1.9. Оцінка запасів вр

Середня багаторічна величина водних ресурсів, або норма річного стоку річок, визначається за даними безпосередніх вимірювань витрат води і виражається в метрах кубічних на секунду (м³/с). Щоб отримати величину стоку (водних ресурсів) за рік, потрібно одержане значення норми помножити на кількість секунд у році, тобто

,

де – величина стоку за рік, м³;

– середня багаторічна величина річного стоку, м³/с;

– кількість секунд у році (для середнього року = 31,54·10⁶ с).

Розраховану таким чином величину водних ресурсів для зручності підрахунків і користування часто виражають у кубічних кілометрах (км³).

Водні ресурси річок, де систематичні спостереження за стоком не проводяться, визначаються звичайно за картами ізоліній середнього річного стоку або іншими способами. Як правило, значення стоку на картах позначають у модулях (л/с·км²) або за висотою шару стоку (мм). Для розрахунків водних ресурсів будь-якої річки за допомогою карти необхідно для центру її басейну визначити на карті значення модуля або шару стоку і провести розрахунки за формулою:

або

,

де – величина стоку за рік, м³;

– середньорічний модуль стоку, л/с·км²;

– площа басейну річки, км²;

– шар стоку, мм.

Модель витрати води можна уявити так (рис.1.2). Виділимо у площі живого перерізу маленьку площадку розмірами за глибиною і ширині . Витрата через цю площадку залежатиме від швидкості течії V, тобто

.

Зрозуміло, що загальна витрата води для всього живого перерізу дорівнюватиме сумі витрат через всі окремі площадки:

.

Остання формула відповідатиме дійсності у тому випадку, коли швидкість течії нормальна до площадки . В іншому разі формула матиме вигляд:

,

де α – кут між напрямком течії і лінією, перпендикулярною до площини живого перерізу.

Якщо показати швидкості течії у вигляді векторів, нормальних до площини водного перерізу, то витрату води, або модель витрати (рис. 1.2), яка проходить через водний переріз за одиницю часу, можна уявити як об'єм тіла, обмеженого двома площинами – поперечний водний переріз і горизонтальна площина поверхні води, – і криволінійною поверхнею, яка характеризує розподіл швидкості за шириною і глибиною.

Щоб визначити об'єм моделі витрати, потрібно обчислити площу живого перерізу і виміряти швидкість течії в різних місцях зо шириною річки (на швидкісних вертикалях) і в різних точках за глибиною.

Якщо в місцях швидкісних вертикалей розрізати модель витрати вертикальними площинами, перпендикулярними до площини живого перерізу, то одержимо окремі об'єми, які являють собою часткові витрати води.

Рис. 1.2. Модель витрати:

ОСВЕ – живий переріз; OMDNB – епюра поверхневих швидкостей; CDE – епюра швидкостей на вертикалі; MKN – ізотаха

Візьмемо, наприклад, живий переріз, у якому вимірювалися швидкості на семи швидкісних вертикалях. Значення середньої швидкості на кожній вертикалі дорівнює , ,..., і . За даними промірів, площі між швидкісними вертикалями дорівнюють , ,..., і . Тоді часткова витрата води між двома сусідніми швидкісними вертикалями, наприклад четвертою і п'ятою, для площадки дорівнюватиме:

,

а загальна витрата для всього живого перерізу – сумі часткових витрат води:

.

Середню швидкість для всього живого перерізу можна визначити за формулою:

,

,

де – загальна витрата води, м³/с;

– площа живого перерізу, м³.

Звідси .

Для підземних вод розрізняють ємнісні запаси і пружні запаси. Ємнісні запаси визначають за формулою:

,

де – коефіцієнт водовіддачі;

– об’єм пласта.

Пружні запаси підземних вод – це кількість води, яка міститься в тріщинах і порах напірних пластів і вивільнюється при відкриванні пласта (свердловиною). Ці запаси можуть бути оцінені за величиною напору над верхнім рівнем водоносного горизонту:

,

де – коефіцієнт пружної водовіддачі;

– площа поширення водоносного горизонту;

– середня величина напору.

Середні значення коефіцієнта для сипучих ґрунтів складають 10^-3 - 10^-4; для тріщинуватих порід – відповідно 10^-4 - 10^-6.

Серед інших методів оцінки запасів підземних вод виділимо математичні методи. За ними складають водний баланс для певної території, розв’язують рівняння водного балансу та виділяють складову підземних вод.