В данной статье мы подробно рассмотрим вопрос, что такое годовой сток реки. Также узнаем, что влияет на этот показатель, который определяет полноводность реки. Перечислим самые значительные реки планеты, лидирующие по годовому стоку.
Речной сток
Важнейшей частью всепланетного круговорота воды - этого залога жизни на Земле - являются реки. Движение воды в их сетях происходит под воздействием гравитационного градиента, то есть вследствие перепада высот двух точек земной поверхности. Вода движется из более возвышенной области на более низко расположенную территорию.
Питаемые тающими ледниками, выпадающими осадками, а также подземными водами, вышедшими на поверхность, реки несут свои воды в устье - обычно в одно из морей.
Они различаются между собой как протяженностью, густотой и разветвленностью речной сети, так и расходом воды за определенный промежуток времени - тем ее количеством, которое проходит через сечение или створ реки за единицу времени. При этом ключевым параметром будет являться расход воды в створе реки при впадении в устье, так как насыщенность или полноводность меняется в сторону увеличения от истока к устью.
Годовой сток реки в географии - это показатель, для определения которого необходимо учитывать количество воды, стекающей за секунду с квадратного метра рассматриваемой территории, а также отношение расхода воды к объему выпавших осадков.
Годовой сток
Итак, годовой сток реки - это, прежде всего, тот объем вод, который река выбрасывает при падении в свое устье. Можно сказать и немного по-другому. Количество воды, которое проходит за названный период времени через сечение реки в месте ее впадения, - это годовой сток реки.
Определение данного параметра помогает охарактеризовать полноводность той или иной реки. Соответственно, самыми полноводными будут реки с наибольшим показателем годового стока. Единицей же измерения последнего является объем, выраженный в кубических метрах либо кубических километрах, за год.
Твердый сток
При учете величины годового стока необходимо учитывать, что река несет не чистую, дистиллированную воду. В речной воде как в растворенном, так и во взвешенном виде содержится огромное количество твердых веществ. Часть из них - в виде нерастворимых частиц - сильно влияет на показатель ее прозрачности (мутности).
Сток твердых веществ подразделяется на два вида:
- взвешенный - взвесь относительно легких частиц;
- донный - относительно тяжелые частицы, которые влекутся течением по дну к месту впадения.
Кроме того, твердый сток состоит из продуктов выветривания, вымывания, эрозии и т. д. почв, грунтов, горных пород. Показатель твердого стока может достигать, в зависимости от полноводности и мутности реки, десятков, а порой и сотен миллионов тонн (к примеру, Хуанхэ - 1500, Инд - 450 миллионов тонн).
Климатические факторы, определяющие параметр годового речного стока
Климатические факторы, определяющие годовой сток реки, - это, прежде всего, годовое количество выпадающих осадков, площадь водосбора речной системы и испаряемость воды с поверхности (зеркала) реки. Последний фактор напрямую зависит от количества солнечных дней, среднегодовой температуры, прозрачности речной воды, а также от иных многочисленных факторов. Важную роль играет также и то, в какой период времени выпадает наибольшее количество осадков. Если в более жаркое, то это уменьшит годовой сток, и наоборот. Огромную роль играет также влажность климата.
Характер рельефа
Реки, текущие большей частью по равнинной местности, при прочих равных условиях, менее водообильные, чем преимущественно горные реки. Последние по годовому стоку могут превышать равнинные в несколько раз.
Причин тому много:
- горные реки, имеющие гораздо больший уклон, текут быстрее, а значит, у речной воды меньше времени на испарение;
- в горах температура всегда намного ниже, и, стало быть, испарение слабее;
- в горной местности больше осадков и больше наполняемость рек, значит, и выше годовой сток реки.
Это, забегая немного вперед, усиливается тем, что характер грунтов в горной местности обладает меньшим впитыванием, соответственно, больший объем воды приходит к устью.
Характер грунтов, почвенного покрова, растительности
Речной сток в большой степени определяется характером поверхности, по которой река несет свои воды. Годовой сток реки - это показатель, на который в первую очередь влияет характер грунта.
