28.07.2015

Flutuações no caudal do rio e critérios para a sua avaliação. O fluxo do rio é o movimento da água durante sua circulação na natureza, quando desce pelo leito de um rio. O fluxo do rio é determinado pela quantidade de água que flui ao longo do leito do rio durante um determinado período de tempo.
O regime de escoamento é influenciado por inúmeros fatores: climáticos – precipitação, evaporação, umidade e temperatura do ar; topográfico - terreno, forma e dimensão das bacias hidrográficas e solo-geológico, incluindo cobertura vegetal.
Para qualquer bacia, quanto mais precipitação e menos evaporação, maior será o caudal do rio.
Foi estabelecido que com o aumento da área de captação, a duração das cheias de primavera também aumenta, enquanto o hidrograma tem uma forma mais alongada e “calma”. Solos facilmente permeáveis ​​têm mais filtração e menos escoamento.
Ao realizar vários cálculos hidrológicos relacionados ao projeto de estruturas hidráulicas, sistemas de recuperação, sistemas de abastecimento de água, medidas de controle de enchentes, estradas, etc., são determinadas as seguintes características principais do fluxo do rio.
1. Consumo de águaé o volume de água que flui através do local alvo em questão por unidade de tempo. O consumo médio de água Qcp é calculado como a média aritmética dos gastos de um determinado período de tempo T:

2. Volume de drenagem V- este é o volume de água que flui através de um determinado ponto durante o período de tempo considerado T

3. Módulo de drenagem Mé o fluxo de água por 1 km2 da bacia hidrográfica F (ou fluindo para baixo de uma bacia hidrográfica unitária):

Ao contrário do fluxo de água, o módulo de escoamento não está associado a um trecho específico do rio e caracteriza o fluxo da bacia como um todo. O módulo médio de escoamento a longo prazo M0 não depende do conteúdo de água de cada ano, mas é determinado apenas pela localização geográfica da bacia hidrográfica. Isso possibilitou regionalizar hidrologicamente nosso país e construir um mapa de isolinhas de módulos médios de escoamento de longo prazo. Esses mapas são fornecidos na literatura regulatória relevante. Conhecendo a área de captação de um rio e determinando o valor M0 para ele a partir de um mapa de isolinhas, podemos determinar o fluxo médio de água de longo prazo Q0 deste rio usando a fórmula

Para seções fluviais próximas, os módulos de fluxo podem ser assumidos como constantes, ou seja,

A partir daqui, com base no fluxo de água conhecido num alinhamento Q1 e nas áreas de captação conhecidas nestes alinhamentos F1 e F2, o fluxo de água num outro alinhamento Q2 pode ser determinado de acordo com a relação

4. Camada de pia hé a altura da camada de água que seria obtida se o volume de escoamento V fosse distribuído uniformemente por toda a área da bacia F durante um determinado período de tempo:

Mapas de isolinhas foram compilados para a camada média de escoamento de longo prazo h0 da enchente da primavera.
5. Coeficiente de drenagem modular Ké a razão entre qualquer uma das características de escoamento acima e seu valor médio aritmético:

Estes coeficientes podem ser definidos para quaisquer características hidrológicas (vazões, níveis, precipitação, evaporação, etc.) e para quaisquer períodos de vazão.
6. Coeficiente de drenagem ηé a razão entre a camada de escoamento e a camada de precipitação que caiu na área de captação x:

Este coeficiente também pode ser expresso através da razão entre o volume de escoamento e o volume de precipitação durante o mesmo período de tempo.
7. Quociente de vazão- o valor médio mais provável do escoamento de longo prazo, expresso por qualquer uma das características de escoamento acima mencionadas durante um período de longo prazo. Para estabelecer a vazão, a série de observações deve ser de pelo menos 40...60 anos.
A taxa de escoamento anual Q0 é determinada pela fórmula

Como na maioria das estações de medição de água o número de anos de observações costuma ser inferior a 40, é necessário verificar se esse número de anos é suficiente para obter valores confiáveis ​​​​da vazão Q0. Para fazer isso, calcule a raiz do erro quadrático médio da taxa de escoamento superficial de acordo com a dependência

A duração do período de observação é suficiente se o valor da raiz do erro quadrático médio σQ não exceder 5%.
A mudança no escoamento anual é influenciada predominantemente por fatores climáticos: precipitação, evaporação, temperatura do ar, etc. Todos eles estão interligados e, por sua vez, dependem de uma série de razões de natureza aleatória. Portanto, os parâmetros hidrológicos que caracterizam o escoamento são determinados por um conjunto de variáveis ​​aleatórias. Ao projetar atividades de rafting em madeira, é necessário conhecer os valores desses parâmetros com a probabilidade necessária de superá-los. Por exemplo, no cálculo hidráulico de barragens de vigas de madeira, é necessário estabelecer a vazão máxima da enchente da primavera, que pode ser ultrapassada cinco vezes em cem anos. Este problema é resolvido usando métodos de estatística matemática e teoria das probabilidades. Para caracterizar os valores dos parâmetros hidrológicos - vazões, níveis, etc., são utilizados os seguintes conceitos: frequência(repetição) e disponibilidade (duração).
A frequência mostra quantas vezes durante o período considerado o valor de um parâmetro hidrológico esteve dentro de um determinado intervalo. Por exemplo, se o fluxo médio anual de água em uma determinada seção do rio mudou ao longo de vários anos de observações de 150 para 350 m3/s, então é possível determinar quantas vezes os valores desse valor estavam nos intervalos 150...200, 200...250, 250....300 m3/s, etc.
Segurança mostra quantos casos o valor do elemento hidrológico teve valores iguais e superiores a determinado valor. Num sentido amplo, segurança é a probabilidade de exceder um determinado valor. A disponibilidade de qualquer elemento hidrológico é igual à soma das frequências dos intervalos a montante.
A frequência e a abundância podem ser expressas como um número de casos, mas nos cálculos hidrológicos são mais frequentemente determinadas como uma percentagem do número total de membros da série hidrológica. Por exemplo, na série hidrológica existem vinte valores de vazão média anual de água, seis deles tiveram valor igual ou superior a 200 m3/s, o que significa que essa vazão é fornecida em 30%. Graficamente, as mudanças na frequência e disponibilidade são representadas pelas curvas de frequência (Fig. 8a) e disponibilidade (Fig. 8b).

