Речной сток реки. Водный сток рек

Водные ресурсы - одно из самых главных богатств Земли. Но они очень ограничены. Ведь хотя ¾ поверхности планеты заняты водой, большая ее часть - это соленый Мировой океан. Человеку же нужна пресная вода.

Ее ресурсы также большей частью недоступны людям, так как сосредоточены в ледниках полярных и горных областей, в болотах, под землей. Лишь незначительная часть воды удобна для использования человеком. Это пресные озера и реки. И если в первых вода задерживается на десятки лет, то во вторых она обновляется примерно раз в две недели.

Речной сток: что означает это понятие?

Этот термин имеет два главных значения. Во-первых, под ним подразумевается весь объем воды, стекающий в море или океан в течение года. В этом состоит его различие с другим термином «расход реки», когда расчет ведется на сутки, часы или секунды.

Второе значение - количество воды, растворенных и взвешенных частиц, выносимого всеми реками, протекающими в данном регионе: материке, стране, районе.

Выделяется поверхностный и подземный речной сток. В первом случае имеются в виду воды, стекающие в реку по А подземный - это родники и ключи, бьющие под руслом. Они также пополняют запасы воды в реке, а иногда (во время летней межени или когда поверхность скована льдом) являются ее единственным источником питания. Вместе эти два вида составляют полный речной сток. Когда говорят о водных ресурсах, имеют в виду именно его.

Факторы, влияющие на речной сток

Этот вопрос достаточно уже изучен. Можно назвать два основных фактора: рельеф местности и ее климатические условия. Кроме них, выделяется еще несколько дополнительных, в том числе деятельность человека.

Главная причина формирования речного стока - это климат. Именно от соотношения температур воздуха и осадков зависит, какова испаряемость в данной местности. Образование рек возможно только при избыточном увлажнении. Если же испаряемость превышает количество выпавших осадков, поверхностного стока не будет.

От климата зависит питание рек, их водный и ледовый режим. обеспечивают пополнение запасов влаги. Низкие температуры снижают испарение, а при промерзании грунтов сокращается поступление воды из подземных источников.

Рельеф оказывает влияние на величину водосборного бассейна реки. От формы земной поверхности зависит, в какую сторону и с какой скоростью будет стекать влага. Если же в рельефе будут замкнутые впадины, образуются не реки, а озера. Наклон местности и водопроницаемость пород влияют на соотношение между стекающей в водоемы и просачивающейся под землю частями выпавших осадков.

Значение рек для человека

Нил, Инд с Гангом, Тигр и Евфрат, Хуанхэ и Янцзы, Тибр, Днепр… Эти реки стали колыбелью для разных цивилизаций. С момента зарождения человечества они служили для него не только источником воды, но и каналами проникновения в новые неизведанные земли.

Благодаря речному стоку возможно орошаемое земледелие, которое кормит почти половину населения Земли. Большой расход воды означает и богатый гидроэнергетический потенциал. Ресурсы рек используются в промышленном производстве. Особенно водоемкими являются производство синтетических волокон и изготовление целлюлозы и бумаги.

Речной транспорт - не самый быстрый, но зато дешевый. Он лучше всего подходит для перевозки массовых грузов: леса, руды, нефтепродуктов и др.

Много воды забирается на коммунально-бытовые нужды. Наконец, реки имеют большое рекреационное значение. Это места отдыха, восстановления здоровья, источник вдохновения.

Самые полноводные реки мира

Самый большой объем речного стока - у Амазонки. Он составляет почти 7000 км 3 в год. И это неудивительно, ведь Амазонка полноводна весь год из-за того, что ее левые и правые притоки разливаются в разное время. К тому же, она собирает воды с территории размером почти с целый материк Австралия (более 7000 км 2)!

На втором месте африканская река Конго со стоком в 1445 км 3 . Расположенная в экваториальном поясе с каждодневными ливнями, она никогда не мелеет.

Следующие по ресурсам полного речного стока: Янцзы - самая длинная в Азии (1080 км 3), Ориноко (Южная Америка, 914 км 3), Миссисипи (Северная Америка, 599 км 3). Все три сильно разливаются во время дождей и представляют немалую угрозу для населения.

