Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Повторяемость и продолжительность стояния уровней воды
Гидротехнические Мелиорации Лесных земель
Площадь, с которой стекает вода в водоток (реку, ручей, осушительный канал), называется водосборной площадью (водосбором). Почти синонимом водосборной площади является понятие бассейн. Определение водосборной площади рек, ручьев, каналов, озер, балок и других понижений местности необходимо для гидрологических и других расчетов. Водосборные площади для водотока или части его определяются по картам (планам) с горизонталями или без горизонталей. Границей водосборной площади служит водораздельная линия (водораздел), проходящая по наивысшим точкам местности. Для определения водосборной площади надо на плане или карте найти положение водораздельной линии. Наиболее точно водораздельную линию и площадь водосбора можно определить по топографическим картам, имеющим горизонтали. Для этого от данного сечения водотока вдоль по склону (поперек горизонталей) проводят линию до наиболее высокого места, затем по наиболее высоким местам поверхности, по водоразделу между склонами, ведут водораздельную линию, замыкая ее с другой стороны водотока (рис. 1,а). Менее точно водосборная площадь может быть определена по картам, на которых указана гидрографическая сеть (реки, ручьи, озера). В этом случае водораздельная линия располагается посередине между соседними водотоками. Для приближенного установления водосборной площади можно использовать физические карты, где высотное положение местности отмечено различным цветом. В тех случаях, когда на карте (плане) рельеф не изображен, при проведении водораздельной линии можно руководствоваться косвенными признаками: расположением дорог, населенных пунктов, верховых болот и др. Названные ориентиры большей частью располагаются на водоразделах. При отсутствии и таких косвенных признаков (ориентиров) водораздельная линия проводится посередине между водотоками, оврагами (рис. 1,б).
Рис. 1. Определение водосборной площади по картам: а – по горизонталям; б – по картам с гидрографической сетью: – – – граница водосборной площади.
Среднюю ширину бассейна Вср можно вычислить по формуле Вср= где F— водосборная площадь, км2; L— длина бассейна, км. Длина бассейна принимается по прямой вдоль водотока. СТОК
Стоком называется движение воды по поверхности земли, а также в толще почв и горных пород в процессе круговорота ее в природе. Сток подразделяется на: поверхностный – происходящий по земной поверхности; почвенный – в почвенной толще; склоновый – по склонам; русловой и речной – по русловой и речной сети.
Характеристики стока В расчетах передвигающуюся воду необходимо измерять. Количественно сток характеризуется объемом, Объем стока W в.с – объем воды (обычно м3), стекающей с водосборной площади за определенное время. Объем стока (м3) определяется по ее расходу в водотоке за определенный период времени (сутки, месяц, год, период года и т. д.): Wc = Qt, (2) где Q – средний расход воды, м3/с; t – время расчетного периода, с. Объем стока весеннего половодья W в.с можно вычислить по формуле W в.с =10000 F H δ σ, (3) где F – площадь водосбора, га; H – слой снега, м; δ – плотность снега гр/см3; σ – коэффициент стока. Модуль стока q – объем воды, стекающей с единицы водосборной площади в единицу времени [обычно л/(с-га), м3/(с-км2)]: q = где Q – расход реки (или другого водотока [л/с, м3/с]; F – площадь водосбора [га, км2] Коэффициент стока σ – отношение стока к осадкам. Коэффициент стока показывает, какая часть осадков стекает в водотоки: σ = где С – сток; О – осадки. Слой стока h ст – величина, показывающая, какой слой воды будет, если сток равномерно распределить по площади водосбора [мм]. Слой стока определяется делением объема стока на площадь водосбора. h ст = 0,1 где W – объем стока, м3; F – водосборная площадь, га.
