Реферат: Вступ

Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський національний університет

імО.Гончара

Кафедра фізичної та економічної географії


МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ


ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ


З КУРСУ "ЗАГАЛЬНА ГІДРОЛОГІЯ"

РОБІТ


Вступ........…………………………………………………………………………….…

Лабораторна робота 1. Гідрологія як наука. Поняття про водні об’єкти та

гідросферу....................…………………………………………………....

Лабораторна робота 2. Визначення морфометричних характеристик

річкової мережі …...................................………………………………....

Лабораторна робота 3. Визначення морфометричних характеристик

річкового басейна....................................………..…………..…………..

Лабораторна робота 4. Обчислення середніх опадів для басейну річки.....

Лабораторна робота 5. Розрахунок норми річного стоку річки...................

Лабораторна робота 6. Аналіз водного режиму річки..................................

Лабораторна робота 7. Обробка матеріалів спостережень за рівнем води.

Лабораторна робота 8. Аналіз розподілу стоку на території країн СНД....

Список рекомендованої літератури……………………………………………….....


Вступ

Однією з дисциплін географічного циклу, які визначають географічну оболонку Землі, є гідрологія, мета якої – ознайомлення з основними фізичними та хімічними властивостями води, її походженням, кругообігом та розподілом на Земній кулі, взаємодією з атмосферою та літосферою, значенням в природних процесах і господарській діяльності людини. Програма курсу передбачає також вивчення просторово-часової динаміки гідрологічних характеристик водних об’єктів суходолу та океану.

Задачею лабораторних занять є набуття студентами навичок та закріплення теоретичних знань з найбільш важливих положень гідрології, ознайомлення з гідрологічною інформацією, методами її отримання і опрацювання.

Методичні вказівки вміщують рекомендації до виконання лабораторних робіт – мету роботи, вихідні дані, методику виконання роботи, перелік задач, які необхідно вирішити студентам і перелік звітних матеріалів. Останні вміщують в собі текстову частину, таблиці та графіки, оформлені на аркушах стандартних розмірів (А4), виконані чорнилами чи тушшю, а також титульний аркуш.

Виконуючи лабораторні роботи, студенти спираються на знання, набуті за курсами: “Загальне землезнавство”, “Вступ до фізичної географії”, “Ґрунтознавство”, “Фізика з основами геофізики”, “Хімія з основами геохімії” тощо.


Лабораторна робота 1

Тема: Гідрологія як наука. Поняття про водні об’єкти та гідросферу

Мета роботи: ознайомлення з поняттям гідросфери, гідрології та окремих її дисциплін і розділів, водних об’єктів, гідрологічних характеристик, гідроло-гічного режиму водних об’єктів.
Вихідні матеріали: перелік та визначення водних об’єктів і їх гідрологічних характеристик, підручники з загальної гідрології.

^ 1. Поняття про гідрологію як науку, її поділ на розділи

Однією із складових географічної оболонки є гідросфера – сукупність водних об'єктів – океанів, морів, озер, річок, льодовиків, боліт, грунтових вод, вод гірських порід тощо, що характеризуються певними типовими властивостями і в сукупності утворюють єдину безперервну водну оболонку Землі.

Вивченням води земної кулі займається наука гідрологія – від грец. hydro –вода, logos – наука, буквально "наука про воду". Предметом вивчення науки є гідросфера в цілому. Але оскільки сама ця оболонка є неоднорідною в своєму складі, то й гідрологія поділяється на цілу низку дисциплін та розділів згідно з об'єктами та предметами досліджень (Рис.1). Найголовнішою серед них можна вважати загальну гідрологію.




Рис.1 Структура гідрології як науки


^ 2. Поняття про водотоки, водойми й особливі водні об’єкти

Більша частка води на земній кулі зосереджена у водних об’єктах, які являють собою скупчення природних вод на поверхні Землі, чи у верхніх шарах земної кори, яким властивий певний гідрологічний режим. Виділяють три групи водних об’єктів – водотоки, водойми й особливі водні об’єкти.

До водотоків відносять водні об’єкти на земній поверхні з поступальним рухом води в руслах у бік похилу (річки, струмки, канали).

Водойми – водні об’єкти у зниженнях земної поверхні з уповільненим рухом води (океани, моря, озера, водосховища, ставки, болота).

