Русловой сток. Характеристика реки. Определение стока реки, режима питания, площади бассейна реки. Определение качества воды

Речной сток и его характеристики

Водные ресурсы составляют национальное богатство нашей страны. По суммарному годовому стоку Россия занимает одно из ведущих мест в мире.

Для выполнения расчетов водопотребления, распределения водных ресурсов между различными отраслями народного хозяйства и при решении других практических задач в гидрологии используются следующие количественные характеристики стока.

Объем стока W, м 3 – это количество воды, протекающее через рассматриваемый створ водотока за какой либо период времени Т . Наибольший интерес представляет объем годового стока, для которого Т=31.56×10 6 с .

Слой стока y, мм – количество воды, стекающей с водосбора за какой либо промежуток времени, выраженное в виде слоя, равномерно распределенного по площади бассейна.

Расход воды Q, м /c – объем воды, протекающей через поперечное сечение потока (живое сечение ) за единицу времени. Средний расход воды за время Т определяется выражением

Модуль стока М, л/c/км – есть частное от деления расхода воды на площадь водосборного бассейна. Модуль стока показывает, какой объем воды стекает с единицы площади водосбора за единицу времени

(2.8)

Коэффициент стока – отношение слоя стока к слою осадков

Из этих характеристик в практике инженерных расчетов наиболее широко применяются расход воды Q и норма стока W о – средний за многолетие годовой объем стока. Измерения стока, выполняемые на реках длительное время (более 100 лет ), показывают, что его величина подвержена значительным колебаниям. При этом расход воды в реке изменяется как в течение календарного года – т.е. существует внутригодовое распределение стока, так и из года в год. Первый вид колебания стока обусловлен в основном питанием реки и будет рассмотрен ниже.

Режим стока определяется климатом и группой физико-географических факторов. К ним относятся рельеф, почвенно-грунтовый и растительный покров, наличие озер и болот на территории бассейна. В последнее время сток испытывает все большее влияние человеческой деятельности.

Основным фактором формирования стока являются климатические условия. Размеры стока и его изменения в течение года и за многолетний период в основном определяются количеством осадков, испарением, влажностью воздуха и др. В областях избыточного увлажнения осадки имеют определяющее значение в формировании годового стока (р. Нева имеет коэффициент стока 0.70 ). В районах со значительным испарением зависимость стока от осадков выражается слабее (р. Дон – коэффициент стока 0.16 ).

Ежегодно речной сток проходит один и тот же цикл изменений. Между тем, даты наступления фаз колебаний и значения расходов воды изменяются в многолетнем ряду. Изменяется вместе с ними годовой объем стока. Эти колебания обусловлены значительным числом факторов и сток может рассматриваться как случайный процесс. Для определения характерных расходов воды – максимального, минимального и среднегодового используется аппарат математической статистики.

Влияние человеческой деятельности – антропогенное воздействие на природу приводит к нарушению естественных процессов формирования стока. Водохранилища вносят сильные изменения во внутригодовое распределение стока. Однако при этом уменьшается также средний годовой сток за счет испарения с поверхности воды. Наиболее ощутимо изменение годового стока после создания водохранилищ в засушливых районах. Еще больше потери стока в районах орошаемого земледелия. Сток снижается в результате коммунального и промышленного водоснабжения, а также за счет агротехнических и лесомелиоративных мероприятий.

В настоящее время особую тревогу вызывает не ограниченность водных ресурсов в целом по стране, а резкое ухудшение качества воды. Ответственность за это несут практически все водопользователи: промышленность, транспорт, сельское хозяйство и другие отрасли. Поэтому проблема обеспечения человека чистой водой и проблема сохранения фауны рек, озер и морей приобрели сейчас глобальный характер. Охрана водных ресурсов является одной из важнейших задач в охране окружающей среды.