Задание 1. Определить объем стока весеннего половодья – Wв.с, рассчитать слой стока, расход и модуль стока. Дано: река Лустовка, период половодья = 30 суткам = 30 · 86400 = 2592000 с, мощность снежного покрова Н = 0,47 м, плотность снега δ = 0,22, площадь водосбора F = 21000 га, коэффициент стока σ = 0,56. W в.с =10000 F H δ σ = 10000 · 21000 0,47 · 0,22 · 0,56 = 12159840 м 3; h ст = 0,1 Q = q = Задание 2. Определить годовой объем, модуль, слой и коэффициент стока. Дано: река Лустовка, средний за год расход воды Q = 1,430 м3/с = 1430 л/с, площадь водосбора F = 21000 га, количество (слой) осадков за год h ос = 605 мм. W г = Q = 1,43 · 86400 · 365 = 45096480 м 3; q = h ст = 0,1 σ =
2.2. Факторы стока На сток оказывают влияние многие факторы — рельеф местности, мощность влагоемких слоев и глубина залегания водоупорных горизонтов, климатические факторы (температура воздуха, интенсивность и величина осадков и др.), наличие и вид растительности, величина и форма водосбора, его заболоченность и др. Особенно большое влияние на сток оказывает лес. В лесу формируется мощный слой лесной подстилки, а корни древесных растений образуют значительный по мощности пористый горизонт почвы. Поры почвы, свободные от воды, обеспечивают аккумуляционную емкость почвы. Емкость аккумуляции Va в мм водного слоя по горизонтам можно определить по формуле Va = P – α r, (7) где Р – пористость почвы; %; α – объемная масса, г/см3; r – весовая влажность почвы, %. Задание 3. Определить емкость аккумуляции торфянистой почвы (в мм водного слоя) в сосново-березовом древостое Лисинского учебно-опытного лесхоза для горизонтов почвы 0 – 10, 11 – 20 и 20 – 030 см. Дано: порозность по слоям 91, 78 и 64 %; объемная масса 0,09, 0,28 и 0,76 г/см3; влажность почвы 152, 125 и 82 %. Проведем расчеты по формуле (7) и представим в табл. 1. Сравните полученные данные с итоговыми данными задания 1. Дать анализ. Таблица 1 Емкость аккумуляции торфянистой почвы, мм водного слоя
ГиДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РЕК Реки являются важным объектом, изучаемым в курсе гидротехнических мелиорации. Реки часто служат водоприемниками, вода рек используется для водоснабжения и орошения, по расходам воды рек определяются расчетные модули стока и др. Основными характеристиками гидрологического режима являются уровни, скорости и расходы реки.
Г идрологические посты Наблюдения за уровнями, скоростью и расходами воды в реках ведут на гидрологических постах. Гидрологические посты устраивают для проведения систематических наблюдений на реках при изучении гидрологического режима. Для целей гидромелиорации немаловажное значение имеют наблюдения за уровнями и расходами воды, проводимые на водомерных постах, являющихся основной составной частью гидрологических постов. Простейшие водомерные посты бывают двух видов - свайные и реечные. Свайный водомерный пост устраивают на прямолинейном участке реки, где нет подпора воды, - возникающего вследствие какого-либо препятствия, замедляющего течение воды. При устройстве поста, перпендикулярного течению воды, намечают створ, по которому устанавливают репер (на незатопляемой части берега) и сваи (рис. 2). Сваи устанавливают на берегу и в дно реки по одной линии. Нумерация свай идет от репера. Число свай зависит от крутизны берега и амплитуды колебания уровня воды. Превышение верха свай друг над другом должно составлять 0,6 - 0,8 м. Первая свая должна быть выше наивысшего уровня на 0,3 - 0,5 м, последняя - на 0,5 м ниже самого низкого уровня. До устройства постов положение наибольших и наименьших уровней выясняется опросом у местного населения.
Используют металлические сваи, серийно выпускаемые заводами, или деревянные, изготавливаемые из древесины хвойных пород (лучше лиственницы) или твердолиственных (лучше дуба). Диаметр сваи 15 - 20 см. На верх сваи перед забивкой надевают металлическое кольцо. После забивки сваю ровно спиливают и в центре ее забивают гвоздь с широкой шляпкой, на который при замере уровней воды устанавливают рейку. Верх свай и репер связывают нивелировкой.