На 6 и 8 местах в этом списке великие сибирские реки - Енисей и Лена (624 и 536 км 3 соответственно), а между ними - южноамериканская Парана (551 км 3). Замыкают десятку еще одна южноамериканская река Токантинс (513 км 3) и африканская Замбези (504 км 3).

Водные ресурсы стран мира

Вода - источник жизни. Поэтому очень важно обладать ее запасами. Но они распределены по планете крайне неравномерно.

Обеспеченность стран ресурсами речного стока такова. В первой десятке наиболее богатых водой стран находятся Бразилия (8 233 км 3), Россия (4,5 тыс. км 3), США (более 3 тыс. км 3), Канада, Индонезия, Китай, Колумбия, Перу, Индия, Конго.

Слабо обеспечены территории, расположенные в тропическом сухом климате: Северная и Южная Африка, страны Аравийского полуострова, Австралия. Мало рек во внутриконтинентальных районах Евразии, поэтому среди малообеспеченных стран Монголия, Казахстан, среднеазиатские государства.

Если учитывается численность населения, пользующегося этой водой, показатели несколько меняются.

Густонаселенные страны Европы при полноводных реках оказываются уже не столь богаты пресной водой: Германия - 1326, Франция - 3106, Италия - 3052 м 3 на душу населения при среднем значении для всего мира - 25 тыс. м 3 .

Трансграничный сток и проблемы, связанные с ним

Многие реки пересекают территорию нескольких стран. В связи с этим возникают трудности в совместном использовании водных ресурсов. Особенно остра эта проблема в районах В них почти вся вода забирается на поля. А соседу ниже по течению может ничего и не достаться.

Например, принадлежащая в своем верхнем течении Таджикистану и Афганистану, а в среднем и нижнем - Узбекистану и Туркменистану, в последние десятилетия не доносит свои воды до Аральского моря. Только при добрососедских отношениях между соседними государствами ее ресурсы можно использовать с выгодой для всех.

Египет 100% речной воды получает из-за границы, и сокращение стока Нила из-за забора воды выше по течению может крайне отрицательно сказаться на состоянии сельского хозяйства страны.

К тому же, вместе с водой через границы стран «путешествуют» и различные загрязнители: мусор, стоки заводов, удобрения и пестициды, смытые с полей. Эти проблемы актуальны для стран, лежащих в бассейне Дуная.

Реки России

Наша страна богата крупными реками. Особенно много их в Сибири и на Дальнем Востоке: Обь, Енисей, Лена, Амур, Индигирка, Колыма и др. И речной сток самый большой именно в восточной части страны. К сожалению, пока используется лишь незначительная их доля. Часть идет для бытовых нужд, для работы промышленных предприятий.

Эти реки обладают огромным энергетическим потенциалом. Поэтому самые крупные гидроэлектростанции построены на сибирских реках. И незаменимы они как транспортные пути и для сплава леса.

Европейская часть России также богата реками. Крупнейшая из них - Волга, ее сток - 243 км 3 . Но здесь сосредоточено 80% населения и экономического потенциала страны. Поэтому нехватка водных ресурсов чувствительна, особенно в южной части. Сток Волги и некоторых ее притоков зарегулирован водохранилищами, на ней построен каскад ГЭС. Река со своими притоками является главной частью Единой глубоководной системы России.

В условиях нарастающего во всем мире водного кризиса Россия находится в выгодных условиях. Главное - не допускать загрязнения наших рек. Ведь, по мнению экономистов, чистая вода может стать более ценным товаром, чем нефть и другие полезные ископаемые.

Сток в широком смысле - это главный элемент материкового звена глобального круговорота вещества и энергии. Сток включает поверхностную и подземную части. Поверхностный сток, в свою очередь, состоит из речного стока и стока льда покровных ледников.

Речной сток включает сток воды, сток наносов, сток растворенных веществ и сток теплоты.

