19. Гидрограф реки и его генетический анализ
Цель работы: построение гидрографа реки и определение типа ее питания с целью мониторинга паводковых явлений.
Теоретическая часть.
Для характеристики режима стока рек строится гидрограф - график изменения расходов воды (Q, м/с) во времени Q = f(t). Это графическое изображение колебаний среднесуточных или среднедекадных расходов воды в течение года или в различные сезоны года. При этом водоносность реки определяется ее питанием. Выделяют снеговое, дождевое, фунтовое и ледниковое питание. Площадь, ограниченная линией гидрографа и осями координат – объем воды проходящей для определенного пункта за год. В практике гидрологических расчетов строят гидрографы за годы: многоводный, средний, маловодный. При наличии данных многолетних наблюдений строят типовой гидрограф стока, который отражает характер колебаний расходов воды в данном пункте.
На основании различных соотношений разных видов питания строится классификация рек по М. И. Львовичу. Если один из видов питания дает более 80% годового стока, говорят об исключительном значении данного вида питания. Если на его долю приходится от 50 до 80% - этому виду придается преимущественное значение. Если же ни один вид питания не дает более 50% стока, такое питание называют смешанным. Для ледникового питания диапазоны градаций (50 и 80%) снижены до 50 и 25%.
Подземное питание по мере подъема весеннего половодья постепенно снижается, прекращаясь при прохождении наибольшего расхода воды, и возрастает на спаде половодья, когда происходит отдача воды поймой реки (рис 19.1).
При охлаждении воды до 0°С возникают ледовые образования- реки вступают в фазу ледового режима. В нем выделяют три фазы: замерзание-появление первичных форм ледообразования, ледостав и вскрытие. Не на всех реках наблюдаются все три фазы ледового режима.
Первичная форма ледообразования включает в себя:
Забереги - это полоса неподвижного льда, прикрепленного к берегу.
Сало - это очень тонкий слой мелких ледяных кристалликов, находящихся в реке в виде отдельных пятен.
Шуга - поднимающийся на поверхность внутриводный лёд.
Ледостав-это полное замерзание реки
Плавающие по реке льдины и ледяные поля образуют ледоход.
Динамика подземного стока из водоносных горизонтов зависит от степени гидравлической связи этих горизонтов с рекой (рис 19.2).
Режим стока грунтовых вод, гидравлически не связанных с рекой, близок к режиму поверхностного стока с некоторым смещением фаз хода уровня вправо (запаздывание).
Рис. 19.2. Типовые схемы расчленения гидрографа реки (по Б.И. Куделину). 1 – водоносные породы; 2- водоупорные породы; 3 – поверхностный сток; 4- подземный сток из водоносных горизонтов, гидравлически несвязанных с рекой; 5 – подземный сток из водоносных горизонтов, гидравлически связанных с рекой; 6 – сток из напорных горизонтов; 7 – уровень подземных вод; 8 – время берегового регулирования поверхностного стока; -А и +А – отрицательная и положительная фазы подземного стока в реки в период половодья.
Режим стока водоносных горизонтов гидравлически связанных с рекой имеет противоположную направленность фаз по сравнению с поверхностными водами. Максимуму поверхностного стока соответствует минимум подземного стока. Режим стока подземных вод, имеющих периодическую связь с рекой, носит более сложный характер: при низких горизонтах реки наблюдается схема (а); при высоких - схема (б).
Смешанное грунтовое и артезианское питание представлено сочетанием режимов (а), (б) и (в=а+б).
Ход работы:
1. По данным таблицы 19.2. и в соответствии с масштабами построить на миллиметровке график изменения расходов в течение года. На оси ординат отложить значения расхода, на оси абсцисс - месяцы, разделенные на декады.
2. Над графиком изменения расходов построить график ледовых явлений (данные табл. 19.1). Периоды ледостава обозначить заштрихованной линией толщиной 3 мм, ледохода - незаштрихованной, заберегов - вертикальной штриховкой.