Рис. 2. Свайный водомерный пост: 1 - 4 – номера свай
Реечный водомерный пост устанавливают на участках рек с устойчивыми обрывистыми берегами (при необходимости с креплением их), на набережных, опорах мостов, как правило, при относительно небольшой (до 3 м) амплитуде годового колебания уровня. Измерение уровней ведется по водомерной рейке, являющейся основной частью поста. Водомерные рейки изготавливают деревянными (из твердых пород) или металлическими. Внешне рейка несколько напоминает нивелировочную. Длина ее 2 м (при необходимости устанавливают две рейки), ширина 13 см, толщина 2,5 см. Рейка разделена на части с ценой деления 2 см, с нумерацией с правой и левой части лицевой стороны. На водомерных постах ведут ежедневные измерения уровней воды (в 8 и 20 ч). Водомерные посты с самописцами (лимниграфами) устанавливают на специальных постах. Часто используют самопишущий водомерный пост берегового типа (рис. 3). Устройство при измерении уровней воды самописцами включает лимниграфическую будку 1, колодец 4, соединенный трубой 6 с водотоком, и самописец 2, устанавливаемый на столике 3. Колодец устраивают закрытым для предохранения воды от замерзания. Вода в колодце за счет соединительной трубы поддерживается на уровне водотока (реки, ручья и др.). Трубу укладывают ниже самого низкого горизонта воды в водотоке. Дно колодца располагают несколько ниже нижней плоскости соединительной трубы. Для предохранения от замерзания колодец закрывают плотной двойной крышкой, располагая нижнюю на 0,3 - 0,5 м ниже поверхности почвы.
Для регистрации уровней воды можно использовать самописцы уровней воды, сконструированные Государственным гидрологическим институтом. В настоящее время применяют самописцы типа "Валдай", работающие в режиме записи уровней 12 и 24 часа, и ГР-38 длительного действия. Часовое устройство позволяет вести запись в течение 8, 16 или 32 суток. Самописец "Валдай" (рис. 4) работает следующим образом. Поплавок, перемещаясь при изменении уровня воды в колодце, передает через блок 6 вращение на барабан 7, на котором крепится специальная разграфленная лента. Гиря 8 перемещает с помощью направляющего каната каретку с пером 9. При вращении перемещаемое перо ведет запись изменения уровня воды.
Рис.3. Схема установки самописца берегового типа: 1 – будка; 2 – самописец; 3 – столик; 4 – колодец; 5 – поплавок; 6 – соединительная труба
Рис. 4. Общий вид самописца “Валдай”: 1 – поплавок с грузом; 2,3 – трос системы поплавок – противовес; 4 – противовес; 5 – крючья; 6 – поплавковый блок; 7 – барабан; 8 – гиря с тросом, перемещающим каретку; 9 – каретка с пером; 10 – головка завода механизма часов; 11 – часовой механизм
Режим уровней
Положение уровня воды в реках имеет важное значение для лесного хозяйства. При высоких уровнях воды происходит затопление пойм, подтопление участков леса. Высокие подъемы уровней вынуждают при строительстве дорог строить насыпи для подъема дорог и высокие мосты. Уровни воды в реках, особенно равнинных, ограничивают глубину каналов, впадающих в реки, так как дно канала нельзя располагать ниже уровня воды в реке – водоприемнике. При наблюдении на водомерных постах уровни измеряются ежедневно (или несколько раз в день). Если по таким данным построить графики, то их можно анализировать. В то же время режим уровней характеризуется определенной повторяемостью и продолжительностью стояния горизонтов воды. Повторяемость показывает, сколько дней горизонт воды наблюдался на определенных уровнях в течение периода наблюдений. Продолжительность показывает количество дней, в течение которых уровень воды был не ниже заданного (учитываемого в расчетах). Повторяемость и продолжительность выражаются как в абсолютных величинах (днях), так и в процентах от общей величины. Задание 4. Построить графики частоты и обеспеченности. При построении графиков отмеченные уровни воды в реке разбиваются на определенные интервалы. Величина интервала зависит от величины амплитуды колебаний уровней и составляет 10—50 см. Данные ежедневных измерений уровней распределяют по установленным интервалам (табл. 2). Эти данные и служат для построения графика повторяемости (частоты). Такой график показывает количество дней, в течение которых уровни воды находились в пределах того или иного интервала. Наиболее часто повторяющийся в течение вегетационного периода горизонт (уровень) воды называется бытовым горизонтом.