Сток воды (водный сток) - это одновременно и процесс стекания воды в речных системах и характеристика количества стекающей воды. Сток воды - один из важнейших физико-географических и геологических факторов; изучение стока воды - главная задача гидрологии суши. Называть сток воды «жидким стоком» не рекомендуется.

Сток наносов - это процесс перемещения наносов в речных системах и характеристика количества перемещающихся в реках наносов. Сток наносов состоит из стока взвешенных наносов (наносов, переносимых в толще речного потока во взвешенном состоянии) и стока влекомых наносов (наносов, переносимых потоком по речному дну во влекомом состоянии). Сток наносов называть «твердым стоком» не рекомендуется.

Сток растворенных веществ - это процесс переноса в речных системах растворенных в воде веществ и характеристика их количества. Растворенные в речных водах вещества - это ионы солей, биогенные и органические вещества, газы и др. Иногда сток растворенных веществ называют ионным стоком или стоком солей (при этом имеется в виду лишь сток растворенных минеральных веществ).

Сток теплоты (тепловой сток) - это процесс переноса вместе с речными водами теплоты и его количественная характеристика .

Очевидно, что главнейшая составляющая речного стока - сток воды, без которого невозможны и другие виды стока. Сток воды - процесс, определяющий все другие виды перемещения вещества и энергии в речных системах, их движущая сила. Сток же наносов, растворенных веществ и теплоты зависит как от стока воды (носителя других компонентов речного стока) и его количественных характеристик, так и от содержания наносов, растворенных веществ и теплоты в единице стока воды.

Об основных природных и антропогенных факторах, определяющих сток воды, уже много говорилось выше, в частности, когда речь шла о питании рек. Это, прежде всего, факторы климатические, а также факторы подстилающей поверхности и хозяйственная деятельность человека. Рассмотрим основные количественные характеристики самого стока воды, применяемые в гидрологии: расход воды, объем стока, слой стока, модуль стока, коэффициент стока, модульный коэффициент.

Главнейшая характеристика стока воды реки - это расход воды , т. е. объем воды, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени (Q , м 3 /с). Измерениями определяют лишь средний расход воды в данном гидрометрическом створе за время измерения (на больших реках это может быть интервал времени, измеряемый часами). Процесс измерения расходов воды на реках довольно трудоемок, и поэтому число измерений в течение года обычно ограничено. Для расчета средних суточных величин расхода воды в практической гидрологии обычно используют графики связи уровней воды и расходов воды. По таким графикам (их называют кривыми расходов, или графиками Q =fiji )) расходы воды могут быть определены по данным об уровнях для любого дня вне зависимости от того, измерялся в этот день сам расход воды или нет. По полученным таким образом средним суточным расходам воды можно построить гидрограф. К числу характерных расходов воды относят расходы различных фаз водного и ледового режима реки, например максимальные (пиковые) расходы воды половодья и паводков, минимальные расходы воды межени, расходы воды в начале весеннего ледохода и т. д.

Расходы воды реки подвержены непрерывным изменениям. В гидрологии рек существуют два основных подхода при анализе их изменений. При первом - генетическом - анализируют причины изменения стока, выявляют связь колебаний стока с определяющими, в основном климатическими, факторами. При втором - вероятностном - оценивают вероятность наступления на данной реке тех или иных расходов воды: чем больше отличается расход воды реки в данный момент в большую или меньшую сторону от некоторой средней величины («нормы»), тем меньше вероятность такого явления. В гидрологии разработана целая система специальных методов статистической и вероятностной оценки колебаний речного стока при наличии, недостатке и отсутствии данных наблюдений . В гидрологии широко используют понятие среднего расхода воды за какой-либо интервал времени At (декаду, месяц, сезон, год, ряд лет). Такие расходы воды рассчитывают по формулам вида:

где Qi - средние суточные расходы воды; п - число суток в рассматриваемом интервале времени. Так, например, средний годовой расход воды в обычный (невисокосный) год определяют путем суммирования всех средних суточных расходов воды за год и деления суммы на 365. Точно так же средний многолетний расход воды (его часто называют «нормой стока» и обозначают через Q 0) определяют по формуле:

где Qi - средние годовые расходы воды; N- число лет.

