Файл: Неклюкова.pdf

размывающей деятельности. Скорость течения речного потока 

неодинакова в разных частях живого сечения. Многочисленные 

измерения показывают, что наибольшая скорость обычно наблю­

дается близ поверхности. По мере приближения к дну и к стен­

кам русла скорость течения плавно убывает, и в придонном слое 

воды, толщиной всего несколько десятков миллиметров, она рез­

ко уменьшается, достигая у самого дна величины, близ­

кой к 0. 

Линии распределения равных скоростей по живому сечению 

реки —

 изотахи.

 Ветер, дующий против течения, замедляет ее. 

Замедляет скорость движения воды на поверхности и ледяной 

покров реки. Струя в потоке, имеющая наибольшую скорость, 

называется его

 динамической осью,

 струя наибольшей скорости 

на поверхности потока —

 стрежнем.

 При некоторых условиях, на­

пример при ветре, попутном течении, динамическая ось потока 

оказывается на поверхности и совпадает со стрежнем. 

Средняя скорость в живом сечении

 (v

cp

) вычисляется по фор­

муле Шези:

 v = CyRi,

 где

 R

 — гидравлический радиус,

 i

 — 

уклон водной поверхности на участке наблюдений,

 С

 — коэффи­

циент, зависящий от шероховатости и формы русла (последняя 

скорость определяется с помощью специальных таблиц). 

Речной сток. Речной сток называют общим, так как вода по­

ступает в реку в результате поверхностного и подземного стока 

с площади ее водосборного бассейна. 

Речной сток характеризуется расходом реки, объемом, моду­

лем, слоем и коэффициентом стока. 

Расход

 (Q)

 —количество воды (м

3

), протекающей через жи­

вое сечение реки за одну секунду.

 Q=F-v

C

p,

 где

 F

 — площадь 

живого сечения реки

 (u

2

),v

cp

— средняя скорость течения (м/сек). 

По этой формуле можно вычислить среднесуточный, среднеме­

сячный, среднесезонный, среднегодовой и средний многолетний 

расход. По данным измерения расхода строятся графики — гид­

рографы, показывающие изменение количества воды в реке, т. е. 

режима реки. 

Объем стока

 (W)

 — количество воды, протекающее через жи­

вое сечение за некоторый промежуток времени;

 W—Q'T,

 где 

Q

 — расход воды,

 Т

 — количество секунд в рассматриваемом про­

межутке времени. Объем стока вычисляется, как и расход, сред­

ний за сутки, за месяц, за год и т. д. В таблице 28 приведен рас­

ход некоторых рек '. 

Модуль стока

 (М)

 — количество воды в литрах, стекающее 

с одного квадратного километра площади водосборного бассейна 
за одну секунду. Д/=10

3

 j

 л/сек км

2

 (10

3

 —переходный коэф­

фициент от м

3

/сек к л/сек). Модуль стока Амазонки более 20 л/сек, 

Невы — Ю л/сек, Нила — 1 л/сек. 

1

  Д а в ы д о в Л. К.

 и

 др. Общая

 гидрология. Л., 1973,

 с.

 291. 

282 

Т а б л и ц а

 23 

Реки 

Амазонка 

Конго 

Ганг 

Янцзы 

Енисей 

Миссисипи 

Расход (мз/сен) 

175 000 

39 160 

38 000 

31000 

19 800 

18 400 

Реки 

Амур 

Волга 

Дунай 

Нил 

Амударья 

Сыр дар ь я 

Расход (м

3

/сек) 

10 800 

7 710 

6 430 

2 750 

2 000 

570 

Если объем стока распределить ровным слоем по всей пло­

щади водосборного бассейна, получим слой стока (мм). Слой 

стока для всей суши в среднем 727 мм, для областей, имеющих 

сток в Океан 860 мм, для областей с внутренним стоком 240 мм 

в год. 

Отношение слоя стока к слою осадков, выпавших в бассейн 

реки за то же время, —

 коэффициент стока (К). К=-у,

 где 

X

 — слой осадков. Коэффициент стока — величина, показываю­

щая, какая часть осадков идет на сток. Для бассейна Амазонки 

К

 = 0,28, для Невы if = 0,65, для Нила

 /£ = 0,04.