Nos cálculos hidrológicos, a curva de oferta é mais utilizada. Desta curva fica claro que quanto maior o valor do parâmetro hidrológico, menor o percentual de oferta e vice-versa. Portanto, é geralmente aceito que os anos para os quais a probabilidade de escoamento, ou seja, o fluxo médio anual de água Qg, é inferior a 50% são de águas altas, e os anos com a probabilidade de Qg superior a 50% são de águas baixas. Um ano com vazão de 50% é considerado um ano de disponibilidade média de água.
A disponibilidade de água num ano é por vezes caracterizada pela sua frequência média. Para anos de cheia, a frequência de ocorrência mostra com que frequência, em média, ocorrem anos com um determinado ou maior teor de água; para anos de vazante, ocorre este ou menos teor de água. Por exemplo, o fluxo médio anual de um ano de cheia com abastecimento de 10% tem uma frequência média de 10 vezes em 100 anos ou 1 vez em 10 anos; A repetibilidade média de um ano de escassez de água com abastecimento de 90% também tem uma repetibilidade de 10 vezes em 100 anos, já que em 10% dos casos os gastos médios anuais terão valores inferiores.
Anos com um determinado teor de água têm um nome correspondente. Na tabela 1 para eles são dadas segurança e repetibilidade.

A relação entre frequência y e probabilidade p pode ser escrita da seguinte forma:
para anos chuvosos

para anos de pouca água

Todas as estruturas hidráulicas de regulação do leito ou vazão dos rios são calculadas com base na disponibilidade hídrica de um determinado ano de disponibilidade, o que garante a confiabilidade e o bom funcionamento das estruturas.
O percentual calculado de disponibilização de indicadores hidrológicos é regulamentado pelas “Instruções para projeto de empreendimentos flutuantes de madeira”.
Curvas de oferta e métodos para seu cálculo. Na prática dos cálculos hidrológicos, dois métodos são utilizados para construir curvas de oferta: empírico e teórico.
Cálculo razoável curva de dotação empírica só pode ser realizada se o número de observações do caudal do rio for superior a 30...40 anos.
Ao calcular a disponibilidade dos membros de uma série hidrológica para vazões anuais, sazonais e mínimas, pode-se usar a fórmula N.N. Chegodaeva:

Para determinar a disponibilidade de vazões máximas de água, é utilizada a dependência S.N. Kritsky e M.F. Menkel:

O procedimento para construir uma curva de oferta empírica:
1) todos os integrantes da série hidrológica são registrados em ordem decrescente em valor absoluto;
2) a cada membro da série é atribuído um número de série, começando com um;
3) o título de cada membro da série decrescente é determinado pelas fórmulas (23) ou (24).
Com base nos resultados do cálculo, é construída uma curva de oferta semelhante à mostrada na Fig. 8b.
No entanto, as curvas de oferta empíricas apresentam uma série de desvantagens. Mesmo com um período de observação suficientemente longo, não pode ser garantido que este intervalo cubra todos os valores máximos e mínimos possíveis do caudal do rio. Os valores calculados de probabilidade de escoamento de 1...2% não são confiáveis, uma vez que resultados suficientemente fundamentados só podem ser obtidos com um número de observações ao longo de 50...80 anos. Neste sentido, com um período limitado de observação do regime hidrológico do rio, quando o número de anos for inferior a trinta, ou na sua ausência total, constroem curvas teóricas de oferta.
A pesquisa mostrou que a distribuição de variáveis ​​hidrológicas aleatórias obedece melhor à equação da curva de Pearson tipo III, cuja expressão integral é a curva de oferta. Pearson obteve tabelas para construir esta curva. A curva de oferta pode ser construída com precisão suficiente para a prática de acordo com três parâmetros: o valor médio aritmético dos membros da série, os coeficientes de variação e a assimetria.
O valor médio aritmético dos membros da série é calculado usando a fórmula (19).
Se o número de anos de observações for inferior a dez ou as observações não foram realizadas, então o fluxo médio anual de água Qgcp é considerado igual à média de longo prazo Q0, ou seja, Qgcp = Q0. O valor de Q0 pode ser estabelecido utilizando o coeficiente modular K0 ou o módulo de drenagem M0, determinado a partir de mapas de isolinhas, uma vez que Q0 = M0*F.
O coeficiente de variação Cv caracteriza a variabilidade do escoamento ou o grau de sua flutuação em relação ao valor médio de uma determinada série, é numericamente igual à razão entre a raiz do erro quadrático médio e a média aritmética dos membros da série. O valor do coeficiente Cv é significativamente influenciado pelas condições climáticas, pelo tipo de alimentação do rio e pelas características hidrográficas da sua bacia.
Se os dados observacionais estiverem disponíveis durante pelo menos dez anos, o coeficiente de variação do escoamento anual é calculado utilizando a fórmula

O valor de Cv varia bastante: de 0,05 a 1,50; para rios com rafting em madeira Cv = 0,15...0,40.
Com um curto período de observações da vazão do rio ou na sua total ausência o coeficiente de variação pode ser estabelecido usando a fórmula D.L. Sokolovsky:

Nos cálculos hidrológicos para bacias com F > 1000 km2, também é utilizado um mapa de isolinhas do coeficiente Cv se a área total dos lagos não ultrapassar 3% da área de captação.
O documento normativo SNiP 2.01.14-83 recomenda a fórmula generalizada K.P. para determinar o coeficiente de variação de rios não estudados. Voskresensky:

Coeficiente de assimetria Cs caracteriza a assimetria da série da variável aleatória considerada em relação ao seu valor médio. Quanto menor a parte dos membros da série ultrapassar a norma de escoamento, maior será o coeficiente de assimetria.
O coeficiente de assimetria pode ser calculado usando a fórmula

No entanto, esta dependência dá resultados satisfatórios apenas para o número de anos de observações n > 100.
O coeficiente de assimetria dos rios não estudados é estabelecido pela razão Cs/Cv para rios análogos e, na ausência de análogos suficientemente bons, são aceitas as razões médias Cs/Cv para os rios de uma determinada área.
Se for impossível estabelecer a relação Cs/Cv para um grupo de rios análogos, então os valores do coeficiente Cs para rios não estudados são aceitos por razões regulatórias: para bacias hidrográficas com coeficiente de conteúdo lacustre superior a 40%

para zonas de umidade excessiva e variável - ártico, tundra, floresta, estepe florestal, estepe

Para construir uma curva de oferta teórica com base nos três parâmetros acima - Q0, Cv e Cs - utiliza-se o método proposto por Foster - Rybkin.
Da relação acima para o coeficiente modular (17), segue-se que o valor médio de escoamento de longo prazo de uma determinada oferta - Qp%, MP%, Vp%, hp% - pode ser calculado usando a fórmula

O coeficiente modular de escoamento de um determinado ano de oferta é determinado pela dependência

Tendo determinado uma série de características de escoamento ao longo de um período plurianual de disponibilidade variável, é possível construir uma curva de oferta utilizando estes dados. Neste caso, é aconselhável realizar todos os cálculos em forma tabular (Tabelas 3 e 4).

Métodos de cálculo de coeficientes modulares. Para resolver muitos problemas de gestão da água, é necessário conhecer a distribuição do caudal ao longo das estações ou meses do ano. A distribuição intra-anual do escoamento é expressa na forma de coeficientes modulares de escoamento mensal, representando a razão entre as vazões médias mensais Qm.av e a vazão média anual Qg.av:

A distribuição intra-anual do escoamento é diferente para anos de diferentes teores de água, portanto, em cálculos práticos, os coeficientes modulares de escoamento mensal são determinados para três anos característicos: um ano de cheia com abastecimento de 10%, um ano médio com água disponibilidade - 50% de abastecimento e ano de escassez de água - 90% de abastecimento.
Os coeficientes modulares de vazão mensal podem ser estabelecidos com base no conhecimento real das vazões médias mensais de água na presença de dados observacionais de pelo menos 30 anos, em um rio análogo, ou em tabelas padrão de distribuição de vazão mensal, que são compiladas para diferentes bacias hidrográficas. .
O consumo médio mensal de água é determinado com base na fórmula

(33): Qm.cp = KmQg.av

Consumo máximo de água. Ao projetar barragens, pontes, várzeas e medidas de reforço de margens, é necessário conhecer os fluxos máximos de água. Dependendo do tipo de alimentação do rio, o caudal máximo de água da cheia da primavera ou da cheia do outono pode ser considerado como o caudal máximo calculado. A cobertura estimada dessas despesas é determinada pela classe de capital das estruturas hidráulicas e é regulada pelos documentos regulamentares pertinentes. Por exemplo, barragens de rafting de classe capital III são projetadas para passar uma vazão máxima de água de 2% de abastecimento, e classe IV - 5% de abastecimento; as estruturas de proteção das margens não devem ser destruídas em vazões correspondentes à vazão máxima de água de 10% de oferta.
O método de determinação do valor de Qmax depende do grau de estudo do rio e da diferença entre as vazões máximas da cheia de primavera e da cheia.
Se houver dados observacionais para um período superior a 30...40 anos, então é construída uma curva de segurança empírica Qmax e, para um período mais curto, uma curva teórica. Os cálculos assumem: para cheias de primavera Cs = 2Сv, e para cheias de chuva Cs = (3...4)CV.
Como as observações dos regimes fluviais são realizadas em estações de medição de água, geralmente é construída uma curva de abastecimento para esses locais, e os fluxos máximos de água nos locais onde as estruturas estão localizadas são calculados de acordo com a razão

Para rios de planície fluxo máximo de água da inundação da primavera dado título p% é calculado pela fórmula

Os valores dos parâmetros n e K0 são determinados em função da zona natural e da categoria de relevo conforme tabela. 5.

Categoria I - rios localizados em terras altas montanhosas e planaltos - Rússia Central, Strugo-Krasnenskaya, terras altas de Sudom, Planalto Central da Sibéria, etc.;
Categoria II - rios, em cujas bacias alternam colinas acidentadas com depressões entre elas;
Categoria III - rios, cuja maioria das bacias está localizada em planícies planas - Mologo-Sheksninskaya, Meshcherskaya, Polícia Bielorrussa, Transnístria, Vasyuganskaya, etc.
O valor do coeficiente μ é definido em função da zona natural e da percentagem de oferta conforme tabela. 6.

O parâmetro hp% é calculado de acordo com a dependência

O coeficiente δ1 é calculado (para h0 > 100 mm) usando a fórmula

O coeficiente δ2 é determinado pela relação

O cálculo das vazões máximas de água da cheia de nascente é realizado em forma de tabela (Tabela 7).

Os níveis elevados de água (HWL) do abastecimento calculado são estabelecidos de acordo com as curvas de vazão de água para os valores correspondentes de Qmaxp% e seções de projeto.
Com cálculos aproximados, o fluxo máximo de água de uma enchente de chuva pode ser determinado de acordo com a dependência

Em cálculos críticos, a determinação das vazões máximas de água deve ser realizada de acordo com as instruções dos documentos regulamentares.

A descarga de água é o volume de água que flui através de uma seção transversal de um rio por unidade de tempo. Normalmente, o fluxo de água é medido em metros cúbicos por segundo (m3/s). O fluxo médio de água a longo prazo dos maiores rios da república, por exemplo o Irtysh, é de 960 m/s, e o Syrdarya - 730 m/s.

