Inom Afrika har 4 hydrologiska regioner med olika intra-årlig fördelning av flodflödet identifierats (Fig. 6.1). Samtidigt fanns betydande territorier i Nord-, Öst- och Sydvästra Afrika kvar utanför dessa områden, även om karta nr 28 "Intra-annual runoff distribution" i IWB Atlas visar inom deras gränser mer än 30 histogram motsvarande stationer på floder med specifika egenskaper vattenregim. Dessa inkluderar i första hand Vita Nilen, vars flöde regleras av sjöarna Victoria, Kyoga, Albert, samt träsken i Sedd-regionen, och Zambezi, vars flöde regleras av reservoarerna Kariba och Cabora Bassa. Dessutom användes inte avsnitt om floder som ofta torkar upp i halvöken- och ökenområden, där de befintliga flodhydrografierna inte är tillräckligt representativa på grund av den stora variationen i flodflödets intra- och mellanårliga fördelning.

• 1. Västafrikanska regionen (avrinningsområdena för floderna Senegal, Niger, Shari, Ubangi (Kongos högra biflod), Volta och andra floder vid Guineabuktens norra kust), där lågvattenperioden varar den första halva året, och under högvatten andra halvan av året inträffar det maximala flödet vanligtvis i september-oktober. De nedre delarna av Blå Nilen och Nilen under denna biflod som är tilldelad detta område representerar för närvarande delar av flodnätverket som har förvandlats till de nedre delarna av kaskaden av bevattnings- och energivattenkraftskomplex i Sudan och Aswans vattenkraftskomplex med en av de största reservoarerna i världen, Nasser. Flödesregimen här bestäms endast av vattenförvaltningsbehov. Enligt klassificeringen av M.I. Lvovich tillhör vattenregimen för floderna i detta område RAy-typen och kännetecknas av låg naturlig reglering (medelvärde.
• 2. Sydafrikansk region, inklusive avrinningsområdena för floderna Kasai (Kongos vänstra biflod), Limpopo, Orange och Drakensbergens sydöstra sluttning på fastlandet och ön Madagaskar, där översvämningen varar från december till april med max i januari

Ris. 6.1.

A- nätverk av registrerade 73 observationspunkter (visas som prickar) och distriktsgränser; b- genomsnittliga hydrografer inom regioner {1-4). Månatliga andelar av avrinning (% av dess årliga värde) visas i staplar från januari

fram till december eller februari, mer sällan i mars. Lågt vinterflöde är från juni till september, vilket motsvarar flodregimen av Rey-typ. Naturlig reglering i genomsnitt för floder i detta område är måttlig (φ = 0,33). Sedimentavrinningsmodulen är något högre än i område 7, även om den är lika varierande från ett avrinningsområde till ett annat - från 50 till 500 t/(km 2 -år) och mer på bergstäppsluttningar utvecklade för jordbruk och betesmarker, där överbetning är vanlig boskap I Orange-bassängen, där det finns observationer av sedimentavrinning under flera decennier, är den genomsnittliga långtidsmodulen 890 t/(km 2 år) på huvudfloden och upp till 1000 - 2000 t/(km 2 * år) på dess små bifloder. En kraftig ökning av sedimentkonsumtionen inträffade under de första åren av den ekonomiska utvecklingen av territoriet av kolonister. Med utvecklingen av flödesreglering av reservoarer skedde en minskning av grumligheten hos RWM.

3. Den östafrikanska regionen täcker de övre delarna av Kongo-Lualaba-bassängen, avrinningsområdena för sjöarna Tanganyika, Rukwa, Eyasi och floden. Rufiji är Tanzanias huvudflod. I den observeras det maximala vatteninnehållet i floderna på hösten (i mars - maj), och lågvatten är från juni till december (typ av vattenregim RAy, som i region 7, men belägen på norra halvklotet). Regleringen av flodflödet här är i genomsnitt densamma som i regionen 2 (f = 0,33). Variationen i flodens grumlighet är lika stor och varierad som i region 2, men huvudsakligen från 20 till 200 t/(km 2 - år), och på områdena med radgrödor (majs, vete) på platån i centrala Tanzania erosionen modul når 1500 t /(km 2 -år).

I Atlasbergen, på grund av den stora rumsliga variationen i förhållandena för bildandet av flodflöde, har floder annan typ dess intra-årliga utbredning, inneboende i floderna i de tre hydrologiska regionerna som diskuterats ovan (se fig. 6.1). Floderna i de norra och nordvästra sluttningarna har mest vatten, och vattenhalten i floder som rinner till Sahara är i genomsnitt 100 gånger mindre. Nedströms övergår de gradvis till tillfälliga vattendrag. Detta underlättas inte bara av avdunstning, utan också av den utbredda karsten här. I vissa områden flyter floder under jorden och förvandlas till källor vid foten med en flödeshastighet på upp till 1-1,5 m 3 /s.

