МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
ГИДРОЛОГИЯ
Учебно-методическое пособие
Составитель
С. Д. Дегтярев
Воронеж
Издательский дом ВГУ
2016
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ
Введение .............................................................................................................. 4
Программа теоретического курса «Гидрология» ............................................ 5
Задание 1. Определение морфометрических характеристик
бассейна реки и речной сети ............................................................................. 9
Задание 2. Определение морфометрических характеристик озера .............. 18
Задание 3. Определение морфометрических и гидравлических
характеристик русла ........................................................................................... 24
Задание 4. Определение основных характеристик стока
и испарения с поверхности суши ..................................................................... 33
Задание 5. Построение гидрографа стока и выделение видов
питания реки ....................................................................................................... 42
Приложения ........................................................................................................ 51
Приложение 1. Номограмма для определения годового испарения
с поверхности
суши методом А. Р. Константинова .................................................................. 51
Приложение 2. Номограмма для расчета испарения
с поверхности суши методом М. И. Будыко .................................................... 52
Приложение 3. Карта радиационного баланса увлажненной
поверхности по М. И. Будыко ........................................................................... 53
3
Стр.3
Движение воды в реках. Распределение скоростей течения в речном
потоке. Формула Шези. Поперечная циркуляция в речном потоке.
Движение речных наносов. Характеристики речных наносов. Геометрическая
и гидравлическая крупность наносов. Влекомые и взвешенные наносы.
Русловые
процессы и их типизация. Микро-, мезо- и макроформы
речного русла и их динамика. Плесы и перекаты, излучины.
Термический и ледовый режим рек. Фазы ледового режима: замерзание,
ледостав, вскрытие. Ледоход, заторы и зажоры. Толщина льда на реках.
Влияние хозяйственной деятельности и климатических изменений на
режим рек. Антропогенные изменения стока рек России.
Озера и их распространение на земном шаре. Типы озер по происхождению
котловин и характеру водообмена. Морфология и морфометрия
озер.
Водный баланс сточных и бессточных озер. Колебания уровня воды в
озерах. Течения, волнение, перемешивание воды в озерах. Тепловой и ледовый
режим озер.
Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре. Виды
водохранилищ и их классификация. Влияние водохранилищ на речной сток
и окружающую водную среду.
Мировой океан и его части. Классификация морей. Происхождение,
строение, рельеф дна Мирового океана.
Соленость в океанах и морях, методы ее определения. Термический режим
океанов и морей. Распределение температуры воды в Мировом океане.
Морское волнение. Внутренние волны.
Приливы. Элементы приливной волны. Приливы в морях, заливах,
устьях рек.
Морские течения и их классификация. Ветровые течения. Спираль
Экмана. Плотностные и геострофические течения. Циркуляция вод в Мировом
океане.
Ресурсы Мирового океана, их использование и охрана.
Доступные человечеству запасы воды на Земле и водопотребление.
Водные ресурсы, их классификация. Водные ресурсы земного шара, континентов,
России, региона.
Водный кризис и водный стресс. Глобальные водные проблемы: загрязнение
воды, истощение вод, дефицит пресной воды. Водные проблемы
России и региона.
Литература
Основная
Михайлов В. Н. Гидрология : учебник / В. Н. Михайлов, А. Д. Добровольский,
С. А. Добролюбов. – М. : Высшая школа, 2008. – 463 с.
6
Стр.6
Догановский А. М. Гидрология суши (общий курс) : учебник /
А. М. Догановский. – СПб. : РГГМУ, 2012. – 524 с.
Догановский А. М. Сборник практических задач по определению основных
характеристик водных объектов суши (практикум по гидрологии) :
учеб. пособие / А. М. Догановский, В. Г. Орлов. – СПб. : РГГМУ, 2011. –
315 с.
Дополнительная
Бисвас А. К. Человек и вода (из истории гидрологии) / А. К. Бисвас. –
Л. : Гидрометеоиздат, 1975. – 288 с.
Богословский Б. Б. Общая гидрология (гидрология суши) / Б. Б. Богословский
[и др.]. – Л. : Гидрометеоиздат, 1984. – 356 с.
