Сток поверхностных вод: Поверхностный сток

Поверхностный сток: что это такое, как возникает и значение

Когда мы говорим о гидрологическом цикле, мы должны различать несколько событий, которые отмечают течение воды. Одно из таких событий — сток. Он известен под названием поверхностный сток и представляет собой понятие, которое описывает поток воды, дождя, снега или других жидкостей на земле. Эта часть составляет ключевой элемент в круговороте воды.

В этой статье мы расскажем, что такое поверхностный сток, насколько он важен и откуда он образуется.

Индекс

  • 1 Что такое поверхностный сток
  • 2 Происхождение и образование стока
  • 3 Сухопутный водоток с избыточной инфильтрацией
  • 4 Воздействие человека на поверхностный сток

Что такое поверхностный сток

Когда мы говорим о поверхностном стоке, мы говорим о том, что он происходит на поверхности и происходит до того, как достигнет русла, такого как река или озеро. В этом стоке мы находим столько же дождевой воды, сколько и любой другой жидкости из загрязняющих стоков. Когда говорят о поверхностном стоке, если он происходит до достижения русла, он называется неточечным источником. Если этот неточечный источник содержит искусственные загрязнители, он известен как загрязнение из неточечного источника.

Вся территория, которая отвечает за дренаж этого стока в грунтовые воды и основу большого количества водных ресурсов, известна как водораздел. Мы знаем, что многие антропогенные сбросы происходят как от химических удобрений, так и от других промышленных стоков в поверхностные воды. Следовательно, необходимо проанализировать, может ли сток, который течет по земле, собирать загрязнители, обнаруженные в почве. Эти загрязнения могут масло, пестициды, гербициды, инсектициды и удобрения, среди прочего.

Происхождение и образование стока

Как мы уже упоминали ранее, сток может быть вызван осадками или таянием снега, сегодня это лед в ледниках. Когда таяние ледникового снега происходит с наступлением сезона таяния, это обычно происходит только в довольно холодных районах. Этот снеговой сток обычно достигает пика весной, когда температура повышается.. Летом ледники полностью тают и производят максимальный сток, и они влияют на течение рек. Вся эта вода приводит к увеличению стока рек и эрозии земли. Определяющим фактором скорости таяния снега или ледников является температура воздуха и продолжительность падающего солнечного излучения.

Мы говорим о долинах в V, когда они являются ледниковыми долинами, учитывая, что за короткое время в реку собирается большое количество стока. Только во время оттепели мы обнаружили в реке достаточно сильный поток, чтобы размыть и преобразовать землю. С другой стороны, когда мы говорим о U-образной долине, мы говорим об обычной долине. Такое образование связано с тем, что сток речного стока постоянен в течение года. В этих случаях мы также имеем периоды меньшего расхода воды в летний сезон.

В высокогорных регионах есть ручьи, которые поднимаются в солнечные дни и уменьшаются в пасмурные дни из-за меньшего количества солнечной радиации. В районах, где нет снега, сток происходит за счет осадков. Следует отметить, что не все осадки вызывают сток. Сток осадков возникает, когда почва не может удерживать большое количество воды из-за сильных ливней.

Например, в Австралии и на юге Африки есть очень старые почвы, где существуют протеоидные корни. Эти корни настолько густые и имеют столько волосков, что способны поглощать большое количество дождевой воды. Таким образом, получить сточную воду сложно, так как они способны поглощать значительное количество дождя. Кроме того, должен быть низкий потенциал испарения, чтобы поверхностный сток длился дольше.

Сухопутный водоток с избыточной инфильтрацией

Важным аспектом, который следует учитывать при поверхностном стоке, является процесс инфильтрации. Это процесс, при котором вода проникает в подземную часть земли. Здесь вода хранится в водоносных горизонтах и ​​служит водным ресурсом. Практически в любом бассейне есть небольшие запасы подземной воды. Эта инфильтрация встречается реже в засушливых и полузасушливых регионах, где интенсивность осадки выше, а скорость инфильтрации ниже за счет гидроизоляции поверхности.