Тема: ФАКТОРЫ РЕЧНОГО СТОКА

Лекция №5

1) перемещение воды в процессе ее круговорота в природе в форме стекания по речному руслу. Речной сток - главный элемент материкового звена глобального круговорота воды, основной показатель возобновляемых водных ресурсов той или иной территории;

2) количество воды, протекающее в речном русле за какой-либо период времени, из 47 тыс.км 3 воды, ежегодно стекающей с материков в Мировой океан, 41,7 тыс.км 3 приходится на речной сток (ледниковый 3,0 и подземный 2,2 тыс.км 3);

3) в широком смысле - это сток воды, наносов, растворенных веществ и сток тепла (тепловой сток). Сток наносов состоит из стока взвешенных наносов, т.е. переносимых в толще речного потока во взвешенном состоянии, и стока влекомых наносов, переносимых потоком по речному дну во влекомом состоянии. Сток растворенных веществ- процесс переноса в речных системах растворенных в воде веществ и характеристика их количества (ионы солей, биогенные и органические вещества, газы и др.). Если имеется в виду, лишь сток растворенных минеральных веществ, употребляют термин "ионный сток". Тепловой сток - это процесс переноса вместе с речными водами тепла и его количественная характеристика. Сток воды - процесс, определяющий все другие виды перемещения вещества и энергии в речных системах, их носитель. В гидрологических исследованиях и расчетах расход воды - главная характеристика речной сток наряду с экстремальными значениями (максимальными и минимальными) часто используются расходы воды, осредненные за различные периоды времени (сутки, месяц, сезон, год и т.д.). Все остальные характеристики речной сток являются призводными от соответствующих расходов воды. Наиболее часто употребляются: объем стока, модуль стока, слой стока. Важной характеристикой в гидрологическом анализе служит коэффициент стока, представляющий собой отношение слоя стока к слою осадков, обусловивших возникновение стока. Р.с. является итогом взаимодействия сложного комплекса процессов, составляющих наземную часть круговорота воды в природе (см. речной бассейн). Ход во времени речной сток зависит от выпадения осадков и режима метеорологических элементов, формирующих состояние поверхности и почвогрунтов бассейна при относительно неизменных условиях, выражающих физико-географический характер водосбора. Ход во времени осадков и других метеорологических элементов отражает непрерывный процесс преобразования состояний атмосферы над речным бассейном. Турбулентность разного масштаба происходящих в атмосфере движений вызывает крайнюю неустойчивость метеоэлементов во времени и пространстве, что является, в конечном итоге, причиной вероятностного характера гидрометеорологических процессов, в том числе и речной сток. Вероятностная природа колебаний стока не исключает присутствия в них вполне выраженных динамических составляющих, связанных главным образом с годовым циклом метеорологических элементов, вызывающим ежегодное чередование гидрологических сезонов.

Динамические составляющие проявляются также и в многолетних колебаниях стока в связи с продолжительными тенденциями в изменении климата, а также в результате хозяйственной деятельности на водосборе. Динамические закономерности учитываются в виде зависимости стока от координаты времени (периодические сезонные колебания стока, долговременные тенденции повышенной или пониженной водности рек). Вероятностные закономерности отражаются в виде функций распределения вероятностей ожидаемых величин стока либо отклонений от оценочных значений, получаемых при учете динамических закономерностей. В практике гидрологических и водохозяйственных расчетов используются характерные расходы или объемы речного стока определенной вероятности ежегодного превышения (обеспеченности). Последняя оценивается в результате статистической обработки временных рядов ежегодных фазовооднородных величин стока (например, объем стока половодья - по одному значению за каждый год; минимальный суточный расход за зимний период; максимальный расход дождевых паводков; объем стока за летне-осенний сезон и т.д.).

В задачах, связанных с водообеспечением, основное значение имеют характеристики годового стока, используемые для оценки потенциальных водных ресурсов реки. Норму годового стока понимают как его среднее значение за многолетний период с неизменными ландшафтно-географическими условиями и с одним уровнем хозяйственной деятельности в бассейне реки. Норма стока имеет значение не только как показатель водных ресурсов речного бассейна или экономического района; являясь функцией среднемноголетних значений осадков и испарения, она представляет собой одну из важнейших гидрометеорологических характеристик географического ландшафта, отражающих свойственное ему соотношение тепла и влаги. Уравнение водного баланса речного бассейна относительно среднемноголетнего годового слоя стока

y = P – E ± DELTA U,

где Р и Е - среднемноголетние слои годовых осадков и испарения, у - русловой сток в замыкающем створе;

DELTA U - средняя многолетняя величина водообмена со смежными водосборами, не контролируемая гидрометрически (в размерности слоя стока).

