Анализ гидрографического района. Построение районных зависимостей паводкового расхода от заболоченности, озерности и лесистости бассейнов рек

Лабораторная работа

Анализ гидрографического района

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Построить районные зависимости паводкового расхода от заболоченности, озерности и лесистости бассейнов рек.
2. Оценить паводковые и среднемноголетние расходы для гидрологически неизученной реки.

ВВЕДЕНИЕ

При анализе энергетического потенциала рек некоторого географического района встаёт проблема отсутствия многолетних данных по расходам рек, не оборудованных гидрологическими постами. В данной лабораторной работе предлагается провести построение районных зависимостей стоковых характеристик от основных физико-географических факторов водосборов. Построение районных зависимостей позволяет выявить факторы, оказывающие наибольшее влияние на речной сток в данном районе и восполнить пробелы в гидрологической изученности.

К таким факторам относят:

• площадь водосбора,
• длина водотока,
• средневзвешенный уклон водотока,
• средняя высота водосбора,
• относительная лесистость водосбора,
• относительная заболоченность водосбора,
• относительная озерность водосбора,
• средняя глубина залегания уровня грунтовых вод,
• и так далее.

В связи с тем, что в некотором географическом районе все реки находятся в примерно одинаковых климатических условиях, то можно принять, что их стоковые характеристики будут отличаться лишь за счёт вышеприведённых географических факторов. Для бассейна Белого моря наибольшее влияние на формирование стока рек оказывает наличие озёр, болот и лесов на площади водосбора (помимо непосредственно площади бассейна), поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать лишь такие факторы как относительная озёрность, заболоченность и лесистость водосбора, определяемые как отношения площадей озёр, болот и лесов бассейна соответственно к его площади.

Рис. 1. Карта исследуемого района

Исходные данные

Исходные данные приведены в приложенных файлах 1-7.

Таблица 1

Река	Максимальный срочный паводковый расход за всё время наблюдений, м3/с	Длина реки, км
Шомба	147	85
Нюхча	321	106
Воньга	113	106
Гридина	72,3	72
Колежма	101	87
Кузема	137	62,5
Сума	102	164
Шуя	278	85
Малошуйка	108	95
Мягрека	96	48
Пуэта	20,2	13
Поньгома	193	86
Кереть	194	80
Летняя	???
Ундужа	???
Куту-йоки	???
Войница	???
Судно	???
Ливо-йоки	???

Построение районных зависимостей

1. Из представленных данных выбрать не менее 10 рек, для которых составить сводку сведений по следующим пунктам: площадь водосбора, гидрографическая длина русла, относительная озерность водосбора, относительная заболоченность водосбора, относительная лесистость водосбора.

Площади водосборов всех рек и длины неизученных рек рекомендуется искать в государственном водном реестре http://textual.ru/gvr/

Сводку представить в виде таблицы.

2. Для каждой из выбранных гидрологически изученных рек на основе статистической обработки многолетних рядов наблюдений за стоком воды был определён максимальный срочный расход воды дождевого паводка, по которому необходимо  рассчитать максимальный срочный модуль стока.

Максимальный срочный модуль стока – это количество воды, стекающей с единицы площади бассейна реки в единицу времени, определяется по формуле:

, где А – площадь водосбора.

3. Построить зависимости максимального срочного модуля стока от площади бассейна q = f (A). Определить тангенс угла наклона этой характеристики. Для последующих расчётов нам понадобятся коэффициент редукции n, равный тангенсу угла наклона построенной зависимости.

Коэффициент редукции - коэффициент, характеризующий интенсивность изменения (убывания) какого-либо одного значения с изменением другого, связанного с ним значения.

4. Для каждой из выбранных рек рассчитываем модуль максимального срочного расхода воды дождевого паводка, приведенный к условной площади водосбора, равной 200 км²  q′₂₀₀.

q′₂₀₀ = q (А / 200)ⁿ

5. По данным для всей группы рек строим графики связи: q′₂₀₀ = f (A_оз,%) - при наличии сведений об относительной озерности; q′₂₀₀ = f (A_б,%) - при наличии сведений об относительной заболоченности; q′₂₀₀ = f (A_л,%) - при наличии сведений о лесистости. На основе анализа полученных графиков связи выявляем наиболее значимый фактор регулирующего влияния.

6. Для гидрологически изученных и неизученной рек определяем значения коэффициентов δ и δ₂ , зависящих от относительной озерности и заболоченности бассейна соответственно.

δ = 1 / (1 + С_о A_оз), где С_о - коэффициент, значение которого для лесной и лесостепной зон рекомендуется принимать равным 0,11.

δ₂ = 1 - 0,5 lg (0,1 A_б + 1)

При заболоченности водосбора менее 5 % коэффициент δ₂ принимают равным 1.

7. Для каждой пары изученная-неизученная река определяем значения коэффициента η_ф, представляющего соотношение коэффициентов формы водосбора исследуемой реки и реки-аналога (по длине русел и площади бассейнов).

η_ф ≈ L A_a^0,56 / L_a A^0,56

Здесь и далее величины с индексом «а» обозначают реку-аналог.

 

8. В зависимости от значения этого коэффициента рассчитываем значение коэффициента φ_м , учитывающего редукцию максимального модуля стока дождевого паводка с увеличением площади водосбора.

При η_ф < 1,5 расчетное значение коэффициента φ_м определяют по формуле

φ_м = (A_a / A)ⁿ, а при η_ф> 1,5 рекомендуется эту реку-аналог не использовать в связи с чрезмерным усложнением расчёта_.

9. По формуле Q = q_aφ_м (δ δ₂ / δ_а δ_2а) А определяем паводковые и среднемноголетние расходы для гидрологически неизученной реки по каждой из рек аналогов.

10. Делаем выводы по полученным зависимостям и точности расчёта.

Список использованных источников:

1)  Государственный водный кадастр: Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Бассейны рек западного побережья Белого моря. -1987, 218с.

2)  Берсонов С.А. Водноэнергетический кадастр Карельской АССР. Изд-во Акад. Наук СССР, [Ленингр. отд-ние] -1960, 407с.

3)  СП 33-101-2003. Определение основных расчётных гидрологических характеристик. М. – 2004, 106с.

4)  Каталог озер и рек Карелии / Карел. науч. центр Рос. акад. наук, Ин-т водных пробл.; Под ред. Филатова Н.Н., Литвиненко А.В. - Петрозаводск, 2001. - 289 с.

5)  Государственный водный реестр http://textual.ru/gvr/