3. Фази водного режиму. Класифікація річок за характером водного режиму

Річний цикл водного режиму річок можна поділити на декілька характерних періодів, які називаються фазами водного режиму. В основному виділяють 4 фази: весняна повінь, літня межень, дощові паводки і зимова межень. У деяких річок відсутні літня межень або осінні паводки.

Повінь – фаза водного режиму, яка щорічно повторюється і характеризується підвищенням водності річки та підйомом рівнів води.

Дощові паводки – відносно короткочасні і швидкі підйоми рівнів та збільшення витрат води в річці під впливом випадіння в басейні дощів.

Межень – фаза водного режиму, яка характеризується малою водністю відносно періоду повені або дощів. Причиною малої водності є зменшення надходження води з водозбірної площі (басейну) річки. Розрізняють літню і зимову межень. Межень може бути стійкою або переривчастою дощовими паводками (літня) чи відлигами (зимова).

Виділяють річки з простим і складним водним режимом. Складний режим спостерігається у великих річок, басейни яких розташовані в декількох географічних зонах (Амур, Єнісей, Об, Дунай). Малі і середні річки, як правило, мають простий водний режим.

За характером водного режиму, Б.Д. Зайковим була розроб­лена класифікація річок СНД. Всі річки поділяються на три групи:

- річки з весняною повінню;

- річки з повінню у теплу пору року (літній час);

- річки з паводковим режимом.

Основною характеристикою водності річки є витрата води (Q,м³/с)– це кількість води, яка протікає в будь-якому живому перерізі річки за одиницю часу (1сек) і визначається за формулою:

Де w – площа живого перерізу, м²;

V – середня швидкість течії для всього живого перерізу, м/с.

Для кількісної оцінки стоку річок також використовуються такі характеристики, як об’єм стоку, модуль стоку, шар стоку, коефіцієнт стоку.

Об’єм стоку (W) – це кількість води, яка протікає в даному створі русла річки за якийсь час і виражається в м³ або км³. Якщо відома середня витрата води (Q, м³/с ) за якийсь період (Т, діб), то об’єм стоку становитиме:

Модулем стоку (М) називається кількість води, яка надходить до русла з одиниці площі водозбору (1 км²) за одиницю часу (1 с) і виражається в літрах за секунду з 1 км² (л/с·км²). Розрахункова формула має вигляд:

Де Q – витрата води, м³/с;

F – площа водозбору, км².

Шар стоку характеризує висоту шару води в міліметрах, яку можна отримати, якщо об’єм стоку за певний час розподілити по всій площі водозбору річки. Шар стоку визначається за формулою:

 

Коефіцієнт стоку – це відношення величини шару стоку (у) з площі басейну за деякий проміжок часу до величини шару атмосферних опадів (х), які випали на площу басейну за той же час.

Для кожного річкового басейну можна скласти рівняння водного балансу. Це рівняння має вигляд:

Де X – сума атмосферних опадів;

Y – стік;

Z – випаровування;

U – накопичення і витрачання вологи в басейні.

У вологі (багатоводні) роки відбувається накопичення вологи в басейні (+), у сухі (маловодні) – витрачання (–). Якщо припустити, що за багаторічний період накопичення і витрачання вологи врівноважується, то для середнього року за багаторічний період рівняння водного балансу набуде вигляд:

 

Де X₀, Y₀, Z₀ – середні багаторічні значення опадів, стоку і випаровування.

З останнього рівняння виходить, що Y₀ = X₀ – Z₀, тобто середній багаторічний стік дорівнює різниці між опадами і випаро­вуванням.

Випаровування з поверхні річкового басейну складається з випаровування води з поверхні водойм, ґрунтів і транспірації рослин.

Величину сумарного випаровування за багаторічний період визначають з рівняння водного балансу як різницю між кількістю опадів і величиною стоку:

Аналіз рівняння водного балансу річкових басейнів за багаторічний період Y₀ = X₀ – Z₀ дозволяє зробити висновок, що кліматичні фактори є основними факторами стоку.

Геологічні умови також впливають на річковий стік через процеси інфільтрації і випаровування. Ґрунти є ніби посередником між опадами і стоком. Водопроникні породи сприяють просочуванню опадів в грунт і, зменшуючи поверхневий стік, збільшують ґрунтове живлення. Водотривкі породи мають протилежний вплив. Значний вплив на стік має карст, який може збільшити або зменшити його.

Глибина ерозійного врізу русла річки також впливає на стік. Частина опадів, що просочилися в грунт ідуть на поповнення ґрунтових вод. Якщо русло не досягає постійного водоносного горизонту, то річка живиться поверхневими водами, а вода що просочилась глибше від ерозійного врізу, переходить у категорію втрат для басейну цієї річки .