4. Den centralafrikanska regionen upptar den platta alluvialytan i den gamla sjöbassängen. Busir, som fanns före slutet av Pleistocen. Den är fylld med flodsediment. Kongo och dess bifloder. Detta område inkluderar också avrinningsområdena för de floder som rinner in i det som ligger mellan det och den östra kusten av Guineabukten. Regionens floder utmärker sig genom det mest enhetliga flödet under hela året med en lång, i genomsnitt 8 månader högvatten sommar-höstperiod utan ett klart definierat maxflöde och med ett minskat flöde i juli-oktober (Ray). På grund av närvaron av sjöar och omfattande träsk under trädkronorna av täta ekvatorialskogar i mitten av Kongobäckenet, överstiger inte intensiteten av sluttnings- och kanalerosion 10 t/(km 2 - år). På de perifera sluttningarna av denna bassäng blir därför grumlig RWM i de övre länkarna av flodnätverket i dess centrala del tydligare som sediment av suspenderat material. Eftersom huvudrollen i näringen av dessa floder spelas av regnvatten av lokalt ursprung är mineraliseringen av RWM mycket låg. Således, att döma av värdena för den specifika elektriska ledningsförmågan för vatten (3-4 μS/cm) i vissa floder i Shaba-regionen (tidigare Katanga) på den sydöstra kanten av Kongobäckenet i Mitumbabergen, är vattenmineralisering hälften av nederbörden av rent oceaniskt ursprung. Detta är bevis på intensiv intraregional (i Kongobäckenet) fuktcirkulation, som inte bara bestämmer tvättningen och avsaltningen av jordar och jordar i deras luftningszon, utan också destillationen av atmosfäriskt vatten och flodvatten som deltar i denna cykel.

På grund av den mycket korta vinter-vårperioden med lågt vatteninnehåll i den centralafrikanska hydrologiska regionen, indikerar koefficienten ср = 0,28 en förmodat låg naturlig reglering av flodflödet, mindre, till exempel, än i den östafrikanska regionen. Samtidigt, det maximala månatliga flödet i april i regionen 4 är bara tre gånger högre än minimum i september, medan i regionen 3 skillnaden i extrema månatliga avrinningsvärden under samma månader är 8-faldig, dvs. den årliga fördelningen av avrinning där är mycket mer ojämn. Således är koefficienten för naturlig flödesreglering (används för att karakterisera flödet av ryska floder, där lågvatten varar längre än högvatten) inte tillräckligt informativ för att bedöma den årliga variationen i flödet av ekvatorialfloder.

• Ekologin och utnyttjandet av afrikanska inre vatten. - Nairobi: UNEP, 1981.

Flödesfördelning inom året

Systematisk ( dagligen) observationer av vattenstånd började i vårt land omkring 100 år tillbaka. Till en början genomfördes de på ett litet antal punkter. För närvarande har vi data om flodflödet över 4000 hydrologiska inlägg. Dessa material är unika till sin natur, vilket gör att man kan spåra förändringar i avrinning under en lång tidsperiod. reservoarer. För att lösa praktiska frågor är det nödvändigt att ha observationsdata om hydrologiska fenomen under tidsperioder fr.o.m. 10 till 50 år och mer.

Hydrologiska stationer och poster belägna på vårt lands territorium bildar den så kallade staten hydrometeorologiskt nätverk. Det ligger under Roskomhydromets jurisdiktion och är utformat för att tillgodose behoven hos alla sektorer av den nationella ekonomin för data om vattenförekomsternas regim. I systematiseringssyfte publiceras observationsmaterial på poster i officiella referenspublikationer.

För första gången sammanfattades hydrologiska observationsdata i Statens vattenregister Sovjetunionen (GVK). Den innehöll uppslagsböcker om vattenresurser USSR (regional, 18 band), information om vattennivåer i floder och sjöar USSR(1881-1935, 26 band), material om flodregimer ( 1875-1935, 7 band). MED 1936 hydrologiska observationsmaterial började publiceras i Hydrologiska årsböcker. För närvarande finns det ett enhetligt nationellt system för att registrera alla typer av naturliga vatten och deras användning på Ryska federationens territorium.

Den primära bearbetningen av data om dagliga vattennivåer som ges i Hydrologiska årsböcker består av att utföra en analys av den årliga flödesfördelningen och att konstruera en graf över fluktuationer i vattennivåer över året.

Typen av förändringar i avrinning under året och regimen för vattennivåer som orsakas av dessa förändringar beror huvudsakligen på förhållandena för flodens vattenförsörjning. Enligt klassificeringen av B.D. Zaykov floder är indelade i tre grupper:

Med vårfloder till följd av smältande snö på slätterna och låga bergen;

Med översvämningar under den varmaste delen av året, till följd av smältning av säsongsbetonade och permanenta bergssnö och glaciärer;

Med regn översvämningar.

Vanligast är floder med vårfloder. Följande faser av vattenregimen är karakteristiska för denna grupp: vårflod, sommarlågvatten, period av höstvattenuppgång, vinterlågvatten.

