Сток твердый, модуль – величина годового твердого стока рек (Mт) в тоннах с 1 км2 площади водосбора.

Расчет гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений – величины среднего многолетнего стока и коэффициента вариации следует определять интерполяцией между значениями полученными для рек-аналогов по данным наиболее продолжительных рядов гидрометрических наблюдений или приведенными к многолетнему периоду в рассматриваемом районе с учетом влияния местных факторов (карст выходы подземных вод особенности геологического строения бассейна характер почв (грунтов) промерзание и пересыхание рек различия в средних высотах водосборов и др.).

Величины среднего многолетнего годового стока и коэффициента вариации допускается определять по совместным картам этих параметров, опубликованным в официальных документах Госкомгидромета в области гидрологии.

Коэффициент вариации годового стока С_v определяется по формуле

C_v=a / ^0,4(A+1000)^0,1,

где a – параметр, определяемый по данным рек-аналогов, л/с;

– средний многолетний годовой модуль стока, л/(с×км²);

А – площадь водосбора реки до расчетного створа, км².

Для определения внутригодового распределения стока воды при наличии данных гидрометрических наблюдений за период не менее 15 лет принимаются следующие методы:

- распределение стока по данным рек-аналогов,

- метод компоновки сезонов.

Форма водосбора реки-аналога должна быть по возможности подобна форме водосбора исследуемой реки; для этого должны быть выполнены следующие приближенные равенства:

, ,

где L, L_a – длина исследуемой реки и реки-аналога, соответственно;

I, I_a – уклон исследуемой реки и реки-аналога;

F, Fa – площадь водосбора исследуемой реки и реки-аналога.

Внутригодовое распределение стока рассчитывается по водохозяйственным годам, начиная с многоводного сезона. Границы сезонов назначаются едиными для всех лет с округлением до месяца. Деление года на периоды и сезоны производится в зависимости от типа режима реки и преобладающего вида использования стока. Продолжительность многоводного периода включает половодье за все годы. Период года и сезон, в котором естественный сток может лимитировать водопотребление, принимаются за лимитирующий период и лимитирующий сезон. В лимитирующий период входят два смежных сезона, из которых один является наиболее неблагоприятным в отношении использования стока (лимитирующий сезон).

Для рек с весенним половодьем за лимитирующий период принимаются два маловодных сезона: лето-осень и зима. При преобладании водопотребления на сельскохозяйственные нужды за лимитирующий сезон принимается лето-осень, а для гидроэнергетики и в целях водоснабжения – зима. Для высокогорных рек с летним половодьем при преимущественно ирригационном использовании стока за лимитирующий период принимается осень-зима и весна, а за лимитирующий сезон – весна.

Расчет испарения с водной поверхности и суши – довольно точным методом определения суммарного испарения за многолетний период (год или гидрологический год) выступает метод водного баланса. Испарение Е рассчитывается как замыкающий член уравнения X = Z + E, где X – годовые атмосферные осадки, Z – годовой суммарный сток. К преимуществам данного способа относится наличие массового материала Гидрометеослужбы страны по осадкам и стоку для бассейнов средних и малых рек. Метод позволяет получить данные по испарению для физико-географических зон, подзон, провинций, реже ландшафтов. Точность измерений, после введения поправок на осадки, достаточно велика. Недостатки водобалансового метода – невозможность получения данных по испарению за короткие периоды (декады, месяцы, сезоны года) и данных для локальных физико-географических единиц (фаций, подурочищ, урочищ). В 60-е гг. ХХ в. были введены поправки к показаниям осадкомера на испарения из осадкомерного ведра, на смачивание стенок прибора и на выдувание зимних осадков.

Величину испарения можно рассчитывать, определяя затраты тепла на испарение теплобалансовым методом. Он разработан в Главной геофизической обсерватории имени А. И. Воейкова. В основу расчета затрат тепла на испарение положены данные срочных наблюдений за температурой и абсолютной влажностью воздуха на двух высотах, в частности, для лугов на высотах 50 см и 200 см от поверхности. Одновременно фиксируется значение радиационного баланса и определяется поток тепла в почву. Когда (R – А) ≥ 0,10 кал/см²•мин, Δе < 0,1 мб, Δt ≥ 0,1 °С, суммарное испарение LE рассчитывается по формуле:

,

где R – радиационный баланс, А – альбедо, Δе – разность абсолютной влажности воздуха на высотах 50 и 200 см от поверхности, Δt – разность температуры воздуха для тех же высот.