^ Особливі водні об’єкти – льодовики та підземні води (водоносні горизонти та артезіанські басейни).

Сукупність водотоків і водойм на будь-якій території називається гідрографічною сіткою (мережею) цієї території.


^ 3. Гідрологічні характеристики та їх різновиди

Режим водного об’єкту описується за допомогою груп гідрологічних характеристик:

Характеристики водного режиму: рівень води, швидкість течії, витрати води, стік води за інтервал часу, похил водної поверхні тощо.

Характеристики теплового режиму: температура води, снігу, льоду, тепловий стік за інтервал часу.

Характеристики льодового режиму: терміни настання та закінчення фаз льодового режиму (замерзання, льодостав, танення, скресання, очищення від криги тощо).

Характеристики режиму наносів: вміст у воді завислих наносів, розподіл наносів за фракціями тощо.

Характеристики форм і розміру водного об’єкта: довжина, ширина, глибина і т.д.

До числа гідрологічних умовно відносять такі характеристики, як:

Гідрохімічні: вміст окремих іонів солей, газів, забруднювачів тощо;

Гідробіологічні: склад і чисельність водних організмів, величина біомаси й т. і.,

Гідрофізичні: щільність води, в’язкість води й т. і.

Сукупність гідрологічних характеристик даного водного об’єкта у даному місці і в даний час визначає гідрологічний стан водного об’єкта.

Сукупність закономірних змін гідрологічного стану водного об’єкта називається гідрологічним режимом цього об’єкта.


^ 4. Завдання та порядок виконання роботи:

Необхідно: Вивчити і представити у табличній формі структуру гідрологічної науки, види та визначення водних об’єктів, гідрологічних характеристик, стану та режиму водних об’єктів, гідросфери.

^ Порядок виконання: Скласти таблицю 1, у якій зазначити характеристики основних підрозділів гідрології, наведених на рис.1; для цього слід використовувати підручники з гідрології. Заповнити таблиці 2 і 3, у яких навести перелік видів водних об’єктів, груп гідрологічних характеристик, стану та режиму водних об’єктів, гідросфери тощо.

Вивчити визначення видів водних об’єктів і належність певних гідрологічних характеристик до відповідних груп.

Таблиця 1

Характеристика гідрології та її підрозділів

^ Дисципліни та розділи гідрології

Об'єкти і предмети вивчення

Зв'язок з іншими науками

Примітки

1. Загальна гідрологія


2. ……….

Розподіл та круговорот води на Землі, окремі частини гідросфери, взаємозв'язок між ними, найбільш загальні закономірності гідрологічних процесів і явищ, що в них відбуваються

……………

Фізична географія, грунтознавство, гео-морфологія, геологія, біологія, метеороло-гія, кліматологія, картографія, фізика, хімія

…………….

Термін "Загальна" вказує на те, що розглядаються най-більш загальні питання гідрології та йдеться про всі водні об'єкти Землі

…………..


Таблиця 2

Види водних об’єктів

^ Види водних об’єктів
Визначення
Водні об’єкти даного типу

1. Водотоки


2. ...................

Водні об’єкти на земній поверхні з поступальним рухом води в руслах у бік похилу

.........................


Річки, струмки, канали


.........................



Таблиця 3
Характеристики гідрологічного режиму водних об’єктів

Група гідрологічних характеристик
^ Гідрологічні характеристики даної групи
Примітки

1. Характеристики водного режиму

2. ......................

Рівень води, швидкість течії, витрати води, ...

..........................



....................



^ Звітні матеріали: таблиці 1, 2, 3; пояснювальна записка.


Лабораторна робота 2
Тема: Визначення морфометричних характеристик річкової мережі
Мета роботи: сформувати загальне уявлення про річку і річкову систему, опанувати методикою визначення гідрологічних морфометричних характеристик річкової мережі.

Вихідні дані: топографічні карти масштабів 1: 10 000, 1: 100 000.


^ 1. Уявлення про річку, річкову систему та мережу

Річкою називається водотік, що протікає у природному руслі і живиться водами поверхневого та підземного стоку свого басейну.

Сукупність усіх річок, які скидають свої води через головну річку в приймальну водойму (океан, море, озеро), називається річковою системою або річковою мережею (сіткою).

