Сброс (гидрология)
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2023 г. ) |
В гидрологии . расход — это объемный расход (объем за время, в единицах м) 3 /ч или фут 3 /h) потока . Он равен произведению средней скорости потока (с размером длины за время, в м/ч или футах/ч) и площади поперечного сечения (в м). 2 или футы 2 ). [1] Сюда входят любые взвешенные твердые вещества (например, осадок), растворенные химические вещества, такие как CaCO.
3 (водный раствор) или биологический материал (например, диатомовые водоросли ) в дополнение к самой воде. Условия могут различаться в зависимости от дисциплины. Например, речной гидролог, изучающий естественные речные системы, может определить сброс как речной сток , тогда как инженер, эксплуатирующий систему водохранилищ, может приравнять его к оттоку , в отличие от притока .
Формулировка
[ редактировать ]Расход — это мера количества потока любой жидкости за единицу времени. Количество может быть как объемом, так и массой. Таким образом, расход воды из крана (крана) можно измерить мерным кувшином и секундомером. Здесь выделение может составлять 1 литр за 15 секунд, что эквивалентно 67 мл/секунду или 4 литрам/минуту. Это средний показатель. Для измерения расхода реки нам нужен другой метод, наиболее распространенным является метод «площадь-скорость». Площадь — это площадь поперечного сечения реки, а среднюю скорость на этом участке необходимо измерять за единицу времени, обычно за минуту. Измерение площади поперечного сечения и средней скорости, хотя и простое по своей сути, часто является нетривиальной задачей.
Единицы , которые обычно используются для выражения расхода в ручьях или реках, включают м 3 /с (кубические метры в секунду), футы 3 /s (кубические футы в секунду или cfs) и/или акр-фут в день. [2]
Широко применяемая методология измерения и оценки расхода реки основана на упрощенной форме уравнения непрерывности . Из уравнения следует, что для любой несжимаемой жидкости, такой как жидкая вода, расход (Q) равен произведению площади поперечного сечения потока (A) и его средней скорости ( ) и записывается так:
где
- – разряд ([L 3 Т −1 ]; м 3 /с или футы 3 /с)
- поперечного сечения – площадь части канала, занятой потоком ([L 2 ]; м 2 или футы 2 )
- — средняя скорость потока ([LT −1 ]; м/с или фут/с)
Например, средний расход реки Рейн в Европе составляет 2200 кубических метров в секунду (78 000 куб футов / с) или 190 000 000 кубических метров (150 000 акров футов) в день.
Из-за трудностей измерения расходомер часто используется в фиксированном месте на ручье или реке.
Гидрограф
[ редактировать ]
Гидрограф — это график , показывающий скорость потока (расхода) в зависимости от времени прохождения определенной точки реки, канала или трубопровода, несущего поток. Скорость потока обычно выражается в кубических метрах или кубических футах в секунду (см или кубические футы в секунду).
Гидрографы часто связывают изменения количества осадков с изменениями расхода воды с течением времени. [3] Это также может относиться к графику, показывающему объем воды, достигающей определенного водоотвода или местоположения в канализационной сети. Графы обычно используются при проектировании канализации , точнее, при проектировании систем поверхностной канализации и комбинированной канализации .Сброс водосбора
[ редактировать ]
Водосбор . реки выше определенного места определяется площадью всей суши, которая стекает в реку выше этой точки Сток реки в этом месте зависит от количества осадков на водосборной или дренажной площади , а также от притока или оттока грунтовых вод в этот район или из него, модификаций рек, таких как плотины и отводы ирригационных систем, а также испарения и эвапотранспирации с земель и растений района. поверхности. В штормовой гидрологии важным фактором является гидрограф расхода реки, представляющий собой запись того, как расход меняется с течением времени после выпадения осадков. Река поднимается до пика после каждого выпадения осадков, а затем медленно спадает . Поскольку пиковый расход также соответствует максимальному уровню воды, достигнутому во время события, он представляет интерес для исследований наводнений. Анализу взаимосвязи между интенсивностью и продолжительностью осадков и реакцией расхода рек помогает концепция единичного гидрографа. , который представляет собой реакцию расхода потока с течением времени на применение гипотетического «единичного» количества и продолжительности осадков (например, полдюйма в течение одного часа). Количество осадков коррелирует с объемом воды (в зависимости от площади водосбора), которая впоследствии вытекает из реки. Используя метод единичного гидрографа, можно математически смоделировать фактические исторические осадки для подтверждения характеристик исторических наводнений, а также можно создать гипотетические «расчетные штормы» для сравнения с наблюдаемыми реакциями рек.