Таблица 2 Интервалы уровня | Повторяемость стояния горизонтов (частота) |
Верхнего створа Расстояние от уреза воды, м 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 3,8 Глубина воды, м 0,08 0,24 0,31 0,49 0,47 0,42 0,34 0,28 0 Среднего створа Расстояние от уреза воды, м 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 3,9 Глубина воды, м 0 0,22 0,34 0,41 0,52 0,49 0,33 0,27 0,07 Нижнего створа Расстояние от уреза воды, м 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,2 Глубина воды, м 0,04 0,28 0,39 0,42 0,50 0,47 0,34 0,29 0,21 0,11
Среднее наименьшее время tср = Максимальная поверхностная скорость u пов = L / t ср = 16/26,5 = 0,60 м/с. Площади живых сечений на створах, вычисленные как сумма элементарных фигур (рис.7), равны: w в=1,29 м2; w с=1,30 м2; w н=1,45 м2; w ср = Смоченный периметр по створам равен: χв=3,38м; χс=4,03м; χн=4,31м; χср = Определяем среднюю скорость движения воды в реке с учетом местных потерь (формула 13), скоростной коэффициент можно определить по формуле 14: С, рассчитанное по формуле (14), равно 26,8; отсюда K 1 = u = К1 u пов=0,60·0,66= 0,396 м/с; Q = u w =0,396 · 1,335 = 0,528 м3/с. Определение скорости движения воды в водотоке гидрометрическими вертушками. Гидрометрическая вертушка позволяет определить скорость течения более точно, чем поплавки. В настоящее время используют вертушку Н.Е. Жестовского (рис.8). Скорость движения воды вертушкой определяют по частоте вращения лопастного винта, которую учитывают с помощью электрического тока, подводимого от батарей через клеммы. Вертушка при измерении скорости погружается в воду на требуемые глубины, перемещаясь по штанге. Скорость вращения лопастного винта фиксируется с помощью звонка. Одно замыкание электрической сигнальной цепи соответствует 20 оборотам винта. Скорость вычисляют после тарировки вертушки по специальным графикам или таблицам, в которых приводится скорость в зависимости от частоты вращения лопастного винта.
Рис. 8. Общий вид гидрометрической вертушки: 1 – лопастной винт; 2 – корпус; 3 – клеммы звонка; 4 – штанга; 5 – втулка; 6 – хвостовое (рулевое) оперение Для определения скорости и расхода воды устраивают гидрометрический створ на прямолинейном участке реки, где нет подпора воды. Гидрометрический створ закрепляется на обоих берегах знаками-столбами. Столб на одном из берегов принимается за постоянное начало, от которого всегда измеряются расстояния до каждой промерной вертикали. Промеры глубин производятся через равные расстояния на промерных вертикалях с таким расчетом, чтобы по ширине реки было не меньше 20 промерных вертикалей. Измерение глубин производится рейкой с делениями 1 см или гидрометрическим грузом на тросе с точностью до 1 см. На створе назначают скоростные вертикали, на которых определяют скорость течения воды на определенных глубинах. Вертикали устраивают через равные расстояния в количестве не менее пяти (например: при ширине реки менее 20 м вертикали назначаются через 0,5 – 2,0 м; при ширине реки от 20 до 40 м – через 2 – 3 м). Перед измерением скорости течения на каждой скоростной вертикали вначале измеряется рабочая глубина – это расстояние по вертикали от дна до поверхности воды. Измерение скорости течения на вертикали производится в следующих двух точках по глубине вертикали на 0,2 и 0,8 рабочей глубины (рис. 9); при ледоставе и наличии в русле водной растительности в трех точках (0,15; 0,5 и 0,85 рабочей глубины). При глубинах потока менее 40 см скорость на вертикали измеряется в одной точке: при открытом русле на 0,6, а подо льдом на 0,5 рабочей глубины. После опускания вертушки в воду в нужную точку по глубине вертикали через один – два сигнала включается секундомер и начинается счет сигналов. Первый сигнал, по которому включается секундомер, в счет не принимается – он называется нулевым. Включение секундомера, отсчеты времени и остановка секундомера производятся по концу сигнала. Если в течение 100 с поступят два и более сигналов, по следующему сигналу (первому, поступившему по истечении 100 с) секундомер останавливается и измерение прекращается.