O fluxo de água nos rios ao longo de um ano é chamado de fluxo anual. Por exemplo, o fluxo anual do Irtysh é de 28 bilhões de m3. O fluxo de água determina os recursos hídricos superficiais. O escoamento é distribuído de forma desigual pelo território do Cazaquistão, o volume do escoamento superficial é de 59 km³. A quantidade de fluxo anual do rio depende principalmente do clima. Nas regiões de planície do Cazaquistão, o escoamento anual depende principalmente da distribuição da cobertura de neve e das reservas de água antes do derretimento da neve. A água da chuva é quase inteiramente gasta no umedecimento da camada superior do solo e na evaporação.

O principal fator que influencia o fluxo dos rios de montanha é o relevo. À medida que a altitude absoluta aumenta, a quantidade de precipitação anual aumenta. O coeficiente de umidificação no norte do Cazaquistão é cerca de um, o fluxo anual é alto e há mais água no rio. A quantidade de escoamento por quilômetro quadrado no território do Cazaquistão é em média de 20.000 m³. Nossa república está à frente apenas do Turcomenistão em termos de vazão fluvial. O fluxo do rio varia de acordo com as estações do ano. Os rios das terras baixas produzem 1% do fluxo anual nos meses de inverno.

Reservatórios são construídos para regular o fluxo dos rios. Os recursos hídricos são utilizados igualmente no inverno e no verão para as necessidades da economia nacional. Existem 168 reservatórios em nosso país, os maiores deles são Bukhtarma e Kapchagai.

Todo material sólido transportado por um rio é chamado de escoamento sólido. A turbidez da água depende do seu volume. É medido em gramas da substância contida em 1 m3 de água. A turbidez dos rios de várzea é de 100 g/m³, e nos trechos médio e inferior - 200 g/m³. Os rios do Cazaquistão Ocidental carregam uma grande quantidade de rochas soltas, a turbidez atinge 500-700 g/m³. A turbidez dos rios de montanha aumenta a jusante. A turbidez no rio é de 650 g/m³, no curso inferior do Chu - 900 g/m³, no Syrdarya 1200 g/m³.

Regime alimentar e fluvial

Os rios do Cazaquistão têm nutrição diferente: neve, chuva, geleiras e águas subterrâneas. Não existem rios com a mesma nutrição. Os rios da parte baixa da república são divididos em dois tipos de acordo com a natureza de sua alimentação: chuva de neve e predominantemente alimentados com neve.

Os rios alimentados pela neve e pela chuva incluem rios localizados nas zonas de estepe florestal e estepe. Os principais deste tipo - Ishim e Tobol - transbordam na primavera, respondendo por 50% do escoamento anual em abril-julho. Os rios são alimentados primeiro pela água do degelo e depois pela água da chuva. Baixos níveis de água são observados em janeiro, época em que se alimentam de águas subterrâneas.

Os rios do segundo tipo têm vazão exclusivamente de nascente (85-95% da vazão anual). Este tipo de alimentação inclui rios localizados em zonas desérticas e semidesérticas - Nura, Ural, Sagyz, Turgai e Sarysu. O aumento da água nesses rios é observado na primeira metade da primavera. A principal fonte de nutrição é a neve. O nível da água sobe acentuadamente na primavera, à medida que a neve derrete. Nos países da CEI, este regime fluvial é denominado tipo Cazaquistão. Por exemplo, 98% do seu fluxo anual flui ao longo do rio Nura num curto espaço de tempo na primavera. O nível de água mais baixo ocorre no verão. Alguns rios estão completamente secos. Após as chuvas de outono, o nível da água do rio sobe ligeiramente e no inverno cai novamente.

Nas regiões montanhosas do Cazaquistão, os rios têm um tipo misto de alimentação, mas predomina a neve glacial. Estes são os rios Syrdarya, Ili, Karatal e Irtysh. Seus níveis aumentam no final da primavera. Os rios das montanhas Altai transbordam na primavera. Mas o nível da água neles permanece alto até meados do verão, devido ao derretimento não simultâneo da neve.

Os rios Tien Shan e Zhungar Alatau ficam cheios de água na estação quente, ou seja, Na primavera e no verão. Isto se explica pelo fato de que nessas montanhas o derretimento da neve se estende até o outono. Na primavera, o derretimento da neve começa no cinturão inferior e, durante o verão, as neves de altura média e as geleiras de alta altitude derretem. No escoamento dos rios de montanha, a participação da água da chuva é insignificante (5-15%), e nas montanhas baixas aumenta para 20-30%.

Os rios das terras baixas do Cazaquistão, devido ao seu baixo teor de água e fluxo lento, congelam rapidamente com o início do inverno e ficam cobertos de gelo no final de novembro. A espessura do gelo chega a 70-90 cm. Em um inverno gelado, a espessura do gelo no norte da república chega a 190 cm e nos rios do sul a 110 cm. A cobertura de gelo dos rios persiste por 24 meses, começa a derreter no sul no início de abril e no norte - na segunda quinzena de abril.

O regime glacial dos rios de alta montanha é diferente. Nos rios de montanha, devido às fortes correntes e à alimentação das águas subterrâneas, não existe uma cobertura de gelo estável. O gelo costeiro é observado apenas em locais isolados. Os rios do Cazaquistão estão gradualmente erodindo as rochas. Os rios correm, aprofundando seu fundo, destruindo suas margens, rolando pequenas e grandes pedras. Nas terras baixas do Cazaquistão, o fluxo dos rios é lento e transporta materiais sólidos.

Determinar a vazão do rio em função da área da bacia, da altura da camada de sedimentos, etc. em hidrologia são utilizadas as seguintes grandezas: vazão do rio, módulo de escoamento e coeficiente de escoamento.

fluxo do rio Eles chamam o consumo de água durante um longo período de tempo, por exemplo, por dia, década, mês, ano.

