Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ағын сулар мен басқа арналардағы су ағысы – ағын сулар немесе арна ағысы, су айналымының маңызды бөлігі. Бұл – жерден су денелеріне судың қозғалысы, су ағынының бір құрауы, ал екіншісі – жер бетінен ағып кету. Арналарда ағатын су жерге жақын төбелерден ағатын беттік судан, жер асты суларының жер бетіне шығуынан және құбырлардан шығарылған судан түседі. Арнада ағып жатқан судың көлемі ағын өлшегіштер арқылы өлшеніп немесе Маннинг теңдеуімен есептелуі мүмкін. Уақыт бойынша ағынның тіркелген жазбасы гидрограф деп аталады. Арнаның сыйымдылығынан су көлемі артық болғанда су тасқыны болады.
Flow of water in streams and other channels
Streamflow, or channel runoff, is the flow of water in streams and other channels, and is a major element of the water cycle. It is one runoff component, the movement of water from the land to waterbodies, the other component being surface runoff. Water flowing in channels comes from surface runoff from adjacent hillslopes, from groundwater flow out of the ground, and from water discharged from pipes. The discharge of water flowing in a channel is measured using stream gauges or can be estimated by the Manning equation. The record of flow over time is called a hydrograph. Flooding occurs when the volume of water exceeds the capacity of the channel.
Су айналымындағы рөлі
Ағын сулар Жердегі барлық тіршілік үшін өте қажетті гидрологиялық циклде маңызды рөл атқарады. Бір жасушалы организмдерден бастап омыртқалы жануарларға дейінгі биологиялық түрлердің әртүрлілігі өмір сүру ортасы және тамақ көзі үшін ағын су жүйелеріне тәуелді. Өзендер – барлық түрдегі өсімдіктер мен жануарлар үшін маңызды сулы кеңістіктер. Өзендер өз арналары арқылы суды төмен қарай сіңіріп, жер асты суларын толықтыруға көмектеседі. Сонымен қатар, мұхиттар өзендер мен беттік ағын суларының үнемі толықтырып тұруының арқасында суға толы болып қалады. Ағынның жылдамдығы – судың құрлықтан мұхиттарға немесе ішкі ағын алаптарына өтуінің басты механизмі.
Streams play a critical role in the hydrologic cycle that is essential for all life on Earth. A diversity of biological species, from unicellular organisms to vertebrates, depend on flowing water systems for their habitat and food resources. Rivers are major aquatic landscapes for all manners of plants and animals. Rivers even help keep the aquifers underground full of water by discharging water downward through their streambeds. In addition to that, the oceans stay full of water because rivers and runoff continually refreshes them. Streamflow is the main mechanism by which water moves from the land to the oceans or to basins of interior drainage.
Өлшем
Ағын – белгілі бір уақыт ішінде белгілі бір нүктеден өтетін су мөлшері ретінде өлшенеді. АҚШ-та секундына текше фут, ал көптеген басқа елдерде секундына текше метр өлшем бірлігі қолданылады. Өзеннің немесе каналдың ағынын өлшеудің түрлі тәсілдері бар. Ағын өлшегіш су ресурстарын және қоршаған ортаны басқару, сондай-ақ басқа да мақсаттар үшін белгілі бір жердегі ағынды үздіксіз бақылайды. Өзен бойындағы жағдайды бағалау үшін ағын мөлшері, өлшегіш биіктігінен гөрі жақсы көрсеткіш болып табылады. АҚШ Геологиялық қызметінің (USGS) қызметкерлері ағын мөлшерін шамамен алты апта сайын өлшейді. Олар өлшеу үшін өзенге кіріп, немесе қайықтан, көпірден, немесе өзен арқылы созылған кабельдік жолдан өлшеу жүргізеді. Әрбір өлшеу станциясы үшін өлшегіш биіктігі мен ағын мөлшері арасындағы байланыс, табиғи ағын диапазонында (өте төмен ағыннан су тасқынына дейін) өлшегіш биіктігі мен ағын мөлшерін бір мезгілде өлшеу арқылы анықталады. Осы байланыс ағын мөлшері туралы деректерді қамтамасыз етеді. Ағынды уақыт бойынша үздіксіз өлшеуді қажет етпейтін жағдайларда ток өлшегіштері немесе акустикалық Доплер жылдамдық профильдерін қолдануға болады. Кішкентай өзендер үшін – бірнеше метр ені немесе одан кішкентай – бөгеттер орнатылуы мүмкін.
