Водний режим річок. Живлення річок
1. Елементи водного режиму і методи спостереження за ними.
2. Джерела живлення річок. Класифікація річок по джерелам живлення.
3. Фази водного режиму. Класифікація річок по характеру водного режиму.
1.Під впливом ряду причин в річках змінюються витрати води, рівні, похили водної поверхні і швидкості течії. Сукупна зміна витрат води (Q), рівнів (H), похилу (i) і швидкості течії (V) в часі називається - водним режимом, а ці характеристики (Q, H, i, V) – елементами водного режиму.
Витратою води називається кількість води, яка протікає через поперечний переріз річки за одиницю часу і виражається в м3/с.
Рівень води – це висота водної поверхні (в см) відлік якої ведеться від деякої постійної умовної площини. Спостереження за рівнями води ведуться на гідрологічних постах і міститься у вимірі висоти водної поверхні над деякою площиною, яку приймають за початкову або нульову. Це умовна площина, як правило розташовується нижче самого низького рівня води. Абсолютну відмітку цієї площини називають “нуль графіка поста”(нуль поста). Всі рівні вимірюються від нуля поста (рис. 1)
Рис.1 - Пальовий водомірний пост (а) і відлік рівня води по переносній рейці (б).
Рівні вимірюють за допомогою водомірної рейки з точністю до 1см. Рейки бувають двох типів – постійні і переносні. Постійні рейки закріплюються на опорах мостів або окремих палях забитих у дно русла біля берега. При великих амплітудах коливання рівнів, спостереження за ними проводять за допомогою переносних рейок. Для цього в русло річки і на заплаві забивають ряд розташованих в створі паль з таким розрахунком, щоб крайні з них були на 0,5 м вище і нижче найвищого і найнижчого рівня води, а перевищення між головками сусідніх паль було не більше 0.8 м. Відмітки головок паль визначають нівелюванням від репера поста, відмітка якого відома. Спостереження за рівнями води ведуть щоденно о 8 і 20 год. В період, коли рівні стрімко змінюються, на протязі доби проводять додаткові спостереження через 1,2,3 або 6 годин. Для одержання безперервних даних спостережень використовують самописці рівнів. За даними вимірів обчислюються рівні за кожен день і складається таблиця щоденних рівнів за рік. У цій же таблиці подаються середні, максимальні і мінімальні рівні за кожен місяць і рік, які називаються характерними рівнями. За даними щоденних рівнів води будується графік їх коливання. Дані спостережень за рівнями на гідрологічних постах публікуються у Гідрологічних щорічниках (Державний водний кадастр).
2. Рівні води в річках змінюються в залежності від кількості води, яка поступає в русло. Звідки ж вона береться, що є джерелом живлення. Основним джерелом живлення річок є атмосферні опади. Рідкі опади є безпосереднім джерелом живлення під час паводків. У холодну пору року опади випадають у вигляді снігу і накопичуються на поверхні Землі. При таненні весною на рівнинах і невисоких горах сніг також стає джерелом живлення. На високих горах сніг у теплу пору року розтає не повністю і поповнює запаси, що залишилися з попередніх років, і дає початок льодовикам. Частина дощових і талих вод просочується у верхні шари і іде на поповнення ґрунтових і підземних вод. Які значно повільніше попадають в русла річок.
Таким чином існує 4 джерела живлення річок: - дощ, сніг, високогірні сніги і льодовики. Співвідношення того чи іншого джерела живлення неоднакове в різних регіонах, міняється на протязі року і залежить від кліматичних умов. Вперше роль клімату в живленні річок була визначена російським вченим Воєйковим в його праці “Климаты земного шара, России в особенности” яка вийшла у 1884 році. Він писав: “Реки суть продукт климата их бассейнов”. В теперішній час це ствердження отримало більш широке формулювання: “Річки і їх режим являють собою продукт клімату на загальному фоні впливу і інших компонентів ландшафту і господарської діяльності.” Цим підкреслюється провідна роль клімату в живленні річок, але крім клімату певне значення має геологічна будова , ґрунти, рослинність, заболоченість, озерність басейнів і господарська діяльність людини. Генетичний аналіз водного режиму річок дає можливість класифікувати їх по джерелам живлення. Така класифікація була розроблена радянським гідрологом М.І.Львовичем. По кількісній оцінці кожного джерела живлення: снігового , дощового і ґрунтового – Львович прийняв слідуючи градації: більше 80%, 50-80% і менше 50%. Якщо в річному стоці річки більше 80% припадає на одне з джерел – то річка відноситься до типу річок чисто снігового (дощового, підземного) живлення. Якщо ж 50-80% - переважно снігового (дощового, підземного) живлення. В разі коли кожен з видів живлення складає менше 50% загального об’єму річного стоку – річка належить до типу річок змішаного живлення. Річки України відносяться до річок переважно снігового живлення (східні і південні райони) і змішаного живлення (північні, західні райони і більшість річок Хмельниччини.)
3. Річний цикл водного режиму річок можна поділити на декілька характерних періодів, які називаються фазами водного режиму. В основному виділяють 4 фази: весняна повінь, літня межень, дощові паводки і зимова межень. У деяких річок відсутня літня межень або осінні паводки.
Повінь – фаза водного режиму, яка щорічно повторюється і характеризується підвищенням водності річки і підйомом рівнів води.
Дощові паводки – відносно короткочасні і швидкі підйоми рівнів і збільшення витрат води в річці під впливом випадіння в басейні дощів.
Межень – фаза водного режиму, яка характеризується малою водністю відносно періоду повені або дощів. Причиною малої водності є зменшення надходження води з водозбірної площі (басейну) річки. Розрізняють літню і зимову межень. Межень може бути стійкою або переривчата дощовими паводками (літня) чи відлигами (зимова).
Виділяють річки з простим і складним водним режимом. Складний режим спостерігається у великих річок, басейни яких розташовані в декількох географічних зонах (Амур, Єнесей, Об, Дунай). Малі і середні річки, як правило, мають простий водний режим.
За характером водного режиму, Б.Д.Зайковим була розроблена класифікація річок СНД. Всі річки поділяються на три групи:
річки з весняною повінню;
річки з повінню у теплу частину року (літній час);
річки з паводковим режимом.
Гідрограф – це графік зміни в часі витрат води за рік або частину року (сезон, повінь, паводок).
Витрата води Q – кількість води, що протікає через поперечний переріз річки за 1 секунду (м3/с). Витрата може бути середньодобовою, середньорічною, середньою за багато років.
Об’єм стоку W – кількість води, що протікає через даний переріз річки за деякий проміжок часу м3 або км3, тобто
W = Q T
де Т – число секунд за період, що розглядається.