Решение. 1. Построенный по данным ежедневных расходов воды гидрограф приведен на рис

1. Построенный по данным ежедневных расходов воды гидрограф приведен на рис. 4, а даты фаз половодья в верхнем и нижнем створах реки Сейм в таблице 1.1.

Выбранный масштаб: вертикальный – 1см = 100 м³/с, горизонтальный – 1 см = 10 дней = 10 • 24 • 60 • 60 = 864 000 сек

Рис.4. Гидрограф р. Сейма у г. Рыльска

1 - подземный сток; 2 - поверхностный сток

Таблица 1

Даты фаз половодьяр. Сейм,

начало (НВП), пик и окончание (ОВП) половодья

2. Рассмотрим расчленение гидрографа:

Для выделения подземного стока на гидрографе при условии гидравлической связи поверхностных вод с подземными водами (схему взаимодействия см. рис. 1б) необходимо использовать следующий порядок вычислений:

2.1. Предположим, что весеннее половодье во всем бассейне начинается одновременно. Его определяют по данным наблюдений верхнего створа с. Зуевка, когда происходит начало быстрого увеличения расхода воды в реке – 23.03 (табл. 1), прекращение стока подземных вод в реку из водоносных горизонтов гидравлически связанных с рекой наступает также одновременно. На рис. 4 это отмечено линией АВ, соответствующей 23.03. Подземное питание вследствие подпора прекратилось с 23.03, но грунтовые воды, поступившие в русло в верховьях до 23.03 стекают вниз по реке вместе с паводочной волной. Для того чтобы узнать время Т,за которое эти воды дойдут до створа в г. Рыльске, необходимо определить пик половодья в обоих створах, вычислить скорость добегания и Т – время добегания. Пик половодья в любом створе определяется по максимальной величине расхода воды в реке и обычно это дата одного дня. Согласно рис 1.4. пик половодья в нижнем створе – г. Рыльск t₂ = 11.04, а в с. Зуевка (табл. 1.1) пик половодья t₁ = 5.04. Расстояние между указанными створами дано в задании и равно L₂ = 274 км.

Используя формулу (1.1), рассчитываем скорость добегания по датам наступления пика половодья в верхнем и нижнем створах:

Расстояние от верховьев р. Сейма до замыкающего створа у г. Рыльска равно L₁ = 346 км. Используя формулу (1.2), определим время Т,за которое подземные (грунтовые) воды пройдут из верховьев до нижнего створа реки:

Т= L₁ / V_доб = 346/46 = 7,5 сут. ≈ 8 сут.

Т ≈ 8 сут.

Значит, подземные воды из самых отдаленных частей бассейна после начала весеннего половодья будут стекать еще 8 суток. Определим дату, когда эти воды достигнут нижнего створа. Для этого используем дату НВП в с. Зуевка (верхний створ), которая равна 23.03 и прибавим к нему время добегания, равное 8 сут. следовательно:

23.03 + 8 сут. = 31.03

На гидрографе соответственно этой дате отметим точку К. Соединим точки А и К. Снижение расхода подземных вод, проходящих г. Рыльск (нижний створ) транзитом, будут происходить по прямой АК.

2.2. Далее, определим окончание весеннего половодья в нижнем створе у г. Рыльска по гидрографу (рис. 4) – это 8.05. Поставим соответственно точку Д на гидрографе. Значит до ОВП нижнего створа – 8.05 происходит «береговое регулирование поверхностного стока» и в этот период полностью отсутствует подземное питание, что на гидрографе отметим вертикальной линией DE.

В верховьях бассейна половодье окончилось 13.04, и с этого момента в верховья речной сети стали поступать воды за счет основных запасов подземных вод в бассейне из водоносных горизонтов, гидравлически связанных с рекой. Эти воды достигнут нижнего расчетного створа, согласно предыдущим расчетам, через 8 суток от даты окончания половодья в верхнем створе (13.04), а в нижнем створе они окажутся:

13.04 + 8сут. = 21.04.

Дату 21.04 отметим на гидрографе точкой F. Итак, начиная с 21.04, с каждым днем в замыкающем створе расход воды будет увеличиваться за счет поступления подземных вод с менее удаленных частей бассейна. Нарастание расхода подземных вод будет происходить по прямой FD. «Береговое регулирование поверхностного стока» по всему бассейну закончится 8.05, и к этому времени закончится сток талых снеговых вод, и река полностью перейдет на подземное питание (рис. 4).

Если в период с мая по октябрь будут выпадать дожди, то их на гидрографе следует выделить как объем дождевого стока, в данном примере паводки отсутствовали и вся заштрихованная часть гидрографа (I и II – рис. 4) относится к подземному стоку.

Необходимо отметить, что, если при решении задач на расчленение гидрографа отсутствуют даты фаз половодья и по характеру гидрографа период половодья рассчитывается на 1-1,5 месяца, то объем стока талых вод можно выделить следующим приблизительным способом: отметить точку пика половодья и от нее на горизонтальной линии влево и вправо отметить точки К и F –по десять дней от даты наступления пика половодья [5].

3. После произведенных расчетов на гидрографе, представляющем общий годовой сток (рис. 4), выделяются следующие площади и определяется их размер в см²:

1. KACDFK – площадь поверхностного снегового стока;

2. А'АКК'А' (I) и FDD'F'F (II) – площади подземного стока (заштрихованные области)

3. Определение объемов стока ведется следующим образом:

3.1. Объем общего речного годового стока W м³/год для интервала времени ∆t – год (в году 31,5•10⁶ с) вычисляется по формуле:

W (м³) = Q_ср 31,5 10⁶ (1.3)

W (км³) = Q_ср 31,5 10^-3 (1.4)

где в первом случае W в м³, во втором – в км³, Q_ср, м³/с – средний для данного года расход воды.

3.2. Объем поверхностного стока W_пов м³/год определяется как

W_пов = S_KACDFK • F (1.5)

то есть произведение выделенной площади S_KACDFK, см² на F, м³ –площадь 1 см² в масштабе построения гидрографа.

Например, в рассматриваемом примере вертикальный масштаб – 1см = 100м³/с, горизонтальный – 1 см = 10 дней, следовательно:

F = 100м³/с • 864 000 с = 86 400 000 м³

3.3. Объем подземного стока W_подз,м³/год можно определить аналогично, по размерам суммы S_{А'АКК'А'} (I) и S_FDD'F'F (II) в см², или вычесть величину поверхностного стока из общего стока за год:

W_подз = W – W_пов (1.6)

Определение доли подземного стока в общем стоке реки находится по формуле: Р_подз = W_подз / W• 100% (1.7)

3.4. При наличии паводков на гидрографе выделяется также W_д – дождевое питание (см. рис. 3), объем которого в м³ можно найти как произведение его площади в см² на F (аналогично формуле 1.5). В этом случае на гидрографе отдельно определяется снеговое питание W_сн периода половодья, которое можно также рассчитать:

W_сн = W_пов – W_д (1.8)