Для полностью замкнутых водосборов у = Р – Е, для большинства бассейнов средних и больших рек это равенство соблюдается лишь как приближенное. Разница (Р – Е) называется "климатическим стоком", ее географические закономерности отражают более или менее плавные пространственные изменения гидротермических условий, что служит методической основой построения карт изолиний нормы годового стока (в слое или модуле стока) для средних рек.

С другой стороны, (Р – Е) выступает как климатический потенциал водных ресурсов, точнее ежегодно возобновляемых ресурсов поверхностных и подземных вод рассматриваемого речного бассейна или любой другой территории. Таким образом, фоновой (исходной) величиной водных ресурсов бассейна является климатический сток у, представляющий собой балансовую разницу между атмосферными осадками Р и суммарным испарением с поверхности водосбора Е, отражающий условия тепловлагобаланса территории. За счет климатического стока формируется поверхностная составляющая речного стока у пов и питание подземных вод в контурах бассейна U, которое, в свою очередь, формирует подземную составляющую речного стока у подз (дренируемая речной сетью бассейна часть подземных вод) и питание глубоких подземных вод в пределах рассматриваемого водосбора (– DELTA U). В зависимости от конкретной гидрогеологической обстановки знак может быть и положительным (+ DELTA U) - разгрузка глубоких подземных вод, область питания которых находится за пределами контура бассейна. Все факторы формирования речного стока по степени устойчивости относительно антропогенных воздействий можно разделить на консервативные, отражающие глобальные, крупнорегиональные, зональные и региональные закономерности пространственно-временного распределения элементов водного баланса речных бассейнов, и изменчивые локальные (местные), отражающие ландшафтную структуру бассейна и наиболее подверженные изменениям под влиянием антропогенной деятельности на водосборе. К консервативным относятся глобальные и крупнорегиональные климатические закономерности распределения тепла и влаги (термический режим тропосферы, перенос воздушных масс, адвекция тепла и влаги синоптических масштабов, интенсивность циклонической циркуляции); орографические особенности территории (экспозиция и диспозиция орографических структур, высота местности, пересеченность рельефа, уклоны склонов и др.); геологическое строение территории (фильтрационные свойства водовмещающих пород и их ярусность, плановое и высотное положение геологических структур, тип и распространение гидрогеологических структур и др.). К изменчивым факторам с большей или меньшей степенью условности можно отнести следующие компоненты ландшафтной структуры бассейна: растительность, почвы и всю зону аэрации, микрорельеф, гидрографическую сеть.

Антропогенные воздействия на ресурсы речного стока можно разделить на 4 основных типа:

1. Непосредственное изъятие русловых вод и сбросы использованных вод (коммунальное, промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение, межбассейновые переброски стока). Водоснабжение, как правило, приводит к безвозвратным потерям стока небольших размеров, переброски - к увеличению или уменьшению в зависимости от их направления.

2. Изменение ландшафтной структуры бассейна, в основном приводящее к изменению суммарного испарения (агротехнические мероприятия и полезащитное лесоразведение, лесохозяйственные мелиорации, осушение болот и заболоченных земель, изменение гидрографической сети - пруды, водохранилища, каналы). Агротехнические мероприятия и полезащитное лесоразведение приводят к снижению стока на 1-5% на крупных реках, средних - до 25%, лесохозяйственные мелиорации - к снижению стока на 2-10%, осушение болот - к увеличению или уменьшению стока на средних реках до 10%. 1-2. Непосредственное изъятие русловых вод, сбросы в русловую сеть возвратных вод и изменение ландшафтной структуры бассейна (орошение земель). Масштабы снижения годового стока от нескольких процентов до его полного исчерпания.

3. Изменения ресурсов подземных вод и их взаимосвязей с речным стоком (водозаборы подземных вод, горнорудные разработки). Порядок изменений на малых и средних реках от нескольких процентов до нескольких десятков процентов - уменьшение или увеличение стока. 1-2-3.

