Лекция 4

Тема: Взаимосвязи осадков и стока. Объемы стока (часть 1)

Курс «Моделирование гидрологических процессов»

Этапы преобразования осадков в сток

Зависимости между осадками и стоком обычно разрабатываются для двух отдельных этапов.

Первый этап. Определение объема стока, который образуется за счет выпадения данного объема осадков в течение данного периода времени

Второй этап. Объем стока распределяется во времени

На этом этапе оценивается время добегания и спада паводочной волны, образуемой при выпадении осадков

Некоторые определения

Трансформация стока — это природный процесс преобразования множества локальных гидрографов стока в пределах речного бассейна в единый гидрограф стока в замыкающем створе

Два вида трансформации стока: склоновый и русловой

Склоновая трансформация - это перераспределение стока во времени в пределах речного бассейна в процессе его переноса от мест образования до попадания в русловую сеть

Русловая трансформация - перераспределение стока во времени в результате течения воды по русловой сети речного бассейна от мест ее попадания в сеть до устья главной реки или замыкающего створа на ней же

Геометрическая схематизация речного бассейна (1)

Простейшее представление - это бассейн, сложенный из одинаковых квадратов, имеющих уклон в направлении течения воды

Такой вариант наиболее удобен для применения конечно-разностной схемы при численном интегрировании дифференциальных уравнений

Рис. 1. Схема водосбора

1 - границы элементарных ячеек осреднения информации

2 - реальная русловая сеть

3 - схематизированная русловая сеть

4 - границы водосбора

5 - пункты установки плювиографов

Цифры в квадратах сетки - номера элементарных ячеек

Геометрическая схематизация речного бассейна (2)

Представление в виде конечных элементов - речной бассейн представляется в виде совокупности плоских геометрических фигур называемых конечными элементами, в вершинах которых находятся узловые точки, где сходятся углы нескольких фигур

Расходы воды из каждого элемента попадают в нижележащий элемент или русловую сеть

Последовательное суммирование расходов по длине русловой сети приводит в конце концов к расходу воды в замыкающем створе в каждый расчетный момент времени

Рис. 2 Схематизация речного бассейна 1 - граница водосбора

2 - границы частных водосборов

3 - границы конечных элементов

4 - схематизированная речная сеть

Индекс предшествующего увлажнения

Он определяется по уравнению:

It = I0kt + ΣPikt(i)

где I0 - начальное значение индекса k – коэффициент спада

t - расчетный интервал времени

Pi - количество суточных дождевых осадков, выпавших в течение этого интервала времени

ti - число дней, прошедших после каждого дня с осадками

Влияние растительного покрова, типа почв, а также других важных характеристик водосбора и времени года, учитывается при выборе значения коэффициента спада

Изменение индекса предшествующего увлажнения для суточного коэффициента спада равного 0,9

Использование индекса предшествующего увлажнения для оценивания дождевого стока

Начальный базисный сток

Базисный сток в виде стока грунтовых вод на начало ливня может использоваться как показатель начальной увлажненности бассейна

Использование базисного стока грунтовых вод в качестве показателя условий стока ограничивается обычно малыми бассейнами с малым временем добегания

Дефицит влажности почвы

Дефицит влажности почвы DUs определяется по следующему уравнению

DUs(t) - -дефицит влажности почвы в момент времени t DUs(t+1) - его значение через один расчетный интервал Rc - сток, обусловленный осадками и/или снеготаянием

ET - суммарное испарение за период времени между t и t+1 Дефицит влажности почвы изменяется в пределах от нуля до S