До гідрологічних морфометричних характеристик річкової мережі відносяться:

Довжина річки, Lр, км

Сумарна довжина всіх водотоків,

Σ L, км

Коефіцієнт звивистості річки, Кі

Похил річки, І, м/км (‰)

Густота річкової мережі, D, км/км2.


^ 2. Методика розрахування морфометричних характеристик річкової мережі

1. Довжиною річки називається відстань від витоку до гирла, що вимірюється по фарватеру (лінія найбільших глибин), або за лінією, яка проходить по середині річки – на рівній відстані між двома берегами.

Вимірювання довжини річки проводять курвіметром в прямому та зворотному напрямку. Якщо різниця у показаннях курвіметра, знятих при двох протилежних напрямах вимірювання, перевищує 2%, то необхідно повторити вимірювання і взяти середнє значення. У показання курвіметра вводиться інструментальна поправка до поділок шкали. Значення поправки наведені у заводському свідоцтві курвіметра.

Для виконання вимірювань у місцях впадіння притоків (Б, В, Г, Д), гирла (А) та витоку (Е) ставляться засічки, між якими і здійснюються вимірювання (рис. 2). При цьому, на початку вимірювання довжини кожного відрізку річки, стрілка курвіметра встановлюється на нульове значення.

Загальна довжина річки ^ Lp визначається за формулою (1):

Lp =  l (1),

де  l = l1 + l2 + …+ ln, , l1 , l2, ln - окремі вимірювання між засічками.

Згідно з масштабом карти значення показань курвіметра переводяться в одиниці довжини на місцевості (м, км). Приклад відомості вимірювання довжин річки та притоків, відстаней від гирла до місця впадіння притоків (за рис. 2) наведені в табл. 4 і 5.

Таким чином, загальна довжина р. Веселої становить:

Lp = (21,6 + 35,4 + 27,4 + 55,1 + 43,0) = 182,5 км.

Таблиця 4

Відомість вимірювання довжини головної річки (Веселої)

Відрізок

річки

Точки, що обмежують відрізки

Вимірювання відстані між засічками, км

Довжина відрізка, км

Відстань від гирла до витоку та місця впадіння притоків, км

пряме

зворотне




Гирло річки Веселої (А)










0,0

l1

А–Б

21,5

21,7

21,6

21,6

l2

Б–В

35,5

35,4

35,4

57,0

l3

В–Г

27,5

27,2

27,4

84,4

l4

Г–Д

55,0

55,2

55,1

139,5

l5

Д–Е

43,0

43,0

43,0

182,5




Витік










182,5





Таблиця 5

Відомість вимірювання довжин притоків р. Веселої

Назва притоків

З якого берега впадає

Відстань від гирла до місця впадіння, км

Вимірювання довжини притоків, км

Довжина притоки, км

пряме

зворотне

Швиденька

Права

21,6

15,3

15,4

15,4

Глибока

Ліва

57,0

17,2

17,4

17,3

Зелена

Права

84,4

21,7

21,7

21,7

Строката

Ліва

139,5

39,3

39,5

39,4


^ 2. Гідрографічна схема річки являє собою схематичне зображення річкової системи в басейні. Для її побудови використовують відомості табл. 4 і 5 (довжина головної річки та її притоків, відстань від гирла до місць впадіння притоків у головну річку).

На горизонтальній лініі в обраному масштабі відкладають загальну довжину основної річки (182,5 км). Її притоки креслять у тому ж масштабі у вигляді прямих ліній, що відходять від головної річки під однаковим кутом (30 – 40) у місцях їх впадіння. Нахил ліній – у бік витоку. На схемі виписують довжину головної річки та притоків і їх назви, чи порядковий номер (Рис.3).




0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 км




Рис. 3 Гідрографічна схема р. Веселої


3. Коефіцієнт звивистості річки визначається за формулою (2):




Витік


Гирло


Рис. 4 Приклади визначення довжини l.


Кі= Lр /  ln (3),

де  l n= l1 + l2 + … + ln , l1 , l2 , ln– довжини відрізків.

4. Похил річки виражають у відносних одиницях (промілле ‰ або м/км) і обчислюють за формулою (4):

(4) ,

де H віH г– відмітки висот витоку та гирла, м; Lp – довжина річки, км; ∆Н – падіння річки (H в –H г), м.