 Для всей суши 

/£ = 0,34;

 это значит, что стекает Уз выпавших на сушу осадков. 

Годовой сток подсчитывается в умеренном климате за гидро­

логический год, начинающийся осенью (1 октября или 1 ноября), 

когда запасы влаги в речных бассейнах, переходящие из одного 

года в другой, малы. При подсчете за календарный год сток и 

осадки не могут соответствовать друг другу. Осадки, выпавшие 

в конце одного года, стекают весной следующего года. 

Речной сток — функция всего комплекса природных условий: 

климата, геологического строения, слоя активного водообмена, 

почв, растительности, озер, болот,— а также природопреобразую-

щей деятельности людей. Это один из элементов водного баланса 

бассейна, который можно определить на основании уравнения: 

осадки + конденсация = испарение+сток. 

Из уравнения водного баланса видно, что важнейший фактор 

формирования стока —

 климат.

 Он определяет величину увлаж­

нения, зависящую от количества атмосферных осадков (основной 

элемент приходной части водного баланса) и испаряемости (ос­

новной показатель расходной части баланса). Чем больше коли­

чество осадков и меньше испаряемость, тем выше увлажнение и 

тем значительнее сток. Осадки и испаряемость определяют по­

тенциальные возможности стока. Действительный сток зависит 

от всего комплекса условий. 

Климат влияет на сток не только непосредственно, но и через 

почвы, растительность, рельеф, которые в той или иной степени 

зависят от климата. Влияние климата на сток как непосредст-

283 

венно, так Й через другие компоненты проявляется в зональных 
различиях величины и характера стока. Отклонение величин фак­
тически наблюдаемого стока от зонального вызывается местными, 

внутризональными различиями физико-географических условий. 

Очень важное место среди факторов, определяющих речной 

сток, его поверхностную и подземную составляющие, занимает 

почвенный покров,

 играющий роль посредника между климатом 

и стоком. От свойств почвенного покрова зависит величина по­
верхностного стока, расход воды на испарение, транспирацию и 
питание подземных вод: если почва слабо впитывает воду, по­
верхностный сток велик, в почве аккумулируется мало влаги, 
расход на испарение и транспирацию незначителен, питание под­
земных вод невелико. При тех же климатических условиях, но 

при большой инфильтрационной способности почвы поверхност­
ный сток, наоборот, мал, в почве аккумулируется много влаги, 
расход на испарение и транспирацию велик, обильно питание 
подземных вод. Во втором из двух описанных случаев величина 
поверхностного стока меньше, чем в первом, но зато за счет под­
земного питания он более равномерен. Почва, впитывая воду ат­
мосферных осадков, может удерживать ее и пропускать вглубь 
за пределы зоны, доступной для испарения. От водоудерживаю-
щей способности почвы зависит соотношение расхода воды на 
испарение из почвы и на питание подземных вод. Почва, 

хорошо удерживающая воду, расходует больше воды на испаре­
ние и меньше пропускает ее вглубь. В результате переувлажне­
ния почвы, обладающей высокой водоудерживающей способ­
ностью, поверхностный сток увеличивается. Свойства почв комби­
нируются по-разному, и это отражается на стоке. 

Влияние

 геологического

 строения на речной сток определя­

ется в основном водопроницаемостью горных пород и сходно 
с влиянием почвенного покрова. Имеет значение также залегание 
водоупорных слоев по отношению к дневной поверхности. Глу­

бокое залегание водоупоров способствует сохранению просочив­
шихся вод от расходования на испарение. Геологическое строе­

ние влияет на степень зарегулированности стока, на условия пи­
тания подземных вод. 

Влияние геологических факторов более всех других зависит 

от зональных условий и в некоторых случаях перекрывает их 
влияние. 

Растительность

 влияет на величину стока непосредственно и 

через почвенный покров. Непосредственное ее влияние заключа­
ется в транспирации. Речной сток зависит от транспирации так 

же, как от испарения с почвы. Чем больше транспирация, тем 
меньше обе составляющие речного стока. Кроны деревьев задер­
живают до 50% выпавших осадков, которые затем с них испа­

ряются. Зимой лес предохраняет почву от промерзания, весной 
умеряет интенсивность снеготаяния, что способствует просачива­
нию талых вод и пополнению запасов вод подземных. Влияние 

284 

растительности на сток через почву обусловлено тем, что расти­
тельность является одним из факторов почвообразования. От ха­
рактера растительности зависят инфильтрационные и водоудер-
живающие свойства. Исключительно велика ияфильтрационная 

способность почвы в лесу. 