Under vårflod I floderna i den första gruppen, på grund av snösmältning, ökar vattenflödet avsevärt och dess nivå stiger. Amplituden av fluktuationer i vattennivåer och varaktigheten av översvämningar i floderna i denna grupp skiljer sig åt beroende på faktorerna för den underliggande ytan och zonfaktorer. Exempelvis har den östeuropeiska typen av intraårsflödesfördelning en mycket hög och kraftig vårflod och låga vattenflöden under resten av året. Detta förklaras av den obetydliga mängden sommarnederbörd och kraftig avdunstning från ytan av stäppbassängerna i södra Trans-Volga-regionen.

Västeuropeisk typ utbredningen kännetecknas av låga och utdragna vårfloder, vilket är en följd av den platta topografin och det kraftiga träsklandet i det västsibiriska låglandet. Förekomsten av sjöar, träsk och växtlighet inom avrinningsbassängens gränser leder till utjämning av flödet under hela året. Till denna grupp hör även den östsibiriska typen av avrinningsfördelning. Den kännetecknas av relativt höga vårfloder, regnöversvämningar under sommar-höstperioden och extremt lågt vinterlågvatten. Detta beror på påverkan permafrost om arten av flodens utfodring.

Amplituden av fluktuationer i vattennivåer i medelstora och stora floder i Ryssland är ganska betydande. Hon når 18 m på övre Oka och 20 m på Jenisej. Med sådan fyllning av flodbädden översvämmas stora områden av floddalar.

Perioden med låga nivåer som förändras lite över tiden under sommaren kallas perioden sommar lågvatten när den huvudsakliga källan till flodnäring är grundvatten.

På hösten ökar ytavrinningen på grund av höstregn, vilket leder till stigande vatten och utbildning sommar-höstregnflod. En ökning av avrinningen på hösten underlättas också av en minskad avdunstning under denna tidsperiod.

Fas vinter lågvatten i floden börjar med uppkomsten av is och slutar med början av höjningen av vattennivån från vårens snösmältning. Under vinterns lågvattenperiod observeras mycket låga flöden i floderna, eftersom floden från början av stabila negativa temperaturer endast matas från grundvatten.

Floderna i den andra gruppen har Fjärran Östern Och Tian Shan typer av intra-årlig flödesdistribution. Den första av dem har en låg, mycket utsträckt, åsformad översvämning under sommar-höstperioden och lågt flöde under den kalla delen av året. Tien Shan-typen kännetecknas av en mindre amplitud av översvämningsvågen och säkerställt flöde under den kalla delen av året.

Vid floderna i den tredje gruppen ( Svarta havet typ) regnöversvämningar fördelas jämnt över året. Amplituden av fluktuationer i vattennivåer utjämnas kraftigt nära floder som rinner från sjöar. I dessa floder är gränsen mellan högvatten och lågvatten föga märkbar, och volymen avrinning under högvatten är jämförbar med volymen avrinning under lågvatten. För alla andra floder passerar huvuddelen av det årliga flödet under översvämningar.

Resultaten av observationer av nivåer för ett kalenderår presenteras i formuläret grafik för nivåfluktuationer(Fig. 3.5). Förutom nivåförloppet visas isregimens faser på graferna med speciella symboler: höstisdrift, frysning, vårisdrift och visar även värdena för de maximala och lägsta navigeringsvattennivåerna .

Typiskt kombineras grafer över fluktuationer i vattenstånd vid en hydrologisk station för 3-5 år på en ritning. Detta gör det möjligt att analysera flodregimen för lågvatten- och högvattenår och att spåra dynamiken i början av motsvarande faser av den hydrologiska cykeln under en given tidsperiod.

Att bestämma flodvattenflöde måste fortfarande fastställas medelhastighet flodflöde. Detta kan göras på olika sätt:

För att bestämma flodflödet beroende på området av bassängen, höjden på sedimentlagret, etc. inom hydrologi används följande kvantiteter:

• flodflöde,
• avloppsmodul
• avrinningskoefficient.

Flodflöde kallas vattenförbrukningen pr lång period tid, till exempel per dag, decennium, månad, år.

Avloppsmodulär mängden vatten uttryckt i liter som rinner i genomsnitt på 1 sekund från ett avrinningsområde på 1 km2:

Avrinningskoefficientär förhållandet mellan vattenflödet i en flod och mängden nederbörd (M) per område av flodbassängen under samma tid, uttryckt i procent:

där a är avrinningskoefficienten i procent, Qr är mängden årlig avrinning i kubikmeter, M är den årliga mängden nederbörd i millimeter.

För att bestämma det årliga vattenflödet i floden som studeras, måste vattenflödet multipliceras med antalet sekunder på ett år, det vill säga med 31,5-106 sekunder.

För avloppsmoduldefinitioner du behöver känna till vattenflödet och området för bassängen ovanför platsen genom vilken vattenflödet i en given flod bestämdes.

Flodområde kan mätas på en karta. Följande metoder används för detta:

1. planering,
2. uppdelning i elementära figurer och beräkning av deras arealer;
3. mäta området med hjälp av en palett;
4. beräkning av arealer med hjälp av geodetiska tabeller.