Зависимость расхода в потоке в данном поперечном сечении от уровня потока описывается номинальной кривой . Средние скорости и площадь поперечного сечения потока измеряются для данного уровня потока. Скорость и площадь дают разряд для этого уровня. После проведения измерений для нескольких различных уровней можно составить рейтинговую таблицу или рейтинговую кривую. После оценки расход в потоке можно определить путем измерения уровня и определения соответствующего расхода по номинальной кривой. Если устройство непрерывной регистрации уровня расположено на номинальном сечении, расход потока может определяться непрерывно.
Более крупные потоки (более высокие расходы) могут переносить больше наносов и более крупных частиц вниз по течению, чем меньшие потоки, из-за их большей силы. Более крупные потоки могут также разрушить берега водотоков и нанести ущерб общественной инфраструктуре.
Влияние водосбора на расход и морфологию
[ редактировать ]Г.Х. Дьюри и М.Дж. Брэдшоу — два географа , которые разработали модели, показывающие взаимосвязь между расходом воды и другими переменными в реке. Модель Брэдшоу описывает, как размер гальки и другие переменные меняются от источника к устью; в то время как Дьюри рассматривал взаимосвязь между расходом воды и такими переменными, как наклон реки и трение. Это следует из идей, представленных Леопольдом, Вулманом и Миллером в книге «Речные процессы в геоморфологии» . [4] и о землепользовании, влияющем на речной сток и питание русловых наносов. [5]
Приток
[ редактировать ] | Возможно, этот раздел придется переписать, Википедии чтобы он соответствовал стандартам качества . ( декабрь 2023 г. ) |
Приток – это сумма процессов внутри гидрологического цикла , которые повышают уровень воды в водоемах. [6] Большая часть осадков выпадает непосредственно над водоемами, такими как океаны, или на суше в виде поверхностного стока . [7] Часть стока попадает в ручьи и реки, а другая часть впитывается в почву в виде просачивания грунтовых вод . [8] Остальное впитывается в землю в виде инфильтрации, часть из которых проникает глубоко в землю, чтобы пополнить водоносные горизонты. [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бьюкенен, Т.Дж. и Сомерс, В.П., 1969, Измерения расхода воды на гидрометрических станциях: методы геологической службы США по исследованию водных ресурсов, Книга 3, Глава A8, стр. 1.
- ^ Данн, Т. и Леопольд, Л.Б. , 1978, Вода в экологическом планировании: Сан-Франциско, Калифорния, WH Freeman, стр. 257–258.
- ^ Шерман, Лерой К. (1932). «Связь гидрографов стока с размерами и характером водосборных бассейнов» . Сделки, Американский геофизический союз . 13 (1): 332–339. Бибкод : 1932ТраГУ..13..332С . дои : 10.1029/TR013i001p00332 . ISSN 0002-8606 .
- ^ Л. Б. Леопольд, М. Г. Вольман, Дж. П. и Миллер, Речные процессы в геоморфологии , WH Freeman, Сан-Франциско, 1964.
- ^ Г. М. Кондольф, Х. Пьеге и Н. Лэндон, «Реакция канала на увеличение и уменьшение количества лежачей нагрузки в результате изменения землепользования: контрасты между двумя водосборными бассейнами», Geomorphology , 45/1–2, стр. 35–51.
- ^ «Гидрологический цикл | Притоки пресной воды» . www.freshwaterinflow.org . Проверено 9 декабря 2020 г.
- ^ ДОК, НОАА. «Описание гидрологического цикла» . www.nwrfc.noaa.gov . Проверено 9 декабря 2020 г.
- ^ «Грунтовые воды текут под землей» . usgs.gov . Проверено 9 декабря 2020 г.
- ^ «Осадки и круговорот воды» . usgs.gov . Проверено 9 декабря 2020 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Глава 14: Взаимоотношения между стадией и выпиской» (PDF) . Национальный инженерный справочник USDA NRCS . Часть 630: Гидрология. Министерство сельского хозяйства США . Апрель 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 19 апреля 2021 г. Проверено 11 сентября 2017 г.
- Национальный инженерный справочник USDA NRCS . Часть 630: Гидрология. Министерство сельского хозяйства США . Май 2012 г. Архивировано из оригинала 14 января 2022 г. Проверено 11 сентября 2017 г.