4. Все типы воздействий (урбанизация территории). Влияние урбанизации, как правило, приводит к увеличению речного стока, масштабы - до нескольких десятков процентов (г. Москва - в 1,5 раза) за счет резкого улучшения условий стекания поверхностных вод, сбросов использованных подземных вод в русловую сеть, увеличения атмосферных осадков. Размеры антропогенных изменений отдельных характеристик речного стока, минимальный и максимальный сток приходится рассматривать дифференцированно из-за различий влияющих факторов. Для минимальных расходов более важны условия формирования и динамики подземного стока в реки, для максимальных - условия водообразования, стекания по склонам и добегания вод по русловой сети до замыкающего створа. Наиболее сильное влияние на экстремальные величины речного стока и его внутригодовое распределение оказывает строительство водохранилищ.

Сток, образуемый атмосферными осадками, выпадающими на поверхность земли, избыток к-рых не успевает испариться и стекает в реки. Режимом речных стоков определяется режим реки в целом - колебания уровней воды, движение наносов (твердый сток), формирование речных русел. Учение о речном стоке - основной раздел гидрологии вод суши.

Территория, с к-рой вода стекает в реку, наз. ее водосбором (бассейном); граница, разделяющая водосборы рек, наз. водоразделом. Существует поверхностный сток, поступающий в реки по оврагам, ручьям, рекам, и подземный сток, образуемый водой, просачивающейся в горные породы, покрывающие земную поверхность. Поверхностный сток разделяется на снеговой - сток талых вод и дождевой. В свою очередь, в стоке талых вод различают равнинно-снеговое питание - весной в р-нах с устойчивой зимой при освобождении от снегового покрова, горно-снеговое питание, -происходящее весной и летом в высоко расположенных частях водосбора, и там же - ледниковое питание. Поверхностный сток характеризуется резкими колебаниями по временам года. Подземный сток отличается устойчивостью.

В зависимости от видов питания в годовом стоковом цикле чередуются периоды высокого и низкого стока - половодье, значительное повышение водности реки, повторяющееся из года в год в определ. время; межень - период низкого стока, когда реки получают преим. грунтовое (подземное) питание; паводки - нерегулярные, обычно кратковременные, иногда очень резкие повышения стока, вызываемые гл. обр. ливнями. Рекам б. ч. терр. СССР свойственно отчетливо выраженное весеннее половодье, сток к-рого близок к 50% годового. На Дальнем Востоке сток весеннего половодья понижается до 30- 40% годового, а в сев. и центральном Казахстане и в предгорьях Ср. Азии - повышается до 90-95%. Грунтовой (подземный) сток, к-рым поддерживаются в реках устойчивые низкие расходы воды, значителен (до 30% годового) в областях с влажным и относительно мягким климатом - на западе Европ. части СССР. В зоне вечной мерзлоты и в засушливых областях Ю.-В. грунтовой сток мал, и реки периодически промерзают и пересыхают. Сезонная неравномерность Р. с. существенно сглаживается проточными озерами (напр., естественно зарегулированные реки - Нева, Ангара и др.).

Речной сток - одна из статей водного баланса суши. Уравнение водного баланса водосбора за нек-рый отрезок времени записывается в виде: сток-осадки - испарение - приращение запасов влаги. Осадки атмосферные включают все виды поступления воды на водосбор: дождь, снег, конденсация на поверхности суши и водоемов, а также в порах грунта. Испарение происходит с поверхности почвы водосбора, со всех водоемов - озер, прудов, рек и т. д., а также путем транспирации (дыхания) растений.

Запасы влаги в водосборе содержатся в виде поверхностной воды (водоемы), снега, льда и подземных вод. Приращение запасов за рассматриваемый отрезок времени может быть положительным и отрицательным. В последнем случае расходуемые запасы влаги увеличивают сток. Пример интенсивного расходования запасов воды - образование весенних половодий за счет таяния накопленного за зиму снега. Колебания запасов влаги в водосборе существенно перераспределяют сток на протяжении годового цикла. При рассмотрении многолетних периодов этими колебаниями можно пренебречь, и уравнение водного баланса приобретает простой вид: сток-осадки - испарение.

Доля атмосферных осадков, превращающихся в речной сток, наз. коэфф. стока. На территории СССР этот коэфф. колеблется от величин, близких к 1,- на Крайнем Севере и в высоких горах, до величин, близких к 0,- в пустынях и засушливых степях. Величина среднего многолетнего стока, поступающего в реки с 1 км2 водосбора, характеризуется высотой слоя стока, обычно выражаемой в мм!год, и нормой стока (средним многолетним модулем стока) - числом литров воды, поступающих в секунду с 1 км2 водосбора. Водоносность различных частей территории СССР характеризуется модулями стока, близкими к 100 л/сек-км2 в высокогорных областях, к 0 - в среднеазиатских пустынях. В центральной части Европ. терр. СССР, в р-не Москвы норма стока равна приблизительно 6 л)сек - км2.