Предполагается, что норма стока представляет собой устойчивую величину, т. е. средняя арифметическая величина, вычисленная за достаточно длительный период, остается постоянной независимо от прибавления новых членов к вариационному ряду. Понятие об устойчивости нормы стока является не совсем верным . Климатические факторы на больших пространствах не остаются неизменными в течение длительных периодов, не только доисторических, но и исторических. Эти колебания носят циклический характер с длительностью циклов около 1800 лет; влажные циклы сменяются засушливыми и на смену последним вновь приходят влажные. Помимо циклических колебаний стока, вызванных циклическими же колебаниями климатических факторов, изменения стока вызываются хозяйственной деятельностью человека. Эти изменения носят обычно односторонне направленный характер. Учитывая циклические колебания стока, принято считать нормой годового стока среднюю арифметическую его величину, вычисленную за длительный период, включающий не менее двух полных циклов колебаний стока. Цикл состоит из двух фаз водности - многоводной и маловодной.

Объем стока воды - это объем воды, прошедшей через данное поперечное сечение речного потока за какой-либо интервал времени. Расход воды поэтому можно считать объемом стока воды за 1 с.

Объем стока воды рассчитывают по формуле:

где W - объем стока, м 3 ; Q - средний расход воды за интервал времени At (Q в м 3 /с, At в с). Для больших рек W часто удобнее выразить в км 3 (особенно если речь идет о годовых величинах).

Слой стока - это количество воды, стекающее с водосбора за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя, равномерно распределенного по площади водосбора и выраженного в миллиметрах. Эту величину удобно представлять как количество воды, численно равное толщине слоя, который получится, если объем стока за какой-либо период равномерно распределить по площади бассейна. В зависимости от единиц измерения объема стока рассчитывается следующим образом:

где у - слой стока, мм; F - площадь бассейна, км 2 .

Модуль стока воды - это количество воды, стекающее с единицы площади водосбора в единицу времени. Модуль стока воды обычно обозначают через М, л/(с-км 2), и рассчитывают по формуле:

где Q - любой расход воды (как мгновенный, например максимальный, так и средний за интервал времени At)

Коэффициент стока - отношение величины (объема или слоя) стока к количеству выпавших на площадь водосбора атмосферных осадков, обусловивших возникновение этого стока:

где у и х в мм, 7и1вм 3 или км 3 . Коэффициент стока обычно рассчитывают для средних многолетних величин слоя стока и слоя осадков, либо для гидрологического года. Иногда рассчитывают коэффициент стока и за половодье; в этом случае слой стока за половодье делят на слой воды, складывающийся из атмосферных осадков на период половодья и запасов воды в снежном покрове, накопившемся за предшествующую зиму. Коэффициент стока величина безразмерная, изменяющаяся от 0 до 1.

Модульный коэффициент К может быть получен из отношений:

K,=Q,/Q a =M i /M 0 =W l /W 0 = /у 0 , (2.19)

где соответственно Q h M h W h y t - сток за какой-либо период; Q 0 , М 0 , W 0 , уо - сток за многолетний период, или норма стока. В маловодные годы К К > 1. Характеристики стока могут быть рассчитаны отдельно для подземной и поверхностной составляющих, например модуль поверхностного стока и модуль подземного стока .

Водные ресурсы составляют национальное богатство нашей страны. По суммарному годовому стоку Россия занимает одно из ведущих мест в мире.

Для выполнения расчетов водопотребления, распределения водных ресурсов между различными отраслями народного хозяйства и при решении других практических задач в гидрологии используются следующие количественные характеристики стока.

Объем стока W , м 3 – это количество воды, протекающее через рассматриваемый створ водотока за какой либо период времени Т . Наибольший интерес представляет объем годового стока, для которого Т=31.56  10 6 с .

Слой стока y, мм – количество воды, стекающей с водосбора за какой либо промежуток времени, выраженное в виде слоя, равномерно распределенного по площади бассейна.