Скальные породы, глина, каменистая почва, песок сильно отличаются пропускной способностью по отношению к воде. Сильно впитывающие поверхности (например, песок, сухая почва) будут радикально уменьшать объем годового стока протекающей по ним реки, в то время как почти непроницаемые для воды типы поверхности (выступающие скальные породы, плотные глины) практически никакого влияния на параметры речного стока оказывать не будут, пропуская речные воды через свою территорию безо всяких потерь.
Крайне важным фактором также является водонасыщенность почв. Так, обильно увлажненные почвы не только не будут «забирать» талую воду во время весеннего снеготаяния, но и способны «делиться» избыточной.
Немаловажным является характер растительного покрова берегов исследуемой реки. Например, те из них, что протекают по лесистой местности, более водообильны, при прочих равных условиях, по сравнению с реками в степной либо лесостепной зоне. В частности, это обусловлено способностью растительности уменьшать общее испарение влаги с земной поверхности.
Крупнейшие реки мира
Рассмотрим реки с наиболее обильным стоком. Для этого предлагаем вашему вниманию таблицу.
| Полушарие | Название реки | Годовой речной сток, тыс. куб. км |
||
| ЮжнаяАмерика | р. Амазонка | |||
| Северное | ||||
| ЮжнаяАмерика | р. Риу-Негру | |||
| Северное | ЮжнаяАмерика | р. Ориноко | ||
| Северное | р. Енисей | |||
| Северное | Сев. Америка | р. Миссисипи | ||
| ЮжнаяАмерика | р. Парана | |||
| Северное | ||||
| ЮжнаяАмерика | р. Токантинс | |||
| р. Замбези | ||||
| Северное | ||||
| Северное |
Проанализировав эту данные, можно понять, что годовой сток рек России, таких как Лена или Енисей, достаточно велик, но он все равно не сравнится с годовым стоком таких мощных полноводных рек как Амазонка или Конго, расположенных в южном полушарии.
Так как систематический учет стока ведется не на всех реках, впадающих в озеро, и остальная часть бассейна остается неизученной, расчет разделен на две части.
а) Подсчет суммарного стока с территории освещенной наблюдениями.
Площадь бассейна озера 47800 км², средняя площадь зеркала Чудско-Псковского озера – 3550 км². В 1968 году наблюдение за стоком велись на реках:
Среднегодовой сток рек впадающих в озеро.
Табл.21
|
река – пост |
М л/с км² | |||
|
р.Роостоя – д.Роостоя | ||||
|
р.Кяэпа – д.Кяэпа | ||||
|
р.Суур-Эмайычи–г.Тарту | ||||
|
р.Выханду – р.п.Ряпина | ||||
|
Гдовка - Злоблина | ||||
|
р.Великая – д.Пятоново | ||||
|
р.Желча – пос.Ямма | ||||
|
Черма - Яктунина | ||||
|
Тагайыгы - Тудулинна | ||||
Q осв = 105,7 м³/с
б) Подсчет среднегодового стока с бассейна озера.
Суммарная площадь изученных рек:
где М1 …Mn – модули стока в пунктах где производятся наблюдения, л/с км²; F1 … Fn - площади водосборов в этих пунктах, км².
Таким образом, на основе всех произведенных вычислений:
Суммарный поверхностный приток озера определяется по формуле
2.3.2 Расчет испарения с поверхности озера
Расчет испарения с поверхности Чудско-Псковского озера за интервалы времени безледоставного периода 1968 года производится по данным опорных метеостанций Гдов, Псков и Тийрикоя, равномерно расположенных по периметру озера.
Данные о температуре воды и датах вскрытия и замерзания озера взяты по станциям Раскопель, Залита и Муствээ.
