Воды. Водный баланс.

Конспект лекций

по курсу «Инженерной гидрологии»

для студентов строительного факультета

Санкт- Петербург

Конспект лекций составлен к.т.н. Ю.А. Канцибером на основании результатов обобщения и анализа материалов учебных пособий, а также опыта чтения лекций студентам ПГПУПС, изучающим специальности «Мосты и тоннели», «Водоснабжение и водоотведение», а также «Защита окружающей среды».

Предмет гидрологии. Круговорот

воды. Водный баланс.

Гидрология– наука, изучающая гидросферу, её свойства, процессы и явления,, связанные с поверхностными водами. протекающие в ней во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой.

Гидрология суши (ГС)– раздел гидрологии, рассматривающий поверхностные воды суши. Предметом изучения ГС являются водные объекты: реки, озера, водохранилища, болота, ледники, скопления снега, подземные воды, связанные с поверхностными водами.

ГС подразделяется на следующие научные дисциплины:

- Общая (планетарная гидрология),

- Гидрография,

- гидроморфология (законом. строения речной сети),

- гидрометрия,

- гидрология рек,

- гидрология озер и водохранилищ,

- гидрология болот,

- гидрология подземных вод,

- динамика вод суши,

- русловые процессы,

- гидрофизика,

- гидрохимия,

- инженерная гидрология и пр.

Вас, как будущих инженеров, будет интересовать прежде всего инженерная гидрология – это комплексная прикладная дисциплина, связанная с проектированием и эксплуатацией гидротехнических сооружений на водных объектах. Конструкции и параметры любых ГТС должны обязательно иметь гидрологическое обоснование (ГО). Под ГО понимают прежде всего гидрологические расчеты характеристик стока и уровней воды, наносов, русловых деформаций, гидрохимические расчеты для целей водоснабжения и водоотведения и т.д.

Под воздействием тепловой ( в основном солнечной энергии) и силы тяжести Земли происходит непрерывный процесс циркуляции воды в природе, во всех её водных объектах, начиная от Океана до простейших существ.

Рассмотрим планетарные круговороты воды (схема).

Процессы: испарение, конденсация в атмосфере, осадки – это малый океанический круговоротводы.

Перенос влаги с Океана на континенты плюс собственные осадки и испарение на континенте и наконец, сток воды в Океан с континентов – это является большим океано-континентальным круговоротомводы.

Для оценки круговоротов воды используется метод водного баланса,который является частным случаем закона сохранения вещества в природе. Он основан на очевидном свойстве: разность между приходом и расходом воды на какую-либо территорию, равна изменению количества воды на этой территории. Уравнение водного баланса – это количественное выражение этого свойства.

В зависимости от задачи расчетов в гидрологии рассматриваются водные балансы различных водных объектов, водосборов, территорий, районов и т.п. за различные промежутки времени.

Для Океана уравнение водного баланса имеет вид:

Хо + У - Ео = ± ∆ Wо,

где Хо – осадки на поверхность океана,

У – сток в океан,

Ео – испарение с поверхности океана,

∆ Wо - изменение запаса воды в океане.

Для континента, а также для отдельных участков суши, в т.ч. речных водосборов:

Хс - Ес - У = ± ∆ Wс,

где Хс – осадки на поверхность континента,

У – сток с континента,

Ес – испарение с поверхности суши,

∆ Wc – изменение запаса воды на континенте (в почвогрунтах и подземных водах, а также аккумуляция в бессточных понижениях).