Сток в лесу и в поле в общем различается мало, но структура 

его существенно отлична. В лесу меньше поверхностный сток и 
больше запасы почвенных и грунтовых вод (подземный сток), 
более ценных для хозяйства. 

В лесу в соотношениях между составляющими стока (поверх­

ностной и подземной) обнаруживается зональная закономер­
ность. В лесах лесной зоны из-за более высокой увлажненности 
поверхностный сток значителен, хотя и меньше, чем в поле. 
В лесостепной и степной зонах в лесу поверхностный сток прак­
тически отсутствует и вся вода, усвоенная почвой, расходуется 
на испарение и питание подземных вод. В общем влияние леса 

на сток водорегулирующее и водоохранное. 

Рельеф

 воздействует на сток различно в зависимости от раз­

меров форм. Особенно велико влияние гор. С высотой изменяется 
весь комплекс физико-географических условий (высотная пояс­
ность). В связи с этим изменяется и сток. Так как смена комп­
лекса условий с высотой может происходить очень быстро, общая 
картина формирования стока в высотных горах усложняется. 
С высотой количество осадков до определенного предела увели­
чивается, сток возрастает. Особенно заметно увеличение стока 
на наветренных склонах, например модуль стока на западных 
склонах Скандинавских гор составляет 200 л/сек км

2

. Во внут­

ренних частях горных областей сток меньше, чем в окраинных. 
Важное значение приобретает рельеф для формирования стока 
в связи с распределением снежного покрова. Существенно влияет 
на сток микрорельеф. Мелкие впадины рельефа, в которых со­
бирается вода, способствуют ее инфильтрации и испа­
рению. 

Уклон местности и крутизна склонов оказывают влияние на 

интенсивность стока, на его колебания, но не сказывается суще­

ственно на величине стока. 

Озера,

 испаряя накапливающуюся в них воду, уменьшают 

•сток, и вместе с тем являются его регуляторами. Особепно ве­

лика в этом отношении роль больших проточных озер. Количе­
ство воды в реках, вытекающих из таких озер, почти не изменя­
ется в течение года. Например, расход Невы—1000—5000 м

3

/сек, 

тогда как расход Волги у Ярославля до ее зарегулирования ко­
лебался в течение года от 200 до 11000 м

3

/сек. 

Сильное влияние на сток оказывает

 хозяйственная деятель­

ность людей,

 вносящая большие изменения в природные комп­

лексы. Велико значение воздействия людей на почвенный по­
кров. Чем больше распаханных пространств, тем большая часть 

атмосферных осадков просачивается в почвогрунт, увлажняет 

285 

Рис. 100. График составных частей стока (на примере реки Ижоры) 

почву и питает подземные воды, тем меньшая их часть стекает 
по поверхности. Примитивное земледелие вызывает обесструкту-
ривание почв, снижение их способности усваивать влагу и, сле­

довательно, увеличение поверхностного стока, ослабление под­
земного питания. При рациональном земледелии возрастает 

инфильтрационная способность почв. Воздействуют на сток снего­
задержание, направленное на увеличение влаги, поступающей 
в почву. Регулирующее влияние па речной сток оказывают искус­

ственные водохранилища. Уменьшает сток расход воды на оро­
шение и водоснабжение. 

Прогноз водоносности и режима рек важен для планирования 

использования водных ресурсов страны. В СССР разработан спе­
циальный метод прогноза, основанный на экспериментальности 
изучения различных приемов хозяйственного воздействия на эле­
менты водного баланса. 

Распределение стока на территории можно показать с по­

мощью специальных карт, на которых нанесены изолинии величин 
стока — модулей или годового стока. На карте (стр. 288—289) 
видно проявление широтной зональности в распределении стока, 
особенно хорошо выраженной на равнинах. Отчетливо выявляется 

также влияние рельефа на сток. 