Vi tror att det blir enklast för eleverna att använda den tredje metoden och mäta arean med hjälp av en palett, det vill säga genomskinligt papper (kalkerpapper) med rutor på (har du inte kalkerpapper kan du olja in papper).

Om du har en karta över området som studeras i en viss skala, måste du göra en palett med rutor som motsvarar kartans skala. Först måste du skissera bassängen för en given flod ovanför en viss linje, och sedan sätta en palett på kartan som du kan överföra bassängens konturer till. För att bestämma området måste du först räkna antalet kompletta rutor som ligger innanför konturen och sedan lägga ihop dessa rutor som delvis täcker bassängen i en given flod. Genom att lägga ihop kvadraterna och multiplicera det resulterande talet med arean av en kvadrat tar vi reda på arean av flodbassängen ovanför den givna platsen.

där Q är vattenflöde. För översättning kubikmeter i liter multiplicerar vi förbrukningen med 1000, S är poolens yta.

Att bestämma flodflödeskoefficient du behöver veta det årliga flodflödet och volymen vatten som föll på området för en given flodbassäng. Volymen vatten som faller över området för en given bassäng är lätt att bestämma. För att göra detta måste du multiplicera området av bassängen, uttryckt i kvadratkilometer, med tjockleken på nederbördslagret (även i kilometer).

Till exempel, om 600 mm nederbörd föll i ett givet område under ett år, kommer tjockleken att vara lika med 0,0006 km och avrinningskoefficienten blir lika med

där Qp är det årliga flodflödet och M är bassängområdet; multiplicera bråkdelen med 100 för att bestämma avrinningskoefficienten i procent.

Bestämning av flodnäring.

Det är nödvändigt att ta reda på vilka typer av flodnäring: grundvatten, regn, från smältande snö, sjö eller träsk. Till exempel, R. Klyazma matas av mark, snö och regn, varav markfoder är 19%, snö - 55% och regn - 26%.

Eleven kommer inte att kunna beräkna dessa procentuella uppgifter själv, de kommer att behöva hämtas från litterära källor.

Bestämning av flodflödesregimen

För att karakterisera flodflödesregimen måste du fastställa:

a) vilka förändringar vattenståndet genomgår under årstiderna (en flod med konstant nivå, som blir mycket grund på sommaren, torkar ut, tappar vatten i dammar och försvinner från ytan);

b) tidpunkten för högvatten, om det inträffar;

c) höjden på vattnet under översvämningen (om det inte finns några oberoende observationer, då enligt undersökningsinformation);

d) varaktigheten av frysning av floden, om detta inträffar (enligt personliga observationer eller information erhållen genom en undersökning).

Bestämning av vattenkvalitet.

För att bestämma kvaliteten på vattnet måste du ta reda på om det är grumligt eller klart, lämpligt att dricka eller inte. Vattnets transparens bestäms av en vit skiva (Secchi-skiva) med en diameter på cirka 30 cm, placerad på en markerad linje eller fäst på en markerad stolpe. Om skivan sänks på en lina, så fästs en vikt under, under skivan, så att skivan inte driver iväg med strömmen. Djupet där denna skiva blir osynlig är en indikator på vattnets genomskinlighet. Du kan göra en skiva av plywood och måla in den vit, men då måste lasten hängas tillräckligt tung så att den faller vertikalt i vattnet, och själva skivan håller ett horisontellt läge; eller plywoodskivan kan bytas ut mot en plåt.

Bestämning av vattentemperaturen i floden

Vattentemperaturen i ån bestäms med en fjädertermometer, både på vattenytan och på olika djup. Håll termometern i vattnet i 5 minuter. En fjädertermometer kan bytas ut mot en vanlig badtermometer i en träram, men för att den ska kunna sänkas ner i vattnet till olika djup måste en tyngd knytas till den.

Du kan bestämma vattentemperaturen i floden med hjälp av badometrar: en tachymeter-badometer och en flaskbadometer. Tachymeter-badmätaren består av en flexibel gummicylinder med en volym på ca 900 cm3; ett rör med en diameter på 6 mm sätts in i det. Tachymeter-badmätaren monteras på en stång och sänks till olika djup för att dra vatten. Det resulterande vattnet hälls i ett glas och dess temperatur bestäms.

En tachymeter-badmätare är inte svår att göra för en skolbarn själv. För att göra detta måste du köpa ett litet gummirör, sätta och knyta ett gummirör med en diameter på 6 mm på det. Stången kan ersättas med en trästolpe, dela den i centimeter. Stången med batometer-tachymetern måste sänkas vertikalt i vattnet till ett visst djup, så att hålet på batometer-tachymetern riktas med flödet. Efter att ha sänkt den till ett visst djup måste stången roteras 180° och hållas i ca 100 sekunder för att dra vatten, varefter stången måste roteras 180° igen. Den ska tas bort så att vatten inte rinner ut ur flaskan. Efter att ha hällt vatten i ett glas, använd en termometer för att bestämma temperaturen på vattnet på ett givet djup.