Streamflow is measured as an amount of water passing through a specific point over time. The units used in the United States are cubic feet per second, while in most other countries cubic meters per second are utilized. There are a variety of ways to measure the discharge of a stream or canal. A stream gauge provides continuous flow over time at one location for water resource and environmental management or other purposes. Streamflow values are better indicators than gage height of conditions along the whole river. Measurements of streamflow are made about every six weeks by United States Geological Survey (USGS) personnel. They wade into the stream to make the measurement or do so from a boat, bridge, or cableway over the stream. For each gaging station, a relation between gage height and streamflow is determined by simultaneous measurements of gage height and streamflow over the natural range of flows (from very low flows to floods). This relation provides the streamflow data from that station. For purposes that do not require a continuous measurement of stream flow over time, current meters or acoustic Doppler velocity profilers can be used. For small streams — a few meters wide or smaller — weirs may be installed.
Бақылау
АҚШ-та су ағыны өлшегіштері негізінен штаттық және жергілікті үкімет қаражатынан қаржыландырылады. 2008 қаржы жылында USGS өлшегіштердің күнделікті жұмыс істеуі мен күтіп-ұстауына қаржының 35% бөлігін ұсынды. Сонымен қатар, USGS өзендердегі су ағынын зерттеу үшін гидрографтарды пайдаланады. Гидрограф – бұл көбінесе өзеннің деңгейі (кез келген нүктеден жоғары су биіктігі) және су ағыны (әдетте секундына куб футпен өлшенетін су көлемі) көрсетілген кесте. Жауын-шашын және су сапасы сияқты басқа да көрсеткіштерді де кестеге енгізуге болады.
In the United States, streamflow gauges are funded primarily from state and local government funds. In Fiscal Year 2008 the USGS provided 35% of the funding for everyday operation and maintenance of gauges. Additionally, USGS uses hydrographs to study streamflow in rivers. A hydrograph is a chart showing, most often, river stage (height of the water above an arbitrary altitude) and streamflow (amount of water, usually in cubic feet per second). Other properties, such as rainfall and water quality parameters can also be plotted.
Болжамдау
Көптеген өзендер, әсіресе кішкентай су жиналатын алабы бар өзендер үшін, су шығынының тіркелген деректері жоқ. Мұндай жағдайда, рационалды әдіс немесе оның өзге түрі арқылы су шығынын бағалау мүмкін. Дегенмен, егер өзеннің су шығынының хронологиялық тіркелген деректері болса, онда гидрографты пайдаланып, белгілі бір жаңбырлы дауыл үшін су шығынының қысқа мерзімді болжамын жасауға болады. Бірлік гидрографы әдісі. Бұл әдіс белгілі бір көлемдегі жаңбырдан туындаған су ағынының уақыт бойынша, әдетте сағаттар немесе күндер бойы көрсетілген графигін құруды қамтиды. Ол бірлік гидрографы әдісі деп аталады, себебі ол белгілі бір жаңбырлы дауылдан туындаған су ағынын ғана қарастырады, ол белгілі бір уақыт аралығында – дауылға жауап ретінде өзеннің көтерілуі, ең жоғары деңгейге жетуі және төмендеуі үшін қажетті уақытта жүзеге асады. Жаңбыр мен су ағыны арасындағы байланыс орнатылғаннан кейін, кейіннен жаңбыр туралы деректерді пайдаланып, таңдалған дауылдар үшін, стандартты дауылдар деп аталатын, су ағынын болжауға болады. Стандартты жаңбырлы дауыл – белгілі бір шамадағы және жиілігі бар күшті жаңбыр. Бірлік гидрографының талдау әдістерінің бірі – су ағынының сағат сайын немесе күн сайын өсуін жалпы су ағынының пайызы ретінде көрсету. Бұл деректер осы дауыл үшін бірлік гидрографынан алынған, ол дауылға дейінгі негізгі су ағынына қосылған су ағынын көрсетеді. Бірлік гидрографы әдісін қолдана отырып, үлкен су жиналатын алаптардағы су ағынын болжау қиын, себебі үлкен алаптарда географиялық жағдайлар бір бөлігінен екінші бөлігіне айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін. Бұл жауын-шашынның таралуымен байланысты, өйткені жеке жаңбырлы дауыл сирек жағдайда алапты біркелкі жабады. Нәтижесінде, алап белгілі бір дауылға біртұтас реакция жасай алмайды, бұл сенімді гидрограф құруды қиындатады. Шама және жиілік әдісі. Бірлік гидрографы тиімді және сенімді болмайтын үлкен алаптар үшін, шама және жиілік әдісі өткен жылдардағы су ағынының тіркелген деректеріне негізделген үлкен су ағынының қайталану ықтималдығын есептеу үшін қолданылады. АҚШ-та бұл деректерді USGS гидрологиялық бөлімі үлкен өзендер үшін жүргізеді. 