Расчет испарения начинается с определения средней длины разгона воздушного потока над озером. Для этого на план озера наносятся две системы прямоугольных сеток из параллельных профилей, ориентированных в первом случае с С на Ю и с З на В, а во втором – с СЗ на ЮВ и с СВ на ЮЗ. Среднюю длину разгона для каждого направления профиля Li вычисляем как среднее арифметическое из длин всех профилей этого направления:
L ср = 37 км
Затем рассчитываем розу ветров. Для этого по данным метеорологических ежемесячников за расчетный год по опорной метеостанции суммируем число случаев ветра всех восьми румбов, а потом определяем повторяемость направлений ветра в % как отношение числа случаев ветра соответствующего румба за год к годовой сумме числа случаев ветра всех восьми румбов, %.
Повторяемость направлений ветра, %
Табл.11
|
Тийрикоя | ||||||||
|
Струги Красные | ||||||||
Средняя длина разгона для всей акватории озера вычисляется по формуле:
где Lс-ю и т.д. – средняя длина разгона воздушного потока по профилям соответствующих направлений, км; (Nc+Nю) и т.д. – сумма повторяемостей направлений ветра для двух взаимно противоположных румбов, %.
Значения средних месячных скоростей ветра над озером на высоте 2 м определяется по формуле:
где K1 – коэффициент, учитывающий степень защищенности метеостанции на суше; K2 – коэффициент, учитывающий характер рельефа; K3 – коэффициент, учитывающий среднюю длину разгона воздушного потока над водоемом; U – скорость ветра на высоте флюгера за расчетный интервал времени.
Расчет средней скорости ветра над водоной поверхностью на высоте 2 м.
Метеостанция Гдов. Табл.12
Метеостанция Псков. Табл.13
Метеостанция Тийрикоя. Табл.14
Расчет средних месячных значений упругости водяного пара над озером на высоте 2 м.
Метеостанция Гдов Табл.15
Метеостанция Псков Табл.16
Метеостанция Тийрикоя Табл.17
Расчет испарения с поверхности озера за интервалы времени безледоставного периода.
Метеостанция Гдов Табл 18
Метеостанция Псков Табл.19
Метеостанция Тийрикоя Табл.20
Среднее рассчитанное значение для озера Е = 587 мм.
Тогда Wис = 2207·106 м³
Норма годового стока называется среднее его значение за многолетний период, включающий несколько полных лет (не менее двух) циклов колебаний водности реки при неизмененных географических условиях и одинаковом уровне хозяйственного деятельности в бассейне реки.
Норма годового стока, или средний многолетний сток, является основной и устойчивой характеристикой, определяющей общую водоносность рек и потенциальные водные ресурсы данного бассейна или района. Она служит своего рода гидрологическим «эталоном» или «репером», от которого исходят при определении других характеристик стока, например годовых величин разной обеспеченности, сезонных и месячных величин, и имеет очень важное значение при проектировании водохранилищ для гидроэнергетики, орошения, водоснабжения и других видов водохозяйственного строительства.
Устойчивость нормы годового стока определяется двумя условиями:
1) как средняя многолетняя величина она почти не меняется, если к многолетнему ряду будет прибавлено еще несколько лет наблюдений;
2) она является функцией главным образом климатических факторов (осадков и испарения), притом их средних многолетних значений, которые в свою очередь являются устойчивыми климатическими характеристиками района или бассейна.
Норма годового стока может выражаться в виде: среднего годового расхода воды Q в м 3 /с; среднего годового объема стока W в м 3 ; среднего годового модуля стока М в л/(с км 2); среднего годового слоя Y в мм, отнесенного к площади водосбора.
Выраженная в виде среднего годового модуля стока М или среднего годового слоя Y норма годового стока, как и ее климатические составляющие (средние годовые осадки и испарение), достаточно плавно изменяется по территории и поддается картированию. Это хорошо иллюстрируется картой изолиний (СН 435-72), из которой видно, что общее распределение нормы годового стока имеет характер широтной зональности в равнинных районах и вертикальной зональности в горных районах. Повышенная норма стока отмечается на возвышенностях, пониженная - в районах отрицательных форм рельефа. Несколько нарушается широтная зональность нормы годового стока рек под влиянием Балтийского моря, Ладожского и Онежского озер.