В том случае, когда (R – А) < 0,10 кал/см²•мин, Δе < 0,1 мб и Δt < 0,1°, или когда нет данных по радиационному балансу и потоку тепла в почву, используют другие формулы, в которых фигурирует ΔU – разность скоростей ветра на высотах 200 и 50 см, разность температур воздуха и абсолютной влажности воздуха на высотах 50 и 200 см.

Для специфических поверхностей (снега, воды) найдены формулы, позволяющие определить испарение за разные интервалы времени – часы, сутки, декады, месяцы и т. д. Так, А. Р. Константиновым получена формула расчета испарения с поверхности снега за сутки:

, мм/сут,

где t_n – температура поверхности снега, t₂ – температура воздуха на высоте 200 см, U₁₀ – скорость ветра на высоте 10 м (по флюгеру), е_п– упругость водяного пара (мб), определяемая по температуре поверхности снега, e₂ – упругость водяного пара на высоте 200 см от поверхности земли (снежного покрова).

Для расчета испарения с поверхности водоемов используется формула А.П.Браславского и З.А.Викулиной (модифицированная формула Б.В. Полякова) с эмпирическими коэффициентами:

Е = 0,13 (е₀ – е₂)(1 + 0,72U₂) τ, мм/период,

где е₀– максимальная упругость водяного пара в миллибарах при температуре поверхности воды, е₂ – абсолютная влажность воздуха на высоте 200 см, U₂ – скорость ветра над водной поверхностью на высоте 200 см, τ – число суток в расчетном периоде.

Сток наносов – См. Наносы, сток.

Сток – перемещение воды, сформированной за счет атмосфер­ных осадков, по поверхности (поверхностный сток) или внутри почвы (подземный сток) в реки, моря и понижения рельефа. Сток может быть русловой и склоновый (вне русла). На практике различают до 20 различных видов стока, где учитываются природа стока, состав стекающих вод, их природа, приуроченность к определенным элементам рельефа и т. п. Сток, являясь прежде всего продуктом климата, влияет на формирование рельефа (эрозия, перенос и отложение продуктов денудации), естественный дренаж и орошение, геохимические процессы в земной коре, развитие почвенного покрова, распределение растительности и т.п. В свою очередь, величина и режим стока зависят от:

- количества и режима осадков, испарения, температурных условий;

- характера рельефа, который оказывает двоякое влияние на сток: изменяет абсолютную величину стока и перераспределяет его в пространстве. Выпуклые формы рельефа обычно способствуют увеличению стока, вогнутые – уменьшению его;

- геологического строения и почвенного покрова, что определяется мощностью влагоемкой толщи, механическим составом, стратификацией отложений различного механического состава, насыщенностью влагой и водными свойствами почв и грунтов;

- растительности территории. Растительный покров уменьшает сток.

Размер стока определяют по количеству воды, стекающей с условно выбранной единицы суши за какой-либо условно выбранный промежуток времени. Сток может быть выражен средним расходом воды. Сток – составное звено влагооборота на Земле.

Подземный сток – перемещение подземных вод в толще почв и горных пород под действием гидравлического напора и силы тяжести; составная часть круговорота воды на Земле. Подземный сток характеризует естественные ресурсы подземных вод, находящихся под дренирующим воздействием рек, озёр, морей или безводных отрицательных форм рельефа. Выражается в виде модуля (л/сек•км²) или слоя воды (мм/год), а также в м³/сутки и км³/год. В практике гидрогеологических исследований обычно определяются модули и коэффициенты поверхностного стока, показывающие (часто в %), какая часть атмосферных осадков идёт на питание подземных вод.