Расход воды Q, м/c – объем воды, протекающей через поперечное сечение потока (живое сечение ) за единицу времени. Средний расход воды за время Т определяется выражением

(2.7)

Модуль стока М, л/c/км – есть частное от деления расхода воды на площадь водосборного бассейна. Модуль стока показывает, какой объем воды стекает с единицы площади водосбора за единицу времени

(2.8)

Коэффициент стока – отношение слоя стока к слою осадков

(2.9)

Из этих характеристик в практике инженерных расчетов наиболее широко применяются расход воды Q и норма стока W о – средний за многолетие годовой объем стока. Измерения стока, выполняемые на реках длительное время (более 100 лет ), показывают, что его величина подвержена значительным колебаниям. При этом расход воды в реке изменяется как в течение календарного года – т.е. существует внутригодовое распределение стока, так и из года в год. Первый вид колебания стока обусловлен в основном питанием реки и будет рассмотрен ниже.

Режим стока определяется климатом и группой физико-географических факторов. К ним относятся рельеф, почвенно-грунтовый и растительный покров, наличие озер и болот на территории бассейна. В последнее время сток испытывает все большее влияние человеческой деятельности.

Основным фактором формирования стока являются климатические условия. Размеры стока и его изменения в течение года и за многолетний период в основном определяются количеством осадков, испарением, влажностью воздуха и др. В областях избыточного увлажнения осадки имеют определяющее значение в формировании годового стока (р. Нева имеет коэффициент стока 0.70 ). В районах со значительным испарением зависимость стока от осадков выражается слабее (р. Дон – коэффициент стока 0.16 ).

Ежегодно речной сток проходит один и тот же цикл изменений. Между тем, даты наступления фаз колебаний и значения расходов воды изменяются в многолетнем ряду. Изменяется вместе с ними годовой объем стока. Эти колебания обусловлены значительным числом факторов и сток может рассматриваться как случайный процесс. Для определения характерных расходов воды – максимального, минимального и среднегодового используется аппарат математической статистики.

Влияние человеческой деятельности – антропогенное воздействие на природу приводит к нарушению естественных процессов формирования стока. Водохранилища вносят сильные изменения во внутригодовое распределение стока. Однако при этом уменьшается также средний годовой сток за счет испарения с поверхности воды. Наиболее ощутимо изменение годового стока после создания водохранилищ в засушливых районах. Еще больше потери стока в районах орошаемого земледелия. Сток снижается в результате коммунального и промышленного водоснабжения, а также за счет агротехнических и лесомелиоративных мероприятий.

В настоящее время особую тревогу вызывает не ограниченность водных ресурсов в целом по стране, а резкое ухудшение качества воды. Ответственность за это несут практически все водопользователи: промышленность, транспорт, сельское хозяйство и другие отрасли. Поэтому проблема обеспечения человека чистой водой и проблема сохранения фауны рек, озер и морей приобрели сейчас глобальный характер. Охрана водных ресурсов является одной из важнейших задач в охране окружающей среды.

В данной статье мы подробно рассмотрим вопрос, что такое годовой сток реки. Также узнаем, что влияет на этот показатель, который определяет полноводность реки. Перечислим самые значительные реки планеты, лидирующие по годовому стоку.

Речной сток

Важнейшей частью всепланетного круговорота воды - этого залога жизни на Земле - являются реки. Движение воды в их сетях происходит под воздействием гравитационного градиента, то есть вследствие перепада высот двух точек земной поверхности. Вода движется из более возвышенной области на более низко расположенную территорию.

Питаемые тающими ледниками, выпадающими осадками, а также подземными водами, вышедшими на поверхность, реки несут свои воды в устье - обычно в одно из морей.

Они различаются между собой как протяженностью, густотой и разветвленностью речной сети, так и расходом воды за определенный промежуток времени - тем ее количеством, которое проходит через сечение или створ реки за единицу времени. При этом ключевым параметром будет являться расход воды в створе реки при впадении в устье, так как насыщенность или полноводность меняется в сторону увеличения от истока к устью.