Также наблюдается больший поверхностный сток и меньшая скорость инфильтрации в мощеных грунтах. Другой аспект — это перенасыщение сухопутного стока. Это состояние, при котором увеличивается поверхностный сток. В этом случае почва насыщена водой и в тазу накоплено максимально возможное количество. В этих случаях будет происходить больший поверхностный сток из-за большого количества осадков. Уровень влаги в почве также является фактором, влияющим на то, сколько времени потребуется, чтобы почва стала насыщенной. Чем больше влаги в почве, тем быстрее она пропитается водой. В результате вы сможете накапливать меньше воды и в конечном итоге создать больший поверхностный сток.

Воздействие человека на поверхностный сток

Следует отметить, что люди сильно влияют на количество существующего стока. И дело в том, что мы постоянно создаем водонепроницаемые поверхности, такие как тротуары и здания. Эти гидроизоляционные материалы означают, что вода не может проникать в водоносный горизонт.. Вместо того, чтобы просачиваться в землю, вода выталкивается прямо в ручьи или дренаж, где наблюдается большая эрозия и осаждение. Эти условия и являются причиной наводнения в городе.

Повышенный поверхностный сток снижает подпитку грунтовых вод и понижает уровень грунтовых вод. Это условия, при которых они усугубляют засуху, особенно в области сельского хозяйства и все те люди, которые зависят от колодцев. Кроме того, к этой ситуации мы должны добавить наличие растворенных в поверхностных стоках антропогенных загрязнителей, влияющих на здоровье людей. Эта нагрузка загрязняющих веществ может достигать вод рек, озер и океанов и загрязнять их.

Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете больше узнать о поверхностном стоке.

1.2.3. Поверхностный сток

Поверхностный
сток составляет временные и постоянно
действующие водотоки, которые сливаясь
вместе, образуют реки. Реки питаются
как поверхностными, так и подземными
водами. Роль того или иного вида питания
в зависимости от климатических,
геоморфологических и гидрогеологических
факторов, для разных рек различна, но
обычно почти все реки сопровождаются
довольно мощными потоками подземных
вод. Питание поверхностными водами
может быть подразделено на 4 вида:

1.
дождевое
—
имеющее место в районах с влажным и
умеренным климатом. В бассейнах малых
рек ливневые осадки обычно вызывают
резко выраженные паводки;

2.
снеговое
— свойственно большей части территории
РФ. Накопившиеся за зиму массы снега во
время весеннего таяния образует мощный
паводок, составляющий 50 % всего стока;

3.
ледниковое
– в горных странах и по их окраинам.
Воды, образующиеся в результате таяния
ледников (в летнее время), поступают в
реку и питают грунтовые воды прибрежных
участков;

4.
смешанное —
наиболее распространенное, участвуют
снег, дождь, и ледники. В течение года
для каждой реки происходит увеличение
или уменьшение доли питания за счет
каждого источника. Весной и осенью реки
питаются поверхностными водами, а в
период засухи и зимой – подземными
водами. Последние часто являются основным
источником в это время. Все вопросы,
связанные с изменениями, происходящие
в водоемах в течение времени, входят в
учение о режиме вод.

Режим
реки или поверхностного водотока
(водоема) – это закономерные изменения
элементов деятельности рек и водоемов,
происходящих во времени и обусловленные
климатическими и другими факторами.
Главными элементами режима являются:
изменение уровня и расхода воды, уровень
реки или водоема – это высота свободной
поверхности воды над некоторой условной
плоскостью.

Наблюдения
за колебаниями уровня и расхода воды
производится на гидравлических постах
и створах. Результаты наблюдений
позволяют установить:

—
характерные уровни воды – весеннего
половодья, летнего, осеннего и зимнего
периодов;

—
амплитуду колебаний уровня воды –
разность между отметкой наивысшего и
наинизшего уровней воды;

—
количество максимумов и минимумов на
кривой колебаний уровня воды и
приуроченность их к определенным
периодам года, а также причин их появления;

—
летний и зимний расходы рек, а разность
между ними дает представление о величине
подземного питания.

