- •Гидротехнические мелиорации лесных земель
- •Водосборная площадь
- •2.1. Характеристики стока
- •2.2. Факторы стока
- •ГиДрологический режим рек
- •3.1. Гидрологические посты
- •3.2. Режим уровней
- •3.3. Режим расходов
- •Верхнего створа
- •Среднего створа
- •Нижнего створа
- •Определение скоростей течения и расходов воды вертушкой
- •4. Режим грунтовых вод
- •4.1. Измерение уровней грунтовых вод на пробных площадях опытных участков
- •4.2. Режим уровней грунтовых вод
- •4.3. Режим уровней грунтовых вод на осушенных землях
- •5. Движение грунтовых вод
- •5.1. Определение коэффициентов фильтрации
- •Определение коэффициента фильтрации способом восстановления воды в скважине после откачки
- •Определение коэффициентов фильтрации
- •Записи подъема уровня воды в скважине
- •Обработка результатов наблюдений
- •Метод инфильтрации (способ Болдырева)
- •5.2. Определение скорости и расхода воды грунтового потока
- •6. Гидравлика
- •6.1. Расчет трубчатого водоспуска
- •6.2. Гидравлический расчет фонтанов
- •6.3. Определение расходов воды по водосливам
- •Водосливы с широким порогом используются в качестве водосбросных сооружений при плотинах. Расход воды через подобные водосливы рассчитывается по формуле
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургская государственная
лесотехническая академия имени С. М. Кирова
Гидротехнические мелиорации лесных земель
Водосборная площадь
Площадь, с которой стекает вода в водоток (реку, ручей, осушительный канал), называется водосборной площадью (водосбором). Почти синонимом водосборной площади является понятие бассейн.
Определение водосборной площади рек, ручьев, каналов, озер, балок и других понижений местности необходимо для гидрологических и других расчетов.
Водосборные площади для водотока или части его определяются по картам (планам) с горизонталями или без горизонталей.
Границей водосборной площади служит водораздельная линия (водораздел), проходящая по наивысшим точкам местности.
Для определения водосборной площади надо на плане или карте найти положение водораздельной линии. Наиболее точно водораздельную линию и площадь водосбора можно определить по топографическим картам, имеющим горизонтали. Для этого от данного сечения водотока вдоль по склону (поперек горизонталей) проводят линию до наиболее высокого места, затем по наиболее высоким местам поверхности, по водоразделу между склонами, ведут водораздельную линию, замыкая ее с другой стороны водотока (рис. 1,а). Менее точно водосборная площадь может быть определена по картам, на которых указана гидрографическая сеть (реки, ручьи, озера). В этом случае водораздельная линия располагается посередине между соседними водотоками. Для приближенного установления водосборной площади можно использовать физические карты, где высотное положение местности отмечено различным цветом. В тех случаях, когда на карте (плане) рельеф не изображен, при проведении водораздельной линии можно руководствоваться косвенными признаками: расположением дорог, населенных пунктов, верховых болот и др. Названные ориентиры большей частью располагаются на водоразделах. При отсутствии и таких косвенных признаков (ориентиров) водораздельная линия проводится посередине между водотоками, оврагами (рис. 1,б).
а) б)
Рис. 1. Определение водосборной площади по картам: а – по горизонталям; б – по картам с гидрографической сетью: – – – граница водосборной площади.
Среднюю ширину бассейна Вср можно вычислить по формуле
Вср= (1)
где F — водосборная площадь, км2; L — длина бассейна, км. Длина бассейна принимается по прямой вдоль водотока.
СТОК
Стоком называется движение воды по поверхности земли, а также в толще почв и горных пород в процессе круговорота ее в природе. Сток подразделяется на:
поверхностный – происходящий по земной поверхности;
почвенный – в почвенной толще;
склоновый – по склонам;
русловой и речной – по русловой и речной сети.
2.1. Характеристики стока
В расчетах передвигающуюся воду необходимо измерять. Количественно сток характеризуется объемом, Объем стока Wв.с – объем воды (обычно м3), стекающей с водосборной площади за определенное время. Объем стока (м3) определяется по ее расходу в водотоке за определенный период времени (сутки, месяц, год, период года и т. д.):
Wc = Qt, (2)
где Q – средний расход воды, м3/с; t – время расчетного периода, с. Объем стока весеннего половодья Wв.с можно вычислить по формуле
Wв.с =10000 F H δ σ, (3)
где F – площадь водосбора, га; H – слой снега, м; δ – плотность снега гр/см3; σ – коэффициент стока.
Модуль стока q – объем воды, стекающей с единицы водосборной площади в единицу времени [обычно л/(с-га), м3/(с-км2)]:
q = (4)
где Q – расход реки (или другого водотока [л/с, м3/с]; F – площадь водосбора [га, км2]
Коэффициент стока σ – отношение стока к осадкам. Коэффициент стока показывает, какая часть осадков стекает в водотоки:
σ = , (5)
где С – сток; О – осадки.
Слой стока hст – величина, показывающая, какой слой воды будет, если сток равномерно распределить по площади водосбора [мм]. Слой стока определяется делением объема стока на площадь водосбора.
hст = 0,1 , (6)
где W – объем стока, м3; F – водосборная площадь, га.
Задание 1. Определить объем стока весеннего половодья – Wв.с, рассчитать слой стока, расход и модуль стока.
Дано: река Лустовка, период половодья = 30 суткам = 30 · 86400 = 2592000 с, мощность снежного покрова Н = 0,47 м, плотность снега δ = 0,22, площадь водосбора F = 21000 га, коэффициент стока σ = 0,56.
Wв.с =10000 F H δ σ = 10000 · 21000 0,47 · 0,22 · 0,56 = 12159840 м 3;
hст = 0,1 = 57,9 мм;
Q = = = 4,691 м3/с = 4691 л/с;
q = = = 0,2234 л/с · га.
Задание 2. Определить годовой объем, модуль, слой и коэффициент стока.
Дано: река Лустовка, средний за год расход воды Q = 1,430 м3/с = 1430 л/с, площадь водосбора F = 21000 га, количество (слой) осадков за год hос = 605 мм.
Wг = Q = 1,43 · 86400 · 365 = 45096480 м 3;
q = = = 0,0681 л/с · га;
hст = 0,1 = 214,7 мм;
σ = = = 0,35.