Годовой сток реки в географии - это показатель, для определения которого необходимо учитывать количество воды, стекающей за секунду с квадратного метра рассматриваемой территории, а также отношение расхода воды к объему выпавших осадков.

Годовой сток

Итак, годовой сток реки - это, прежде всего, тот объем вод, который река выбрасывает при падении в свое устье. Можно сказать и немного по-другому. Количество воды, которое проходит за названный период времени через сечение реки в месте ее впадения, - это годовой сток реки.

Определение данного параметра помогает охарактеризовать полноводность той или иной реки. Соответственно, самыми полноводными будут реки с наибольшим показателем годового стока. Единицей же измерения последнего является объем, выраженный в кубических метрах либо кубических километрах, за год.

Твердый сток

При учете величины годового стока необходимо учитывать, что река несет не чистую, дистиллированную воду. В речной воде как в растворенном, так и во взвешенном виде содержится огромное количество твердых веществ. Часть из них - в виде нерастворимых частиц - сильно влияет на показатель ее прозрачности (мутности).

Сток твердых веществ подразделяется на два вида:

• взвешенный - взвесь относительно легких частиц;
• донный - относительно тяжелые частицы, которые влекутся течением по дну к месту впадения.

Кроме того, твердый сток состоит из продуктов выветривания, вымывания, эрозии и т. д. почв, грунтов, горных пород. Показатель твердого стока может достигать, в зависимости от полноводности и мутности реки, десятков, а порой и сотен миллионов тонн (к примеру, Хуанхэ - 1500, Инд - 450 миллионов тонн).

Климатические факторы, определяющие параметр годового речного стока

Климатические факторы, определяющие годовой сток реки, - это, прежде всего, годовое количество выпадающих осадков, площадь водосбора речной системы и испаряемость воды с поверхности (зеркала) реки. Последний фактор напрямую зависит от количества солнечных дней, среднегодовой температуры, прозрачности речной воды, а также от иных многочисленных факторов. Важную роль играет также и то, в какой период времени выпадает наибольшее количество осадков. Если в более жаркое, то это уменьшит годовой сток, и наоборот. Огромную роль играет также влажность климата.

Характер рельефа

Реки, текущие большей частью по равнинной местности, при прочих равных условиях, менее водообильные, чем преимущественно горные реки. Последние по годовому стоку могут превышать равнинные в несколько раз.

Причин тому много:

• горные реки, имеющие гораздо больший уклон, текут быстрее, а значит, у речной воды меньше времени на испарение;
• в горах температура всегда намного ниже, и, стало быть, испарение слабее;
• в горной местности больше осадков и больше наполняемость рек, значит, и выше годовой сток реки.

Это, забегая немного вперед, усиливается тем, что характер грунтов в горной местности обладает меньшим впитыванием, соответственно, больший объем воды приходит к устью.

Характер грунтов, почвенного покрова, растительности

Речной сток в большой степени определяется характером поверхности, по которой река несет свои воды. Годовой сток реки - это показатель, на который в первую очередь влияет характер грунта.

Скальные породы, глина, каменистая почва, песок сильно отличаются пропускной способностью по отношению к воде. Сильно впитывающие поверхности (например, песок, сухая почва) будут радикально уменьшать объем годового стока протекающей по ним реки, в то время как почти непроницаемые для воды типы поверхности (выступающие скальные породы, плотные глины) практически никакого влияния на параметры речного стока оказывать не будут, пропуская речные воды через свою территорию безо всяких потерь.

Крайне важным фактором также является водонасыщенность почв. Так, обильно увлажненные почвы не только не будут «забирать» талую воду во время весеннего снеготаяния, но и способны «делиться» избыточной.

Немаловажным является характер растительного покрова берегов исследуемой реки. Например, те из них, что протекают по лесистой местности, более водообильны, при прочих равных условиях, по сравнению с реками в степной либо лесостепной зоне. В частности, это обусловлено способностью растительности уменьшать общее испарение влаги с земной поверхности.