Сток поверхностный– процесс перемещения воды по земной поверхности под влиянием силы тяжести. Поверхностный сток делится на склоновый и русловой. Склоновый сток образуется за счёт дождевых и талых вод, происходит на поверхности склона вне фиксированных путей. Русловой сток проходит по определённым линейным направлениям – в руслах рек, днищах оврагов и балок. Поверхностный сток характеризуется объёмом воды, стекающей по поверхности (модуль стока), выраженным в л/сек×км² или слоем мм в год или за какой-либо другой период.

Сток базовый –часть расхода речной воды, которая формируется в процессе медленного просачивания грунтовых вод в русло реки. Базовый сток является основным ресурсом речного стока в засушливые периоды. Он относительно постоянен по объему, хотя может несколько увеличиваться в дождливую погоду.

Сток подземный – см. Подземный сток.

Сток речной – см. Речной сток.

Сток твердый (сток наносов) – влекомые по дну, взвешенные и растворенные частицы. Определяется как суммарное количество наносов в тоннах, проно­симое рекой через живое сечение за длительный промежуток времени (сутки, месяц, год).

Стока минимального расчет – см. Расчет минимального стока.

Стока норма – среднее значение водного стока за многолетний период.

Стока объем W (м³, км³) – количество воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени (сутки, месяц, год и т. д.); определяется по формуле:

W = Q•T,

где Q – средний расход за расчетный период времени, м³/с,

Т – число секунд в том же периоде времени.

Воднобалансовая площадка – участок склона, ограниченный от окружающей территории водонепроницаемой стенкой, заглубленной до водоупора, и оборудованный устройствами и приборами для измерения поверхностного и подземного стока. В районе такой площадки организуются наблюдения за всеми остальными элементами водного баланса.

Расход водыобязательный попусковый – наименьший расход воды из водохранилища, необходимый для удовлетворения условий водопотребления и водопользования в нижнем бьефе с учетом санитарного состояния реки, рыбного хозяйства, судоходства и других нужд экономики.

Водное законодательство – комп­лекс правовых норм, регулирующих отноше­ния, связанные с использованием и охраной водных ресурсов.

Водное сечение – поперечное сечение водного потока. Различают живое сечение, где скорость можно измерить, и мёртвое про­странство (с застоем воды).

Водное хозяйство – отрасль народного хозяйства, занимающаяся изучением, учётом, плани­рованием комплексного использования, регу­лированием водных ресурсов, охраной вод от загрязнения и истощения, транспортировкой их к месту назначения (потребления).

Водность – 1. наличие воды, степень накопления воды в водоемах; 2. относительная характеристика стока за определенный интервал времени по сравнению с его средней многолетней величиной или величиной стока за другой период того же года. Различают малую, среднюю и большую водность.

Водомер – прибор для измерения уровня или расхода воды.

Водомерный пост – устройство для систематического измерения уровня воды на реках, морях, озёрах, каналах. Состоит из приспособления для отсчёта уровня воды и реперов – геодезических сооружений, закрепляющих положение точки, высота которой определена. Реечные водомерные постыоборудованы деревянной или металлической рейкой с делениями, прикреплённой вертикально (рис., б) к сооружению (мосту, плотине и т.п.), а свайные водомерные посты – сваями, забитыми в одном створе перпендикулярно к берегу (рис., а). Сначала одна свая устанавливается на уровне нуля графика (5-ая на рис., а). Затем выше нее, через определенную высоту (0,5 м; 1 м) с помощью нивелира устанавливаются другие сваи. Головку верхней сваи располагают на 0,25...0,50 м выше наивысшего уровня воды, а головку нижней – на такое же значение ниже самого низшего уровня. Сваи нумеруют по порядку, начиная с верхней, и для каждой отмечается ее высота относительно нуля графика. Уровни отсчитывают по переносной рейке (длиной около 1,5 м с делениями через 1 см), которую ставят вертикально на ближайшую к берегу сваю, находящуюся под водой. В этом случае отметка головки сваи будет нулем водомерных наблюдений. К относительной высоте сваи прибавляют измеренную высоту воды над сваей и получают отметку уровня воды. Например, свая № 4 находится на высоте 100 см над нулем графика и скрыта под водой на 12 см. Следовательно, уровень воды находится на отметке Н = 100 + 12 = 112 см.