5. Густота річкової мережі визначає умови стікання атмосферних опадів, живлення ґрунтовими водами і являє собою довжину річкової мережі, що приходиться на 1 км2 площі басейну, характеризується коефіцієнтом густоти (км/км2), який визначається за формулою (5):

(5)*

*Примітка. Площа річкового басейну F буде визначена у лабораторній роботі 3.


^ 4. Завдання та порядок виконання роботи:
Необхідно згідно з варіантом роботи:

1. Визначити довжину річки та її притоків.

2. Скласти список річкової мережі та її гідрографічну схему.

3. Визначити коефіцієнт звивистості, падіння та похил головної річки.
^ Звітні матеріали:
1) таблиці вимірювання довжин річок та відстаней від гирла до місця впадіння притоків (за формою табл. 4 і 5); 2) гідрографічна схема річки; 3) розрахунок коефіцієнту звивистості річки, показників падіння та похилу річки, густоти річкової мережі.


Лабораторна робота 3

Тема: Визначення морфометричних характеристик річкового басейна

Мета роботи: визначити морфометричні характеристики річкового басейна.

Вихідні дані: топографічні карти масштабів 1: 10 000, 1: 100 000 (викори-стовується карта з річковою системою до лабораторної роботи 2).


1. Уявлення про морфометричні характеристики басейна річки

До морфометричних характеристик річкового басейну відносяться:

Площа басейна (водозбору) річки, F, км2

Площа водозбору ліво- та правобережжя, Fл, Fп, км2

Ширина басейна максимальна, мінімальна, середня, Вбmax, Вбmin, Вбсер, км

Довжина вододільної лінії, S, км

Середній похил поверхні басейна, ісер, м/км2

Довжина басейна, Lб, км

Падіння висот басейна, Δh, м

Коефіцієнт асиметрії водозбору, а

Коефіцієнт витягнутості водозбору, δ.


^ 2. Методика розрахування морфометричних характеристик водозбору

1. Площі водозборів річки та приток визначаються за картою з горизонталями. По найвищих відмітках рельєфу проводять пунктирні лінії, що розмежовують суміжні похили. Обмежена вододільною лінією площа і є водозбірною площею річки. При проведенні ліній вододілів враховують бергштрихи. Між басейнами приток першого порядку виділяють міжприточні простори. Нумерують водозбори приток та міжприточних просторів окремо, починаючи від гирла, спочатку на правому, потім на лівому березі (рис. 2).

Басейном річки називається частина земної поверхні та площі грунтів і порід, звідки річка отримує водне живлення. Басейн річки включає поверхневий та підземний водозбори, які можуть не співпадати. У зв’язку з труднощами у визначенні кордонів підземного водозбору, в гідрології враховують лише поверхневий водозбір.

Площу водозбору вимірюють планіметром чи палеткою. При наявності планіметра обводку виділених контурів (водозборів приток та міжприточних просторів) виконують двічі – при двох положеннях полюса відносно обвідного важеля: полюс-вліво, полюс-вправо.

Палетку використовують при визначенні площ до 400 см2 і у випадках, коли використовуються старі потерті карти і метод планіметрування дає значні похибки. Палетка виготовляється з органічного скла чи целулоїду, але частіше — з кальки. На палетку наносять сітку квадратів з розмірами 2×2, 5×5, 10×10 мм. Ціна поділки квадрату визначається в залежності від масштабу карти. Палетку кладуть на контур і підраховують спочатку кількість повних квадратів, а потім неповних. Площу території визначають за формулою (6):

(6),

де ^ F – вимірювана площа, П – кількість повних квадратів палетки в межах вимірюваного контуру, Н – кількість неповних квадратів, а – ціна поділки палетки (площа квадрата в масштабі карти).

Вимірювання виконують двічі, і якщо розбіжності між загальною кількістю квадратів не перевищують 2%, то за кінцевий результат беруть середнє з двох вимірювань. Якщо розходження перевищує 2%, то вимірювання повторюють.

Приклад відомості визначення площ водозборів річки наведений у табл. 6.

Для побудови графіка наростання площі водозбору вздовж річки необхідні відомості про відстань від гирла річки до місця впадіння приток у головну річку, та значення водозбірних площ приток і міжприточних просторів (табл. 4, 6). Графік наростання площі водозбору будують окремо для правобережної і лівобережної територій басейну річки.