Рис. 9. Расположение вертушки в точках по глубине вертикали
При большой скорости течения, когда сигналы поступают чаще, чем через 2 с, измерение прекращается на 50 сигналах, т.е. в этом случае продолжительность измерения может быть меньше 100 с. В момент окончания последнего сигнала секундомер выключается и записывается номер последнего сигнала и продолжительность измерения в секундах по показанию секундомера. Результаты измерения скорости в каждой точке записываются в графы 9 и 10 табл. 3. В графу 9 номер последнего сигнала в момент остановки секундомера, а в графу 10 показание секундомера по последнему сигналу. Графы 11, 12, 13, 14, 15 и 19 заполняются при вычислении расхода. Расход воды в небольших водотоках, осушительных и оросительных каналах можно определить при помощи гидрометрических водосливов. Таблица 3 РЕЖИМ ГРУНТОВЫХ ВОД Грунтовые воды оказывают определяющее влияние на плодородие почв в зоне избыточного увлажнения. От глубины грунтовых вод зависят возможности реализации корнями растений потенциального богатства почвы. При высоком положении почвенных вод, лишенных кислорода, и подтоплений-корней происходит их отмирание. Высокое стояние грунтовых вод, поддерживая высокую влажность почвы, снижает содержание в ней воздуха, ухудшает диффузию газов, что приводит к повышению в почвенном воздухе углекислоты и снижению кислорода. Режим грунтовых вод характеризуется динамикой уровней, глубиной стояния, движением грунтовых вод.
Режим уровней грунтовых вод Уровень грунтовых вод в конкретных условиях зависит от различных метеорологических факторов и прежде всего от выпадающих осадков и испарения. В безморозный период (май – сентябрь) общими для уровней грунтовых вод является высокое их состояние весной и осенью и значительное понижение в летний период (рис. 14). Величина понижения грунтовых вод каналами меньше их глубины и зависит от типа болота и характера строения почвенного профиля (табл. 7).
Удаление от каналов, м |
Месяцы |
Среднее V – IX | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| V | VI | VII | VIII | IX | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Верховые болота, слоистые | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Расстояние между каналами 65 м | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | 23 | 40 | 59 | 72 | 52 | 46 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 32 | 17 | 30 | 54 | 64 | 42 | 41 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Расстояние между каналами 205 м | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 20 | 7 | 18 | 41 | 57 | 32 | 31 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 102 | 5 | 14 | 33 | 48 | 23 | 25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Переходные болота | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Расстояние между каналами 130 м | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 12 | 34 | 61 | 90 | 109 | 107 | 80 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 65 | 33 | 54 | 92 | 112 | 109 | 80 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= 26,5 с.
= 
=1,335 м2.
= 
=3,94 м.
= 
=0,66;
Примечание. На болотах с однослойной залежью торфа грунтовые воды понижаются больше, чем на слоистых торфяниках.
Рис. 15. Кривые депрессии уровней грунтовых вод при достаточном (а) и недостаточном (б) осуше ниях
Таблица 8
Глубина каналов, м
Расстояние до каналов
Глубина каналов, м
Глубина грунтовых вод, см
Верховые болота
Расстояние между осушителями L = 65 м
Расстояние между осушителями L = 130 м
Расстояние между осушителями L = 205 м
Переходные болота
Расстояние между осушителями L = 130 м
ДВИЖЕНИЕ ГРУНТОВЫХ ВОД
Вода в почве при движении образует поток грунтовых вод. В основное уравнение движения грунтовых вод (формулу Дарси) входит коэффициент фильтрации:
u = К ·i, (22)
где u – скорость фильтрации грунтовых вод; i – уклон грунтовых вод.
Коэффициент фильтрации К – это скорость фильтрации грунтовых вод при уклоне их, равном единице. Он характеризует водопроницаемость почвогрунтов и выражается в единицах скорости.