5000 шаршы миль немесе одан да көп ауданы бар алап үшін, өзен жүйесі әдетте бес-он орында өлшенеді. Әрбір өлшеу станциясынан алынған деректер, сол жерге дейінгі алаптың бөлігіне қатысты. Өзеннің бірнеше онжылдыққа созылған жылдық ең жоғары су шығыны деректеріне сүйене отырып, жазба кезеңінде болмаған үлкен су ағынының мөлшерін бағалау үшін шектеулі болжамдар жасауға болады. Бұл әдіс жылдық ең жоғары су шығынының олардың қайталану аралықтарына сәйкес сызылғанда пайда болатын қисықты (график сызығын) жобалауды қамтиды. Алайда, көп жағдайда қисық күшті иіледі, бұл проекцияны дәл сызуды қиындатады. Бұл мәселені логарифмдік графикалық қағазға су шығыны және/немесе қайталану аралығы деректерін сызу арқылы шешуге болады. График түзетілгеннен кейін, нүктелер арқылы сызық жүргізуге болады. Содан кейін сызықты нүктелерден тысқары созу арқылы проекция жасауға болады, содан кейін сұраныс бойынша қайталану аралығы үшін тиісті су шығынын оқуға болады.
For most streams especially those with a small watershed, no record of discharge is available. In that case, it is possible to make discharge estimates using the rational method or some modified version of it. However, if chronological records of discharge are available for a stream, a short term forecast of discharge can be made for a given rainstorm using a hydrograph. Unit hydrograph method. This method involves building a graph in which the discharge generated by a rainstorm of a given size is plotted over time, usually hours or days. It is called the unit hydrograph method because it addresses only the runoff produced by a particular rainstorm in a specified period of time—the time taken for a river to rise, peak, and fall in response to a storm. Once a rainfall runoff relationship is established, then subsequent rainfall data can be used to forecast streamflow for selected storms, called standard storms. A standard rainstorm is a high intensity storm of some known magnitude and frequency. One method of unit hydrograph analysis involves expressing the hour by hour or day by day increase in streamflow as a percentage of total runoff. Plotted on a graph, these data from the unit hydrograph for that storm, which represents the runoff added to the pre storm baseflow. To forecast the flows in a large drainage basin using the unit hydrograph method would be difficult because in a large basin geographic conditions may vary significantly from one part of the basin to another. This is especially so with the distribution of rainfall because an individual rainstorm rarely covers the basin evenly. As a result, the basin does not respond as a unit to a given storm, making it difficult to construct a reliable hydrograph. Magnitude and frequency method. For large basins, where unit hydrograph might not be useful and reliable, the magnitude and frequency method is used to calculate the probability of recurrence of large flows based on records of past years' flows. In United States, these records are maintained by the Hydrological Division of the USGS for large streams. For a basin with an area of 5,000 square miles or more, the river system is typically gauged at five to ten places. The data from each gauging station apply to the part of the basin upstream that location. Given several decades of peak annual discharges for a river, limited projections can be made to estimate the size of some large flow that has not been experienced during the period of record. The technique involves projecting the curve (graph line) formed when peak annual discharges are plotted against their respective recurrence intervals. However, in most cases the curve bends strongly, making it difficult to plot a projection accurately. This problem can be overcome by plotting the discharge and/or recurrence interval data on logarithmic graph paper. Once the plot is straightened, a line can be ruled drawn through the points. A projection can then be made by extending the line beyond the points and then reading the appropriate discharge for the recurrence interval in question.
