Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Масштабные эффекты изменения гидрологических характеристик по длине русловых систем Алексеевский Н. И МГУ
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Q – расход воды, м 3/c; F − площадь, с которой вода поступает в данный створ в момент времени t = ; - время добегания воды, ho и sп− соответствующий слой стока и потерь стока W – объем воды в стоковом элементе, м 3; Q – расходы воды, м 3/c (Qп поступления, Qр − удаления воды из этого элемента)
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. , Qр = [exp ( W) – 1] №№ стокового элемента 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Тип стока а , м-1 14 15 Характерные величины склоновых элементов интенсивность запасы воды hз, время a b , истечения воды q, мм с л с-1 км-2 грунтовый верхний подземный глубокий подземный исторический подземный 10 3, 16 1 105 3, 16∙ 105 106 103 4, 64∙ 102 2, 15∙ 102 69 121 195 3, 16∙ 10 -1 3, 16∙ 10 -2 3, 16∙ 10 -3 3, 16∙ 106 9, 85∙ 106 3, 16∙ 107 108 3, 16∙ 108 109 102 4, 64∙ 101 2, 15∙ 101 10 4, 64 2, 15 301 454 674 995 1464 2152 3, 16∙ 10 -4 3, 16∙ 109 100 3161 10 -4 1010 4, 64∙ 10 -1 4640 3, 16∙ 10 -5 быстрый грунтовый 12 13 Параметр 3, 16∙ 1010 2, 15∙ 10 -1 6812 10 -5 1011 10 -1 10000 3, 16∙ 10 -6 3, 16∙ 1011 4, 64∙ 10 -2 14678 10 -6 1012 2, 15∙ 10 -2 21540 Qо – расход воды из стокового элемента в начальный момент времени tо, и – коэффициенты, характеризующие процесс истечения воды из стокового элемента; = а*F; =b=b*F; F – площадь стокового элемента
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Индикационная гидрология - наука о закономерностях изменения осредненных характеристик речного стока, гидрографических и морфодинамических параметров русла и поймы рек
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Типы рисунков речной сети
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Mi = aiexp(bi. N) Порядок реки N– критерий (признак) подобия характеристик Mi системы поток-русло на разных участках русловой сети
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Что такое река 1 порядка? n верхнее звено эрозионной сети (порядок «реки» ? ) n река с длиной 1015 км n верхний неразветвленный водоток река с длиной менее 10 км n Схемы кодирования рек: традиционная (а), Хортона (б), Стралера. Филосова (в), Ржаницына (г), Шриве (д), Шайдеггера (е)
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Методы расчета N n n Р. Хортона Н. А. Ржаницына Е. А. Черных А. Шайдеггера Nч Общая идея n n N = log 2 S +1 S – число водотоков 1 порядка Nш= Nч+5 Nш Nр Nдр
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. I L, км L =a. Np I =c. N-d N F, км 2 F =b. Nd Зональные закономерности соответствия длины L, уклона I , площади водосбора F и порядка рек N
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Коэффициенты масштабного изменения площади водосбора (КF), длины и уклона рек (КL и КI) (Косицкий, 2003) Природная зона КF КL КI Колыма тайга 2, 0 1, 3 - Лена тайга 2, 0 1, 3 0, 7 Енисей тайга 2, 0 1, 3 - Печора тайга 2, 0 1, 3 0, 7 Северная Двина тайга 2, 0 1, 3 0, 8 Кама Ki =МN+1, i/MN, i Река тайга, см. леса 2, 1 1, 3 - Ока см. леса 2, 1 1, 3 - Дон лесостепь 2, 0 1, 4 0, 7 Амур тайга 2, 0 1, 3 -
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Зональное соответствие нормы стока Q 0 и порядка реки Nш Влияние рисунка сети на водоносность рек Модуль стока для характерного а 0 а 1 а 2 а 3 R расхода воды среднегодового -4, 86 0, 02 -0, 10 0, 38 0, 90 максимального 110, 6 0, 31 -2, 29 -6, 75 0, 57 минимального (летне-осеннего) -3, 56 0, 01 -0, 04 0, 29 0, 83 Минимального ( зимнего) -3, 13 0, 004 0, 01 0, 78 Зависимость модуля стока воды M от годовой суммы осадков P, суммы положительных температур T и порядка р. Амур N [Соколова, 2013]: Мi = a 0+a 1 P+a 2 T+a 3 N σε σ∆ 1, 51 59, 2 1, 69 0, 41 28 49 58 69
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Район Природные условия KQ 0 KQmax KQmin л KQmin з Северная Двина тайга 2, 0 1, 8 2, 2 2, 1 Печора тайга 2, 0 1, 9 2, 1 1, 7 2, 4 2, 3 2, 0 1, 8 2, 4 2, 1 1, 7 3, 0 2, 9 2, 1 1, 7 2, 6 2, 4 Ока смешанные и широколиственные леса тайга Кама Дон смешанные и широколиственные леса лесостепь Река Природная зона Коэффициенты масштабных изменений характерных расходов воды KQi взвешенных КR и влекомых наносов КG КQ КR КG Амур Ki =МN+1, i/MN, i тайга 2, 0 2, 2 1, 2 Северная Двина тайга 2, 0 1, 4 тайга, смешан. леса 2, 1 2, 3 1, 6 Ока смешанные леса 2, 1 1, 8 1, 4 Дон лесостепь 2, 1 2, 0 1, 4 Кама