Таблица 9
ГИДРАВЛИКА
Гидротехнические
Мелиорации
Лесных земель
- ВОДОСБОРНАЯ ПЛОЩАДЬ
Площадь, с которой стекает вода в водоток (реку, ручей, осушительный канал), называется водосборной площадью (водосбором). Почти синонимом водосборной площади является понятие бассейн.
Определение водосборной площади рек, ручьев, каналов, озер, балок и других понижений местности необходимо для гидрологических и других расчетов.
Водосборные площади для водотока или части его определяются по картам (планам) с горизонталями или без горизонталей.
Границей водосборной площади служит водораздельная линия (водораздел), проходящая по наивысшим точкам местности.
Для определения водосборной площади надо на плане или карте найти положение водораздельной линии. Наиболее точно водораздельную линию и площадь водосбора можно определить по топографическим картам, имеющим горизонтали. Для этого от данного сечения водотока вдоль по склону (поперек горизонталей) проводят линию до наиболее высокого места, затем по наиболее высоким местам поверхности, по водоразделу между склонами, ведут водораздельную линию, замыкая ее с другой стороны водотока (рис. 1,а). Менее точно водосборная площадь может быть определена по картам, на которых указана гидрографическая сеть (реки, ручьи, озера). В этом случае водораздельная линия располагается посередине между соседними водотоками. Для приближенного установления водосборной площади можно использовать физические карты, где высотное положение местности отмечено различным цветом. В тех случаях, когда на карте (плане) рельеф не изображен, при проведении водораздельной линии можно руководствоваться косвенными признаками: расположением дорог, населенных пунктов, верховых болот и др. Названные ориентиры большей частью располагаются на водоразделах. При отсутствии и таких косвенных признаков (ориентиров) водораздельная линия проводится посередине между водотоками, оврагами (рис. 1,б).
а) б)
Рис. 1. Определение водосборной площади по картам: а – по горизонталям; б – по картам с гидрографической сетью: – – – граница водосборной площади.
Среднюю ширину бассейна Вср можно вычислить по формуле
Вср= 
(1)
где F— водосборная площадь, км2; L— длина бассейна, км. Длина бассейна принимается по прямой вдоль водотока.
СТОК
Стоком называется движение воды по поверхности земли, а также в толще почв и горных пород в процессе круговорота ее в природе. Сток подразделяется на:
поверхностный – происходящий по земной поверхности;
почвенный – в почвенной толще;
склоновый – по склонам;
русловой и речной – по русловой и речной сети.
Характеристики стока
В расчетах передвигающуюся воду необходимо измерять. Количественно сток характеризуется объемом, Объем стока W в.с – объем воды (обычно м3), стекающей с водосборной площади за определенное время. Объем стока (м3) определяется по ее расходу в водотоке за определенный период времени (сутки, месяц, год, период года и т. д.):
Wc = Qt, (2)
где Q – средний расход воды, м3/с; t – время расчетного периода, с. Объем стока весеннего половодья W в.с можно вычислить по формуле
W в.с =10000 F H δ σ, (3)
где F – площадь водосбора, га; H – слой снега, м; δ – плотность снега гр/см3; σ – коэффициент стока.
Модуль стока q – объем воды, стекающей с единицы водосборной площади в единицу времени [обычно л/(с-га), м3/(с-км2)]:
q = 
(4)
где Q – расход реки (или другого водотока [л/с, м3/с]; F – площадь водосбора [га, км2]
Коэффициент стока σ – отношение стока к осадкам. Коэффициент стока показывает, какая часть осадков стекает в водотоки:
σ = 
, (5)
где С – сток; О – осадки.
Слой стока h ст – величина, показывающая, какой слой воды будет, если сток равномерно распределить по площади водосбора [мм]. Слой стока определяется делением объема стока на площадь водосбора.
h ст = 0,1 
, (6)
где W – объем стока, м3; F – водосборная площадь, га.
Задание 1. Определить объем стока весеннего половодья – Wв.с, рассчитать слой стока, расход и модуль стока.
Дано: река Лустовка, период половодья = 30 суткам = 30 · 86400 = 2592000 с, мощность снежного покрова Н = 0,47 м, плотность снега δ = 0,22, площадь водосбора F = 21000 га, коэффициент стока σ = 0,56.
