Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Разряд (значения) .

В гидрологии , разряд является объемным расходом из воды , которая транспортируется через заданную площадь поперечного сечения. [1] Он включает любые взвешенные твердые вещества (например, отложения), растворенные химические вещества (например, CaCO 3 (водн.) ) Или биологический материал (например, диатомовые водоросли) в дополнение к самой воде. Условия могут отличаться в зависимости от дисциплины. Например, речной гидролог, изучающий естественные речные системы, может определить сток как речной сток , тогда как инженер, эксплуатирующий систему водохранилища, может приравнять его к оттоку , в отличие от притока .

Теория и расчет [ править ]

Разряд - это мера количества любого потока жидкости за единицу времени. Количество может быть либо объемом, либо массой. Таким образом, расход воды из крана (крана) можно измерить с помощью мерного кувшина и секундомера. Здесь расход может составлять 1 литр за 15 секунд, что эквивалентно 67 мл / секунду или 4 литра / минуту. Это средний показатель. Для измерения расхода реки нам нужен другой метод, и наиболее распространенным является метод «площадь / скорость». Площадь - это площадь поперечного сечения реки, и средняя скорость на этом участке должна быть измерена за единицу времени, обычно минуту. Измерение площади поперечного сечения и средней скорости, хотя и простое по своей концепции, часто бывает нетривиальным для определения.

Эти блоки , которые обычно используются , чтобы выразить разряд в потоках или рек , включают м ³ / с (кубических метров в секунду), ft³ / с (кубических футов в секунду или CFS) и / или акр-футов в сутки. [2]

Обычно применяемая методология измерения и оценки стока реки основана на упрощенной форме уравнения неразрывности . Уравнение подразумевает, что для любой несжимаемой жидкости, такой как жидкая вода, расход (Q) равен произведению площади поперечного сечения потока (A) и его средней скорости ( ) и записывается как:

куда

  • - расход ([L 3 T −1 ]; м 3 / с или фут 3 / с)
  • это поперечное сечение площадь участка канала , занимаемый потоком ([L 2 ]; м 2 или фут 2 )
  • - средняя скорость потока ([LT -1 ]; м / с или фут / с)

Например, средний расход реки Рейн в Европе составляет 2 200 кубических метров в секунду (78 000 куб футов / с) или 190 000 000 кубометров (150 000 акров футов) в день.

Из-за трудностей измерения расходомер часто используется в фиксированном месте на ручье или реке.

Сброс водосбора [ править ]

Водосбора реки выше определенного местоположения определяется площадью поверхности всей земли , которая стекает по направлению к реке сверху этой точки. Расход реки в этом месте зависит от количества осадков на водосборе или водосборной площади и притока или оттока грунтовых вод в район или из него, модификаций потока, таких как плотины и отводы для орошения, а также испарения и эвапотранспирации с земли и растений в этом районе. поверхности. В штормовой гидрологии важным аспектом является гидрограф расхода потока, запись того, как расход изменяется во времени после выпадения осадков. После каждого выпадения осадков поток поднимается до пикового значения, а затем падает в медленном спаде.. Поскольку пиковый расход также соответствует максимальному уровню воды, достигнутому во время события, он представляет интерес для исследований наводнений. Анализ взаимосвязи между интенсивностью и продолжительностью выпадения осадков и реакцией на расход воды в ручье помогает концепция единичного гидрографа., который представляет собой реакцию расхода потока во времени на применение гипотетической «единицы» количества и продолжительности дождя (например, полдюйма за один час). Количество осадков зависит от объема воды (в зависимости от площади водосбора), которая впоследствии вытекает из реки. Используя метод единичного гидрографа, можно математически смоделировать фактические исторические осадки для подтверждения характеристик исторических паводков, а также создать гипотетические «расчетные штормы» для сравнения с наблюдаемыми реакциями потока.

Взаимосвязь между расходом в потоке в данном поперечном сечении и уровнем потока описывается кривой оценки . Средние скорости и площадь поперечного сечения потока измеряются для данного уровня потока. Скорость и площадь дают расход для этого уровня. После проведения измерений для нескольких различных уровней можно разработать рейтинговую таблицу или рейтинговую кривую. После расчета расход в потоке может быть определен путем измерения уровня и определения соответствующего расхода по кривой рейтинга. Если устройство непрерывной регистрации уровня расположено в номинальном поперечном сечении, расход потока можно определять непрерывно.

Большие потоки (более высокие сбросы) могут переносить больше отложений и более крупных частиц вниз по потоку, чем меньшие потоки, из-за их большей силы. Более крупные потоки также могут разрушить берега рек и нанести ущерб общественной инфраструктуре.

Влияние улова на выделение и морфологию [ править ]

Г. Х. Дьюри и М. Дж. Брэдшоу - два географа, которые разработали модели, показывающие взаимосвязь между расходом и другими переменными в реке. Модель Брэдшоу описывает, как размер гальки и другие переменные изменяются от источника к устью; в то время как Дьюри рассмотрел взаимосвязь между расходом и такими переменными, как наклон ручья и трение. Они вытекают из идей, представленных Леопольдом, Вулманом и Миллером в работе « Флювиальные процессы в геоморфологии» . [3] и о землепользовании, влияющем на сток реки и запасы русла. [4]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Бьюкенен, Т.Дж. и Сомерс, В.П., 1969, Измерения расхода на измерительных станциях: методы геологической разведки США для исследования водных ресурсов, Книга 3, Глава A8, стр. 1.
  2. Перейти ↑ Dunne, T. , and Leopold, LB , 1978, Вода в планировании окружающей среды: Сан-Франциско, Калифорния, WH Freeman, стр. 257–258.
  3. ^ LB Леопольд, MG Wolman JP и Миллер, Флювиальные процессы в геоморфологии , WH Freeman, Сан-Франциско, 1964.
  4. ^ GM Кондольф, Х. Пиегай и Н. Лэндон, «Реакция канала на увеличение и уменьшение количества ложных слоев в результате изменения землепользования: контрасты между двумя водосборами», Геоморфология , 45 / 1–2, стр. 35–51.

Внешние ссылки [ править ]

  • «Глава 14: Взаимоотношения стадии и разряда» (PDF) . Национальный технический справочник USDA NRCS . Часть 630: Гидрология. USDA . Апрель 2012 г.
  • Национальный технический справочник USDA NRCS . Часть 630: Гидрология. USDA . Май 2012 г.