Som ett resultat av turbulensen av vattenrörelser i floden är temperaturen i botten- och ytskikten nästan densamma. Till exempel är bottenvattentemperaturen 20,5° och på ytan 21,5°.

Det är användbart att samtidigt mäta lufttemperaturen med en slingtermometer och jämföra den med flodvattnets temperatur, och se till att registrera observationstiden. Ibland når temperaturskillnaden flera grader. Till exempel, klockan 13 är lufttemperaturen 20°, vattentemperaturen i floden är 18°.

Studera i vissa områden av flodbäddens natur

När man studerar flodbäddens natur i vissa områden är det nödvändigt:

a) markera de viktigaste sträckorna och sprickorna, bestämma deras djup;

b) vid detektering av forsar och vattenfall, bestämma höjden på fallet;

c) skissa och om möjligt mäta öar, stim, medianer, sidokanaler;

d) samla in information på vilka ställen floden eroderar stränderna och på platser som är särskilt kraftigt eroderade fastställa arten av de stenar som eroderas;

e) studera deltats beskaffenhet, om flodmynningssektionen studeras, och rita upp det på en visuell plan; se om enskilda armar matchar de som visas på kartan.

Bekantskap med flodbäddens utseende

När man studerar utseende Flodbädden ska beskrivas och skisser göras av olika delar av flodbädden, gärna upphöjda platser.

Allmänna egenskaper hos floden och dess användning

På allmänna egenskaper floder måste upptäckas:

a) i vilken del av floden eroderar den huvudsakligen och i vilken del ackumuleras;

b) grad av slingring.

För att bestämma graden av slingring måste du ta reda på slingrande koefficient, d.v.s. förhållandet mellan flodens längd i det studerade området och det kortaste avståndet mellan vissa punkter i den studerade delen av floden; till exempel har flod A en längd på 502 km, och det kortaste avståndet mellan källan och mynningen är bara 233 km, därav slingringskoefficienten

där K är tortuositetskoefficienten, L är flodens längd, l är det kortaste avståndet mellan källan och mynningen, och därför

28.07.2015

Svängningar i flodflödet och kriterier för dess bedömning. Flodflöde är vattnets rörelse under dess cirkulation i naturen, när det rinner ner i en flodbädd. Flodflödet bestäms av mängden vatten som rinner längs en flodbädd under en viss tidsperiod.
Flödesregimen påverkas av många faktorer: klimat - nederbörd, avdunstning, fuktighet och lufttemperatur; topografisk - terräng, form och storlek flodområden och jordgeologiska, inklusive vegetationstäcke.
För varje bassäng gäller att ju mer nederbörd och mindre avdunstning, desto större flodflöde.
Det har konstaterats att med en ökning av avrinningsområdet ökar också vårflodens varaktighet samtidigt som hydrografen har en mer långsträckt och "lugn" form. Lättpermeabel jord har mer filtrering och mindre avrinning.
Vid utförande av olika hydrologiska beräkningar relaterade till utformningen av hydrauliska strukturer, återvinningssystem, vattenförsörjningssystem, översvämningskontrollåtgärder, vägar, etc., bestäms följande huvudegenskaper för flodflödet.
1. Vattenförbrukningär volymen vatten som strömmar genom målplatsen i fråga per tidsenhet. Den genomsnittliga vattenförbrukningen Qcp beräknas som det aritmetiska medelvärdet av kostnaderna för en given tidsperiod T:

2. Dräneringsvolym V- detta är volymen vatten som strömmar genom en given punkt under den betraktade tidsperioden T

3. Avloppsmodul Mär vattenflödet per 1 km2 av avrinningsområde F (eller som rinner ner från en enhetsavrinningsområde):

Till skillnad från vattenflödet är avrinningsmodulen inte associerad med en specifik älvsektion och kännetecknar flödet från bassängen som helhet. Den genomsnittliga långtidsavrinningsmodulen M0 beror inte på vattenhalten för enskilda år, utan bestäms endast geografiskt läge avrinningsområde. Detta gjorde det möjligt att regionalisera vårt land hydrologiskt och konstruera en karta över isoliner av genomsnittliga långtidsavrinningsmoduler. Dessa kartor finns i relevant myndighetslitteratur. Genom att känna till avrinningsområdet för en flod och bestämma värdet M0 för den från en isolinkarta, kan vi bestämma det genomsnittliga långtidsvattenflödet Q0 för denna flod med hjälp av formeln

För nära belägna älvavsnitt kan flödesmodulerna antas vara konstanta, dvs

Härifrån, baserat på det kända vattenflödet i en linje Q1 och de kända avrinningsområdena i dessa linjer F1 och F2, kan vattenflödet i en annan linje Q2 bestämmas enligt förhållandet

4. Diskbänksskikt här höjden på vattenskiktet som skulle erhållas om volymen av avrinning V var jämnt fördelad över hela området av bassängen F under en viss tidsperiod:

Isolinkartor sammanställdes för det genomsnittliga långtidsavrinningsskiktet h0 från vårfloden.
5. Modulär dräneringskoefficient Kär förhållandet mellan någon av ovanstående avrinningskarakteristika och dess aritmetiska medelvärde:

Dessa koefficienter kan ställas in för alla hydrologiska egenskaper (flöden, nivåer, nederbörd, avdunstning, etc.) och för alla flödesperioder.
6. Dräneringskoefficient ηär förhållandet mellan avrinningslagret och nederbördslagret som föll på avrinningsområdet x:

Denna koefficient kan också uttryckas genom förhållandet mellan volymen av avrinning och volymen av nederbörd under samma tidsperiod.
7. Flödeshastighet- det mest sannolika genomsnittliga långtidsavrinningsvärdet, uttryckt som någon av ovanstående avrinningsegenskaper under en långtidsperiod. För att fastställa flödeshastigheten måste observationsserien vara minst 40...60 år.
Den årliga avrinningshastigheten Q0 bestäms av formeln

Eftersom antalet observationsår på de flesta vattenmätstationer vanligtvis är mindre än 40, är ​​det nödvändigt att kontrollera om detta antal år är tillräckligt för att få tillförlitliga värden på flödet Q0. För att göra detta, beräkna rotmedelkvadratfelet för avrinningshastigheten enligt beroendet

Varaktigheten av observationsperioden är tillräcklig om värdet av rot-medelkvadratfelet σQ inte överstiger 5 %.
Förändringen i årlig avrinning påverkas till övervägande del av klimatfaktorer: nederbörd, avdunstning, lufttemperatur, etc. Alla är sammankopplade och beror i sin tur på ett antal orsaker som är slumpmässiga till sin natur. Därför bestäms de hydrologiska parametrarna som kännetecknar avrinning av en uppsättning slumpvariabler. När du utformar forsränningsaktiviteter är det nödvändigt att känna till värdena för dessa parametrar med den erforderliga sannolikheten att överskrida dem. Till exempel, vid hydraulisk beräkning av forsränningsdammar, är det nödvändigt att ställa in det maximala flödet vårflod, vilket kan överskridas fem gånger på hundra år. Detta problem löses med metoder för matematisk statistik och sannolikhetsteori. För att karakterisera värdena för hydrologiska parametrar - flödeshastigheter, nivåer etc., används följande begrepp: frekvens(upprepning) och tillgänglighet (varaktighet).
Frekvens visar hur många gånger under den aktuella tidsperioden värdet på en hydrologisk parameter låg inom ett visst intervall. Till exempel, om det genomsnittliga årliga vattenflödet i en given flodsektion förändrades under ett antal år av observationer från 150 till 350 m3/s, då är det möjligt att bestämma hur många gånger värdena för detta värde var i intervallen 150...200, 200...250, 250.. .300 m3/s osv.
Säkerhet visar hur många fall värdet av det hydrologiska elementet hade värden lika med och större än ett visst värde. I en vid mening är säkerhet sannolikheten att överskrida ett givet värde. Tillgängligheten för alla hydrologiska element är lika med summan av frekvenserna för uppströmsintervallen.
Frekvens och förekomst kan uttryckas i antal fall, men i hydrologiska beräkningar bestäms de oftast i procent av totalt antal medlemmar av den hydrologiska serien. Till exempel, i den hydrologiska serien finns det tjugo värden på genomsnittligt årligt vattenflöde, sex av dem hade ett värde lika med eller större än 200 m3/s, vilket betyder att detta flöde tillhandahålls av 30%. Grafiskt avbildas förändringar i frekvens och tillgänglighet genom kurvor för frekvens (fig. 8a) och tillgänglighet (fig. 8b).

I hydrologiska beräkningar används oftare utbudskurvan. Från denna kurva framgår det tydligt att ju högre värde den hydrologiska parametern har, desto lägre andel av utbudet och vice versa. Därför är det allmänt accepterat att år för vilka avrinningssannolikheten, det vill säga det genomsnittliga årliga vattenflödet Qg, är mindre än 50 % är högvatten och år med Qg-sannolikhet större än 50 % är lågvatten. Ett år med en flödeshastighet på 50 % anses vara ett år med genomsnittlig vattentillgång.
Tillgången på vatten under ett år kännetecknas ibland av dess genomsnittliga frekvens. För högvattenår visar förekomstfrekvensen hur ofta i genomsnitt år av en given eller högre vattenhalt förekommer för lågvattenår denna eller mindre vattenhalt förekommer. Till exempel har det genomsnittliga årliga flödet för ett högvattenår med 10 % tillförsel en genomsnittlig repeterbarhet på 10 gånger på 100 år eller 1 gång på 10 år; Den genomsnittliga repeterbarheten för ett lågvattenår med 90 % tillförsel har också en repeterbarhet på 10 gånger på 100 år, eftersom de genomsnittliga årliga utgifterna i 10 % av fallen kommer att ha lägre värden.
År med en viss vattenhalt har ett motsvarande namn. I tabell 1 för dem ges säkerheten och repeterbarheten.