Módulo de drenagemé a quantidade de água expressa em litros (y) que flui em média em 1 segundo de uma área de bacia hidrográfica de 1 km2:

Coeficiente de escoamentoé a razão entre o fluxo de água em um rio (Qr) e a quantidade de precipitação (M) por área da bacia hidrográfica no mesmo tempo, expressa em porcentagem:

a é o coeficiente de escoamento em porcentagem, Qr é o valor do escoamento anual em metros cúbicos; M é a quantidade anual de precipitação em milímetros.

Para determinar o módulo de vazão, é necessário conhecer a vazão de água e a área da bacia acima do local onde foi determinada a vazão de água de um determinado rio. A área de uma bacia hidrográfica pode ser medida em um mapa. Os seguintes métodos são usados ​​para isso:

• 1) planejamento
• 2) desagregação em algarismos elementares e cálculo das suas áreas;
• 3) medição da área com paleta;
• 4) cálculo de áreas por meio de tabelas geodésicas

É mais fácil para os alunos usarem o terceiro método e medirem a área usando uma paleta, ou seja, papel transparente (papel vegetal) com quadrados impressos. Tendo um mapa da área do mapa em estudo em uma determinada escala, você pode fazer uma paleta com quadrados correspondentes à escala do mapa. Primeiro você precisa delinear a bacia de um determinado rio acima de um determinado alinhamento e, em seguida, colocar o mapa em uma paleta para transferir o contorno da bacia. Para determinar a área, primeiro é necessário contar o número de quadrados completos localizados dentro do contorno e, em seguida, somar esses quadrados que cobrem parcialmente a bacia de um determinado rio. Somando os quadrados e multiplicando o número resultante pela área de um quadrado, descobrimos a área da bacia hidrográfica acima do local determinado.

Q - consumo de água, l. Para converter metros cúbicos em litros, multiplique a vazão por 1000, S área da piscina, km 2.

Para determinar o coeficiente de vazão do rio, é necessário conhecer a vazão anual do rio e o volume de água que cai na área de uma determinada bacia hidrográfica. O volume de água que cai na área de uma determinada piscina é fácil de determinar. Para isso, é necessário multiplicar a área da bacia, expressa em quilômetros quadrados, pela espessura da camada de precipitação (também em quilômetros). Por exemplo, a espessura será igual a p se 600 mm de precipitação caírem em uma determinada área por ano, então 0" 0006 km e o coeficiente de escoamento será igual a:

Qr é a vazão anual do rio e M é a área da bacia; multiplique a fração por 100 para determinar o coeficiente de escoamento como uma porcentagem.

Determinação do regime de escoamento do rio. Para caracterizar o regime de vazão do rio, é necessário estabelecer:

a) quais mudanças o nível da água sofre ao longo das estações (um rio de nível constante, que fica muito raso no verão, seca, perde água nas represas e desaparece da superfície);

b) o horário da cheia, se ocorrer;

c) a altura da água durante a cheia (se não houver observações independentes, então de acordo com informações do levantamento);

d) o tempo de congelamento do rio, caso isso aconteça (de acordo com observações pessoais ou informações obtidas por meio de levantamento).

Determinação da qualidade da água. Para determinar a qualidade da água, é necessário saber se ela está turva ou límpida, adequada para beber ou não. A transparência da água é determinada por um disco branco (disco de Secchi) com diâmetro aproximado de 30 cm, colocado sobre uma linha marcada ou preso a um poste marcado. Se o disco for abaixado em uma linha, um peso será colocado abaixo, sob o disco, para que o disco não se desvie com a corrente. A profundidade em que este disco se torna invisível é um indicador da transparência da água. Você pode fazer um disco de madeira compensada e pintá-lo de branco, mas então você precisa pendurar uma carga pesada o suficiente para que ela afunde verticalmente na água e o próprio disco mantenha uma posição horizontal; ou a folha de compensado pode ser substituída por uma placa.

Determinação da temperatura da água no rio. A temperatura da água do rio é determinada com um termômetro de nascente, tanto na superfície da água quanto em diferentes profundidades. Mantenha o termômetro na água por 5 minutos. Um termômetro de mola pode ser substituído por um termômetro de banho comum em moldura de madeira, mas para que possa ser baixado na água em diferentes profundidades, é necessário amarrar um peso nele.

Você pode determinar a temperatura da água no rio usando batômetros: um batômetro taquimétrico e um batômetro de garrafa. O batômetro taquimétrico consiste em um cilindro de borracha flexível com volume de cerca de 900 cm 3; Nele é inserido um tubo com diâmetro de 6 mm. O batômetro taquimétrico é montado em uma haste e baixado a diferentes profundidades para tirar água.

A água resultante é colocada em um copo e sua temperatura é determinada.

Um batômetro taquimétrico não é difícil de ser feito pelo próprio aluno. Para isso, é necessário comprar um pequeno tubo de borracha, colocar nele e amarrar um tubo de borracha com diâmetro de 6 mm. A barra pode ser substituída por um poste de madeira, dividindo-a em centímetros. A haste com o batômetro-taquímetro deve ser abaixada verticalmente na água até uma certa profundidade, de forma que o orifício do batômetro-tacímetro fique direcionado com o fluxo. Depois de baixá-la até uma certa profundidade, a haste deve ser girada 180° e mantida por cerca de 100 segundos para tirar água, após o que a haste deve ser girada novamente 180°. drenar modo de água rio

Deve ser retirado para que a água não escorra da garrafa. Depois de colocar água em um copo, use um termômetro para determinar a temperatura da água em uma determinada profundidade.

É útil medir simultaneamente a temperatura do ar com um termômetro de tipoia e compará-la com a temperatura da água do rio, certificando-se de registrar o tempo de observação. Às vezes a diferença de temperatura chega a vários graus. Por exemplo, às 13h a temperatura do ar é 20, a temperatura da água do rio é 18°.