Водные ресурсы России и их использование. – СПб. : ГГИ, 2008. –
600 с.
Данилов-Данильян В. И. Потребление воды : экологический, экономический,
социальный и политический аспекты / В. И. Данилов-Данильян,
К. С. Лосев. – М. : Наука, 2006. – 221 с.
Дмитриева В. А. Учение о гидросфере : учеб.-метод. пособие /
В. А. Дмитриева. – Воронеж : Издательский дом ВГУ, 2014. – 72 с.
Догановский А. М. Гидросфера Земли / А. М. Догановский, В. Н. Малинин.
– СПб. : Гидрометеоиздат, 2004. – 630 с.
Жердев В. Н. Учение о гидросфере : учеб. пособие / В. Н. Жердев,
П. С. Русинов, В. К. Рязанцев. – Воронеж : ВГПУ, 2002. – 163 с.
Закономерности гидрологических процессов / под ред. Н. И. Алексеевского.
– М. : ГЕОС, 2012. – 736 с.
Иванов В. А. Основы океанологии / В. А. Иванов, К. В. Показеев,
А. А. Шрейдер. – СПб. : М. : Краснодар, Лань, 2008. – 576 с.
Клиге Р. К. История гидросферы / Р. К. Клиге, И. Д. Данилов,
В. Н. Конищев. – М. : Научный мир, 1998. – 368 с.
Лучшева А. А. Практическая гидрология / А. А. Лучшева. – Л. : Гидрометеоиздат,
1976. – 440 с.
Львович М. И. Водные ресурсы будущего / М. И. Львович. – М. :
Мысль, 1974. – 448 с.
Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. – Л. : Гидрометеоиздат,
1974. – 638 с.
Мишон В. М. Поверхностные воды Земли : ресурсы, использование,
охрана : учеб. пособие / В. М. Мишон. – Воронеж : Изд-во ВГУ, 1996. –
220 с.
Руководство по гидрологической практике // Т. 1. Гидрология : от измерений
до гидрологической информации. – ВМО. – № 168. – Женева,
2011. – 311 с.
Руководство по гидрологической практике // Т. 2. Управление водными
ресурсами и практика применения гидрологических методов. – ВМО. –
№ 168. – Женева, 2011. – 321 с.
7
Стр.7
Чеботарев А. И. Общая гидрология / А. И. Чеботарев. – Л. : Гидрометеоиздат,
1975. – 545 с.
Чеботарев А. И. Гидрологический словарь / А. И. Чеботарев. – Л. :
Гидрометеоиздат, 1978. – 308 с.
Шахов И. С. Водные ресурсы и их рациональное использование /
И. С. Шахов. – Екатеринбург, 2000. – 289 с.
Эдельштейн К. К. Гидрология материков / К. К. Эдельштейн. – М. :
Академия, 2005. – 304 с.
Периодические издания
Журналы: Водные ресурсы; Метеорология и гидрология; Известия
РАН. Серия географическая; Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология;
Вестник МГУ. Серия: География; Мелиорация и гидротехника; География и
природные ресурсы; Водное хозяйство России и др.
Газета: Вода России.
Интернет-ресурсы
www.priroda.ru – сайт Министерства природных ресурсов РФ;
www.meteorf.ru – сайт Федеральной службы по гидрометеорологии
и мониторингу окружающей среды РФ;
www.hydrology.ru – сайт Государственного гидрологического института
(ГГИ);
www.waterinfo.ru – информационный сайт по водным ресурсам Министерства
природных ресурсов РФ;
www.elibrary.ru – база научных публикаций по различным наукам,
в том числе и гидрологии;
www.vodosbor.ru – сайт по различным аспектам гидрологических
изысканий.
8
Стр.8
З а д а н и е 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
БАССЕЙНА РЕКИ И РЕЧНОЙ СЕТИ
Дано: Выкопировка из топографической карты с бассейном и речной
сетью
Требуется:
1. Определить площадь бассейна – A, км2.