В зависимости от наличия информации о режиме стока реки норма годового стока вычисляется:
а) по данным непосредственных наблюдений за стоком реки за достаточно длительный период, позволяющий определить норму годового стока с заданной точностью;
б) путем приведения среднего стока, полученного за короткий период наблюдений, к многолетнему по длинному ряду реки-аналога;
в) при полном отсутствии наблюдений - на основании характеристик среднего годового стока, полученных в результате обобщения наблюдений на других реках данного района, и по уравнению водного баланса.
В целом же для непосредственных расчетов или общей оценки нормы годового стока, как и других его характеристик, исключительно большое значение имеют продолжительные гидрометрические наблюдения за стоком рек. Они служат основой и для определения будущего режима рек при проектировании водохранилищ, плотин, мостов и других сооружений. Характеристики стока определяются сначала для естественного состояния рек, затем в них вносятся те или иные поправки, которые должны учесть изменения стока под влиянием того или иного вида хозяйственной деятельности в речном бассейне. Для рек со значительной искусственной зарегулированностью стока водохранилищами, изъятием или перебросками воды из других бассейнов восстанавливаются значения стока при естественном режиме.
Согласно «Указаниям по определению расчетных гидрологических характеристик» (СН 435-72), продолжительность периода наблюдений считается достаточной для установления расчетных значений нормы годового стока и среднего годового стока заданных обеспеченностей, если рассматриваемый период репрезентативен и относительная средняя квадратическая ошибка многолетней величины не превышает 5-10%, а коэффициента вариации (изменчивости) – 10-15%.
Если и превышают указанные пределы и период наблюдений нерепрезентативен, средний многолетний сток икоэффициент вариации приводятся к более длинному периоду. При невозможности приведения (например, при отсутствии опорных створов-аналогов), вместо нормы годового стока и расчетного коэффициента вариации, принимаются их значения, вычисленные по данным за имеющийся период, и в расчете указываются их относительные средние квадратические ошибки. Репрезентативность периода наблюдений п лет для расчета среднего многолетнего годового стока оценивается по рекам-аналогам с периодом наблюдений N>n и N >50 лет путем построения и анализа разностных интегральных кривых годового стока. Репрезентативность в целом всех статистических параметров (Q, C v и C s), вычисленных по ряду за п лет, устанавливается путем сопоставления кривых обеспеченности годового стока, построенных по данным створа-аналога за период п и N лет.
2.1 Характеристика речного стока .
При гидрологических расчетах применяются следующие обозначения стока:
1. Расход воды Q - количество воды, прошедшее за 1 сек через поперечное сечение реки. Расход выражается в кубических метрах секунду.
2. Объем стока W - количество воды, прошедшее через сечение реки за определенный промежуток времени, например, за год, м 3 .
3. Слой стока Y - количество воды, прошедшее через поперечное сечение реки за определенный промежуток времени (год, месяц и т. д.) и отнесенное к единице площади водосбора, выражается в миллиметрах в год.
Среднегодовые слои осадков в теплый и холодный периоды года /гд и Их принимаются для данного пункта по рекомендациям метеостанций или по климатическим справочникам.[ ...]
Среднегодовая величина речного стока составляет в настоящее время 4 740 км3. Общий объем воды в озерах 106,4 тыс. км3, в том числе в Арале и Каспии - 79,2 тыс. км3. Запас воды в пресных озерах составляет 25,2 тыс. км3, из них 91% приходится на Байкал.[ ...]
| 4.10 |
Примечание, р - среднегодовая величина осадков в мм: Р - коэффициент, равный единице минус коэффициент стока; е - годовой расход влаги (суммарный) в мм.[ ...]
Расчет годового стока Cs в реку Тобол при допущении, что его замеренная концентрация в устье Туры близка к среднегодовой, дает величину 3,4-1010 Бк/год (0,93 Ки/год).[ ...]
Яна является четвертой по величине рекой в Якутии, имеющей выход на шельф Ледовитого океана. Имеет самый большой уклон по сравнению с другими реками Якутии (15 см на 1 км), среднегодовой сток ее равен 32 км3. Образуется при слиянии Дулгалаха и Сартанга, длина реки 906 км. Русло расположено в гористой местности Восточного Верхоянья. Яна имеет 89 притоков, крупнейшие: Адыча, Бытантай, Ольде. Впадает в мелководный Янский залив, являющийся юго-восточной частью моря Лаптевых.[ ...]
