Основные характеристики водности рек

 

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

Таблица 4 - Поправочный коэффициент кs 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, кs = 1,23+ = 1,252.

Таким образом,  вычислим среднемноголетнее испарение:

Ев = 500×0,988×0,99×1,252 = 612мм.

Полученное значение Ев, 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.

Методы расчёта испарения с поверхности суши основаны на использовании уравнений водного и теплового балансов, их связи, на закономерностях переноса влаги от испаряющей поверхности в атмосферу.

 

Определение испарения с суши с помощью карты изолиний испарения

Исходные данные: карта среднегодового слоя испарения с суши.

Требуется: определить (приближённо) среднемноголетнее годовое испарение для пункта Добролет (III зона).

Порядок выполнения задания

По карте находим расположение пункта Добролет Иркутской области и определяем центр тяжести водосбора. Зная координаты центра тяжести, методом интерполяции, находим норму среднегодового испарения. Следовательно, для пункта Добролет Иркутской области среднемноголетнее годовое испарение равно 450 мм.

 

Определение испарения с суши методом турбулентной диффузии

Исходные данные: для пункта Добролет среднегодовая температура воздуха t за многолетний период составляет -1,8 °С, а влажность е = 580 Па.

Требуется: определить среднемноголетнее годовое испарение для пункта Добролет.

Порядок выполнения задания

Пользуясь номограммой, проводим перпендикуляры от указанных значений t и е. Для точки их пересечения, интерполирую между изолиниями, получаем для пункта Добролет Ес = 350мм.

Определение испарения с суши методом решения уравнения связи водного и теплового балансов М. И. Будыко

Исходные данные: для пункта Добролет высота годового слоя осадков (х = 420 мм) и радиационный баланс (R = 170 Кдж/см2).

Требуется: определить среднемноголетнее годовое испарение для пункта Добролет.

Порядок выполнения задания

Пользуясь номограммой, проводим перпендикуляры от указанных значений х и R. Для точки их пересечения, интерполирую между изолиниями, получаем для пункта Добролет Ес = 370мм.

Определение испарения с суши по методу гидролого-климатических расчётов

Исходные данные: для пункта Добролет сумма средних температур St = 68°С, среднемноголетний слой осадков х = 420 мм, поправочный коэффициент для Иркутской области к = 1,25, параметр n=3, учитывающий равнинный рельеф.

Требуется: определить среднемноголетнее годовое испарение для пункта Добролет.

Порядок выполнения задания

Согласно формуле И. В. Карнацевича:

Еmax = 5.88 + 260,мм,

где  - сумма среднемесячных положительных температур воздуха за год.

Находим испарение:

Еmax = 5.88 68 +260 = 660мм

Используя выражение В. С. Мезенцева, находим испарение с суши:

, мм,

где  Еmax -максимально возможное испарение (водный эквивалент теплоресурсов испарения), мм;

кх - общее увлажнение, мм;

n - параметр, учитывающий гидравлические условия стока в разных ландшафтно-климатических условиях: для равнинных n =3,0, а в горных районах n = 2,0.

Е = 660 = 460 мм.

Вывод. Следует отметить, что с поверхности суши испарение можно вычислить несколькими способами. Выбор метода расчёта зависит от поставленной задачи, наличия исходных данных и требуемой точности результатов расчёта. В данной работе рассчитано испарение с поверхности суши 4 способами: с помощью карты изолиний испарения, методом турбулентной диффузии, методом решения уравнения связи водного и теплового балансов М. И. Будыко и по методу гидролого-климатических расчётов В. С. Мезенцева.

Таким образом, найдено испарение по данным пункта Добролет, которое составило с малого водоёма при отсутствии данных наблюдений 612 мм, с помощью карты изолиний испарения - 450 мм, методом турбулентной диффузии - 350 мм, методом решения уравнения связи водного и теплового балансов М. И. Будыко - 370 мм и по методу гидролого-климатических расчётов 460 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              

 

 

 

 

3 Определение расходов воды аналитическим способом

 

Исходные данные: выписка из книжки для записи изменения расхода на реке Ушаковка (таблица, столбцы 1, 2, 3, 4, и 9).