Pesquisa em determinadas áreas sobre determinada natureza do leito do rio. Ao estudar áreas da natureza do leito do rio, é necessário:

a) marcar os principais trechos e fendas, determinar suas profundidades;

b) quando detectadas corredeiras e cachoeiras, determinar a altura da queda;

c) esboçar e, se possível, medir ilhas, baixios, canteiros centrais, canais laterais;

d) coletar informações em quais locais o rio está sofrendo erosão e em locais especialmente fortemente erodidos, determinar a natureza das rochas que estão sendo erodidas;

e) estudar a natureza do delta, caso esteja sendo estudado o trecho da foz do rio, e plotá-lo em planta visual; veja se os braços individuais correspondem aos mostrados no mapa.

Características gerais do rio e sua utilização. Para uma descrição geral do rio, você precisa descobrir:

a) em que parte do rio está principalmente erodido e em que parte está se acumulando;

b) grau de meandro.

Para determinar o grau de meandro, você precisa descobrir o coeficiente de tortuosidade, ou seja, a relação entre o comprimento do rio na área estudada e a menor distância entre determinados pontos da parte estudada do rio; por exemplo, o rio A tem uma extensão de 502 km, e a distância mais curta entre a nascente e a foz é de apenas 233 km, daí o coeficiente de tortuosidade:

K - coeficiente de tortuosidade, L - comprimento do rio, 1 - menor distância entre a nascente e a foz

Estudando meandros é de grande importância para o rafting e transporte de madeira;

c) Não levantar leques fluviais que se formam na foz dos afluentes ou produzem fluxos temporários.

Descubra como o rio é utilizado para navegação e rafting; se o rio não for navegável, descubra por que ele serve de obstáculo (águas rasas, corredeiras, há cachoeiras), há barragens e outras estruturas artificiais no rio; se o rio é utilizado para irrigação; quais mudanças precisam ser feitas para utilizar o rio na economia nacional.

Determinação da nutrição do rio. É necessário descobrir os tipos de nutrição do rio: água subterrânea, chuva, lago ou pântano devido ao derretimento da neve. Por exemplo, R. Klyazma é alimentado por solo, neve e chuva, dos quais 19% é alimento terrestre, neve - 55% e chuva - 26 %.

O rio é mostrado na Figura 2.

m 3

Conclusão: Durante esta aula prática, como resultado dos cálculos, foram obtidos os seguintes valores que caracterizam o caudal do rio:

Módulo de drenagem?= 177239 l/s*km 2

Coeficiente de escoamento b = 34,5%.

Os recursos hídricos são um dos recursos mais importantes da Terra. Mas eles são muito limitados. Afinal, embora ¾ da superfície do planeta seja ocupada por água, a maior parte dela é o salgado Oceano Mundial. Os humanos precisam de água doce.

Os seus recursos também são, na sua maioria, inacessíveis às pessoas, pois estão concentrados nos glaciares das regiões polares e montanhosas, nos pântanos e no subsolo. Apenas uma pequena parte da água é adequada para uso humano. Estes são lagos e rios frescos. E se no primeiro a água fica retida por décadas, no segundo ela é renovada aproximadamente uma vez a cada duas semanas.

Fluxo do rio: o que significa esse conceito?

Este termo tem dois significados principais. Em primeiro lugar, refere-se a todo o volume de água que flui para o mar ou oceano durante o ano. Essa é a diferença com outro termo “vazão do rio”, quando os cálculos são feitos para dias, horas ou segundos.

O segundo valor é a quantidade de água, partículas dissolvidas e suspensas transportadas por todos os rios que correm em uma determinada região: continente, país, região.

Os fluxos fluviais superficiais e subterrâneos são diferenciados. No primeiro caso, queremos dizer a água que flui para o rio ao longo e no subsolo - são nascentes e nascentes que fluem sob o leito do rio. Eles também reabastecem o abastecimento de água do rio e, às vezes (durante a vazante do verão ou quando a superfície está coberta de gelo) são sua única fonte de nutrição. Juntas, essas duas espécies constituem o fluxo total do rio. Quando falam de recursos hídricos, é isso que querem dizer.

Fatores que influenciam o fluxo do rio

Esta questão já foi suficientemente estudada. Existem dois fatores principais: o terreno e suas condições climáticas. Além deles, destacam-se vários outros, incluindo a atividade humana.

A principal razão para a formação do fluxo do rio é o clima. É a relação entre a temperatura do ar e a precipitação que determina a taxa de evaporação em uma determinada área. A formação de rios só é possível com excesso de umidade. Se a evaporação exceder a quantidade de precipitação, não haverá escoamento superficial.

A nutrição dos rios, seu regime hídrico e de gelo dependem do clima. fornecer reposição das reservas de umidade. As baixas temperaturas reduzem a evaporação e, quando o solo congela, o abastecimento de água de fontes subterrâneas é reduzido.

O relevo influencia o tamanho da bacia de drenagem do rio. A forma da superfície da Terra determina em que direção e com que velocidade a umidade fluirá. Se houver depressões fechadas no relevo, não se formarão rios, mas lagos. A inclinação do terreno e a permeabilidade das rochas influenciam a relação entre as partes da precipitação que fluem para os reservatórios e escoam para o subsolo.

A importância dos rios para o homem

Nilo, Indo e Ganges, Tigre e Eufrates, Rio Amarelo e Yangtze, Tibre, Dnieper... Esses rios se tornaram o berço de diferentes civilizações. Desde o nascimento da humanidade, serviram para ela não apenas como fonte de água, mas também como canais de penetração em novas terras inexploradas.

Graças ao caudal dos rios, é possível a agricultura irrigada, que alimenta quase metade da população mundial. O alto fluxo de água também significa um rico potencial hidrelétrico. Os recursos do rio são utilizados na produção industrial. Particularmente intensivas em água são a produção de fibras sintéticas e a produção de celulose e papel.

