Характеристики стока. Задачи и методы изучения стока

Величина стока определяет масштаб реки – размеры ее русла и возможности ее хозяйственного использования. Так как сток меняется по длине реки, то, говоря о стоке, всегда необходимо указывать створ (поперечное сечение), к которому величина стока относится (сток Волги у Ярославля, сток Оби в устье и т.п.).

Количественными характеристиками стока служат следующие величины.

1. Объем стока w за время Т. Наибольшее внимание в гидрологии уделяется объемам годового стока, для которых T=31×56·10⁶ с (эта цифра есть общего числа секунд в четырех годах, из которых один високосный).

2. Слой стока у. Слой стока, мм, при объеме стока, м³, и площади, км², водосбора,

.

3. Расход воды Q – объем воды, проходящий через данное поперечное сечение потока в 1 с. Объем стока и расход воды связаны друг с другом следующими очевидными соотношениями:

.

Средний расход воды за время Т определяется выражением

.

4. Модуль стока – частное от деления расхода воды на площадь бассейна. Модуль стока, л/с·км², при расходе воды, м³/с, и площади бассейна, км²,

.

5. Коэффициент стока h – отношение слоя стока к слою осадков, т.е.

.

Наиболее широко применяемой характеристикой стока является расход воды.

Для научного познания стока и для задач его хозяйственного использования представляет интерес ряд сторон его режима. Прежде всего это норма стока – средний за многолетие годовой объем стока w₀. Далее – это колебания годового стока, и в частности, его экстремальные значения. После этого идут внутригодовые колебания стока и экстремальные значения расходов воды. С инженерной точки зрения наибольшую важность имеют максимальные расходы.

Определение для инженерных целей таких величин, как норма стока и экстремальные расходы воды, носит название гидрологических расчетов. Эти расчеты основываются на использовании данных наблюдений и аппарата математической статистики. В нашей стране методы гидрологических расчетов получили глубокое и плодотворное развитие. К настоящему времени наиболее важным расчетам придана стандартная форма – они ведутся по указаниям официальных норм, разработанных в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) под руководством А.А. Соколова и после утверждения их Госстроем СССР получивших краткое обозначение СН 435-72. По мере накопления данных наблюдений и углубления теоретических основ расчета такие нормы должны время от времени пересматриваться.

Режим стока определяется климатом и группой физико-географических факторов, которые можно объединить понятием факторов подстилающей поверхности. К ним относятся рельеф, почвенно-грунтовой и растительный покров, заболоченность и озерность бассейна. В настоящее время сток испытывает также все возрастающее влияние человеческой деятельности. Климатические факторы стока были рассмотрены в предшествующей главе. Факторам подстилающей поверхности посвящен следующий параграф.

Способы измерения стока освещаются во второй части книги. Здесь укажем лишь следующее. Исходные данные о стоке получаются посредством измерения расходов воды и наблюдений над высотой уровней. Расходы измеряются периодически в фиксированных сечениях, называемых гидрометрическими створами или кратко гидростворами. Цель измерения расходов состоит в установлении связи между расходами и уровнями. Графическое изображение этой связи называется кривой расходов. Кривая расходов позволяет по известным уровням находить расходы воды на каждый день и, следовательно, подсчитывать сток. Систематические (ежедневные) наблюдения над уровнями были начаты в нашей стране около 100 лет назад, но велись первое время в небольшом числе пунктов. Широкое распространение измерения расходов и наблюдения над уровнями получили лишь после Великой Октябрьской революции. В настоящее время мы располагаем данными о стоке рек СССР за период, превышающий
10 лет, по более чем 2000 гидростворов.