Рис. Устройство водомерных постов: а – свайного, б – реечного

Если подход к рейке затруднён (например, крутой берег), устанавливают передаточные водомерные посты, которые позволяют производить отсчёт на расстоянии. Для непрерывной записи колебаний уровня служат самопишущие приборы – самописцы уровня воды. Дистанционные водомерные посты оборудованы механическими, электрическими, радио- или другими системами, передающими показания уровня к месту отсчёта. Наблюдения на водомерных постах производятся ежесуточно в определённые, строго установленные сроки.

Водонепроницаемый горизонт – см. Горизонт водонепроницаемый.

Водоносность реки –то же, что и средний многолетний расход воды или средний многолет­ний объём годового стока с её бассейна.

Самые полноводные реки мира

Водосбор (водосборная площадь, водосборный бассейн) – часть поверхности суши, с которой поверхностные воды стекают в какой-либо водоем, для которого определена данная водосборная площадь. Таким водоемом может быть озеро, ручей, река, море. Границами водосбора являются водораздельные линии, проходящие по наивысшим отметкам между соседними водными объектами, и ограничивающие территорию с которой вода поступает в водный объект.

Вода дренажная – вода, поступающая из почвенного слоя в дре­нажную сеть и транспортируемая ею за пределы осушаемого ландшафта.

Вода минерализованная – вода, содержащая в растворенном состо­янии более 1 г/л солей. Выделяют воды:

а) слабосоленые (солоноватые) с минерализацией до 3 г/л,

6) среднесоленые с минерализацией 3-10 г/л,

в) сильносоленые с минерализацией 10-35 г/л.

г) рассолы – при минерализации более 35 г/л.

Подземные воды, содержащие соли и газы, используемые для лечебных целей, называются минеральными.

Минеральные воды – (обычно подземные) воды с повышенным содержанием некоторых биологически активных компонентов (СО₂, H₂S, As и др.) и часто обладающие повышенными температурой и радиоактивностью. По составу выделяют углекислые, сероводородные, железистые и другие минеральные воды. Границей между пресными и минеральными водами обычно считают общую минерализацию 1г/л. В зависимости от химического состава и физических свойств минеральные воды используют в качестве наружного или внутреннего лечебного средства.

Морская вода – вода на земной поверхности, сосредоточенная в морях и океанах. Характеризуется постоянством солевого состава, в котором основную массу составляют ионы Cl ^-, Na⁺, SO₄^2-, Mg²⁺, Ca²⁺, K⁺, растворенные газы и незначительное количество органических веществ. В открытых частях океана морская вода, в среднем, содержит солей 35 г/кг. Соленость морской воды обычно выражается в промилле (‰).

Среднее содержание химических элементов в морской воде

Состав солевой массы морской воды регулируется растворимостью, сносом осадков с материков, процессами обмена с атмосферой и осадками дна (в основном карбонатными и силикатными равновесиями), а также жизнедеятельностью морских организмов.

Элементы, содержание которых в морской воде не превышает 1 мг/л, называются микроэлементами. Вследствие отсутствия в океане условий, способствующих накоплению микроэлементов в воде, огромные их количества переходят из растворенного состояния в осадок, образуя крупные рудные месторождения на дне. Микроэлементы оказывают большое влияние на биологические процессы в океане – на фотосинтез и обмен веществ растений и животных. Некоторые микроэлементы служат индикаторами многих процессов в океане, в частности, используются для выяснения генезиса и структуры водных масс, их циркуляции. Данные о распределении микроэлементов в океане необходимы для решения ряда практических вопросов – поиска и использования минеральных ресурсов морского дна, контроля загрязнения морских вод тяжелыми металлами и т. д.

Морская вода, агрессивные свойства – свойства, вызывающие коррозию и разрушение погруженных в нее инженерных сооружений. Морская вода является природным раствором, занимающим одно из первых мест по агрессивности воздействия на металлы, железобетон и другие материалы. Агрессивные свойстваморской воды обусловливаются сравнительно высоким содержанием растворенных в ней солей и вследствие этого высокой ее электропроводностью, растворенным кислородом, концентрацией водородных ионов и щелочностью среды.