Речной сток непрерывно колеблется. В колебаниях его по сезонам года наблюдается отчетливо выраженный из года в год повторяющийся цикл, напр. для большей части территории СССР характерно весеннее половодье и сравнительно низкий сток в остальное время года, прерываемый дождевыми паводками. В многолетних колебаниях стока определ. периодичности не установлено.

График, изображающий колебания расхода воды в реке на протяжении нек-рого промежутка времени (года, весеннего половодья и т. п.), наз. гидрографом.

Расчеты Речного стока, выполняемые в связи с проектированием гидротехнич. сооружений, опираются на данные о стоке рек, зарегистрированные гидрометрич. наблюдениями. Закономерности, прослеживающиеся в колебаниях стока за прошлый период, служат основой для предвычисления стока на будущее. Состав расчетных характеристик стока и порядок анализа зависят от водохозяйственной задачи. Важнейшие характеристики - средний многолетний расход воды, определяющий общую водоносность водотока, изменчивость годовых объемов стока, сезонное распределение стока, величины миним. и макс, расходов воды. При отсутствии или недостатке наблюдений за стоком рассматриваемой реки используются методы географич. интерполяции гидрологич. характеристик, а также эмпирические зависимости. Результаты таких косвенных расчетов не отличаются высокой достоверностью и точностью.

Режим речного стока с течением времени изменяется под влиянием деятельности человека, преобразующей ландшафт водосбора. Наиболее отчетливо воздействие на сток непосредственно водохозяйственных мероприятий, осуществляемых при посредстве гидротехнич. сооружений. Изменения, вносимые в режим стока, заключаются в перераспределении его между годами и сезонами в результате работы регулирующих водохранилищ, в изъятии из рек воды для водоснабжения, обводнения и орошения, в переброске части стоков в др. бассейны, в потере воды путем испарения с водной поверхности водохранилищ. На режим речного стока влияют также агро- и лесотехнич. мероприятия, проводимые в водосборах,- распашка целины, поперечная пахота, снегозадержание, вырубка лесов, лесонасаждение и др.

Лит.: Крицкий С. Н., Менкель М. Ф., Гидрологические основы речной гидротехники. М.-Л., 1950; Соколовский Д. Л., Речной сток, 2 изд., Л., 1959.

Тема: ФАКТОРЫ РЕЧНОГО СТОКА

Лекция №5

3) в широком смысле - это сток воды, наносов, растворенных веществ и сток тепла (тепловой сток). Сток наносов состоит из стока взвешенных наносов, ᴛ.ᴇ. переносимых в толще речного потока во взвешенном состоянии, и стока влекомых наносов, переносимых потоком по речному дну во влекомом состоянии. Сток растворенных веществ- процесс переноса в речных системах растворенных в воде веществ и характеристика их количества (ионы солей, биогенные и органические вещества, газы и др.). В случае если имеется в виду, лишь сток растворенных минеральных веществ, употребляют термин "ионный сток". Тепловой сток - это процесс переноса вместе с речными водами тепла и его количественная характеристика. Сток воды - процесс, определяющий все другие виды перемещения вещества и энергии в речных системах, их носитель. В гидрологических исследованиях и расчетах расход воды - главная характеристика речной сток наряду с экстремальными значениями (максимальными и минимальными) часто используются расходы воды, осредненные за различные периоды времени (сутки, месяц, сезон, год и т.д.). Все остальные характеристики речной сток являются призводными от соответствующих расходов воды. Наиболее часто употребляются: объём стока, модуль стока, слой стока. Важной характеристикой в гидрологическом анализе служит коэффициент стока, представляющий собой отношение слоя стока к слою осадков, обусловивших возникновение стока. Р.с. является итогом взаимодействия сложного комплекса процессов, составляющих наземную часть круговорота воды в природе (см. речной бассейн). Ход во времени речной сток зависит от выпадения осадков и режима метеорологических элементов, формирующих состояние поверхности и почвогрунтов бассейна при относительно неизменных условиях, выражающих физико-географический характер водосбора. Ход во времени осадков и других метеорологических элементов отражает непрерывный процесс преобразования состояний атмосферы над речным бассейном. Турбулентность разного масштаба происходящих в атмосфере движений вызывает крайнюю неустойчивость метеоэлементов во времени и пространстве, что является, в конечном итоге, причиной вероятностного характера гидрометеорологических процессов, в т.ч. и речной сток. Вероятностная природа колебаний стока не исключает присутствия в них вполне выраженных динамических составляющих, связанных главным образом с годовым циклом метеорологических элементов, вызывающим ежегодное чередование гидрологических сезонов.