Қоршаған ортамен қарым-қатынасы
Судың арналарда ағып кетуі шөгінділерді, қоректік заттарды және ластануды төменге тасымалдауға жауапты. Ағын болмаса, белгілі бір су жиналатын алаптың суы көлге немесе мұхитқа табиғи түрде жете алмайды. Бұл экожүйеге зиян келтіреді. Ағын – құрлықтан көлдерге және мұхиттарға судың маңызды жолы. Басқа негізгі жолдар – жер бетінен ағып кету (жауын-шашын кезінде және суару салдарынан судың жер бетінен жақын су айдындарына ағылуы), жер асты суларының жер беті суларына қосылуы, сондай-ақ құбырлар мен арналар арқылы судың ағыны.
Runoff of water in channels is responsible for transport of sediment, nutrients, and pollution downstream. Without streamflow, the water in a given watershed would not be able to naturally progress to its final destination in a lake or ocean. This would disrupt the ecosystem. Streamflow is one important route of water from the land to lakes and oceans. The other main routes are surface runoff (the flow of water from the land into nearby watercourses that occurs during precipitation and as a result of irrigation), flow of groundwater into surface waters, and the flow of water from constructed pipes and channels.
Қоғаммен қарым-қатынасы
Ағынды сулар қоғамға пайда да, зиян да келтіреді. Жылма су – бөгеттерде сақтау үшін суды жинаудың бір жолы. Су ағыны төмен жаққа тасымалдауға көмектеседі. Әрбір су арнасының арнасы қабылдай алатын ең жоғары ағын мөлшері бар, оны есептеуге болады. Егер ағын осы ең жоғары мөлшерден асып кетсе, яғни су арнасында тым көп су болса, арна барлық суды қабылдай алмайды және су тасқыны болады. 1993 жылғы Миссисипи өзеніндегі су тасқыны, өзен тарихындағы ең ірі су тасқыны, көктемгі және жазғы судың мол және ұзақ жаууына байланысты болды. Алдын ала жауған жаңбырлар өзеннің жоғарғы бөлігіндегі 300 000 шаршы миль жердің топырағын қанықтырып, судың сіңуін азайтып, топырақты суды сақтау мүмкіндігінен айырды. Жаңбырлар жалғасқанда, жер бетіндегі ойыстар, батпақтар, көлдер, арналар мен егістіктер суға толды. Суды ұстауға қабілеті қалмағандықтан, қосымша жаңбырлар құрлықтан салалы арналарға, содан кейін Миссисипи өзеніне ағып кірді. Бір айдан астам уақыт бойы жүздеген салалы өзендерден келген судың жалпы көлемі Миссисипи арнасының сыйымдылығын асып, оның жағалауларына жақын жатқан су тасқынына ұрынды. Су тасқыны судың кең аумаққа таралуына мүмкіндік бермейтін, инженерлік арнамен және жасанды бөгеттермен шектелген жерлерде су деңгейі одан да жоғары көтерілді.
Streamflow confers on society both benefits and hazards. Runoff downstream is a means to collect water for storage in dams for power generation of water abstraction. The flow of water assists transport downstream. A given watercourse has a maximum streamflow rate that can be accommodated by the channel that can be calculated. If the streamflow exceeds this maximum rate, as happens when an excessive amount of water is present in the watercourse, the channel cannot handle all the water, and flooding occurs. The 1993 Mississippi river flood, the largest ever recorded on the river, was a response to a heavy, long duration spring and summer rainfalls. Early rains saturated the soil over more than a 300,000 square miles of the upper watershed, greatly reducing infiltration and leaving soils with little or no storage capacity. As rains continued, surface depressions, wetlands, ponds, ditches, and farm fields filled with overland flow and rainwater. With no remaining capacity to hold water, additional rainfall was forced from the land into tributary channels and thence to the Mississippi River. For more than a month, the total load of water from hundreds of tributaries exceeded the Mississippi's channel capacity, causing it to spill over its banks onto adjacent floodplains. Where the flood waters were artificially constricted by an engineered channel bordered by constructed levees and unable to spill onto large section of floodplain, the flood levels forced even higher.