Требуется: вычислить расход воды (Q), смоченный периметр дна (χ); площадь живого сечения реки (w); ширину реки (В), среднюю глубину реки (hср), максимальную глубину реки (hmax), среднюю и максимальную скорость течения реки (v) и (vmax), гидравлический радиус (R).

Порядок выполнения задания

Схема поперечного сечения реки с промерными и скоростными вертикалями

 

 

 

 

 

 

 

 

1  -  скоростные вертикали,

2  -  промерные вертикали,

b  -  расстояние,

W - площадь водного сечения

h- глубина.

 

1. Определяют средние глубины между промерными вертикалями, как среднее арифметическое глубин.
2. Находят расстояние между промерными вертикалями, используя разницу между расстояниями от постоянного начала.
3. Вычисляют площади живого сечения между промерными вертикалями.
4. Вычисляют площади живого сечения между скоростными вертикалями.
5. По данным вычисляются средние скорости между скоростными вертикалями.
6. Расходы воды между вертикалями находят путём произведения площади живого сечения между скоростными вертикалями и средней скоростью между скоростными вертикалями.
7. Сумма площадей живого сечения представляет собой площадь живого сечения.

Расчёт расхода воды реки аналитическим способом

№ вертикалей		Расстояние от постоянного начала,м	Глубина, м		Расстояние между промерными вертикалями	Площадь живого сечения,м2		Средняя скорость,м/c		Расход воды между скоростными вертикалями
Промерных	Скоростных		Средняя	между промерными вертикалями		между промерными вертикалями	между скоростными вертикалями	на вертикали	между скоростными вертикалями
Урез пб		3	0
				0,22	2	0,44	1,66		0,52	0,86
1		5	0,45
				0,61	2	1,22
2	I	7	0,78
				1,07	2	2,14	8,88	0,74	0,84	7,46
3		9	1,36
				1,52	2	3,04
4		11	1,68
				1,85	2	3,7
5	II	13	2,02
				2,15	2	4,3	8,56	0,94	0,86	7,36
6		15	2,29
				2,13	2	4,26
7	III	17	1,97
				1,74	2	3,48	6,29	0,78	0,55	3,46
8		19	1,52
				0,98	2	1,96
9		21	0,45
				0,22	3,9	0,85
Урез лб		24,9	0					0
Итого:						25,4	25,4			19,1

 

 

8. Сумма последнего столбца соответствует значению расхода воды - 19,1м3/с.

Вычислим дополнительные гидрометрические  характеристики реки.

 Средняя скорость реки рассчитывается по формуле

, м/с,

где - общий расход, м3/с;

       - площадь живого сечения, м2.

Таким образом, средняя скорость реки соответствует

= 0,75 м/с.

Средняя глубина реки рассчитывается по формуле

hср = = = 1,16 м,

где - площадь живого сечения, м2;

- ширина реки, м.

Смоченный периметр находим по формуле: 
. 

   Тогда

χ = +

Гидравлический радиус рассчитывается по формуле:

R = = = 1.13м.

        Ширина  реки определяется как расстояние  между урезом левого и урезом правого берегов: В = 21,9м.

Наибольшая глубина выбирается из столбца 4 таблицы: hmax = 2.29м.

Наибольшая скорость течения выбирается из столбца 9 таблицы: vmax =0.94м/с.

Результаты вычисления характеристик реки Ушаковка

, м3/с	, м2	hmax, м.	hср , м	В, м.	R ,м	м/с	χ , м.	vmax,м/с.
19,1	25,4	2,29	1,16	21,9	1,13	0,75	22,5	0,94

 

Вывод. Таким образом, на основе аналитического метода по определению расхода воды, получена таблица, в которой приведены гидрометрические характеристики. Расход воды, полученный аналитическим методом, составил 19,1 м3/с.

4 Расчёт  годового стока

Определение годового стока реки при наличие данных

Исходные данные: среднегодовые расходы реки Ушаковка, по данным наблюдений за 30 лет.

Требуется:

1. построить эмпирическую и аналитические функции распределения (нормальный и гамма-распределения);
2. выбрать приемлемый закон распределения согласно критерию χ2, или Колмогорова;
3. определить расход воды с вероятностью превышения Р = 75%.

Порядок выполнения задания