O transporte fluvial não é o mais rápido, mas é barato. É mais adequado para o transporte de cargas a granel: madeira, minério, derivados de petróleo, etc.

Muita água é retirada para necessidades domésticas. Finalmente, os rios são de grande importância recreativa. São locais de relaxamento, restauração da saúde e fonte de inspiração.

Os rios mais profundos do mundo

O maior volume de vazão do rio está na Amazônia. Isso equivale a quase 7.000 km 3 por ano. E isso não é surpreendente, porque o Amazonas fica cheio de água o ano todo devido ao fato de seus afluentes esquerdo e direito transbordarem em épocas diferentes. Além disso, capta água de uma área quase do tamanho de todo o continente da Austrália (mais de 7.000 km 2)!

Em segundo lugar está o rio Congo Africano com um caudal de 1445 km 3 . Localizada na faixa equatorial com chuvas diárias, nunca fica rasa.

Os seguintes em termos de recursos totais de fluxo fluvial: Yangtze - o mais longo da Ásia (1.080 km 3), Orinoco (América do Sul, 914 km 3), Mississippi (América do Norte, 599 km 3). Todos os três inundam fortemente durante as chuvas e representam uma ameaça significativa para a população.

Em 6º e 8º lugares desta lista estão os grandes rios siberianos - o Yenisei e o Lena (624 e 536 km 3, respectivamente), e entre eles está o sul-americano Paraná (551 km 3). Os dez primeiros são completados por outro rio sul-americano, o Tocantins (513 km 3) e o Zambeze africano (504 km 3).

Recursos hídricos do mundo

A água é a fonte da vida. Portanto, é muito importante ter reservas próprias. Mas eles estão distribuídos de forma extremamente desigual em todo o planeta.

A provisão dos países com recursos de fluxo fluvial é a seguinte. Os dez países mais ricos em água incluem Brasil (8.233 km 3), Rússia (4,5 mil km 3), EUA (mais de 3 mil km 3), Canadá, Indonésia, China, Colômbia, Peru, Índia, Congo.

Territórios localizados em clima tropical seco são mal abastecidos: África do Norte e do Sul, países da Península Arábica, Austrália. Existem poucos rios nas regiões interiores da Eurásia, pelo que entre os países de baixos rendimentos estão a Mongólia, o Cazaquistão e os estados da Ásia Central.

Se for levada em conta a população que utiliza esta água, os números mudam um pouco.

Disponibilidade de recursos de fluxo fluvial

O melhor		Ao menos
Países	Segurança	Países	Segurança
Guiana Francesa	609 mil	Kuwait	Menos de 7
Islândia	540 mil	Emirados Árabes Unidos	33,5
Guiana	316 mil	Catar	45,3
Suriname	237 mil	Bahamas	59,2
Congo	230 mil	Omã	91,6
Papua Nova Guiné	122 mil	Arábia Saudita	95,2
Canadá	87 mil	Líbia	95,3
Rússia	32 mil	Argélia	109,1

Os países densamente povoados da Europa, com rios profundos, já não são tão ricos em água doce: Alemanha - 1.326, França - 3.106, Itália - 3.052 m 3 per capita, sendo o valor médio para todo o mundo de 25 mil m 3.

Fluxo transfronteiriço e problemas associados a ele

Muitos rios atravessam o território de vários países. Neste sentido, surgem dificuldades na partilha dos recursos hídricos. Este problema é especialmente grave em áreas onde quase toda a água é levada para os campos. E o vizinho a jusante pode não conseguir nada.

Por exemplo, pertencendo no seu curso superior ao Tajiquistão e ao Afeganistão, e no curso médio e inferior ao Uzbequistão e ao Turquemenistão, nas últimas décadas não trouxe as suas águas para o Mar de Aral. Só com boas relações de vizinhança entre estados vizinhos é que os seus recursos podem ser utilizados em benefício de todos.

O Egipto recebe 100% da água dos seus rios do exterior, e uma redução no fluxo do Nilo devido à retirada de água a montante poderia ter um impacto extremamente negativo na agricultura do país.

Além disso, juntamente com a água, vários poluentes também “viajam” através das fronteiras dos países: lixo, efluentes de fábricas, fertilizantes e pesticidas lavados dos campos. Estes problemas são relevantes para os países localizados na bacia do Danúbio.

Rios da Rússia

Nosso país é rico em grandes rios. Existem especialmente muitos deles na Sibéria e no Extremo Oriente: Ob, Yenisei, Lena, Amur, Indigirka, Kolyma, etc. E o fluxo do rio é o maior na parte oriental do país. Infelizmente, apenas uma pequena proporção deles é usada até agora. Parte dele é utilizada para necessidades domésticas e para o funcionamento de empresas industriais.

Esses rios têm um enorme potencial energético. Portanto, as maiores usinas hidrelétricas são construídas nos rios da Sibéria. E são indispensáveis ​​como vias de transporte e para rafting.

A parte europeia da Rússia também é rica em rios. O maior deles é o Volga, seu fluxo é de 243 km 3 . Mas 80% da população e do potencial económico do país estão concentrados aqui. Portanto, a escassez de recursos hídricos é sensível, especialmente na parte sul. O fluxo do Volga e de alguns de seus afluentes é regulado por reservatórios, e nele foi construída uma cascata de usinas hidrelétricas. O rio com seus afluentes é a parte principal do Sistema Unificado de Águas Profundas da Rússia.

No contexto da crescente crise hídrica em todo o mundo, a Rússia encontra-se em condições favoráveis. O principal é evitar a poluição dos nossos rios. Afinal, segundo os economistas, a água potável pode tornar-se um bem mais valioso do que o petróleo e outros minerais.