Динамические составляющие проявляются также и в многолетних колебаниях стока в связи с продолжительными тенденциями в изменении климата͵ а также в результате хозяйственной деятельности на водосборе. Динамические закономерности учитываются в виде зависимости стока от координаты времени (периодические сезонные колебания стока, долговременные тенденции повышенной или пониженной водности рек). Вероятностные закономерности отражаются в виде функций распределения вероятностей ожидаемых величин стока либо отклонений от оценочных значений, получаемых при учете динамических закономерностей. В практике гидрологических и водохозяйственных расчетов используются характерные расходы или объёмы речного стока определенной вероятности ежегодного превышения (обеспеченности). Последняя оценивается в результате статистической обработки временных рядов ежегодных фазовооднородных величин стока (к примеру, объём стока половодья - по одному значению за каждый год; минимальный суточный расход за зимний период; максимальный расход дождевых паводков; объём стока за летне-осенний сезон и т.д.).

В задачах, связанных с водообеспечением, основное значение имеют характеристики годового стока, используемые для оценки потенциальных водных ресурсов реки. Норму годового стока понимают как его среднее значение за многолетний период с неизменными ландшафтно-географическими условиями и с одним уровнем хозяйственной деятельности в бассейне реки. Норма стока имеет значение не только как показатель водных ресурсов речного бассейна или экономического района; являясь функцией среднемноголетних значений осадков и испарения, она представляет собой одну из важнейших гидрометеорологических характеристик географического ландшафта͵ отражающих свойственное ему соотношение тепла и влаги. Уравнение водного баланса речного бассейна относительно среднемноголетнего годового слоя стока

y = P – E ± DELTA U,

где Р и Е - среднемноголетние слои годовых осадков и испарения, у - русловой сток в замыкающем створе;

Для полностью замкнутых водосборов у = Р – Е, для большинства бассейнов средних и больших рек это равенство соблюдается лишь как приближенное. Разница (Р – Е) принято называть "климатическим стоком", ее географические закономерности отражают более или менее плавные пространственные изменения гидротермических условий, что служит методической основой построения карт изолиний нормы годового стока (в слое или модуле стока) для средних рек.

С другой стороны, (Р – Е) выступает как климатический потенциал водных ресурсов, точнее ежегодно возобновляемых ресурсов поверхностных и подземных вод рассматриваемого речного бассейна или любой другой территории. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, фоновой (исходной) величиной водных ресурсов бассейна является климатический сток у, представляющий собой балансовую разницу между атмосферными осадками Р и суммарным испарением с поверхности водосбора Е, отражающий условия тепловлагобаланса территории. За счёт климатического стока формируется поверхностная составляющая речного стока у пов и питание подземных вод в контурах бассейна U, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ, в свою очередь, формирует подземную составляющую речного стока у подз (дренируемая речной сетью бассейна часть подземных вод) и питание глубоких подземных вод в пределах рассматриваемого водосбора (– DELTA U). Учитывая зависимость отконкретной гидрогеологической обстановки знак должна быть и положительным (+ DELTA U) - разгрузка глубоких подземных вод, область питания которых находится за пределами контура бассейна. Все факторы формирования речного стока по степени устойчивости относительно антропогенных воздействий можно разделить на консервативные, отражающие глобальные, крупнорегиональные, зональные и региональные закономерности пространственно-временного распределения элементов водного баланса речных бассейнов, и изменчивые локальные (местные), отражающие ландшафтную структуру бассейна и наиболее подверженные изменениям под влиянием антропогенной деятельности на водосборе. К консервативным относятся глобальные и крупнорегиональные климатические закономерности распределения тепла и влаги (термический режим тропосферы, перенос воздушных масс, адвекция тепла и влаги синоптических масштабов, интенсивность циклонической циркуляции); орографические особенности территории (экспозиция и диспозиция орографических структур, высота местности, пересеченность рельефа, уклоны склонов и др.); геологическое строение территории (фильтрационные свойства водовмещающих пород и их ярусность, плановое и высотное положение геологических структур, тип и распространение гидрогеологических структур и др.). К изменчивым факторам с большей или меньшей степенью условности можно отнести следующие компоненты ландшафтной структуры бассейна: растительность, почвы и всю зону аэрации, микрорельеф, гидрографическую сеть.

