Оценка изменения годового стока реки в результате антропогенной деятельности на водосборной площади

Антропогенная деятельность на водосборной площади приводит к изменению условий формирования стока, поэтому оказывает косвенное воздействие на объемы речного стока. В данной работе оценивается влияние агротехнических мероприятий на изменение годового стока. Это позволяет учесть изменение стока реки при проведении водно-балансовых расчетов.

Величина изменения годового стока за счет агротехнических мероприятий в лесостепной зоне определяется по формуле:

Лесостепная зона:

∆W = (0.007*Ос*Н^0,4*((1.92/(Н+1)^0,45) -0.02)*Кwp*К' w* К"w *fn) + (0.11*Ос*Н^0,27 *((1.42/(Н+1)^0,45) - 0.02))* Кwp /Кj*К"w* fn - (0.78*(S+х)(0.01*I^0,61 +0,02) / (0.1*I +1)^0,56) * К ур*К'у*К"у* Кху * fn - (0.01* I ^0,61 + 0.02) * (S +х)*1.2*Кур* К'у*fn, мм;

где:

- Ос - среднегодовое количество осадков, 172 мм;

- Н - глубина залегания грунтовых вод,5000 см;

- Кwp = 0,6, Кур =0,5 - соответственно, коэффициенты для оценки изменения грунтового и склонового стока заданной вероятности превышения;

- К' w=3,84, К'у=0,847 - соответственно, коэффициенты учитывающие влияние

механического состава почвогрунтов на изменение грунтового и склонового стока;

- К"w=1,1,К"у=1,5 — коэффициенты учитывающие влияние агротехники;

- К"w=1.1 - для суглинков;

- К"у = 1.5 - для суглинков;

- Кху =0.9 - коэффициент, учитывающий водность района в пределах природной зоны;

- fn=39 - относительная площадь сельскохозяйственных угодий, в долях от площади бассейна реки (распаханность);

-S - запасы воды в снеге на сельскохозяйственных угодьях,85 мм;

- х=34 - количество осадков за период склонового стока;

табл. 1.10;

- I = 0,2- средний уклон склона в пределах сельскохозяйственных угодий;

- Кi - коэффициент, учитывающий влияние уклона склона, в пределах

сельскохозяйственных угодий: Кi =1 при I <20°/0о, Кi = 1,5

при 20°/оо <I<500/оо, Кi =2 при I>50°/0о

W=(0,007*172*5000^0.4*((1,92/(5000+1)^0,45)-0,02)*0,6*3,84*1,1*39)+(0,11*172*5000^0,27*((1,42/(5000+1)^0,45)-0,02))*0,6/1*1,1*39-(0,78*(85+34)*(0,01*0,21+0,02)/(0,1*0,2+1)^0,56)*0,5*0,847*1,5*0,9*39-(0,01*0,2^0,61+0,02)*(85+34)*1,2*0,5*0,847*39=28,33 мм.

Полученное значение ∆W в мм переводится в млн.м³ по формуле:

∆W = ∆W*F/1000= 28,33*124/1000=3,51млн.м³

По приведенным выше формулам определяется величина увеличения объема годового стока (+) или его снижения (-) в мм, для лет обеспеченностью 75 и 95%.

После чего оценивается существенность влияния агротехнических мероприятий:

В случае если величина ∆W превышает 5% от общей величины стока, ее учитывают при проведении расчетов, путем добавления к объему стока реки (с учетом знака + или -):Wр+∆W.

Влияние агротехнических мероприятий на годовой сток реки Пехорка оказалось существенным, т.е изменение годового стока составило для 75%-16,8%, а для стока 95%-18%. Исправное значение стока 75% и 95% обеспечено по месяцам и году в целом, представлено в таблице 9.

Таблица 9 Внутригодовое изменение объемов речного стока с учетом влияния антропогенной деятельности на водосборной площади, млн, м³

Гидрогеологические условия

Рассмотрение гидрогеологических условий позволяет определить коэффициенты гидравлической связи (а) подземных водоносных горизонтов с рекой, которые учитываются при проведении водно балансовых расчетов.

Коэффициент гидравлической связи изменяется в пределах от 0 до 1,что зависит как от места расположения водозаборных скважин, так и гидрогеологической обстановки. В случае совершенного вскрытия руслом реки водоносного горизонта подземных вод α = 0. Это означает, что водозабор из подземных вод в объеме W_ПОД3. приводит к снижению речного стока на ту же величину.

В случае отсутствия связи α = 1, например, если водоносный горизонт подземных вод перекрыт слоем водоупора или водозаборные скважины расположены на значительном удалении от реки.

При наличии гидравлической связи, в случае безнапорного, однородного водоносного горизонта, располагающегося на горизонтальном водоупоре, коэффициент гидравлической связи можно рассчитать по формуле:

α = 1 – erfc(z), z= x / 2* √(а* Т), а= Кф * hВ / μ,

где: erfc(z) - специальная функция значения;

z - вспомогательная переменная; х - расстояние от водозабора до реки (в работе принимается 500- 800 м);

а - коэффициент уровнепроводимости, м²/сут;

Кф - коэффициент фильтрации, м/сут (принимается в зависимости от механического состава грунтов водоносного горизонта. В указаниях водоносный горизонт располагается в песках с Кф=0.5...5 м/сут);

hв - мощность водоносного горизонта (определяется по гидрогеологическому разрезу), м;

По следующим исходным данным:

х=600м - расстояние от водозабора до реки; кф=2м/сут –коэффициент фильтрации; hв = 15м- мощность водоносного горизонта; μ=0.15- коэффициент водоотдачи; Т=40 лет -время эксплуатации водозабора.

а = кф*hв/ μ=2*15/0,15=200

z=x/(2*√(a*T))=600/(2*√(200*14600))=0,17

α1=1- erfc(z)=1-0,777=0,223

В случае забора воды из подземных вод в реке Пехорка, речной стой будет уменьшаться на 0,223 от забора из подземных вод.

Баланс земельных ресурсов

Fб = Fлес + Fлуг + Fбол + Fс/х +Fур + Fоз, км²

Fб= 74,4+0+0+48,36+0+1,24=124 км²,

где Fб - площадь бассейна реки; Fлес, Fлуг, Fбол, Fоз - соответственно площади лесов, лугов, болот и озер; Fс/х - площадь сельскохозяйственных угодий; Fур - площадь урбанизированной территории (города,деревни, дороги, свалки и т.п.).