Кроме
рек, в поверхностном стоке большую роль
играют озера, которых можно назвать
водоемами с замедленным стоком или
замедленным водообменном. Озера
регулируют равномерность течения рек,
уменьшают амплитуды колебаний уровней,
оказывают влияние на величину подземного
стока. Поэтому при гидрогеологической
оценке необходимо определить коэффициент
озерности
по формуле:

ω
=(∑f/Fв. б.)*100

где,
ω—коэффициент
озерности, %

∑f
– общая
площадь озер в районе водосборного
бассейна реки, км2

Для
количественной оценки поверхностного
и подземного стока существуют следующие
показатели:

1.
Величина стока для площади водосборного
бассейна реки.

2.
Коэффициент стока.

3.
Коэффициент весеннего стока.

4.
Норма стока.

5.
Модульный коэффициент.

Величина
стока
определяется
для бассейна реки в ее нижней точке.
Сток из бассейна реки определяется по
данным о расходах воды в ней, полученные
гидрометрическими станциями и постами.
Чтобы определить величину расхода воды
в каком – либо поперечном сечении реки,
измеряют скорости течения реки в этом
створе( вертушками, поплавками). Расход
Q
(л/сек)
получают умножением средней скорости
V(м/сек)
на площадь сечения F
или как его называют площадь живого
сечения (м2)

Q
= V*F

Коэффициент
стока
– отношение стока за данный период к
количеству осадков, выпавших за тот же
период на площадь водосборного бассейна
реки:

α
=(h/x)
*100

где
α – коэффициент стока, %; h-
величина стока, мм водного слоя;

x
– количество осадков

Коэффициент
весеннего стока αв
– отношение
стока hв
за
весенний период к количеству осадков
хз
,
выпавших
за холодное время

αв=
(hв/
хз)*100

Норма
стока
– среднеарифметическая величина стока
за длительный период (40-50 лет), которая
может быть выражена:

1)средним
многолетним расходом реки Qо,
м3/сек

2)средним
многолетним модулем стока Mо,
л/сек/км2

Mо
= Qо/Fв. б.
, где Qо
– средний многолетний расход, л/сек

Fв.б.
– км2

3)средней
многолетней высотой слоя стока hо
, мм/год

hо=31,5*Mо

4)
средним многолетним объемом стока Wо,
м3/год

Wо
= hо*
Fв.б.

Модульный
коэффициент К
– безразмерная величина отношения
стока (в любых единицах) за определенный
период i
к норме стока:

Кi
= Mi/
Mо=
Qi/Qо=
hi/
ho
= Wi/
Wо

Стоки
для различных периодов (год, месяц,
сезон) характеризуется модульными
коэффициентами, рассчитанными для этих
периодов.

В
настоящее время для территории СНГ
построены карты среднего многолетнего
модуля стока рек в изолиниях. На
территории СНГ модуль стока изменяется
от 0,5 до 75 л/сек с км2.
Min
– Арало – Каспийская область, Max
– высокогорье Кавказа. Такая разница
объясняется влиянием различных факторов
(климатические факторы, почвенно –
геологические, растительный покров,
искусственные факторы).

Сток: Поверхностный и наземный водный сток

•  Водная школа ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА  •  Темы поверхностных вод  •

Сток: Поверхностный и наземный водный сток

Источники/использование: общественное достояние.

После сильного дождя вы можете увидеть струи воды, стекающие вниз по склону… всегда ищущие ручей, в который они могут впасть, чтобы продолжать участвовать в естественном круговороте воды.

Когда дождь падает на землю, он просто не сидит на месте, а начинает двигаться по законам гравитации. Часть осадков просачивается в землю для пополнения Подземные воды . Большая часть его стекает вниз по склону в виде стока. Сток чрезвычайно важен, поскольку он не только сохраняет реки и озера полными воды, но и изменяет ландшафт в результате эрозии. Текущая вода обладает огромной силой — она может перемещать валуны и высекать каньоны; посмотрите Гранд-Каньон!