Антропогенные воздействия на ресурсы речного стока можно разделить на 4 базовых типа:

4. Все типы воздействий (урбанизация территории). Влияние урбанизации, как правило, приводит к увеличению речного стока, масштабы - до нескольких десятков процентов (ᴦ. Москва - в 1,5 раза) за счёт резкого улучшения условий стекания поверхностных вод, сбросов использованных подземных вод в русловую сеть, увеличения атмосферных осадков. Размеры антропогенных изменений отдельных характеристик речного стока, минимальный и максимальный сток приходится рассматривать дифференцированно из-за различий влияющих факторов. Для минимальных расходов более важны условия формирования и динамики подземного стока в реки, для максимальных - условия водообразования, стекания по склонам и добегания вод по русловой сети до замыкающего створа. Наиболее сильное влияние на экстремальные величины речного стока и его внутригодовое распределение оказывает строительство водохранилищ.

Во́дный сток рек – основная составляющая речного стока , важнейшее звено круговорота воды в природе (глобального гидрологического цикла). Понятие «водный сток рек» характеризует одновременно как процесс стекания речных вод в пределах речного водосбора , так и количество стекающей воды. Водный сток рек называть жидким стоком не рекомендуется.

В гидрологии рек широко используют такие количественные характеристики водного стока как расход воды , объём стока, слой стока, модуль стока и коэффициент стока.

Объём стока воды – это объём воды, прошедшей через поперечное сечение речного потока за какой-либо интервал времени. Расход воды поэтому можно считать объёмом стока воды за 1 с. Объём стока воды рассчитывают, умножая расход воды, осреднённый за какой-либо интервал времени, на количество секунд в этом интервале. Выражают объём стока либо в м 3 , либо (для средних и больших рек) в км 3 . Если нужно вычислить среднемноголетний объём стока для большой реки, то среднемноголетний расход воды в м 3 /с умножают на 31,5610 6 (количество секунд в «среднем» году), а результат делят на 10 9 . В итоге получаем объём в км 3 за год.

Слой стока – это количество воды, стекающей с поверхности водосбора реки за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя воды, условно равномерно распределённого по площади водосбора. Слой стока рассчитывают, деля объём стока на площадь водосбора, и выражают в мм за соответствующий интервал времени.

Модуль стока воды – это количество воды, стекающей с единицы площади водосбора в единицу времени. Модуль стока воды рассчитывают, деля расход воды (осреднённый за какой-либо интервал времени или мгновенный) на площадь водосбора, и выражают в л/(с×км 2).

Коэффициент стока – отношение величины стока воды (объёма или слоя) к количеству выпавших на площадь водосбора атмосферных осадков, обусловивших возникновение этого стока. Коэффициент стока – величина безразмерная. Поэтому величины атмосферных осадков и стока воды должны быть выражены в одинаковых единицах (либо в объёмных единицах, либо в слое).

Например, для некоторого многолетнего интервала времени в пределах длительного ряда наблюдений на замыкающем створе Верхнее Лебяжье в низовье Волги (площадь водосбора 1360 тыс. км 2) определён среднемноголетний расход воды 7980 м 3 /с. Приближённая величина среднего за этот же интервал времени слоя осадков составила 640 мм в год. При этих исходных данных остальные среднемноголетние характеристики водного стока Волги будут следующими: годовой объём стока 252 км 3 , слой стока 185 мм, модуль стока 5,87 л/(с×км 2), коэффициент стока 0,29.

В.Н. Михайлов, М.В. Михайлова