2. Определить длину бассейна – Lб, км.
3. Рассчитать среднюю ширину бассейна – Bср,б, км.
4. Определить длину главной реки от истока до устья – Lр, км.
5. Определить длины притоков – l1, l2, l3, …, км.
6. Определить расстояния от устья главной реки до мест впадения
притоков 1-го порядка в главную реку – s1, s2, s3, …, км.
7. Рассчитать коэффициент густоты речной сети – d км/км2.
8. Определить коэффициент извилистости главной реки – kизв.
9. Определить порядок реки по Хортону – Штралеру – n.
10. Составить таблицу гидрографических характеристик бассейна
и речной сети.
11. Составить схему речной сети бассейна.
12. Составить таблицу морфометрических характеристик бассейна
реки.
Пояснительная записка
1. Основные понятия
Водораздельная линия – граничная линия между смежными водосборами.
Различают поверхностную и подземную водораздельные линии.
Водосбор – часть земной поверхности, толщи почв и горных пород,
откуда вода поступает к водному объекту. Выделяют поверхностный и подземный
водосборы. Поверхностный водосбор представляет собой участок
земной поверхности, с которого вода поступает в водный объект. Подземный
водосбор – территория, ограниченная контуром толщи почвогрунтов,
из которых вода поступает в водный объект.
Бассейн реки – часть земной поверхности, включая толщу почвогрунтов,
откуда происходит сток вод в отдельную реку, речную систему или озеро.
Включает в себя поверхностный и подземный водосборы.
Морфометрические характеристики – количественные показатели
водных объектов и их бассейнов.
Морфометрические характеристики бассейна реки – характеристики
формы и структуры бассейна: площадь (А), длина бассейна (Lб), ширина
бассейна (Вб), средняя высота (H), средний уклон склонов (Iскл), густота
речной сети (d), озерность, заболоченность, распаханность, лесистость, урбанизированность.
9
Стр.9
Длина бассейна – длина наибольшей срединной линии (линии, проходящей
по серединам отрезков прямых линий, соединяющих противоположные
точки водораздельной линии, начинающейся и заканчивающейся на водораздельной
линии).
Ширина бассейна – расстояние между противоположными точками
водораздельной линии, взятое перпендикулярно срединной линии.
Средняя ширина бассейна – отношение площади водосбора к его длине.
Площадь
бассейна – часть земной поверхности и толщи почвогрунтов,
ограниченная водораздельной линией, с которой вода поступает в водный
объект.
Густота речной сети – длина речной сети, приходящаяся на единицу
площади водосбора.
Гидрографическая сеть – совокупность водотоков и водоемов в пределах
какой-либо территории.
Русловая сеть – совокупность русел всех водотоков в пределах какойлибо
территории.
Речная сеть – часть русловой сети, состоящая из отчетливо выраженных
русел постоянных водотоков.
Морфометрические характеристики речной сети – характеристики
формы и структуры речной сети: длина реки (L) и ее притоков (l1, l2, l3),
средний уклон (Iр), коэффициент извилистости (kизв), порядок реки (n).
Длина водотока – протяженность основного русла водотока от принятого
истока до устья.
Коэффициент извилистости – отношение длины реки (участка реки)
к длине прямой линии, соединяющей исток и устье (начало и конец
участка).
Порядок реки – число, показывающее степень соподчиненности и
сложности системы. Различают нисходящую и восходящую системы порядков
речной системы. В нисходящей системе главная река имеет нулевой порядок;
первые притоки, впадающие в нее, – притоки первого порядка; притоки,
впадающие в притоки первого порядка, – притоки второго порядка и
т. д. В восходящей системе порядков первый порядок имеют самые малые
притоки, слияние однопорядковых притоков дает увеличение порядка на
единицу. Таким образом, в этой системе главная река имеет наивысший порядок.
Наиболее распространенной восходящей системой порядков является
система Хортона – Штралера.
Схема речной сети – графическое представление реки и ее притоков в
виде иерархического дерева отрезками прямых линий в масштабе с сохранением
соподчиненности.
10
Стр.10