия.

Частицы твердых пород, попадая в русло реки, перемещаются потоком вниз по течению.

Расчет стока взвешенных наносов производится при различных базах данных по твердому стоку для данного водного бассейна.

В нашем случае расчет нормы стока взвешенных наносов, необходимо рассчитать, при отсутствии данных наблюдений.

Такой расчет производится по рекам – аналогам или по картам средней мутности рек. При определении средней мутности малых рек с небольшими площадями водосбора необходимо вводить поправочный коэффициент зональной мутности, полученной по карте. Рассчёт ведётся по формуле

₀= *К_п, (5)

где ³;

мутности, снятая с карты, ³ ;

К_п – переходной коэффициент.

Значения переходного коэффициента для Центрально-Черноземных областей, Северного Кавказа, Южного Урала приведены в табл. 1.

Таблица 1

Значения переходного коэффициента

Площадь водосбора, км2	2	5	10	50	100	500
Значение Кп	40	20	13	5	3	1

Пример 3. Определить норму стока взвешенных наносов реки Сосна у села Новое при отсутствии данных наблюдений.

Дано: площадь водосбора реки Сосна F = 310 км². Норма годового стока воды, определенная по карте изолиний стока, Q₀ = 1,71 м³/с. Средняя многолетняя мутность воды по карте мутности = 250 г/м³.

Требуется: вычислить средний многолетний расход (норму) взвешенных наносов реки Сосна у села Новое.

Решение: зная площадь водосбора реки Сосна и район ее протекания, используя табл. 1, определяем переходный коэффициент К_п... Для F = 310 км² переходный коэффициент определяется интерполяцией между площадями 100 и 500 км²; получаем К_п = 2.

Средний многолетний расход взвешенных наносов при отсутствии данных наблюдений определяется по формуле:

R_{0 =} *Q₀* К_п/10³, (6)

отсюда

R₀ = 250*1,71*2/1000 = 0,86 кг/с.