Таблиця 6

Відомість визначення площі водозбору р. Веселої

^ Назва (номер) притоку чи міжприточного простору

Вимірювання площі, см2

Площа, км2

перше

друге

середнє

Правий берег

МП1 – П

53

52

52

52

Швиденька, П1 – П

147

147

147

147

МП2 – П

60

62

61

61

Зелена, П2 – П

183

184

184

184

МП3 – П

63

63

63

63

=507

Лівий берег

МП4 – Л

36

36

36

36

Строката, П3 – Л

266

264

265

265

МП5 – Л

98

96

97

97

Глибока, П4 – Л

302

305

304

304

МП6 – Л

36

37

36

36

=1038

^ Весь водозбір

 = 1545

На аркуші міліметрівки проводять горизонтальну лінію, на якій в обраному масштабі відкладають довжину головної річки (р. Веселої). Зліва проводять вертикальну вісь, на якій по обидві сторони від лінії головної річки відкладають водозбірні площі приток та міжприточних просторів (Рис. 5).






































































































































































Е



Д























Г














В
























Б






















































































































































Рис. 5 Графік наростання площі водозбору р. Веселої


На горизонтальній лінії відкладають відстані для правого й лівого берегів від гирла (чи замикаючого створу) до місць впадіння приток (21,6; 57,0; 84,4; 139,5 км). Площу найближчого до витоку правобережного міжприточного простору МП3–П, що становить 63 км2, відкладають вгору від горизонтальної лінії у місці впадіння притоки Зеленої (точка Б), точки А і Б з’єднують прямою лінією. Вгору від точки Б до точки В відкладають площу притоки Зеленої (184 км2). Сумарна площа правобережної частини басейну – міжприточного простору МП3–П і притоки Зеленої (до місця її впадіння) – становить 247 км2 (63 + 184).

На ділянці басейну р. Веселої між притоками Зелена та Швиденька площа правобережної частини збільшується на 61 км2 за рахунок міжприточного простору МП2–П. Тоді площа до впадіння ріки Швиденької становить 308 км2 (63+184+61). Площа водозбору притоки Швиденької становить 147 км2 . Цю величину відкладають вертикально вгору між точками Г і Д. Далі площа правобережної частини водозбору р. Веселої збільшується за рахунок міжприточного простору МП1–П, площа якого становить 52 км2 (точка Е). Отже, загальна площа правобережної частини р. Веселої дорівнює 507 км2 (63+184+61+147+52).

Таким чином, похилі лінії на графіку показують збільшення площі водозбору за рахунок міжприточних просторів, а вертикальні лінії – за рахунок площ водозборів приток.

Аналогічно будують графік наростання площі водозбору для лівого берега.

Сумарний графік збільшення площі басейна річки будується шляхом додавання правобережної і лівобережної частин. Його зображують пунктирною лінією.


^ 2. Довжиною річкового басейну Lб називається відстань по прямій від гирла чи замикаючого створу до найвіддаленішої точки на вододільній лінії. При зігнутій формі басейну лінію його довжини проводять через середини поперечників, що претинають площу водозбору перпендикулярно до напряму головної річки.

^ 3. Середня ширина водозбору Bбсер, визначається діленням площі водозбору на його довжину Lб (7):

Bсер= F / Lб (7).

4. Коефіцієнт витягнутості водозбору δ визначається за формулою (8):

δ = Lр2/ F (8), де Lp – довжина річки.

5. Коефіцієнтт асиметрії басейна а характеризує нерівномірність розподілу площ правобержної і лівобережної частин річкового басейну по відношенню до головної річки. Обчислюється за формулою (9):

(9),


де Fл, Fп– площі лівобережної і правобережної частин;

чисельник визначається як абсолютна величина.
^ 3. Завдання та порядок виконання роботи:
Необхідно згідно з варіантом до попередньої лабораторної роботи:

Нанести лінії вододілів головної річки та її притоків першого порядку.

Визначити площі водозборів головної річки та її притоків.

Скласти графік наростання площі водозбору головної річки.

Визначити густоту річкової мережі, довжину, середню ширину, коефіціент витягнутості та коефіцієнт асиметрії річкового басейну.


^ Звітні матеріали:

1) Схема басейнів приток та міжприточних просторів; 2) відомість визначення площі водозбору; 3) графік наростання площі водозбору; 4) пояснювально-розрахункова записка.