Сток конечно происходит во время штормов, а гораздо больше воды течет в реках (и как сток) во время штормов. Например, в 2001 году во время сильного шторма в Пичтри-Крик в Атланте, штат Джорджия, количество воды, выпавшей в реку за один день, составило 7 процентов всего речного стока за год.

 

Некоторые определения стока:

1. Та часть атмосферных осадков, талых вод или поливной воды, которая попадает в нерегулируемые (не регулируемые плотиной выше по течению) поверхностные ручьи, реки, дренажи или коллекторы. Сток можно классифицировать по скорости появления после дождя или таяния снега на прямой сток или базовый сток, а по источнику на поверхностный сток, ливневой сток или подземный сток.

2. Сумма общих сбросов, описанных в пункте (1) выше, за определенный период времени.

3. Глубина, на которую был бы покрыт водосбор (водосбор), если бы весь сток за данный период времени был равномерно распределен по нему.

Метеорологические факторы, влияющие на сток:

  • Тип осадков (дождь, снег, мокрый снег и др.)
  • Интенсивность осадков
  • Количество осадков
  • Продолжительность дождя
  • Распределение осадков по водоразделам
  • Направление движения грозы
  • Предшествующие осадки и обусловленная ими влажность почвы
  • Другие метеорологические и климатические условия, влияющие на эвапотранспирацию, такие как температура, ветер, относительная влажность и время года.

Физические характеристики, влияющие на сток:

  • Землепользование
  • Растительность
  • Тип почвы
  • Дренажная зона
  • Форма чаши
  • Высота
  • Склон
  • Топография
  • Направление ориентации
  • Схема дренажной сети
  • Пруды, озера, водохранилища, водостоки и т. д. в бассейне, которые препятствуют или изменяют течение стока вниз по течению

 

Сток и качество воды

Значительная часть осадков в лесных водоразделах поглощается почвой ( инфильтрация ), хранится в виде подземных вод и медленно сбрасывается в ручьи через фильтры и родники . В этих более естественных условиях наводнения менее значительны, потому что часть стока во время шторма поглощается землей, что уменьшает количество стока в реку во время шторма.

По мере урбанизации водосборных бассейнов большая часть растительности заменяется непроницаемыми поверхностями , что уменьшает площадь, на которой может происходить инфильтрация грунтовых вод. Таким образом, возникает больше ливневых стоков, которые должны собираться обширными дренажными системами, объединяющими бордюры, ливневую канализацию (как показано на этом рисунке) и канавы для отвода ливневых стоков непосредственно в ручьи. Проще говоря, в развитом водоразделе гораздо больше воды поступает в ручей намного быстрее, что приводит к увеличению вероятности более частых и более сильных наводнений.

Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Что, если вокруг улицы, на которой вы живете, построен только бордюр, а не забор ливневых стоков, как на фото. В любых низинах на вашей улице будет собираться вода во время дождя. А если бы ваша улица была окружена домами, дворы которых уходили в гору, то все стоки с этих дворов и проездов собирались бы в озерце внизу улицы.

Кредит: Роберт Лоутон

Водозаборник ливневой канализации, такой как на этом фото, обычное место почти на всех улицах. Дождевые стоки, а иногда и маленькие детские игрушки, оставленные под дождем, собираются этими водостоками, и вода доставляется через бордюр улицы или дренажную канаву вдоль улицы в ливневую канализацию к трубам, которые помогают отводить стоки в близлежащие районы. ручьи и ручьи. ; ливневая канализация помогает предотвратить затопление соседних улиц.

Дренажные канавы для отвода ливневых стоков в пруды-накопители часто сооружаются для удерживания стоков и сбора излишков наносов, чтобы они не попадали в реки.