Крупнейшие реки мира

Рассмотрим реки с наиболее обильным стоком. Для этого предлагаем вашему вниманию таблицу.

Проанализировав эту данные, можно понять, что годовой сток рек России, таких как Лена или Енисей, достаточно велик, но он все равно не сравнится с годовым стоком таких мощных полноводных рек как Амазонка или Конго, расположенных в южном полушарии.

Для определения расхода воды в реке нужно еще определить среднюю скорость течения реки . Это можно сделать различными способами:

Для определения стока реки в зависимости от площади бассейна, высоты слоя осадков и т.д. в гидрологии применяются следующие величины:

• сток реки,
• модуль стока
• коэффициент стока.

Стоком реки называют расход воды за продолжительный период времени, например за сутки, декаду, месяц, год.

Модулем стока называют выраженное в литрах количество воды, стекающее в среднем в 1 секунду с площади бассейна реки в 1 км2:

Коэффициентом стока называют отношение стока воды в реке к количеству выпавших осадков (М) на площадь бассейна реки за одно и то же время, выраженное в процентах:

где а - коэффициент стока в процентах, Qr - величина годового стока в кубических метрах, М - годовое количество выпавших осадков в миллиметрах.

Для определения годового стока воды исследуемой реки нужно расход воды умножить на число секунд в году, т. е. на 31,5-106 сек.

Для определения модуля стока нужно знать расход воды и площадь бассейна выше створа, по которому определялся расход воды данной реки.

Площадь бассейна реки можно измерить по карте. Для этого применяют следующие способы:

1. планиметрирование,
2. разбивку на элементарные фигуры и вычисление их площадей;
3. измерение площади посредством палетки;
4. вычисление площадей по геодезическим таблицам.

Мы считаем, что учащимся легче всего будет использовать третий способ и производить измерение площади посредством палетки, т. е. прозрачной бумаги (кальки) с нанесенными на нее квадратиками (если нет кальки, то можно промаслить бумагу).

Имея карту исследуемого района в определенном масштабе, нужно изготовить палетку с квадратиками, соответствующими масштабу карты. Предварительно следует оконтурить бассейн данной реки выше определенного створа, а затем наложить на карту палетку, на которую перенести контур бассейна. Для определения площади требуется сосчитать сначала число полных квадратиков, расположенных внутри контура, а затем сложить данные квадратики, частично покрывающие бассейн данной реки. Сложив квадратики и умножив полученное число на площадь одного квадратика, узнаем площадь бассейна реки выше данного створа.

где Q - расход воды. Для перевода кубических метров в литры умножаем расход на 1000, S - площадь бассейна.

Для определения коэффициента стока реки нужно знать годовой сток реки и объем воды, выпавшей на площади данного бассейна реки. Объем воды, выпавшей на площади данного бассейна, легко определить. Для этого нужно площадь бассейна, выраженную в квадратных километрах, умножить на толщину слоя выпавших осадков (тоже в километрах).

Например, если осадков на данной площади выпало за год 600 мм, то толщина будет равна 0,0006 км и коэффициент стока будет равен

где Qp -годовой сток реки, а М - площадь бассейна; умножаем дробь на 100 для определения коэффициента стока в процентах.

Определение питания реки.

Нужно выяснить виды питания реки: грунтовое, дождевое, от таяния снега, озерное или болотное. Например, р. Клязьма имеет питание грунтовое, снеговое и дождевое, из них грунтовое питание составляет 19%, снеговое - 55% и дождевое - 26%.

Эти данные в процентах школьник сам вычислить не сможет, их придется взять из литературных источников.

Определение режима стока реки

Для характеристики режима стока реки нужно установить:

а) каким изменениям по сезонам подвергается уровень воды (река с постоянным уровнем, сильно мелеющая летом, пересыхающая, теряющая воду в понорах и исчезающая с поверхности);

б) время половодья, если оно бывает;

в) высоту воды во время половодья (если нет самостоятельных наблюдений, то по опросным сведениям);

г) продолжительность замерзания реки, если это бывает (по своим личным наблюдениям или же по сведениям, полученным путем опроса).