^ Лабораторна робота 4
Тема: Обчислення середніх опадів для басейну річки

Мета роботи: ознайомлення з різними методами обчислення середніх опадів басейну річки ( на прикладі басейну р. Дніпро у межах України).

Вихідні матеріали: карта частини басейну р. Дніпро (масштаб 1: 4000000), на якій нанесені пункти, номери метеостанцій; таблиці з сумами опадів по метеостанціях за різні періоди (місяць, сезон, рік ).


^ 1. Поняття про шар опадів для басейну річки

Однією з гідрометеорологічних характеристик, яка безпосередньо впливає на формування гідрологічних процесів у басейнах річок, є атмосферні опади. При здійсненні гідрологічних розрахунків використовують в основному середні значення гідрометеорологічних характеристик, зокрема атмосферних опадів. В залежності від характеру місцевості, густоти мережі метеорологічних станцій та постів використовують різні методи визначення середніх опадів для водозбору річок: середнього арифметичного, квадратів, середнього зваженого та ізогієт.


^ 2. Методика розрахунку середніх опадів для басейну річки

1. Метод середнього арифметичного використовується для попередньої оцінки шару опадів на рівнинних водозборах і дає тим точніші результати, чим густіша мережа метеорологічних станцій і чим рівномірніше вони розповсюджені на площі басейну річки. Середній шар опадів обчислюється як середнє арифметичне з показань ряду гідрометеорологічних станцій за виразом (10):

Xсер =  Xi/ n, (10),

де  Xi – сума опадів на всіх станціях водозбору, мм;

n – число станцій на площі водозбору.

2. Метод квадратів полягає у тому, що вся площа річкового басейну поділяється на рівновеликі квадрати, розміри яких залежать від розміру водозбору й густоти гідрометеорологічної мережі. Звичайно розміри квадратів можуть бути 1×1, 2 × 2, 3×3 см. У правому верхньому куті квадрата проставляється його номер. Для кожного квадрата розраховується середня кількість опадів як середня арифметична величина з усіх метеостанцій, що знаходяться в квадраті. Якщо станція розташована на кордоні між сусідніми квадратами, то значення її опадів враховується у кожному з цих квадратів. Якщо в квадраті відсутні метеорологічні станції, то середні опади для нього визначаються методом лінійної інтерполяції між сусідніми станціями чи квадратами. Якщо квадрат розташований поблизу кордону водозбору й між квадратом і кордоном відсутні відомості про опади, то середні опади для такого квадрата розраховуються методом екстраполяції. Розраховані середні значення опадів вписуються в центр квадрата. Середня кількість опадів для всього водозбору визначається за формулою (11):

Xсер =  Xi / n’ (11),

де  Xi – сума опадів в усіх квадратах, мм;

n’ – число повних і неповних квадратів у межах водозбору.


Для контролю правильності визначення середніх опадів обчислення необхідно повторити при іншому розміщенні квадратів. Якщо різниця між обчисленнями не перевищує 5%, то кінцевим значенням буде середнє з двох обчислень. При більшій різниці необхідно перевірити правильність інтерполяції, екстраполяції та розрахунків.

3. ^ Метод середнього зваженого визначає, на яку частину водозбору необхідно розповсюдити показання кожної станції. Для цього необхідно з’єднати прямими пунктирними лініями сусідні метеостанції. Через середину кожної лінії провести перпендикуляри, які розділять всю площу водозбору на ряд багатокутників. Значення опадів метеостанції, навколо якої побудовано багатокутник, є середніми опадами для цієї ділянки.

Планіметром чи палеткою визначають площі кожної такої ділянки-багатокутника і фіксують у відомості (табл. 7). Значення площ можна виражати в см2 або в поділках планіметра. Помножують значення опадів метеостанції на площу багатокутника і знаходять суми fi та Xifi.

Обчислюють середній шар опадів басейну річки за формулою (12):

(12),

де Х1, Х2, …, Хn – шари опадів за даними окремих станцій, мм;

f1, f2, ..., fn – окремі площі, на які розділена територія водозбору, км2;

F – площа водозбору, км2,  fi = F.

Таблиця 7

Відомість обчислення середніх опадів методом середнього зваженого (приклад)

№ станції (багатокутника)

Значення опадів,

Хi, мм

Площа водозбору,

fі , км2

Хi×fі

1

353

1,73

610,7

2

300

2,00

600,0

...