28о 

Питание рек. Выделяют 4 основных источника питания рек: 

дождевое, снеговое, ледниковое, подземное. Роль того или иного 
источника питания, их сочетание и распределение во времени 
зависит главным образом от климатических условий. Например, 
в странах с жарким климатом снеговое питание отсутствует, не 
питают реки и глубоко залегающие грунтовые воды, и единствен­
ным источником питания оказывается дождевое. В холодном 
климате основное значение в питании рек приобретают талые 
воды, а зимой грунтовые. В умеренном климате сочетаются раз­
личные источники питания (рис. 100). 

В зависимости от питания количество воды в реке изменяется. 

Эти изменения проявляются в колебаниях уровня реки. Система­
тические наблюдения за уровнем рек позволяют выяснить зако­
номерности в изменениях количества воды в реках во времени — 
их режим. 

В режиме рек умеренно-холодного климата, в питании кото­

рых важную роль играют талые снеговые воды, отчетливо выде­
ляются 4 фазы, или гидрологических сезона: весеннее половодье, 
летняя межень, осенние паводки и зимняя межень'. Половодья, 
паводки и межеиь свойственны режиму рек, находящихся в иных 

климатических условиях. 

Половодье

 — ежегодно повторяющееся в один и тот же се­

зон, относительно длительное и значительное увеличение количе­
ства воды в реке, сопровождающееся подъемом уровня. Опо вы­
зывается весенним таянием снега на равнинах, летним таянием 
снега и льда в горах, обильными дождями. 

Время наступления и продолжительность половодья в разных 

условиях различны. Половодье, вызванное таянием снега на рав­
нинах, в условиях умеренного климата наступает весной, в хо­
лодном климате — летом, в горах растягивается на весну и лето. 
Половодья, вызванные дождями, в муссонном климате захваты­
вают весну и лето, в экваториальном — приходятся на осень, а 
в средиземноморском — наступают зимой. Сток некоторых рек 

за время половодья составляет до 90% годового стока. 

Межень

 — наиболее низкое стояние воды в реке при преобла­

дании подземного питания. Летняя межень наступает в резуль­
тате высокой инфильтрационной способности почв и сильного 
испарения, зимняя — в результате отсутствия поверхностного пи­

тания. 

Паводки

 — относительно кратковременные и непериодические 

подъемы уровня воды в реке, вызываемые поступлением в реку 
дождевых и талых вод, а также пропусками воды из водохрани­
лищ. Высота паводка зависит от интенсивности дождя или снего­

таяния. 

1

 «Межа» — середина, граница, 

287 

Экватор 

Южный jponm 

Годовой сток в мм слоя: 

менее 50 

от 50 до 200 

от 200 до 600 

от 600 до 1500 

более 1500 

950 О 950 1900 км 

• . • ч . i i -J 

90

s

 80° 70° 60° 50° 40° 30' 20' 

Северная широта 

Е23 Осадки 

Рис. 101. 

Карта стока 

А. И. Воейков, рассматривавший реки как «продукт кли­

мата» их бассейнов, создал в 1884 г. классификацию рек по 

условиям питания. Идеи, положенные в основу классификации 
рек Воейкова, были учтены в ряде классификаций. Наиболее пол­
ная и четкая классификация разработана М. И. Львовичем. Реки 
классифицируются в зависимости от источника питания и от ха­
рактера распределения стока в течение года. Каждый из четырех 

источников питания

 (дождевое, снеговое, ледниковое, подземное) 

при определенных условиях может оказаться почти единствен­
ным (почти исключительным), составляя более 80% всего пита­
ния, может иметь

 преимущественное

 значение в питании реки 

(от 50 до 80%) и может

 преобладать

  ( > 5 0 % ) среди других 

источников, также играющих в нем заметную роль. В последнем 

случае питание называется смешанным. 

Сток бывает

 весенним, летним, осенним

 и

 зимним.

 При этом 

он может сосредоточиваться почти исключительно  ( > 8 0 % ) или 
преимущественно (от 50 до 80%) в одно из четырех времен года 
или происходить во все времена года,

 преобладая

  ( < 5 0 % ) в одно 

из них. 

