Характеристики стока

В расчетах передвигающуюся воду необходимо измерять. Количественно сток характеризуется объемом, Объем стока W_в.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.):

W_c = Qt,(2)

где Q – средний расход воды, м³/с; t – время расчетного пе­риода, с. Объем стока весеннего половодья W_в.с можно вычис­лить по формуле

W_в.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 h_ст – величина, показывающая, какой слой воды будет, если сток равномерно распределить по пло­щади водосбора [мм]. Слой стока определяется делением объема стока на площадь водосбора.

h_ст = 0,1 ,(6)

где W – объем стока, м³; F – водосборная площадь, га.

Задание 1. Определить объем стока весеннего половодья – W_в.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.

W_в.с =10000 F H δ σ = 10000 · 21000 0,47 · 0,22 · 0,56 = 12159840 м ³;

h_ст = 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 h_ос = 605 мм.

W_г = Q = 1,43 · 86400 · 365 = 45096480 м ³;

q = = = 0,0681 л/с · га;

h_ст = 0,1 =214,7 мм;

σ = = = 0,35.

2.2. Факторы стока

На сток оказывают влияние многие факторы — рельеф местности, мощность влагоемких слоев и глубина залегания водоупорных горизонтов, климатические факторы (темпера­тура воздуха, интенсивность и величина осадков и др.), на­личие и вид растительности, величина и форма водосбора, его заболоченность и др. Особенно большое влияние на сток оказывает лес. В лесу формируется мощный слой лесной под­стилки, а корни древесных растений образуют значительный по мощности пористый горизонт почвы.

Поры почвы, свободные от воды, обеспечивают аккумуля­ционную емкость почвы. Емкость аккумуляции V_aв мм вод­ного слоя по горизонтам можно определить по формуле

V_a = P – αr, (7)

где Р – пористость почвы; %; α – объемная масса, г/см³; r – весовая влажность почвы, %.

Задание 3. Определить емкость аккумуляции торфянистой почвы (в мм водного слоя) в сосново-березовом древостое Лисинского учебно-опытного лесхоза для горизонтов почвы 0 – 10, 11 – 20 и 20 – 030 см.

Дано: порозность по слоям 91, 78 и 64 %; объемная масса 0,09, 0,28 и 0,76 г/см³; влажность поч­вы 152, 125 и 82 %. Проведем расчеты по формуле (7) и представим в табл. 1.

Сравните полученные данные с итоговыми данными за­дания 1. Дать анализ.

Таблица 1

Емкость аккумуляции торфянистой почвы, мм водного слоя