...

...

...

Сума

32,7

19 453


^ 4. Метод ізогієт використовується для більш точних розрахунків середніх опадів басейну. Спочатку проводяться ізогієти, тобто лінії, що з’єднують точки з рівними значеннями опадів. Інтервал між ізолініями установлюється з урахуванням амплітуди змін опадів і може становити 5, 10, 20, 50 мм. Необхідно, щоб водозбір перетинали не менше п’яти-семи ізогієт, що проводяться методом інтерполяції. Значення ізогієт (в мм) підписуються в розривах ліній. Площі між сусідніми ізогієтами нумеруються, вимірюються планіметром чи палеткою і заносяться до відомості за формою табл. 8. Обчислюється сума fі і Хi’fі .

Дані підставляються у формулу (13):

(13), де

Х1', Х2', Хn' – середнє значення опадів між двома сусідніми ізогієтами, мм;

f1 ,f2 , fn– площі, обмежені сусідніми ізогієтами, км2; ∑ fі = F.

Таблиця 8

Відомість обчислення середніх опадів методом ізогієт (приклад)

№ площі

Значення ізогієт, мм

Хі', мм

fі,, мм

Хi'×fі

1

350-330

340

1,32

448,8

2

330-310

320

2,12

678,4

...

...

...

...

...

Сума

32,7

19 503
^ 3. Завдання та порядок виконання роботи:
Необхідно: згідно з варіантом роботи визначити середній шар опадів басейну р. Дніпро для заданого періоду за методами середнього арифметичного, квадратів, середнього зваженого, ізогієт.


Звітні матеріали: 1) карти до методів 2 – 4; 2) відомості за формою таблиць 7 і 8; 3) пояснювальна записка.


Лабораторна робота 5
^ Тема: Розрахунок норми річного стоку річки
Мета: ознайомлення з довідковими матеріалами та опанування методикою розрахунків кількісних характеристик стоку річок за рік.
^ Вихідні матеріали: середні річні витрати води за багаторічний період; значення площ водозбору річок; коефіцієнт варіації річного стоку.

1. Уявлення про норму річного стоку річки

Річним стоком річки називають кількість води, що стікає з річкового басейна за рік. ^ Нормою річного стоку називається його середня багаторічна величина, розрахована за достатньо тривалий період, який включає декілька повних парних (не менше двох) циклів коливання стоку з відносно незмінними фізико-географічними умовами та з однаковим рівнем господарської освоєності басейну річки.

Норма річного стоку води в річці може бути представлена витратами води Q0, м3/c та іншими характеристиками: об’ємом W0, м3 , модулем M0, л /(c·км2), шаром стоку Y0, мм.


^ 2. Методика розрахувань норми річного стоку річки

1. Середня багаторічна витрата води Q0визначається як середня арифметична величина в м3/c за формулою (14):

(14),

де – сума середньорічних витрат, що входять в даний ряд спостережень (приклад ряду спостережень наведений в табл. 9); n – число років спостережень.





№ п/п
Рік
Qi, м3/c

1

1906

250

2

1907

296

...

...

...

96

2002

243

97

2003

256

Сума

24250

Середнє

250

Площа водозбору

F 81400км2

Коефіцієнт варіації

С0,31


^ Коефіцієнт варіації (змінності) річного стоку є безрозмірним статистичним параметром, що характеризує коливання річних величин стоку відносно його середньої багаторічної величини (норми). Якщо σQ0 не перевищує 10%, то тривалість періоду спостережень є репрезентативною і впливом циклічності можна знехтувати, а середню багаторічну витрату Q0 можна прийняти за норму річного стоку.

2. Об’єм річного стоку W0 - це кількість води (в м3), що стікає з водозбору за рік, яка визначається за формулою (16):

W0 = Q0 ×T (16) ,


де T - число секунд за рік (T = 86400 × 365 = 31,54×106).


3. Модуль стоку M0 – кількість води, яка стікає з одиниці площі водозбору за одиницю часу в л/(с·км2), що визначається за формулою (17):

(17), де F- площа водозбору, км2.


4. Шар стоку Y0 – кількість води, яка стікає з водозбору і дорівнює товщині шару (в мм ) розподіленого рівномірно по площі водозбору, та визначається за формулою (18):

Y0 = W0 / F·103 (18) .


