Гидрограф стока. Расчленение гидрографа стока.
Практическая работа №3
Цель работы: определить тип питания исследуемой реки.
Гидрографом стока называется график хронологического хода уровней воды (рис 3). По вертикальной оси откладывается время (месяцы и дни), по горизонтальной – расходы воды. На таком графике наносят ежедневные значения расходов воды и соединяют их линиями.
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.
Рис. 3. Колебание расходов воды р.Северной – с. Тишки за 1952 г.
Расчленение гидрографа стока позволяет определить количество воды, получаемое рекой от разных источников питания. Для рек с выраженным весенним половодьем существует несколько способов расчленения гидрографа:
1. Б.П. Поляков предложил считать, что 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 4).
1- снеговой сток; 2 – подземный сток; 3 – дождевой сток
Рис. 4. Гидрограф р. Слюдянка – г. Кручи за 1958 год.
2. Б.И. Куделин разработал типовые схемы расчленения гидрографа стока в зависимости от гидрогеологических условий и режима подземного стока. Динамика подземного стока из водоносных горизонтов зависит от степени гидравлической связи этих горизонтов с рекой (рис 5).
Режим стока грунтовых вод, гидравлически не связанных с рекой, близок к режиму поверхностного стока с некоторым смещением фаз хода уровня вправо (запаздывание).
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 рактер: 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).
Рис. 5. Типовые схемы расчленения гидрографа реки по Б.И.Куделину
ПОЯСНЕНИЯ: 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
По этой схеме на гидрографе может быть выделено подземное питание. Для определения поверхностного питания, поступающего в реку от снега или дождей, необходимо рассмотреть и дать анализ комплексных графиков элементов гидрологического режима (температура и осадки).
3. О.В. Поповым при оценке сложного взаимодействия между рекой и подземными водами в различных условиях гидравлической взаимосвязи рассматривается характерное соотношение подземных расходов в начале половодья, в период и в конце половодья Qн, Qп, Qк (рис 4).
При нисходящем режиме подземного стока в реки и при отсутствии гидравлической связи с водоносного пласта и при гидравлической связи при слабом влиянии подпора на режим подземных вод прибрежной зона наблюдается закономерность, приведенная на рис 5. Соотношение расходов при этом:
А) Qн< Qп, Qп >Qк:
Б) Qн< Qп, Qп< Qк.
1- поверхностный сток, 2 – подземный сток
Рис. 6. Гидрограф р. Неман – г. Столбцы, 1968 год.
При подпорном режиме подземного стока в реки в условиях гидравлической связи водоносного пласта подъем уровня речных вод во время половодья приводит к образованию уклонов, вследствии подпора обратных и наблюдаются закономерности В) и Г).
Тип нисходящего режима: а) и б); Тип подпорного режима: в) и г)
Рис. 7. Основные типы режима подземного стока в реки по О.В. Попову.
Задание:
1. Построить гидрограф стока реки за выбранный год.
2. Нанести на этот график ход осадков и температуры воздуха по ближайшей к бассейну реки метеостанции за соответствующий год.
3. Выделить подземную составляющую речного стока, пользуясь методом О. В. Попова.
4. Выделить дождевую и снеговую составляющие поверхностного стока.
5. Определить общий объем стока и долю разных составляющих в годовом стоке реки.
Контрольные вопросы:
1. Что такое гидрограф стока? Что он характеризует?
2. Какие существуют схемы расчета подземной составляющей гидрографа стока?
3. Типы связи грунтовых вод с речными?
4. Что такое комплексный график?
5. Как зависит соотношение источников питания реки от водности года?