ТЕМА 1. Предмет и задачи инженерной гидрологии

Гидрология– наука о воде. Наука, изучающая взаимосвязи, происходящие между гидросферой, атмосферой и литосферой (земная кора и верхняя мантия).

Гидрология состоит из нескольких разделов:

1. Гидрометеорология (гидрология атмосферы);

2. Гидрология суши;

3. Гидрология океанов и морей (океанология);

4. Лимнология (озероведение);

5. Болотоведение;

6. Гидрогеология;

7. Гляциология.

Синтез этих знаний является теоретической базой для развития отдельных гидрологических дисциплин – гидрологии, инженерной гидрологии, гидрологических прогнозов.

Вся масса земных вод оценивается в 30 млрд.км^3. В воде содержатся почти все элементы таблицы Менделеева. Московский ученый П.Д. Новиков приводит таблицу содержания элементов в одном кубокилометре океанской воды:

Многогранная бесценность воды нам известна, но энергетическая ценность воды нам более понятна. Например, потенциальная мощность рек СССР составляет 280 млн.кВт, в США запасы гидроэнергии около 80 млн.кВт., в Канаде 30 млн.кВт., в Норвегии 10 млн.кВт., во Франции 6 млн.кВт., в Италии 8 млн.кВт. Например, сток Енисея в 2,5 раза больше реки Волга и почти равен стоку всех рек Европейской части страны.

Освоение гидроэнергетических мощностей рек, строительство гидроузлов, их эксплуатация требует глубокого изучения режима рек. Реки приносят воду в озера и уносят её из них; реки питаются за счет болот, а иногда пополняют водные запасы их; испарения с водных поверхностей, конденсируясь на вершинах гор, образуют ледники, а тающие ледники отдают воду рекам. Так работают большой и малый круговороты воды в природе.

Существует несколько методов исследований режима стока.

Гидрометрический метод. Исследовательские работы по изучению режима рек с помощью ГМС и ГМП проводятся по специальным методикам наблюдений и расчетам. Данными работами занимается гидрометрия. Систематическим описанием рек и их режима занимается специальный раздел гидрологии, носящий название – гидрография.

Метод научных гидрологических обобщений. Материалы многолетних систематических наблюдений со всей территории, получаемые с помощью опорной гидрометсети, региональных воднобалансовых (стоковых) станций, позволяют решить основную задачу инженерной гидрологии - это установление причинных качественных и количественных связей основных гидрологических явлений. Выявляют закономерности формирования и распределения стока по территориям и его изменчивости во времени.

Метод лабораторного и математического моделирования состоит из 3-х подвидов:

а) метод суммарных коэффициентов – анализ основных факторов исследуемых зависимостей;

б) метод картографической интерполяции;

в) метод гидрологической аналогии – подбор рек – аналогов.

Характерным свойством гидрологического режима является его неповторяемость. Условно – «дважды в одну и ту же воду не войдешь». Процессы формирования речного стока представляют собой многопричинное, сложное, многофакторное природное явление, поэтому его изучение строится на основе глубокого анализа всей природной среды.

Метод суммарных коэффициентов – заключается в выделении основных факторов исследуемых зависимостей, с учетом остальных действующих факторов, путем введения суммарных коэффициентов.

Метод картографического изображения и географической интерполяции основан на допущении, что все характеристики стока, элементы географического ландшафта плавно изменяются по территории и подчиняются законам географической и вертикальной зональности.

Данный метод в основном и используется в масштабах всей нашей необъятной страны, где протекают 2960 тыс. рек, ручьев и водотоков. Вести гидрометрические наблюдения на всех реках – просто невозможно. Поэтому расчетные характеристики стока устанавливаются непосредственно по материалам наблюдений, а при отсутствии таких материалов - косвенными методами. Одним из этих методов является метод гидрологической аналогии – он состоит в подборе опорных бассейнов – аналогов, характеристики стока которых близки или с некоторыми поправочными коэффициентами пересчитываются на неизученный водосбор.

Надежность методов и расчетных параметров зависит от точности инструментальных измерений исходных данных, наличия материалов для наблюдения факторов формирования стока:

- C - осадки;

- g - фильтрация воды в почву, характер подстилающей поверхности, почв;

- c - испарение с суши и поверхности водоемов, транспирация;

- рельеф, высота, размеры бассейнов, гидрографическая сеть и гидрогеология водосборов;

- антропогенные влияния человеческой деятельности (водозаборы и т.д.);

- другие.

Учитывая множественность факторов и непредсказуемость их поведения при расчетах используются методы теории вероятностей к гидрологическим расчетам и приемы математической статистики.

Таким образом, совокупность теории образования и прохождения стока в пространстве и во времени, разработка методик расчетов гидрологических характеристик для осуществления водохозяйственных и различных инженерных задач – это и есть учение о речном стоке, а предмет – Инженерная гидрология.

Дата добавления: 2014-07-23; просмотров: 450; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!