Определение качества воды.

Для определения качества воды нужно узнать, мутная она или прозрачная, годная для питья или нет. Прозрачность воды определяется белым диском (диск Секки) диаметром приблизительно 30 см, подведенным на размеченном лине или приделанным к размеченному шесту. Если диск опускается на лине, то внизу, под диском, прикрепляется груз, чтобы диск не сносило течением. Глубина, на которой этот диск становится невидимым, и является показателем прозрачности воды. Можно диск сделать из фанеры и окрасить его в белый цвет, но тогда груз нужно подвесить достаточно тяжелый, чтобы он вертикально опускался в воду, а сам диск сохранял горизон­тальное положение; или фанерный лист можно заменить тарелкой.

Определение температуры воды в реке

Температуру воды в реке определяют родниковым термометром, как на поверхности воды, так и на разных глубинах. Держать термометр в воде нужно в течение 5 минут. Родниковый термометр можно заменить обычным ванновым термометром в деревянной оправе, но, для того чтобы он опускался в воду на разные глубины, следует привязать к нему груз.

Можно определить температуру воды в реке при помощи батометров: батометра-тахиметра и бутылочного батометра. Батометр-тахиметр состоит из гибкого резинового баллона объемом около 900 см3; в него вставлена трубочка диаметром 6 мм. Батометр-тахиметр закрепляют на штанге и опускают на разные глубины для взятия воды. Полученную воду выливают в стакан и определяют ее температуру.

Батометр-тахиметр нетрудно сделать самому школьнику. Для этого нужно купить небольшую резиновую камеру, на нее надеть и привязать резиновую трубочку диаметром 6 мм. Штангу можно заменить деревянным шестом, разделив его на сантиметры. Штангу с батометром-тахиметром нужно опускать вертикально в воду до определенной глубины, так чтобы отверстие батометра-тахиметра было направлено по течению. Опустив на определенную глубину, штангу необходимо повернуть на 180° и держать примерно 100 секунд, для то­го чтобы набрать воды, после чего опять повернуть штангу на 180°. Вынимать ее следует так, чтобы из батометра вода не вылилась. Перелив воду в стакан, определяют термометром температуру воды на данной глубине.

В результате турбулентности движения воды в реке температура придонного и поверхностного слоя почти одна и та же. Например, придонная температура воды 20,5°, а на поверхности 21,5°.

Полезно одновременно измерить термометром-пращом температуру воздуха и сравнить ее с температурой речной воды, записав обязательно время наблюдения. Иногда разность температуры достигает нескольких градусов. Например, в 13 часов температура воздуха 20°, температура воды в реке 18°.

Исследование на определенных участках характера русла реки

При исследовании на определенных участках характера русла реки необходимо:

а) отметить главнейшие плесы и перекаты, определить их глубины;

б) при обнаруживании порогов и водопадов определить высоту падения;

в) зарисовать и по возможности измерить острова, отмели, осередки, побочные протоки;

г) собрать сведения, в каких местах река размывает берега, и на местах, особенно сильно размываемых, определить характер размываемых пород;

д) изучить характер дельты, если исследуется приустьевой участок реки, и нанести ее на глазомерный план; посмотреть, соответствуют ли отдельные рукава изображенным на карте.

Ознакомление с внешним видом русла реки

При изучении внешнего вида русла реки следует дать его описание и сделать зарисовки разных участков русла, лучше всего возвышенных мест.

Общая характеристика реки и ее и с пользование

При общей характеристике реки нужно выяснить:

а) в какой части река является главным образом эродирующей и в какой аккумулирующей;

б) степень меандрирования.

Для определения степени меандрирования нужно узнать коэффициент извилистости, т.е. отношение длины реки на изучаемом участке к кратчайшему расстоянию между определенными пунк­тами исследуемой части реки; например, река А имеет длину 502 км, а кратчайшее расстояние между истоком и устьем всего 233 км, следовательно, коэффициент извилистости

где К - коэффициент извилистости, L - длина реки, l - кратчайшее расстояние между истоком и устьем, а потому