Relationen mellan frekvens y och sannolikhet p kan skrivas i följande form:
för blöta år

för lågvattenår

Alla hydrauliska strukturer för att reglera bädden eller flödet av floder beräknas baserat på vattentillgången för ett visst års tillgänglighet, vilket garanterar tillförlitligheten och problemfri drift av strukturerna.
Den beräknade andelen tillhandahållande av hydrologiska indikatorer regleras av "Instruktioner för utformning av timmerflotningsföretag".
Utbudskurvor och metoder för deras beräkning. Vid utövandet av hydrologiska beräkningar används två metoder för att konstruera utbudskurvor: empiriska och teoretiska.
Rimlig beräkning empirisk begåvningskurva kan endast utföras om antalet observationer av flodflödet är mer än 30...40 år.
När du beräknar tillgängligheten för medlemmar i en hydrologisk serie för årliga, säsongsbetonade och minimiflöden kan du använda formeln N.N. Chegodaeva:

För att bestämma tillgången på maximala vattenflöden används S.N. Kritsky och M.F. Menkel:

Proceduren för att konstruera en empirisk utbudskurva:
1) alla medlemmar i den hydrologiska serien skrivs i fallande ordning absolut värde ok;
2) varje medlem i serien tilldelas ett serienummer, från ett;
3) säkerheten för varje medlem i den minskande serien bestäms med formlerna (23) eller (24).
Baserat på beräkningsresultaten konstrueras en utbudskurva liknande den som visas i Fig. 8b.
Empiriska utbudskurvor har dock ett antal nackdelar. Även med en tillräckligt lång observationsperiod kan det inte garanteras att detta intervall täcker alla möjliga maximala och lägsta vattenflödesvärden. Beräknade värden för avrinningssannolikhet på 1...2% är inte tillförlitliga, eftersom tillräckligt underbyggda resultat endast kan erhållas med ett antal observationer över 50...80 år. I detta avseende, med en begränsad observationsperiod av flodens hydrologiska regim, när antalet år är mindre än trettio, eller i fullständig frånvaro, bygger de teoretiska utbudskurvor.
Forskning har visat att fördelningen av slumpmässiga hydrologiska variabler bäst följer Pearsons kurvekvation av typ III, vars integral uttryck är utbudskurvan. Pearson fick tabeller för att konstruera denna kurva. Utbudskurvan kan konstrueras med tillräcklig noggrannhet för övning enligt tre parametrar: det aritmetiska medelvärdet för seriemedlemmarna, variationskoefficienterna och asymmetri.
Seriemedlemmarnas aritmetiska medelvärde beräknas med formel (19).
Om antalet år av observationer är mindre än tio eller observationer inte utfördes alls, så tas det genomsnittliga årliga vattenflödet Qgcp lika med det långsiktiga medelvärdet Q0, det vill säga Qgcp = Q0. Värdet på Q0 kan fastställas med hjälp av den modulära koefficienten K0 eller drainmodulen M0, bestämd från isolinkartor, eftersom Q0 = M0*F.
Variationskoefficient Cv karakteriserar avrinningens variabilitet eller graden av dess fluktuation i förhållande till medelvärdet i denna serie, är det numeriskt lika med förhållandet mellan rotmedelkvadratfelet och det aritmetiska medelvärdet för seriemedlemmarna. Värdet på Cv-koefficienten påverkas avsevärt av klimatförhållanden, typ av flodmatning och hydrografiska egenskaper i dess avrinningsområde.
Om observationsdata finns tillgängliga för minst tio år, beräknas variationskoefficienten för årlig avrinning med hjälp av formeln

Cv-värdet varierar kraftigt: från 0,05 till 1,50; för timmerflodsälvar Cv = 0,15...0,40.
Med en kort period av observationer av flodflödet eller i fullständig frånvaro variationskoefficient kan fastställas med formeln D.L. Sokolovsky:

I hydrologiska beräkningar för bassänger med F > 1000 km2 används också en karta över isoliner av Cv-koefficienten om den totala arean av sjöar inte är mer än 3 % av avrinningsområdet.
Regleringsdokumentet SNiP 2.01.14-83 rekommenderar den generaliserade formeln K.P. för att bestämma variationskoefficienten för ostuderade floder. Voskresensky:

Asymmetrikoefficient Cs kännetecknar asymmetrin i serien av de betraktade slumpmässig variabel i förhållande till dess medelvärde. Ju mindre del av seriemedlemmarna överskrider avrinningsnormen, desto större är asymmetrikoefficienten.
Asymmetrikoefficienten kan beräknas med hjälp av formeln

Detta beroende ger dock tillfredsställande resultat endast för antalet år av observationer n > 100.
Asymmetrikoefficienten för ostuderade floder fastställs av Cs/Cv-kvoten för analoga floder, och i avsaknad av tillräckligt bra analoger accepteras de genomsnittliga Cs/Cv-förhållandena för floder i det givna området.
Om det är omöjligt att fastställa Cs/Cv-förhållandet för en grupp av analoga floder, accepteras värdena för Cs-koefficienten för ostuderade floder av regulatoriska skäl: för flodområden med en sjöhaltskoefficient på mer än 40 %

för zoner med överdriven och varierande fukt - arktis, tundra, skog, skogsstäpp, stäpp