Сток с сельскохозяйственных угодий (и даже с наших собственных дворов) может переносить избыточные питательные вещества, такие как азот и фосфор в ручьи, озера и подземные воды. Эти избыточные питательные вещества могут ухудшить качество воды.

 

Почему ливневые стоки могут быть проблемой?

Проходя по поверхности земли, ливневые воды собирают потенциальные загрязнители, которые могут включать отложения, питательные вещества (из удобрений для газонов), бактерии (из отходов жизнедеятельности животных и человека), пестициды (из химикатов для газонов и садов), металлы (с крыш и дороги) и побочные продукты нефтепереработки (от протекающих автомобилей). Загрязнение, возникающее на большой территории без единой точки происхождения и обычно переносимое ливневыми водами, считается неточечным загрязнением. Напротив, точечные источники загрязнения возникают из одной точки, например, из муниципальной или промышленной канализационной трубы. Загрязненные ливневые стоки могут нанести вред растениям, животным и людям.

Сток может нести много наносов

Когда бушуют штормы и речные потоки увеличиваются, наносы, попадающие в реку со стоком, могут быть замечены спутниками за сотни миль. На правом снимке показаны последствия урагана Айрин во Флориде в октябре 1999 года. Заполненные наносами реки сбрасывают огромное количество взвешенных наносов в Атлантический океан. Отложения, сбрасываемые в океаны, влияют на экологию океанов как в хорошем, так и в плохом смысле. И это один из способов, которым океаны стали тем, чем они являются: солеными.

Источники/использование: общественное достояние.

Флорида, 14 октября 1999 г. Когда ураган «Айрин» прошел над Флоридой в 1999 г., проливные дожди на суше вызвали большое количество стоков, которые сначала попали в реки Флориды, а затем сбросили сточные воды, содержащие большое количество наносов, в Атлантический океан.

Авторы и права: NASA Visible Earth

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Флорида, 16 декабря 2002 г. Восточное побережье Флориды в основном очищено от наносов стока. Мелководные прибрежные воды к западу от Флориды очень мутные (заполнены отложениями), возможно, из-за шторма, прошедшего несколькими днями ранее.

Авторы и права: NASA Visible Earth

 

 

Поверхностный сток и круговорот воды

•  Школа наук о воде ГЛАВНАЯ 0004 »Атмосфера · Конденсация · Испарение · Evapotranspiration · Резервные озера и реки · · . ·   Снеготаяние ·   Родники ·   Речной сток ·   Сублимация ·   Поверхностный сток

Поверхностный сток – сток осадков по ландшафту

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Непроницаемые участки вызывают чрезмерный сток.

В нашем разделе о хранении воды в океанах мы описываем, как океаны действуют как большое хранилище воды, которая испаряется , чтобы стать атмосферной влагой . Океаны наполнены осадками , а также стоком и стоком из рек и земля . У многих людей, вероятно, слишком упрощенное представление о том, что осадки выпадают на землю, стекают по суше ( сток ) и впадают в реки, которые затем впадают в океанов . Это «чрезмерно упрощено», потому что реки также набирают и теряют воду на землю. Тем не менее верно то, что большая часть воды в реках поступает непосредственно из стока с поверхности земли , который определяется как поверхностный сток.

Когда дождь достигает насыщения или непроницаемая земля начинает течь по суше вниз по склону. Легко заметить, если вода стекает по подъездной дорожке к бордюру и попадает в ливневую канализацию, но сложнее заметить, как она течет по суше в естественных условиях. Во время сильного дождя можно заметить небольшие ручейки воды, стекающие вниз по склону. Вода будет течь по каналам, когда она попадет в более крупные ручьи, ручьи и реки . На этом рисунке показан наглядный пример того, как поверхностный сток (здесь стекающий с дороги) попадает в небольшой ручей. Сток в этом случае течет по голой почве и откладывает осадок в реку (не подходит для качество воды ). Сток, входящий в этот ручей, начинает свой путь обратно в океан.

Источники/использование: общественное достояние.

Большая часть воды в реках поступает непосредственно из дождевых стоков с ландшафта.