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. B =f(Nш) для рек в бассейне Дона Nш 6 7 8 9 10 11 12 13 14 B, м 14 20 28 40 58 82 120 170 240 Коэффициенты масштабных изменений ширины русел для некоторых рек Река Печора Северная Двина Дон Колыма KB 1, 6 1, 4 1, 3 KB = BN+1/BN Зависимость относительной глубины потока h/B на плесах (1) и перекатах (2) от порядков рек NР [Ржаницин, 1960]
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Зависимость средней площади пойм от порядков рек и ее использование для определения их суммарной площади [Алексеевский, Нестеренко, 2012] Бассейн р. Ветлуга Бассейн р. Чепца Количество рек с порядком Nш Площадь поймы, км 2 1 39 58 13 19 2 fср, i = 100, 3 Nш − 1, 52 Порядок Nш 42 110 10 26 3 58 209 37 133 4 77 351 38 173 5 49 277 29 164 6 26 184 17 120 7 24 220 12 110 8 9 115 4 51 9 2 40 3 59 10 1 36 11 1 77 0 0 12 0 0 1 197 13 1 606 - - Суммарная площадь 2282 Суммарная площадь 1089
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Фаза водного режима j Пара- Тип гряд h gi, м А метры Б В Г Д ki 1 0, 032 0, 023 0, 005 1, 95 2, 00 1, 50 1, 40 1, 90 ki 1 0, 046 0, 018 0, 005 0, 003 ki 2 межень 0, 018 ki 2 половодье 0, 046 1, 95 2, 00 lghg, м А Линии функций hg=f(N) Д Линии раздела для разных (А, …Д) типов гряд lg. N Зависимость высоты hg различных типов гряд от порядков рек N [Алексеевский, 1987] Параметры зависимости hgi, j = ki 1 exp (ki 2 Nч) hgij – высота гряд i-того типа в j–тый сезон года Nч – порядок реки по Е. А. Черных (1971)
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Дельтовые разветвления неразветвленный, бесприточный участок разветвленный участок
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Расходы воды рек (lg. Q, м 3/с) Характеристики участков разветвлений Q =f (N) Qi Nу Порядки рек (lg N) К концепции «условных порядков» водотоков
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Тип рассредоточения стока в русловой сети Критерий подобия рассредоточения стока, N 1 слабое 0, 25 умеренное 0, 26 -0, 45 сильное 0, 46 -0, 65 предельно интенсивное > 0, 65 Нерациональная (а) и рациональная (б) структура мониторинга в дельтовых рукавах Характеристика отличий неразветвленных и разветвленных участков рек по плотности нерестилищ [Ермакова, Чалов, 2008]
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Временные нерусловые потоки Временные русловые потоки Постоянные русловые потоки Проблемы структурной организации водно-эрозионной сети
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. n n n неоднозначность выделения рек первого порядка ограничения дихотомической схемы кодирования элементов сети (N 1) различия в выделении порядков постоянных и временных водотоков 1 тип: • временные водотоки, формирующиеся между выступами грунта на склонах 2 тип: • временные водотоки в эфемерных руслах – результат слияния ручьев 1 типа 3 тип: • временные водотоки в овражнобалочной сети – результат слияния ручьев 1 и 2 типа 4 тип: • постоянные водотоки в естественных понижениях рельефа Проблемы создания единой системы кодировки элементов временных и постоянных водотоков
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Связь максимальных расходов и порядков водотоков Qmax=f (F) Реки Ручьи в оврагах и балках Склоновые потоки 21 0, 1 1 10
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. lg F -3. 0 2. 0 -1. 0 0. 0 1. 0 2. 0 3. 0 4. 0 5. 0 0. 1 0. 2 1. 0 0. 0 -1. 0 -2. 0 0. 4 lg NШ lg Qm 0. 3 0. 5 0. 6 0. 7 -3. 0 0. 8 -4. 0 0. 9 Номограмма для определения порядков временных и постоянных водотоков -5. 0 1. 0 Nш в зависимости от расхода воды (Qm) и площади водосбора (F)
Конференция памяти Ю. Б. Виноградова Санкт-Петербург, 16 -18 ноября 2013 г. Водоток Расстояние от истока, км Площадь водосбора, км 2 Максимальный расход воды, м 3/с Условный порядок Еловый 0, 03 0, 0023 0, 000085 0, 11 Центральный 0, 18 0, 01 0, 000343 0, 16 Сосновый 0, 43 0, 093 0, 00193 0, 29 Таежный 1, 3 0, 45 0, 0136 0, 44 Архиерейский 4, 7 2, 67 0, 0632 0, 72 Насва 31 1080 11, 9 3, 7 Полометь 112 2180 33, 7 4, 4 Пола 200 6450 84, 3 6, 0 Изменение максимальных расходов (м 3/с), площадей (км 2) и условных порядков временных и постоянных водотоков в бассейне р. Пола
Скачать презентацию Конференция памяти Ю Б Виноградова Санкт-Петербург 16 -18
5373388af39d9492d2551b277727698d.ppt