Річка як природний об'єкт (стр. 2 из 4)

Регулювання водного балансу, тобто, меліоративний процес є процесом втручання в природу, який при прорахунках в режимах зрошення або осушування, при виборі помилкових способів подачі або відводу води, при неправильному сільськогосподарському використанні меліоративних земель призводить до негативних наслідків.

Наприклад, при осушуванні земель трапляється різке зниження ґрунтових вод як на меліорованих, так і на прилеглих територіях, що від’ємно впливає на живлення водою рослин, малих річок і струмків. На торф’яниках з’являється повітряна ерозія ґрунтів. При осушенні заплавних земель шляхом спрямування і поглиблення русла річок прискорюється стік, збільшуючи витрати під час повені та паводків, і, зменшуючи, іноді до нуля, меженний стік, що несе загрозу існуванню малих річок. Осушування боліт змінює рослинний і тваринний світ даної території - гідрофільні рослини зникають, а на їх місце приходить ксерофільні, болотна дичина змінюється на тварин та птицю суходольних місць мешкання.

При зрошенні виникає загроза водної ерозії, засолення і заболочування земель, а також вичерпання природних водних джерел, забруднення і замулення їх дренажними водами зрошувальних систем.

Щоб зменшити або зовсім виключити від’ємний вплив меліорації на навколишнє середовище, слід притримуватись передових науково-обґрунтованих екологічно безпечних методів і способів меліорації.

Так, при осушуванні слід будувати лише системи двосторонньої дії з малоуклонними і безуклонними дренажами. Різновидністю цих систем є системи зворотного водокористування. При осушуванні заплав на річках слід будувати шлюзи-регулятори. На осушених торф’яниках необхідно розміщувати травопільні сівозміни.

При проведенні зрошувальних меліорацій перевагу слід надавати крапельному зрошенню та поливам за допомогою дощувальних установок і організовувати жорсткий контроль за режимом зрошування.

Дати визначення "гідрограф стоку". Побудова типових гідрографів стоку.

Стік - це вода, яка після приходу опадів до землі і часткового випаровування, залишається і рухається поверхневим або підземним шляхами.

Стік ділиться на дві складові частини: поверхневу і підземну. Як загальна величина стоку, так і його складові частини визначаються комплексом різноманітних чинників.

Вода рухається по поверхні землі або під нею у вигляді потоків: річка, струмок. Кожний потік характеризується витратою.

Витрата - це кількість води, яка проходить крізь поперечний (живий) переріз потоку за одиницю часу і має розмірність м³/с або л/с.

Кількість води, яка проходить крізь поперечний переріз за деякий відрізок часу (рік, місяць, доба, година) є об’єм стоку (

). Він має розмірність м³ або км³ і визначається за формулою:

,

де

- витрата, м³/с;

- час, с.

При визначенні кількості води, яка стікає з одиниці площі (км², га) в одиницю часу (с) як характеристика стоку виступає модуль стоку (

), який має розмірність л/с. км² або л/с. га і визначається за формулою:

,

де

- водозбірна площа, км².

Для порівняння стоку з іншими елементами водного балансу: опадами, випаровуванням, вологозапасами, він може бути виражений у вигляді шару стоку з розмірністю мм. Шар стоку визначається за формулою:

.

Усі параметри стоку можуть визначатись як середні величини, (крім об’єму) за різні періоди спостережень: рік, сезон, місяць, доба та інші. Крім того, в цих же розмірностях можуть визначатись короткотермінові, а також миттєві характеристики стоку, як, наприклад, максимальний стік.

Величини стоку залежать від багатьох чинників, які можна об’єднати в 3 групи.

Кліматичні і метеорологічні: опади, температура, швидкість повітря.

Фізико-географічні - рельєф місцевості, водозбірна площа, грунти.

Антропогенні - меліорація, розораність земель, регулювання річкового стоку.

В різних кліматичних умовах стік змінюється від 0 (пустеля) до декількох тисяч мм за рік. Однак, і в одній місцевості, залежно від погодних умов, він може змінюватись в декілька разів. Наприклад, стік р. Дніпро в маловодні роки в 4 рази менший, ніж в багатоводні. Високі температури і низькі швидкості повітря збільшують стік, а низькі температури і високі швидкості повітря навпаки зменшують.