Морская вода, плотность – отношение массы единицы объема морской воды при температуре, которую она имела в море, к массе такого же объема дистиллированной воды при температуре 4°С. Это определение, принятое в океанологии, отличается от используемого в технике. Но поскольку плотность дистиллированной воды при 4°С равна 1 г/см³ (1000 кг/м³), то плотность морской воды численно равна плотности ее в общепринятом понимании и имеет ту же размерность. Для определения плотности морской воды обычно пользуются океанологическими таблицами.

С повышением солености, увеличением глубины и понижением температуры воды плотность морской воды увеличивается. Только в распресненных водах в диапазоне от температуры наибольшей плотности до температуры замерзания (например, от 4 до 0°С для пресной воды) с понижением температуры плотность морской воды уменьшается. Пределы изменения плотности морской воды в Мировом океане от 1,000 до 1,028 на поверхности и до 1,076 г/см³ на глубине 11 тыс. м. С увеличением глубины плотность морской воды растет не монотонно, а так, что на промежуточной глубине наблюдается слой скачка, с которым связаны такие явления, как внутренние волны, жидкий грунт, мертвая вода, звукорассеивающий слой. Плотность поверхностных вод убывает от 1,028 г/см³ в субполярных и полярных районах Мирового океана до 1,022-1,023 г/см³ на экваторе.

Плотность морской воды как функция температуры и солености

Морская вода, соленость – см.Соленость воды.

Морская вода, теплоемкость – см.Теплоемкость морской воды.

Морская вода, теплопроводность – см.Теплопроводность морской воды.

Морская вода, удельный объем – физическая величина, обратная плотности морской воды и равная отношению объема, занимаемого водой, к ее массе. Измеряется в куб. см/г. Почти всегда меньше единицы, причем 1-я цифра после запятой обычно равна девяти. Значения удельного объема в зависимости от температуры, солености и давления морской воды приводятся в океанологических таблицах.

Морская вода, цвет – см. Цвет морской воды.

Морская вода, щелочность –свойство морской воды, определяемое содержанием в ней анионов слабых кислот и катионов, эквивалентных этим кислотам. Щелочность морской воды зависит, главным образом, от ее солености и содержания в воде углекислого газа. Общая щелочность практически определяется двумя составляющими – карбонатной щелочностью, зависящей от суммарного содержания карбонатных и бикарбонатных ионов, и боратной щелочностью, зависящей от содержания ионов борной кислоты. Вклад ионов фосфорной, кремниевой, сероводородной и органической кислот в общую щелочность морской воды незначителен. Установление обшей щелочности морской воды и ее составляющих имеет большое значение для расчетов карбонатной системы океана.

Морские течения – поступательные движения масс воды в морях и океанах, обусловленные различными силами (действием силы трения между водой и воздухом, градиентами давления, возникающими в воде, приливообразующими силами Луны и Солнца). На направление морских течений большое влияние оказывает сила вращения Земли, отклоняющая течения в Северном полушарии вправо, в Южном – влево.

Общая схема течений в океане

Основные течения на поверхности Мирового океана: 1 – Прибрежное антарктическое; 2 – Антарктическое циркулярное (2а – южная ветвь Антарктического циркулярного течения). Атлантический океан: 3 – Фолклендское; 4 – Южноат­лантическое; 5 – Игольное; 6 – Бразильское; 7 – Бенгельское; 8– Южное пассатное; 9 – Ангольское; 10 – Гвианское; 11 – Экваториальное противотечение; 12 – Гвинейское; 13 – Зелено­го Мыса; 14 – Антильское; 15 – Северное пассатное; 16 – Ка­нарское; 17 – Гольфстрим; 18 – Североатлантическое; 19 – Лаб­радорское; 20 – Ирмингера; 21 – Баффиново; 22 – Западно-гренландское. Индийский океан: 23 – Южноиндоокеанское; 24 – Мадагаскарское; 25 – Западноавстралийское; 26 – Южное пас­сатное; 27 – Сомалийское; 28 – Экваториальное противотече­ние; 29 – Западноаравийское; 30 – Восточноаравийское; 31 – Западнобенгальское; 32 – Восточнобенгальское. Тихий океан: 33 – Западноновозеландское; 34 – Восточноновозеландское; 35 – Восточноавстралийское; 36 – Южнотихоокеанское; 37 – Перуанс­кое; 38 – Южное пассатное; 39 – Перу-Чилийское; 40 – Эквато­риальное противотечение; 41 – Минданао; 42 – Северное пас­сатное; 43 – Мексиканское; 44 – Калифорнийское; 45 – Куросио; 46 – Северотихоокеанское; 47 – Ойяси; 48 – Алеутское; 49 – Аляскинское; 50 – Восточноберинговоморское. Северный Ледовитый океан: 51 – Норвежское; 52 – Нордкапское; 53 – Восточногренландское; 54 – Западное арктическое