För att konstruera en teoretisk utbudskurva baserad på ovanstående tre parametrar - Q0, Cv och Cs - använder de metoden som Foster - Rybkin föreslagit.
Av ovanstående förhållande för den modulära koefficienten (17) följer att det genomsnittliga långsiktiga avrinningsvärdet för en given tillgång - Qp%, MP%, Vp%, hp% - kan beräknas med hjälp av formeln

Den modulära avrinningskoefficienten för ett givet tillförselår bestäms av beroendet

Efter att ha bestämt ett antal eventuella avrinningsegenskaper under en flerårsperiod med varierande tillgänglighet, är det möjligt att konstruera en utbudskurva med hjälp av dessa data. I det här fallet är det lämpligt att utföra alla beräkningar i tabellform (tabellerna 3 och 4).

Metoder för beräkning av modulära koefficienter. För att lösa många vattenhanteringsproblem är det nödvändigt att känna till fördelningen av flödet över årstider eller månader på året. Den årliga fördelningen av avrinning uttrycks i form av modulära koefficienter för månatlig avrinning, som representerar förhållandet mellan genomsnittliga månatliga flödeshastigheter Qm.av och det genomsnittliga årliga flödet Qg.av:

Den årliga fördelningen av avrinning är annorlunda för år med olika vatteninnehåll, därför bestäms, i praktiska beräkningar, de modulära koefficienterna för månatlig avrinning för tre karakteristiska år: ett högvattenår med 10 % tillförsel, en genomsnittlig vattentillförsel - 50% utbud och ett lågvattenår - 90% utbud.
Modulära koefficienter för månatlig flöde kan fastställas baserat på faktisk kunskap om genomsnittliga månatliga vattenflöden i närvaro av observationsdata under minst 30 år, på en analog flod, eller på standardtabeller över månatlig flödesfördelning, som sammanställs för olika avrinningsområden .
Den genomsnittliga månatliga vattenförbrukningen bestäms utifrån formeln

(33): Qm.cp = KmQg.av

Maximal vattenförbrukning. Vid design av dammar, broar, översvämningsslätter och bankförstärkningsåtgärder är det nödvändigt att känna till de maximala vattenflödena. Beroende på typen av älvmatning kan vårflodens eller höstflodens maximala vattenflöde tas som beräknat maximalt flöde. Den beräknade avsättningen av dessa utgifter bestäms av kapitalklassen för hydrauliska konstruktioner och regleras av relevant regleringsdokument. Till exempel är forsränningsdammar av kapitalklass Ill konstruerade för att klara en maximal vattenflödeshastighet på 2% tillförsel, och klass IV - 5% skyddsstrukturer bör inte förstöras vid flödeshastigheter som motsvarar den maximala vattenflödeshastigheten av 10% utbud.
Metoden för att bestämma värdet på Qmax beror på graden av studie av ån och på skillnaden mellan vårflodens och översvämningens maximala flöden.
Om det finns observationsdata för en period på mer än 30...40 år, så konstrueras en empirisk Qmax-säkerhetskurva och för en kortare period en teoretisk kurva. Beräkningarna antar: för vårfloder Cs = 2Сv, och för regnöversvämningar Cs = (3...4)CV.
Eftersom observationer av flodregimer utförs vid vattenmätstationer, konstrueras vanligtvis en utbudskurva för dessa platser, och de maximala vattenflödena på de platser där strukturer är belägna beräknas enligt förhållandet

För låglandsfloder maximalt vattenflöde av vårflod given säkerhet p% beräknas med formeln

Värdena för parametrarna n och K0 bestäms beroende på den naturliga zonen och lättnadskategorin enligt tabell. 5.

Kategori I - floder belägna inom kuperade och platåliknande högland - Centralryska, Strugo-Krasnenskaya, Sudoms högland, Centralsibiriska platån, etc.;
Kategori II - floder, i vars bassänger kuperade kullar växlar med fördjupningar mellan dem;
Kategori III - floder, vars de flesta bassänger ligger i platta lågland - Mologo-Sheksninskaya, Meshcherskaya, Vitryska Polesie, Transnistrien, Vasyuganskaya, etc.
Värdet på koefficienten μ ställs in beroende på den naturliga zonen och andelen avsättning enligt tabellen. 6.

Parametern hp% beräknas enligt beroendet

Koefficienten δ1 beräknas (för h0 > 100 mm) med hjälp av formeln

Koefficienten δ2 bestäms av relationen

Beräkningen av vårflodens maximala vattenflöden utförs i tabellform (tabell 7).

Nivåer högt vatten(WWL) för den beräknade tillgången fastställs enligt vattenflödeskurvorna för motsvarande värden på Qmaxp% och designsektioner.
Med ungefärliga beräkningar kan det maximala vattenflödet för en regnflod bestämmas enligt beroendet

I kritiska beräkningar bör bestämningen av maximala vattenflödeshastigheter utföras i enlighet med instruktionerna i regulatoriska dokument.