Фази річкового стоку. Поняття про гідрограф стоку

В режимі стоку річок виділяють ряд характерних фаз (періодів) залежно від зміни умов живлення. Такими фазами є повінь, паводок та межень.

Фази водного режиму

Закономірні зміни в часі стоку, швидкостей течії, рівнів води і нахилів водної поверхні називають водним режимом ріки. Він залежить від сукупності фізико-географічних факторів, серед яких найважливішу роль відіграють метеорологічні та кліматичні фактори.

У водному режимі рік відзначається закономірне чергування протягом року періодів підвищеної та низької водності, які є наслідками зміни умов живлення рік. Ці періоди називають фазами водного режиму. До них належить повінь (водопілля), паводок і межень. На рівнинних ріках України повінь спостерігається навесні, межень улітку та взимку, а фаза паводків наступає восени. На гірських річках Карпатського регіону чітко виділяється лише період весняного водопілля, паводки спостерігаються в літньо-осінній період, а межень переважно настає в осінньо-зимовий сезон.

Повінь – це повторювана щорічно в один і той же сезон фаза найбільшої водності з високим та тривалим підвищенням рівнів, яка викликана надходженням води від основного джерела живлення (в Україні – таненням снігу).

За походженням повінь поділяють на снігову, снігово-дощову і дощову. За часом настання водопілля можуть бути весняними (танення снігу на рівнинах та невисоких горах); весняно-літніми (танення снігу в горах) та літніми (танення вічних снігів та льодовиків в горах або випадіння мусонних дощів).

За формою гідрографа (графіка коливання щоденних витрат води) весняне та весняно-літнє водопілля найчастіше буває одновершинним, а літнє – багатовершинним, що пов’язано з коливанням температури повітря та зміною інтенсивності випадання дощів.

Кожне водопілля характеризується датою початку підйому та датою кінця спаду повені, датою проходження максимуму та об’ємом водопілля. Тривалість повені може бути від декількох днів на малих річках до 4-5 місяців на великих. За час весняної повені ріки проносять біля половини річного об’єму стоку в північних районах України та 90-100% річного стоку – в південних районах.

Паводок – короткочасна фаза високої водності ріки, яка може багато разів повторюватись в різні сезони року в зв’язку з інтенсивним випадінням дощів або таненням снігу під час відлиг. На відміну від водопіль вони виникають нерегулярно, хоча в кожному конкретному районі настають в один і той же сезон. Наприклад, в Карпатському регіону в літньо-осінній період щороку паводки повторюються 8-14 разів, тривалість стояння високих витрат від однієї до семи діб.

Паводки найчастіше формуються внаслідок випадання дощів і злив, а також сніготанення під час зимових відлиг. За часом настання паводки можуть бути зимовими, літніми та протягом усього року. Осінні паводки відрізняються від тих, що настають в інші сезони тим, що вони менш чітко виражені та менш регулярні.

Гідрограф стоку паводків складний, багатовершинний. Паводок характеризується тими ж елементами, що й водопілля. Паводки поділяються на місцеві (якщо їх сформували дощі, які випали в даному регіоні) та транзитні або верхові, які утворилися від дощів, що випали вище по течії.

Як показують натурні спостереження, швидкість руху гребня паводка по довжині ріки найчастіше більша від середньої швидкості течії (для окремих рік у 1,5-2 рази) і залежить від нахилу, характеру русла й величини витрати води. Паводки на гірських річках рухаються зі швидкістю до 4 м/с і більше, рівнинних до 1-1,5 м/с. Об’єм паводку залежить від кількості опадів, котрі його спричинили, тривалості їх випадіння та втрат води на просочування і випаровування. Висота паводку залежатиме від інтенсивності дощу і морфології русла і заплави.

Велике практичне значення має прогнозування водопіль та паводків. Якщо повінь можна прогнозувати за запасами води в сніговій товщі з достатньою завчасністю (2-3 місяці), то паводки прогнозуються з завчасністю – декілька годин, максимум дві-три доби.

Межень. Межень звичайно поділяється на літню і зимову. Влітку ріки живляться за рахунок підземних вод і дощових вод (особливо в зоні збиткового зволоження), де підвищена вологість повітря сприяє стіканню. В зв’язку з цим на північних ріках літня межень висока і виражена слабо.

Зимова межень звичайно співпадає з льодоставом. Поверхневий стік малий, ріки живляться за рахунок вод глибоководних підземних горизонтів. В районах, де спостерігаються часті відлиги, гнилі зими (Прибалтика, Прикарпаття) зимова межень є нестійкою і ускладнюється паводками (басейни Дністра, Тиси, Прута, Даугави). Зменшення водності у літню межень відбувається, як правило, скоріше ніж зимою.

Оскільки водність і стік зональні, тому що є елементами географічного ландшафту, межень також зональна. Її зональні риси проявляються як у величинах питомого стоку, так і в тривалості літнього і зимового періодів. Визначена закономірність: там де межень тривала, вона як правило низька (мало стоку), де коротка – вона висока. Найбільш стійка і тривала межень характерна для зони степів, напівпустель і пустель. Дуже маловодні ріки іноді пересихають. Зимова межень, як правило, вище літньої, тому що зменшується витрати на випаровування та під час зими часто спостерігаються відлиги. В зоні збиткового зволоження, там де ріки перемерзають, спостерігається зворотна картина: на цих ріках влітку межень слабо виражена.