Морские течения различаются:

1) по происхождению – вызываемые

- трением ветра о поверхность моря (ветровые, или дрейфовые, течения),

- неравномерным распределением температуры и солености воды (плотностные течения),

- наклоном уровня (стоковые течения),

- приливообразующими силами Луны и Солнца и т.д.;

2) по характеру изменчивости

- постоянные (устойчивые) – Северные и Южные Пассатные, Гольфстрим и др.,

- временные – муссонные течения северной части Индийского океана, которые меняют направление в зависимости от летнего и зимнего муссонов и др.,

- периодические (приливного происхождения);

3) по расположению

- поверхностные – перераспределяют верхний слой воды в Океане, во взаимодействии с атмосферой перемещают тепло и влагу, осуществляют кислородный обмен между Мировым океаном и атмосферой,

- подповерхностные,

- промежуточные,

- глубинные – мощные холодные глубинные потоки идут от полюсов к экватору, обуславливая перемещение воды в Океане,

- придонные – способствуют полному перемешиванию воды. Поднимаясь на поверхность, они выносят холодные придонные массы, богатые органическими веществами – пищей для рыб;

4) по физико-химическим свойствам

- теплые,

- холодные. Тёплым течение называют, если температура воды течения выше температуры окружающих вод, если ниже – холодным. Тёплые течения движутся из низких широт в высокие (Гольфстрим), а холодные – из высоких в низкие (Лабрадорское). Течения с температурой окружающих вод называются нейтральными,

- опресненные,

- соленые.

Вода поверхностная– воды, постоянно или временно находящиеся на поверхности Земли. К ним относятся воды рек, озер, болот, временных водотоков, ледников, снежного покрова и др.

Вода подземная – см. Подземные воды.

Вода почвенная – см. Влага почвенная.

Вода пресная – см. Пресные воды.

Водные объекты, ассимилирующая способность – см. Ассимилирующая способность водного объекта.

Водные пути – водные пространства, исполь­зуемые для судоходства и сплава леса; наиболее экономичный для перевозки грузов и пасса­жиров вид путей сообщения.

Водные ресурсы – пригодные для ис­пользования в народном хозяйстве воды рек, озёр, ка­налов, водохранилищ, морей и океанов, под­земные воды, почвенная влага, вода (льды) ледников, водяные пары атмосферы. Общий объём (единовременный запас) водных ресурсов приблизительно 1390 млн. км³, из них около 1340 млн. км³ – воды Мирового океана. Менее 2% относится к пресным водам (35,8 млн. км³), а доступны для использования всего 0,3%. Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы, так как при рациональном использовании они непрерывно возобновля­ются в процессе влагооборота. Однако потреб­ление воды растёт такими темпами, что во многих странах ощущается недостаток водных ресурсов, усили­вающийся с каждым годом. Большую опас­ность вызывает загрязнение природных вод, вызванное сбросом в них сточных вод.

Водный баланс – см. Баланс водный.

Водный баланс суши – характеризуется основной зависимостью: количество атмосферных осадков, выпадающих на данной территории, равно сумме испарения, стока и накопления (или расхода) воды в верхних слоях литосферы. Для всего земного шара за годичный период и для средних многолетних условий его отдельных территорий последний член водного баланса равен нулю.

Водный баланс России по бассейнам морей

Водный кадастр – систематизированный свод сведений о водных ресурсах стран. Включает гидрологическую изученность основных гидрологических характеристик и ресурсы поверхностных вод.

Водный периметр – полная протяженность речного ложа и речных берегов, находящихся в постоянном контакте с водой, если рассматривать их в поперечном разрезе.