Вторая причина, по которой подземный сток остается плохо изученным компонентом водного и солевого баланса морей и океанов носит субъективный характер. Многие годы и даже десятилетия гидрологи, занимающиеся изучением водного баланса исходили из того, что подземный сток является небольшим по величине элементом водного баланса (по сравнению с другими его компонентами) и поэтому его можно определить, используя уравнение среднемноголетнего водного баланса. Иными словами, по их мнению, подземный сток может быть определен как разность между среднегодовыми величинами атмосферных осадков, испарением и речным стоком. Рассчитанная таким образом величина подземного стока полностью зависит от точности оценки средних величин осадков, испарения и речного стока и включает в себя все погрешности их определения, которые в сумме часто превышают значение подземного стока непосредственно в моря.[ ...]
Универсальными гидрохимическими параметрами являются среднегодовые и многолетние величины содержания отдельных элементов и их соединений и среднегодовой сток химических веществ. Они относительно постоянны для определенных промежутков времени и позволяют сравнивать гидрохимические показатели разных лет с учетом короткопериодических природных изменений химических веществ. Они относительно постоянны для определенных промежутков времени и позволяют сравнивать гидрохимические показатели разных лет с учетом короткопериодических природных изменений химического состава воды.[ ...]
Приращения УКМ определяются в основном разностью двух больших величин: речного стока и видимого испарения (разность осадки-испарение) с поверхности моря. Об определяющей роли речного стока для межгодовых вариаций УКМ свидетельствует высокий коэффициент корреляции между этими величинами, составляющий 0,82 за период 1900-1992 гг. Корреляция между видимым испарением и УКМ за тот же период также статистически значима и равна -0,46. Необходимо отметить антропогенное влияние на речной сток, как на его среднегодовое значение, так и на годовой ход. В частности, с конца 40-х по середину 60-х годов происходило наполнение водохранилищ в бассейне Волги общим объемом около 200 км?. В данной работе используются многолетние данные для стока Волги и осадков над водосбором Волги со среднемесячным разрешением, полученные по данным наблюдений. Сток Волги составляет 82% от общего речного стока, и коэффициент корреляции между среднегодовыми рядами этих величин составляет 0,96 (1900-1992 гг.).[ ...]
Изменения уровенного режима в водоемах, вызванные реконструкцией стока на всех участках речной системы, низкие и поздние паводки, колебания уровня воды во время размножения рыб с весеннелетними сроками размножения приводит к приостановке нереста, резорбции половых клеток, выметыванию меньшего количества икры, а иногда и массовой гибели развивающейся икры, личинок, молоди рыб и производителей на нерестилищах. Это иногда подрывает запасы рыб в водоеме и отрицательно сказывается на величине и ценности промысловых уловов. Совершенно естественно, что в водоемах наряду с выработкой видоспецифичной температурной зоны адаптации, при которой начинается нерест, происходило приспособление рыб к определенному (среднегодовому, среднемноголетнему) уровенному режиму водоема, - такому, когда внешними водами быстро заливались обширные ильменно-полойные участки рек и озер с прошлогодней луговой растительностью, служившей хорошим субстратом для развития выметанной икры. Паводок, как правило, должен быть длительным с медленным снижением уровня, что дает возможность выклюнувшейся молоди полностью использовать кормовые ресурсы мелководной, заливаемой полыми водами зоны, обеспечивая ее быстрый рост и своевременный скат молоди с нерестилищ.[ ...]