Авторы и права: Гален Хугестраат, Геологическая служба США

Как и все аспекты круговорота воды, взаимодействие между осадками и поверхностным стоком зависит от времени и географии. Подобные штормы, происходящие в джунглях Амазонки и в пустыне на юго-западе США, будут вызывать разные эффекты поверхностного стока. На поверхностный сток влияют как метеорологические факторы, так и физическая геология и топография земли. Лишь около трети осадков, выпадающих на сушу, стекает в ручьи и реки и возвращается в океаны. Остальные две трети испаряются, просочился , или впитывается ( инфильтрирует ) в подземные воды . Поверхностный сток также может использоваться людьми для собственных нужд.

Небольшой ручей, показанный на картинке выше, сольется с другим ручьем и в конечном итоге впадет в большую реку. Таким образом, этот ручей является притоком реки где-то ниже по течению, и вода в этой реке в конечном итоге стечет в океан. Концепция не так уж сильно отличается от маленьких капилляров в вашем теле, несущих кровь к более крупным артериям, которые в конечном итоге находят путь к вашему сердцу, подобно океану.

Метеорологические факторы, влияющие на сток:

  • Тип осадков (дождь, снег, мокрый снег и др. )
  • Интенсивность осадков
  • Количество осадков
  • Продолжительность дождя
  • Распределение осадков по водосборному бассейну
  • Направление движения грозы
  • Ранее выпавшие осадки и вызванная ими влажность почвы
  • Другие метеорологические и климатические условия, влияющие на эвапотранспирацию, такие как температура, ветер, относительная влажность и сезон

Физические характеристики, влияющие на сток:

  • Землепользование
  • Растительность
  • Тип почвы
  • Дренажная зона
  • Форма чаши
  • Высота
  • Топография, особенно рельеф местности
  • Схема дренажной сети
  • Пруды, озера, водохранилища , раковины и т. д. в бассейне, которые предотвращают или задерживают сток вниз по течению

 

Человеческая деятельность может повлиять на сток

Источники/использование: общественное достояние.

Сильная эрозия может возникнуть, когда люди воздействуют на ландшафт, не обращая внимания на то, как текущие ливневые стоки будут разрушать открытую почву.

Авторы и права: Говард Перлман, Геологическая служба США

По мере того, как все больше и больше людей населяет Землю, а также происходит дальнейшее развитие и урбанизация, все больше природного ландшафта заменяется непроницаемыми поверхностями , такими как дороги, дома, автостоянки и здания. которые уменьшают просачивание воды в землю и ускоряют сток в канавы и ручьи. В дополнение к повышению водонепроницаемости удаление растительности и почвы, выравнивание поверхности земли и строительство дренажных сетей увеличивают объемы стока и сокращают время стока в ручьи из-за осадков и таяние снега . В результате пиковый расход, объем и частота паводков в близлежащих ручьях увеличиваются.

Городское развитие и затопление

Урбанизация может иметь большое влияние на гидрологические процессы, такие как характер поверхностного стока. Представьте себе это так: в естественной среде представьте себе землю в водоразделе вдоль ручья как губку (точнее, как слои губок разной пористости), спускающуюся в гору в сторону от ручья. Когда идет дождь, часть воды впитывается в губку ( инфильтрация ) и часть стекает с поверхности губки в ручей (сток). Предположим, что во время грозы, продолжающейся один час, половина осадков попадает в ручей, а остальная часть поглощается губками. Теперь здесь все еще действует гравитация, поэтому вода в губках начнет двигаться в общем нисходящем направлении, при этом большая ее часть просачивается в берега ручьев в течение следующих дня или двух.

Источники/использование: общественное достояние.

Теперь представьте, что дороги и здания заменили большую часть поверхности водораздела. Когда выпадает этот один дюйм дождя, он не может проникнуть в эти непроницаемые поверхности и будет стекать прямо в ручей, и очень быстро! Результатом является очень быстрое и кратковременное городское наводнение, а не постепенный подъем и спад реки.