O fluxo de uma determinada área terrestre é medido pelos seguintes indicadores:

• fluxo de água - o volume de água que flui por unidade de tempo através da seção viva do rio. Geralmente é expresso em m3/s. As vazões médias diárias de água permitem determinar as vazões máximas e mínimas, bem como o volume de vazão de água por ano da área da bacia. Vazão anual - 3.787 km e - 270 km3;
• módulo de drenagem. É a quantidade de água em litros que flui por segundo em 1 km2 de área. É calculado dividindo o escoamento pela área da bacia hidrográfica. A tundra e os rios possuem o maior módulo;
• coeficiente de escoamento. Mostra qual porcentagem da precipitação flui para os rios. Os rios das zonas de tundra e floresta têm o coeficiente mais alto (60-80%), enquanto nos rios das regiões é muito baixo (-4%).

O escoamento carrega pedras soltas para os rios - produtos. Além disso, o trabalho (destrutivo) dos rios também os torna fornecedores de recursos não consolidados. Nesse caso, forma-se um escoamento sólido - uma massa de substâncias suspensas arrastadas pelo fundo e substâncias dissolvidas. Seu número depende da energia do movimento da água e da resistência das rochas à erosão. O escoamento sólido é dividido em suspenso e de fundo, mas esse conceito é condicional, pois quando a velocidade do fluxo muda, uma categoria pode rapidamente se transformar em outra. Em alta velocidade, o escoamento sólido inferior pode se mover em uma camada de até várias dezenas de centímetros de espessura. Seus movimentos ocorrem de forma muito desigual, pois a velocidade na parte inferior muda drasticamente. Portanto, areia e corredeiras podem se formar no fundo do rio, dificultando a navegação. A turbidez do rio depende do valor, que, por sua vez, caracteriza a intensidade da atividade erosiva na bacia hidrográfica. Em grandes sistemas fluviais, o escoamento sólido é medido em dezenas de milhões de toneladas por ano. Por exemplo, o fluxo de sedimentos elevados do Amu Darya é de 94 milhões de toneladas por ano, o rio Volga é de 25 milhões de toneladas por ano, - 15 milhões de toneladas por ano, - 6 milhões de toneladas por ano, - 1.500 milhões de toneladas por ano, - 450 milhões de toneladas por ano, Nilo - 62 milhões de toneladas por ano.

Valor de escoamento depende de uma série de fatores:

• em primeiro lugar de . Quanto mais precipitação e menos evaporação, maior será o escoamento e vice-versa. A quantidade de escoamento depende da forma de precipitação e de sua distribuição ao longo do tempo. As chuvas do período quente do verão produzirão menos escoamento do que as chuvas do período frio do outono, uma vez que a evaporação é muito elevada. A precipitação de inverno na forma de neve não proporciona escoamento superficial nos meses frios, concentrando-se durante o curto período de enchentes da primavera. Com uma distribuição uniforme de precipitação ao longo do ano, o escoamento é uniforme, mas mudanças sazonais bruscas na quantidade de precipitação e nos níveis de evaporação causam escoamento irregular. Durante chuvas prolongadas, a infiltração da precipitação no solo é maior do que durante chuvas fortes;
• da área. À medida que as massas sobem ao longo das encostas das montanhas, elas esfriam ao encontrar camadas mais frias e vapor d'água, de modo que a quantidade de precipitação aqui aumenta. Já nas elevações menores o fluxo é maior do que nas adjacentes. Assim, no Planalto Valdai o módulo de escoamento é 12, e nas planícies vizinhas - apenas 6. O volume de escoamento nas montanhas é ainda maior, o módulo de escoamento aqui é de 25 a 75. O teor de água dos rios de montanha, em além do aumento da precipitação com a altitude, também é influenciado pela diminuição da evaporação nas montanhas devido ao rebaixamento e declive das encostas. A água flui rapidamente das áreas elevadas e montanhosas e lentamente das áreas baixas. Por estas razões, os rios de planície têm um regime mais uniforme (ver Rios), enquanto os rios de montanha reagem de forma sensível e violenta;
• da capa. Em áreas de umidade excessiva, os solos ficam saturados de água durante a maior parte do ano e a liberam nos rios. Em áreas com umidade insuficiente durante a estação de degelo, os solos são capazes de absorver toda a água do degelo, de modo que o fluxo nessas áreas é fraco;
• da cobertura vegetal. As pesquisas dos últimos anos, realizadas no âmbito da plantação de cinturões florestais, indicam o seu efeito positivo no escoamento, uma vez que é maior nas zonas florestais do que nas zonas de estepe;
• da influência. É diferente em áreas de umidade excessiva e insuficiente. Os pântanos são reguladores de fluxo e na zona a sua influência é negativa: absorvem a água superficial e evaporam-na na atmosfera, perturbando assim o fluxo superficial e subterrâneo;
• de grandes lagos fluentes. São um poderoso regulador de fluxo, embora sua ação seja local.

Da breve visão geral acima dos factores que influenciam o escoamento, conclui-se que a sua magnitude é historicamente variável.

A zona de escoamento mais abundante é o valor máximo do seu módulo aqui é de 1500 mm por ano, e o mínimo é de cerca de 500 mm por ano. Aqui o escoamento é distribuído uniformemente ao longo do tempo. O maior fluxo anual em .

A zona de fluxo mínimo são as latitudes subpolares do Hemisfério Norte, cobrindo . O valor máximo do módulo de escoamento aqui é de 200 mm por ano ou menos, com a maior quantidade ocorrendo na primavera e no verão.

Nas regiões polares ocorre escoamento; a espessura da camada em termos de água é de aproximadamente 80 mm e 180 mm.

Em todos os continentes existem áreas de onde o fluxo não é transportado para o oceano, mas para corpos d'água interiores - lagos. Tais territórios são chamados de áreas de drenagem interna ou áreas livres de drenagem. A formação dessas áreas está associada à precipitação, bem como ao afastamento das áreas interiores do oceano. As maiores áreas de regiões sem drenagem estão localizadas em (40% do território total do continente) e (29% do território total).