В гидрологии , сброс - это объемный расход (объем за время, в единицах м 3 /ч или фут 3 /ч) потока . Он равен произведению средней скорости потока (с размерностью длины за время, в м /ч или фут /ч) и площади поперечного сечения (в м 2 или фут 2 ). [1] Он включает любые взвешенные твердые частицы (например, осадок), растворенные химикаты, такие как CaCO
3(aq) или биологический материал (например, диатомовые водоросли ) в дополнение к самой воде. Термины могут различаться в зависимости от дисциплины. Например, речной гидролог, изучающий естественные речные системы, может определить сброс как поток , тогда как инженер, эксплуатирующий систему водохранилищ, может приравнять его к оттоку , в отличие от притока .
Расход — это мера количества любого потока жидкости за единицу времени. Количество может быть либо объемом, либо массой. Таким образом, расход воды из крана (водопроводного 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 литрам/минуту. Это средняя мера. Для измерения расхода реки нам нужен другой метод, и наиболее распространенным является метод «площадь-скорость». Площадь — это площадь поперечного сечения реки, а средняя скорость на этом участке должна быть измерена за единицу времени, обычно за минуту. Измерение площади поперечного сечения и средней скорости, хотя и простое по концепции, часто нетривиально для определения.
Единицы , которые обычно используются для выражения расхода воды в ручьях или реках, включают м3 / с (кубические метры в секунду), фут3 / с (кубические футы в секунду или cfs) и/или акро-футы в день. [2]
Обычно применяемая методология измерения и оценки расхода реки основана на упрощенной форме уравнения непрерывности . 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:
где
Например, средний расход реки Рейн в Европе составляет 2200 кубических метров в секунду (78 000 кубических футов/с) или 190 000 000 кубических метров (150 000 акро-футов) в день.
Из-за сложности измерения водомер часто используют в фиксированном месте на ручье или реке.
Гидрограф — это график, показывающий скорость потока (расхода) в зависимости от времени после определенной точки в реке, канале или водоводе, несущем поток. Скорость потока обычно выражается в кубических метрах или кубических футах в секунду (см² или cf²).
Гидрографы часто связывают изменения осадков с изменениями сброса с течением времени. [3] Это также может относиться к графику, показывающему объем воды, достигающей определенного водосброса или местоположения в канализационной сети. Графики обычно используются при проектировании канализации , более конкретно, при проектировании систем канализации поверхностных вод и комбинированных канализаций .
Водосбор реки выше определенного местоположения определяется площадью поверхности всех земель, которые стекают к реке выше этой точки. Сток реки в этом месте зависит от осадков на водосборной или дренажной площади и притока или оттока грунтовых вод в или из области, изменений потока, таких как плотины и ирригационные отводы, а также испарения и эвапотранспирации с поверхности земли и растений области. В штормовой гидрологии важным соображением является гидрограф расхода потока, запись того, как расход изменяется с течением времени после выпадения осадков. Поток поднимается до пикового расхода после каждого выпадения осадков, затем медленно падает . Поскольку пиковый расход также соответствует максимальному уровню воды, достигнутому во время события, он представляет интерес для исследований наводнений. Анализ взаимосвязи между интенсивностью и продолжительностью осадков и реакцией расхода потока облегчается с помощью концепции единичного гидрографа , который представляет собой реакцию расхода потока с течением времени на применение гипотетического «единичного» количества и продолжительности осадков (например, полдюйма в течение одного часа). Количество осадков коррелирует с объемом 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 наводнений, а также можно создать гипотетические «проектные штормы» для сравнения с наблюдаемыми реакциями потока.
Связь между расходом в потоке при заданном поперечном сечении и уровнем потока описывается кривой оценки . Средние скорости и площадь поперечного сечения потока измеряются для заданного уровня потока. Скорость и площадь дают расход для этого уровня. После проведения измерений для нескольких различных уровней может быть разработана таблица оценок или кривая оценок. После оценки расход в потоке может быть определен путем измерения уровня и определения соответствующего расхода по кривой оценок. Если непрерывное устройство регистрации уровня расположено в номинальном поперечном сечении, расход потока может определяться непрерывно.
Более крупные потоки (более высокие сбросы) могут переносить больше осадков и более крупных частиц вниз по течению, чем более мелкие потоки из-за их большей силы. Более крупные потоки также могут размывать берега рек и наносить ущерб общественной инфраструктуре.
GH Dury и MJ Bradshaw — два географа , которые разработали модели, показывающие связь между расходом и другими переменными в реке. Модель Bradshaw описывала, как размер гальки и другие переменные изменяются от источника к устью; в то время как Dury рассматривал связи между расходом и переменными, такими как уклон потока и трение. Они вытекают из идей, представленных Леопольдом, Вольманом и Миллером в Fluvial Processes in Geomorphology [ 4] и о землепользовании, влияющем на расход реки и поставку донного наноса. [5]
Приток представляет собой сумму процессов в рамках гидрологического цикла , которые повышают уровень воды в водоемах. [6] Большая часть осадков выпадает непосредственно над водоемами, такими как океаны, или на суше в виде поверхностного стока . [7] Часть стока попадает в ручьи и реки, а другая часть впитывается в землю в виде просачивания грунтовых вод . [8] Остальная часть впитывается в землю в виде инфильтрации, часть которой просачивается глубоко в землю, пополняя водоносные горизонты. [9]