Естественные сочетания различных комбинаций источников 

питания с разными вариантами распределения стока в течение 
года позволили выделить типы

 водного режима рек

 (см. карту-

вкладку «Типы водного режима рек»). На основании главных 

закономерностей водного режима выделяются основные

 зональ­

ные

 его типы: полярный, субарктический, умеренный, субтропи­

ческий, тропический и экваториальный. 

Реки

 полярного типа

 короткий период питаются талыми во­

дами полярных льдов и снега, большую же часть года они пере­
мерзают. Реки

 субарктического типа

 питаются талыми снеговыми 

водами, подземное питание их очень незначительно. Многие, даже 
значительные реки перемерзают. Наивысший уровень эти реки 
имеют летом (летнее половодье). Причина — поздняя весна и 
летние дожди. 

Реки

 умеренного типа

 делятся на 4 подтипа: 1) с преоблада­

нием питания за счет весеннего таяния снежного покрова; 
2) с преобладанием дождевого питания при наибольшем стоке 

весной как вследствие обилия дождей, так и таяния снега; 

3) с преобладанием дождевого питания зимой при более или ме­

нее равномерном распределении осадков в течение года; 
4) с преобладанием дождевого питания летом за счет обложных 

дождей муссонного происхождения. 

Реки

 субтропического типа

 питаются главным образом зимой 

дождевыми водами. 

Реки

 тропического типа

 отличаются малым стоком. Преобла­

дает летнее дождевое питание, зимой осадков мало. 

Реки

 экваториального типа

 имеют обильное дождевое питание 

в течение всего года; наибольший сток бывает осенью соответст­

вующего полушария. 

290 

Для рек горных областей характерны закономерности верти­

кальной поясности. 

Сток изменчив, так как изменчивы условия в речных бассей­

нах. Изменения его могут быть периодическими и непериодиче­

скими. К первым относятся сезонные колебания стока, вторые 

могут зависеть, например, от деятельности людей. Время и мас­
штабы отклонений величины стока от средней очень важно знать 
заранее для строительства гидроэлектростанций, водоснабжения, 

4

 судоходства и т. д. 

Предсказания стока основываются на учете возможных изме­

нений количества осадков, интенсивности испарения, снеготая­
ния, колебания запасов грунтовых вод, изменения глубины их 
залегания. 

Сток можно регулировать, т. е. распределять во времени, 

в соответствии с его потреблением. Для этого воздействуют на 
склоновый сток в бассейне (начальное звено речного стока) 
путем лесонасаждения, снегозадержания, сооружения плотин 
в оврагах и т. п. Но главное в регулировании стока — накопление 
воды в водохранилищах в период избытка стока и использовании 

в период его недостатка. Применяют регулирование суточное, не­
дельное, сезонное (годовое), многолетнее. Суточное и недельное 

обычно вызвано не колебаниями стока, а неравномерным его по­
треблением. При сезонном регулировании перераспределение 

стока происходит между сезонами, при многолетнем — между 

маловодными и многоводными годами. Регулирование стока по­
зволяет равномерно снабжать электроэнергией гидростанции, 
ликвидировать весенние разливы рек, сопровождаемые в ряде 

случаев наводнениями, орошать земли в летний период, сде­
лать реки судоходными в течение всего года на всем протя­
жении. 

Энергия потока. Поток воды, движущийся в русле, обладает 

энергией и способен производить работу. Эта способность зависит 

от массы движущей воды и ее скорости. Энергия реки на участке 
длиной

 L

 км при падении А/г и расходе

 Q

 м

3

/сек равна 

1000-(?-# кгм/сек, или 9,81-10

3

-(?-Я Дж. Секундная энергия 

реки на данном ее участке, выраженная в киловаттах (9,81

 QH)

,— 

кадастровая мощность. Сумма мощностей всех участков реки — 
полная мощность. 

Потенциальная мощность всех рек Советского Союза опреде­

ляется приблизительно в 500 млн. кВт. 

Энергия рек расходуется на преодоление трения, размыв, 

перенос материала в растворенном, взвешенном и влекомом сос­
тояниях. 

В результате процессов размыва (эрозии), переноса (тран­

спортировки) и отложения (аккумуляции) наносов формируется 
русло реки. 

291