Расход воды в гидрологии: определение, расчет (скорость потока и площадь сечения). Включает взвешенные вещества и химические элементы. Объёмный расход.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Расход воды, транспортируемой через заданное поперечное сечение.
Flow rate of water that is transported through a given cross sectional area
В гидрологии, расход – это объемный расход (объем в единицу времени, измеряемый в м³/ч или фут³/ч) потока. Он равен произведению средней скорости течения (измеряемой как длина в единицу времени, в м/ч или фут/ч) и площади поперечного сечения (в м² или фут²). Расход включает в себя любые взвешенные твердые частицы (например, осадок), растворенные химические вещества, такие как (aq), или биологический материал (например, диатомовые водоросли), помимо самой воды. Терминология может различаться в зависимости от области применения. Например, флювиальный гидролог, изучающий естественные речные системы, может определять расход как сток, в то время как инженер, управляющий системой водохранилищ, может приравнивать его к оттоку, в отличие от притока.
In hydrology, discharge is the volumetric flow rate (volume per time, in units of m3/h or ft3/h) of a stream. It equals the product of average flow velocity (with dimension of length per time, in m/h or ft/h) and the cross sectional area (in m2 or ft2). It includes any suspended solids (e. g. sediment), dissolved chemicals like (aq), or biologic material (e. g. diatoms) in addition to the water itself. Terms may vary between disciplines. For example, a fluvial hydrologist studying natural river systems may define discharge as streamflow, whereas an engineer operating a reservoir system may equate it with outflow, contrasted with inflow.
Выпуск из улова
Бассейн реки выше определенного места определяется площадью всей территории, с которой поверхностный сток направлен к реке выше этой точки. Расход воды в реке в этом месте зависит от количества осадков в бассейне или водосборной площади, притока или оттока подземных вод в эту область или из нее, изменений русла реки, таких как плотины и водозаборы для орошения, а также от испарения и транспирации с поверхности земли и растений в этой области. В штормовой гидрологии важным является гидрограф расхода – запись изменения расхода во времени после выпадения осадков. После каждого эпизода осадков расход увеличивается до пикового значения, а затем снижается в медленном спаде. Поскольку пиковый расход соответствует максимальному уровню воды, достигнутому во время события, он представляет интерес при изучении наводнений. Анализу взаимосвязи между интенсивностью и продолжительностью осадков и реакцией расхода реки способствует концепция гидрографа единицы, который отражает изменение расхода во времени в ответ на гипотетическое количество осадков единичной интенсивности и продолжительности (например, полдюйма за один час). Количество осадков коррелирует с объемом воды (в зависимости от площади водосбора), которая впоследствии вытекает из реки. С помощью метода гидрографа единицы фактические исторические осадки можно математически моделировать для подтверждения характеристик исторических наводнений, а также создавать гипотетические "расчетные штормы" для сравнения с наблюдаемыми реакциями расхода. Зависимость между расходом в реке в заданном поперечном сечении и уровнем воды описывается градуировочной кривой. Средние скорости и площадь поперечного сечения реки измеряются для заданного уровня воды. Умножение скорости на площадь дает расход для этого уровня. После проведения измерений на нескольких уровнях может быть построена градуировочная таблица или кривая. После градуировки расход в реке можно определить, измерив уровень воды и найдя соответствующий расход по градуировочной кривой. Если на градуированном поперечном сечении установлен непрерывно регистрирующий уровнемер, расход реки можно определять непрерывно. Более мощные потоки (с большим расходом) способны переносить больше осадочного материала и более крупные частицы вниз по течению, чем менее мощные, благодаря большей силе. Мощные потоки также могут размывать берега рек и повреждать общественную инфраструктуру.
The catchment of a river above a certain location is determined by the surface area of all land which drains toward the river from above that point. The river's discharge at that location depends on the rainfall on the catchment or drainage area and the inflow or outflow of groundwater to or from the area, stream modifications such as dams and irrigation diversions, as well as evaporation and evapotranspiration from the area's land and plant surfaces. In storm hydrology, an important consideration is the stream's discharge hydrograph, a record of how the discharge varies over time after a precipitation event. The stream rises to a peak flow after each precipitation event, then falls in a slow recession. Because the peak flow also corresponds to the maximum water level reached during the event, it is of interest in flood studies. Analysis of the relationship between precipitation intensity and duration and the response of the stream discharge are aided by the concept of the unit hydrograph, which represents the response of stream discharge over time to the application of a hypothetical "unit" amount and duration of rainfall (e. g., half an inch over one hour). The amount of precipitation correlates to the volume of water (depending on the area of the catchment) that subsequently flows out of the river. Using the unit hydrograph method, actual historical rainfalls can be modeled mathematically to confirm characteristics of historical floods, and hypothetical "design storms" can be created for comparison to observed stream responses. The relationship between the discharge in the stream at a given cross section and the level of the stream is described by a rating curve. Average velocities and the cross sectional area of the stream are measured for a given stream level. The velocity and the area give the discharge for that level. After measurements are made for several different levels, a rating table or rating curve may be developed. Once rated, the discharge in the stream may be determined by measuring the level, and determining the corresponding discharge from the rating curve. If a continuous level recording device is located at a rated cross section, the stream's discharge may be continuously determined. Larger flows (higher discharges) can transport more sediment and larger particles downstream than smaller flows due to their greater force. Larger flows can also erode stream banks and damage public infrastructure.
Влияние улова на выбросы и морфологию
Г. Х. Дюри и М. Дж. Брэдшоу – два географа, разработавшие модели, демонстрирующие взаимосвязь между расходом воды и другими переменными в реке. Модель Брэдшоу описывала, как размер гальки и другие параметры изменяются от истока к устью, а Дюри исследовал взаимосвязи между расходом воды и такими переменными, как уклон русла и шероховатость. Эти модели основаны на идеях, представленных Леопольдом, Вольманом и Миллером в работе «Флувиальные процессы в геоморфологии», а также на влиянии землепользования на расход воды в реке и поступление наносов.
G. H. Dury and M. J. Bradshaw are two geographers who devised models showing the relationship between discharge and other variables in a river. The Bradshaw model described how pebble size and other variables change from source to mouth; while Dury considered the relationships between discharge and variables such as stream slope and friction. These follow from the ideas presented by Leopold, Wolman and Miller in Fluvial Processes in Geomorphology. and on land use affecting river discharge and bedload supply.
Входящий поток
Приток – это совокупность процессов в гидрологическом цикле, увеличивающих уровень воды в водных объектах. Большая часть осадков выпадает непосредственно над водными объектами, такими как океаны, или на суше в виде поверхностного стока. Часть стока поступает в ручьи и реки, а другая часть просачивается в грунт как грунтовое питание. Остальная часть просачивается в грунт посредством инфильтрации, часть которой проникает глубоко в землю для пополнения водоносных горизонтов.
Inflow is the sum of processes within the hydrologic cycle that increase the water levels of bodies of water. Most precipitation occurs directly over bodies of water such as the oceans, or on land as surface runoff. A portion of runoff enters streams and rivers, and another portion soaks into the ground as groundwater seepage. The rest soaks into the ground as infiltration, some of which infiltrates deep into the ground to replenish aquifers.