В степовій і напівпустельній зонах літньо-осіння межень зливається з зимовою, але річний мінімум стоку інколи припадає на кінець літа, коли найбільш інтенсивне випаровування. Взагалі літній і зимовий стік різко зменшується з півночі на південь, причому особливо різке зменшення спостерігається при переході від степової до напівпустельної зони. В Європейській частині величина мінімального стоку змінюється від 2,5 л/с км² в тундровій і лісовій зонах до 0,7-0,5 л/с× км² в степовій зоні і 0,05-0,001 л/с км² в напівпустельній. В гірських районах мінімальний стік сильно змінюється по території внаслідок зміни геологічної будови території і висоти водозборів. Але в цілому спостерігається тенденція збільшення його з підвищенням місцевості. Модулі меженного стоку коливаються в широких межах від 2 до 50 л/с× км² і в найбільш зволожених зонах досягають 6-10 л/с× км²

В1884 році Воєйков публікує працю “Клімати земної кулі”, де зазначає, що ріки є продуктом клімату. Виходячи з цього визначення він поділяє всю земну кулю ділить на 9 областей; всі ріки на класи і вказує район розповсюдження та час настання максимальної водності для кожного району:

3) ріки отримують воду переважно від танення сезонних снігів і льодовиків (дощове і підземне живлення – мізерне) (3 класи);

2) ріки отримують живлення головним чином за рахунок дощів (4 класи);

3) ріки відсутні через посушливість або суворість клімату (2 класи).

Подальший розвиток класифікація отримала у роботах Львовича. Він кількісно оцінив частку кожного виду живлення. Якщо джерело живлення дає:

- більше 80% річного стоку – воно вважається виключним;

- 50-80% річного стоку – переважне джерело живлення;

- менше 50% - говорять про мішане живлення з переважанням того чи іншого джерела.

Львович вказав зони розповсюдження кожного типу рік та зазначив сезон, в який спостерігається переважання стоку.

Класифікація Б.Д.Зайкова.

Всю різноманітність режимів рік можна звести до деякого обмеженого числа типів, які мають визначене просторове розповсюдження. Зайков всі ріки поділив на 3 основні групи:

а) ріки з весняною повінню (5 типів);

б) ріки з повінню в теплу частину року (2 типи);

в) ріки з паводковим режимом (3 типи).

Для рік перших двох груп характерні щорічно повторювані приблизно в один і той же сезон великі підйоми води та порівняно низька водність в іншу частину року. Паводки носять випадковий характер. Ріки третьої групи відрізняються короткочасними паводками, які щорічно повторюються у визначені сезони року.

В залежності від характеру повені і режиму стоку в іншу частину року ріки першої групи Зайков ділить на 5 типів: Казахстанський, Східно-Європейський, Західно-Сибірський, Алтайський. На ріках другої групи повінь проходить з травня по жовтень і формується в одних умовах – за рахунок мусонних дощів, в других – в результаті танення високогірних снігів та льодовиків. Розрізняють два типи: Далекосхідний, Тянь-Шанський. До третьої групи належать три типи: Причорноморський, Кримський та Північно-Кавказький. Характеристика окремого типу представляє собою гідрограф стоку ріки у відносних ординатах.

В основу класифікації Кузіна покладена типізація Зайкова, яка Кузіним значно розвинута і деталізована. Всі ріки території СНД поділені Кузіним на чотири основних типи за переважанням фаз водного режиму і видів живлення:

- ріки з повінню – переважає снігове живлення;

- ріки з повінню і паводками – переважає снігове і дощове живлення;

- ріки з паводками – переважає дощове живлення;

- ріки азонального типу – переважає підземне живлення.

Основні типи цієї класифікації поділені на підтипи, які розрізняються, головним чином, за часом проходження повеней і паводків. Всього виділено 14 підтипів. Третя стадія поділу – віднесення ріки до тієї чи іншої фізико-географічної зони.

При переході від однієї географічної зони до іншої відбувається зміна водного режиму, що вказує на наявність тісного зв’язку режиму рік з природними умовами. Територія СНД поділена Кузіним на шість основних зон: арктична, тундрова, лісова, степова, напівпустельна і пустельна. Кожна з них представлена рівнинним і гірським ландшафтами. На основі цього поділу проведено гідрологічне районування і надана характеристика режиму рік кожного з районів і підрайонів. В ній приводяться дані про середній водний баланс, коефіцієнт стоку, максимальний і мінімальний стік, описуються фази режиму, умови замерзання та пересихання рік.

З класифікацією рік нерозривно пов’язане гідрологічне районування території, яке проводиться за комплексом гідрологічних ознак або за одним з числа найбільш суттєвих показників середнього, максимального або мінімального стоку, водного режиму і т.д. Однак у всіх випадках в основі гідрологічного районування лежить поділ території на фізико-географічні зони.