W в.с =10000 F H δ σ = 10000 · 21000 0,47 · 0,22 · 0,56 = 12159840 м 3;
h ст = 0,1 
= 57,9 мм;
Q = 
= 
= 4,691 м3/с = 4691 л/с;
q = = 
= 0,2234 л/с · га.
Задание 2. Определить годовой объем, модуль, слой и коэффициент стока.
Дано: река Лустовка, средний за год расход воды Q = 1,430 м3/с = 1430 л/с, площадь водосбора F = 21000 га, количество (слой) осадков за год h ос = 605 мм.
W г = Q = 1,43 · 86400 · 365 = 45096480 м 3;
q = = 
= 0,0681 л/с · га;
h ст = 0,1 
= 214,7 мм;
σ = = 
= 0,35.
2.2. Факторы стока
На сток оказывают влияние многие факторы — рельеф местности, мощность влагоемких слоев и глубина залегания водоупорных горизонтов, климатические факторы (температура воздуха, интенсивность и величина осадков и др.), наличие и вид растительности, величина и форма водосбора, его заболоченность и др. Особенно большое влияние на сток оказывает лес. В лесу формируется мощный слой лесной подстилки, а корни древесных растений образуют значительный по мощности пористый горизонт почвы.
Поры почвы, свободные от воды, обеспечивают аккумуляционную емкость почвы. Емкость аккумуляции Va в мм водного слоя по горизонтам можно определить по формуле
Va = P – α r, (7)
где Р – пористость почвы; %; α – объемная масса, г/см3; r – весовая влажность почвы, %.
Задание 3. Определить емкость аккумуляции торфянистой почвы (в мм водного слоя) в сосново-березовом древостое Лисинского учебно-опытного лесхоза для горизонтов почвы 0 – 10, 11 – 20 и 20 – 030 см.
Дано: порозность по слоям 91, 78 и 64 %; объемная масса 0,09, 0,28 и 0,76 г/см3; влажность почвы 152, 125 и 82 %. Проведем расчеты по формуле (7) и представим в табл. 1.
Сравните полученные данные с итоговыми данными задания 1. Дать анализ.
Таблица 1
Емкость аккумуляции торфянистой почвы, мм водного слоя
| Горизонты почвы, см | Пороз–ность, % | Объемная масса, г/см3 | Влаж ность почвы, % | Запас воды, мм водного слоя | Емкость аккумуля ции, мм |
| 0 – 10 | 91 | 0,09 | 152 | 14 | 77 |
| 11 – 20 | 78 | 0,28 | 125 | 35 | 43 |
| 21 – 30 | 64 | 0,76 | 82 | 62 | 2 |
| Сумма | 122 |
ГиДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РЕК
Реки являются важным объектом, изучаемым в курсе гидротехнических мелиорации. Реки часто служат водоприемниками, вода рек используется для водоснабжения и орошения, по расходам воды рек определяются расчетные модули стока и др.
Основными характеристиками гидрологического режима являются уровни, скорости и расходы реки.
Г идрологические посты
Наблюдения за уровнями, скоростью и расходами воды в реках ведут на гидрологических постах. Гидрологические посты устраивают для проведения систематических наблюдений на реках при изучении гидрологического режима. Для целей гидромелиорации немаловажное значение имеют наблюдения за уровнями и расходами воды, проводимые на водомерных постах, являющихся основной составной частью гидрологических постов. Простейшие водомерные посты бывают двух видов - свайные и реечные.
Свайный водомерный пост устраивают на прямолинейном участке реки, где нет подпора воды, - возникающего вследствие какого-либо препятствия, замедляющего течение воды. При устройстве поста, перпендикулярного течению воды, намечают створ, по которому устанавливают репер (на незатопляемой части берега) и сваи (рис. 2). Сваи устанавливают на берегу и в дно реки по одной линии. Нумерация свай идет от репера. Число свай зависит от крутизны берега и амплитуды колебания уровня воды. Превышение верха свай друг над другом должно составлять 0,6 - 0,8 м. Первая свая должна быть выше наивысшего уровня на 0,3 - 0,5 м, последняя - на 0,5 м ниже самого низкого уровня. До устройства постов положение наибольших и наименьших уровней выясняется опросом у местного населения.