На плоскій малопересіченій рівнині стік менший, ніж в гірської, з великими похилами місцевості. Із зростанням водозбірної площі та більшим врізом долини річок в земну кору стік зростає. Ґрунти по-різному впливають на стік, що пов’язано з рельєфом місцевості. На ділянках місцевості з великим похилом, погановодопроникні ґрунти збільшують стік, а добреводопроникні - зменшують. На рівнинній місцевості стік збільшується на добреводопроникних ґрунтах і зменшується на поганопроникних.

При проведенні таких меліорацій, як осушення, стік може збільшуватись. Забір води на зрошення зменшує стік річки нижче водозбору. Утворення водосховищ при регулюванні річкового стоку обумовлює його зменшення через випаровування води зі значно більших водних поверхонь. В процесі сільськогосподарської діяльності людина може збільшувати або зменшувати стік шляхом проведення різних агротехнічних прийомів.

Збільшенню поверхневого стоку і, навпаки, зменшенню підземного, сприяють дощі великої інтенсивності, маловодопроникні ґрунти, великі похили місцевості, великі площі водозбору, мала розорюваність та осушення земель і ряд інших чинників.

Безпосередньо явище формування поверхневого стоку при випаданні дощу може бути розглянута за допомогою схеми, яка запропонована Н.Е. Долговим. Цей процес складається з чотирьох фаз (рис.2).

Рис.2. Схема формування зливового стоку:

τ - дощ; τ₁ - початкова фаза; τ₂- фаза підйому;

τ₃ - фаза повного стоку; τ₄ - фаза спаду

Перша фаза при випаданні дощу характеризується відсутністю поверхневого стоку. Всі опади йдуть на заповнення поглиблень і нерівностей ґрунту і на просочування в ґрунт, частина опадів утримується на гілках, листях і стеблах рослин. Ця фаза називається безстічною, або фазою повного басейного утримання (τ₁).

Друга фаза починається від початку появи перших струминок до моменту підходу їх до створу, який визначається розрахунковим. Це фаза τ₂.

Третя фаза (τ₃) - повний стік. Вода тече з усієї площі басейну. Поглинання води ґрунтом значно зменшується. Ця фаза закінчується під час закінчення дощу.

Четверта фаза (τ₄) - це стік від закінчення дощу до кінця стоку.

Ця схема формування стоку справедлива при постійній інтенсивності дощу і рівномірному розподілу його по площі басейну. Однак, в натурі різні чинники метеорологічного, топографічного характеру, ґрунти, вологозапаси можуть коригувати цю схему. Наприклад, стік в Україні може формуватись лише при інтенсивності дощу більше 0,5 мм/хв при загальному шарі опадів, що випали, більше 15 мм. Тобто, влітку всі фази стоку можуть спостерігатися при довготривалих та інтенсивних дощах.

Процес формування стоку при таненні снігу аналогічний тому, що був розглянутий за деякими особливостями. Так, в перші моменти танення вся вода утримується безпосередньо у снігові, або в нерівностях і поглибленнях місцевості. Це безстічна фаза. Потім ідуть три інші фази стоку.

Наявність промерзлого шару ґрунту або льодової кірки значно зменшує просочування. Однак, під кінець формування талого стоку просочування стає значно більше, ніж спочатку.

Значний вплив на схему формування талого стоку здійснює нерівномірність снігового покриву, експозиція схилів, рослинність, температурний режим.

Сумарна величина втрат опадів при стіканні оцінюється коефіцієнтом стоку η. Він визначається за формулою:

,

де

- стік, мм;

- опади, мм.

Після випадання дощу на поверхню землі вода спочатку стікає у вигляді дрібних звивистих струмків, які потім об’єднуються в більш великі струмки і малі річки. Відносно напрямку гідрографічної мережі рух води спочатку відбувається як схилевий (поперечний), а потім стає русловим (поздовжнім).

Шляхи руху води по схилах, первинним площам формування стоку, - непостійні. Вони змінюють своє положення в часі. Довжина шляхів схилового добігання дуже мала - до декількох сотень метрів. Довжина руслових шляхів добігання в десятки разів більша. Однак частина перших шляхів складе 85-45%, а останніх - 5-15%.

Оскільки схилова мережа недовга, то і схиловий стік після припинення дощу також швидко закінчується.

Схема добігання води на річкових басейнах зображається з допомогою лінії одночасного добігання (рис.3), які називаються ізохронами.

Рис.3. Схема ізохрон стоку

Ізохрони ділять басейн на ряд площадок. Час, за який частка води, що випала у деякій частині басейну, добігає до встановлення створу, називається часом добігання. З кожної площі f₁; f₂ та інших вся вода має добігати, відповідно, за час t₁; t₂ і так далі.