Отрицательные значения балансов соответствуют превышению выходного стока радионуклидов над входным в результате естественного дренажа из обширной пойменной системы. Соответствующая величина, равная разнице между входным и выходным годовыми стоками будет вынесена в течение года из рассматриваемых участков пойм рек, в частности, 847 ГБк 908г и 94 ГБк 137С8 из поймы Оби между границей с Томской областью и Ханты-Мансийском, и 1145 ГБк 908г из поймы Иртыша между н.п. Демьянским и Ханты-Мансийском. Положительные значения балансов на исследованных участках рек связаны с превышением входного стока данного радионуклида над выходным стоком. Величина, равная разности стоков, будет депонирована на соответствующем участке поймы, в частности, 92 ГБк 137Сз на иртышском участке. Естественно, что все приведенные выше оценки остаются справедливыми при условии сохранения рассматриваемой среднегодовой динамики стоков. Более точные и объективные оценки могут быть получены на основании более детальных радиоэкологических исследований.[ ...]
Сравнивая гидрологические характеристики р. Томи в створе Крапивине кого гидроузла и р. Оби в створе Новосибирского можно видеть, что сток р. Томи (29,6 км3) почти вдвое меньше, чем р. Обь (50,2 км3). Полезный объем Кра-пивинского в 2, а полный в 1,3 раза больше Новосибирского. Приращения площадей водосборов водохранилищ 16 тыс. км2 и 13 тыс. км2 близки между собой. В различные по водности годы соотношение полезного объема Новосибирского водохранилища и годового стока р. Оби изменяется от 12 до 6 % при колебаниях стока от 36,7 до 73,2 км3. Для Крапивинского водохранилища соотношения этих величин значительно выше. Полный объем составляет 39,5 %, а полезный - 32,8 % от среднегодового стока реки в створе гидроузла и 55,1 и 45,8 % от объема стока в год 95%-ной обеспеченности по водности.[ ...]
Естественные ресурсы пресных подземных вод основных водоносных горизонтов каменноугольных отложений, характеризующие среднемноголетнюю величину их восполнения, составляют около 100 м3/с при среднегодовом модуле подземного стока примерно 2 л/с км2. Учтенный водоотбор подземных вод в среднем составляет примерно 50 м3/с.[ ...]
Многолетние наблюдения велись лишь на одном из водосборов, поэтому проверку построенной регрессионной модели на других водосборах автору не удалось провести. Зато очень интересны результаты моделирования сезонных изменений стока нитратов, данные по которым имелись для всех трех водосборов и были подвергнуты регрессионному анализу. На величину среднемесячной концентрации в стоке нитрат-ионов в построенных эмпирических моделях влияли параметры, связанные с «предысторией» водосбора: суммарное количество осадков, выпавших на его территории за изучаемый период и за три предыдущих месяца, суммарный объем стока нитратов за восемь месяцев (текущий плюс семь предшествующих), среднемесячная температура за три месяца (причем не в самой простой комбинации, а от 5-го до 3-го, считая исследуемый месяц за нулевой), суммарный месячный слой стока, коэффициент стока. Но для каждого из исследованных водосборов, которые значительно различались не только размерами, но и среднегодовой нормой осадков, приходилось строить свои регрессионные уравнения. И самое главное: в полученных уравнениях зависимость от одних и тех же параметров оказывалась то логарифмической, то гиперболической, то квадратичной, то линейной.[ ...]
Под естественными ресурсами подземных вод понимается обеспеченный питанием расход подземных вод, т.е. та их часть, которая непрерывно возобновляется в процессе общего круговорота воды на Земле. Естественные ресурсы характеризуют величину питания подземных вод за счет инфильтрации атмосферных осадков, поглощения речного стока и перетекания из других водоносных горизонтов, суммарно в раженную величиной расхода потока. Естественные ресурсы подземных вод являются, таким образом, показателем восполнения подземных вод, отражающим их основную особенность как возобновляемого полезного ископаемого, и характеризуют верхний предел возможного отбора подземных вод за многолетний период без их истощения. В среднемноголетнем значении величина питания подземных вод за вычетом испарения равна величине подземного стока. Поэтому в практике гидрогеологических исследований естественные ресурсы подземных вод обычно выражаются среднегодовыми или минимальными значениями модулей подземного стока (л/с км2) или величиной слоя воды (мм/год), поступающей в водоносный горизонт в области его питания.