^ 3. Завдання та порядок виконання роботи:
Необхідно: згідно з варіантом роботи розрахувати середні багаторічні витрати води річки Q0; визначити відносну середньоквадратичну похибку середніх багаторічних витрат води σQ0 ; виразити норму річного стоку через об’єм, модуль і шар стоку.


Звітні матеріали: 1) результати обчислення середніх багаторічних витрат води, відносної середньоквадратичної похибки витрат води, норми річного стоку, вираженої через об’єм, модуль і шар стоку; 2) пояснювальна записка.


Лабораторна робота 6

Тема: Аналіз водного режиму річки

Мета: опанувати методи аналізу водного режиму річок і виділення його фаз, одним із способів розчленування гідрографа за видами живлення річки, прийомами розрахунку кількісних характеристик стоку річки за рік.

Вихідні матеріали: таблиця середньодобових витрат води та характеристик льодових явищ в заданому гідрометричному створі річки за конкретний рік.


^ 1. Уявлення про водний режим річки

Закономірні зміни в часі стоку, рівнів води, швидкостей течії, похилів водної поверхні тощо, називаються водним режимом річки. Водний режим залежить від сукупності фізико-географічних факторів, основними з яких є метеорологічні та кліматичні. Відомості про водний режим річок використовуються при вивченні інших характеристик (термічного та льодового режимів, режиму наносів, гідрохімічного режиму тощо), при проектуванні гідротехнічних споруд і населених пунктів.

В залежності від зміни умов живлення і сезонних особливостей водного режиму річок виділяють ряд характерних періодів або фаз: водопілля (повінь, повідь), паводок, межень.

Повінь (водопілля) – фаза водного режиму річки, яка щорічно повторюється у даних кліматичних умовах в один і той же сезон, характеризується найбільшою водністю, високим та тривалим підняттям рівня води.

За походженням повінь може бути сніговим, снігово-дощовим або дощовим, а за часом настання – весняним (танення снігу на рівнинах та невисоких горах), літнім (танення вічних снігів та льодовиків у горах і випадання мусонних дощів). За формою гідрографа (графіка коливання щоденних витрат води) весняний та весняно-літній повінь найчастіше буває одновершинним, а літній – багатовершинним, що зумовлюється коливанням температури повітря та інтенсивності дощів.

Паводок – фаза водного режиму річки, яка може багаторазово повторюватись у різні сезони року, характеризується інтенсивним, найчастіше короткочасним збільшенням витрат та рівнів води, викликається дощами чи таненням снігу під час відлиг у зимовий період. На відміну від водопіль паводки виникають нерегулярно. За часом настання паводки можуть бути зимовими, літніми, осінніми. Паводки поділяються на місцеві та транзитні.

Межень – фаза водного режиму річки, яка щорічно повторюється в один і той же сезон, характеризується малою водністю, тривалими стояннями низького рівня і виникає внаслідок зменшення живлення підземними водами. За часом настання межень буває літньою та зимовою.


^ 2. Методика побудови та розчленування річного гідрографа річки

Річний гідрограф річки, тобто графік коливань витрат води впродовж року, будується на аркуші міліметрівки формату А3 за даними таблиці щоденних витрат води в річці протягом року. На горизонтальній вісі графіка відкладають дні та місяці року в масштабі 1мм – 1день, а на вертикальній – витрати води (Q, м3/с) в такому масштабі, щоб увесь графік умістився на аркуші.




При побудові графіка закраїни (смуги відкритої води вздовж берега, що утворилися перед скресанням ріки навесні) відносять до льодоставу, а забереги (смуги криги вздовж берега, що утворюються на початку льодових явищ восени) до льодоставу не відносяться. Шуга, сало та інші льодові явища відносяться до льодоходу умовно.

Розчленування гідрографа річки за видами живлення виконується за методикою Б.В. Полякова (Рис. 7).

Q, м3/с


Рік

I

II

III

IV

V
VI
VII
VIII IX
X

XI

XII

зимова межень повінь літньо-осіння межень зимова

межень
^ Рис. 7 Розчленування типового гідрографа річки

Тривалість водопілля визначається проміжком часу від початку стрімкого збільшення витрат води до закінчення спаду (між точками на графіку А і В). Площа гідрографа вище лінії АС