Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ОЦЕНКА речной сети по численности водотоков

азуркин П.М. 1 Смирнова Е.С. 1
1 Поволжский государственный технологический университет
Для устойчивого водоснабжения населенных пунктов необходимо иметь круглогодичную и многолетнюю характеристику качества речной сети малой реки. И такую оценку, например, в ходе проведения санитарных испытаний речной воды, предлагается проводить по приведенной в статье методике. Обоснован коэффициент гидрографического качества речной сети как отношение мелких притоков первой группы распределения ко всему множеству водотоков всей речной сети малой реки.
малая река
распределение водотоков
мелкие притоки
коэффициент качества речной сети
1. Географические закономерности гидрологических процессов юга восточной Сибири / А.Н. Антипов, Н.В. Абасов, Т.В. Бережных и др. – Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2003. – 208 с.
2. Иванов А.А., Мазуркин П.М. Экологическая оценка водосборов малых рек (на примере Республики Марий Эл). – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007. – 108 с.
3. Пат. 2284472, Российская Федерация, МПК G 01 С 13/00 (2006.01). Способ измерения речной сети по численности водотоков / Мазуркин П.М., Иванов А.А. (РФ); заявитель и патентообладатель Марийск. гос. тех. ун-т. – № 2005138176/28; заявл. 27.12.04; опубл. 27.09.06, Бюл. № 27.
4. Пат. 2390806 Российская Федерация, МПК G 01 W 01 / 00 (2006.01). Способ гидрографической оценки речной сети по численности водотоков / Мазуркин П.М., Смирнова Е.С. (РФ); заявитель и патентообладатель Марийск. гос. тех. ун-т. – № 2008101141/28; заявл. 09.01.2008; опубл. 27.05.2010.

Предлагаемый способ [4] относится к гидрографической сети преимущественно малых рек и может быть использован при оценке экологического качества всей речной сети, а также отдельных её частей по группам водотоков.

Известен способ измерения речной сети [1, с. 38], включающий классификацию первичных водотоков по Р. Хортону, группировку их по различным порядкам, применение результатов измерений в расчетах коэффициента бифуркации речной сети как отношения между количествами притоков смежных порядков. При этом по значению коэффициента бифуркации судят об индивидуальных свойствах речной системы.

Однако группировка первичных, вторичных, третичных и других притоков по структуре речной сети оказывается недостаточно точным для экологической характеристики речной сети для водоснабжения.

Известен также способ измерения речной сети по численности водотоков по патенту [3], включающий измерение численности водотоков, уточнение значений длины и площади водосборов каждого притока реки в речной сети по результатам полевых или иных измерений, принятие шага группировки, например, по интервалам длины притока.

Недостаточно высокая точность экологической оценки речной сети по параметрам самой речной сети без привлечения растительного покрова не позволяет рекомендовать этот способ для характеристики качества речной сети применительно к водоснабжению.

Для повышения функциональных возможностей и точности количественного описания речной сети и отдельных её частей по измеренным значениям длины учтенных притоков вначале строят гидрографическую схему речной сети. Затем вычисляют отношение длины водотоков к длине самой реки и оценивают развитость водотоков речной сети. По притокам вычисляют и принимают шаг группировки по интервалам длины притоков. После этого распределяют значения длины притоков по принятым для данной речной сети интервалам длины притоков. По отношению численности притоков из первой группы распределения водотоков к множеству притоков судят о ландшафтном качестве речной сети.

Затем речную сеть разделяют на части по основным притокам, примыкающим к реке начиная от истока реки, подсчитывают по гидрографической схеме речной сети количество мелких притоков у реки и основных её притоков. А по отношениям численности мелких притоков к общей численности водотоков судят об экологическом качестве реки и основных её притоков. Гидрографическую схему речной сети и отдельных её частей по основным притокам строят в масштабе, начиная от истока до устья реки слева направо, при этом притоки показывают отрезками прямых линий под углом примыкания в 45°.

Отношение длины водотоков речной сети к длине самой реки показывает развитость водотоков речной сети по формуле:

K = Lc/Lp,, (1)

где K – коэффициент развитости водотоков речной сети; Lc – общая длина всех водотоков речной сети, включая длину самой реки и всех её учтенных притоков, км; Lp – длина реки от истока до устья, км.

По множеству длин притоков вычисляют и принимают шаг группировки по интервалам значений длины притоков по формуле Г.А. Стреджеса:

Eqn56.wmf (2)

где xmax, xmin – максимальное и минимальное значение длины притоков; n – количество учтенных водотоков речной сети, при этом выражение в знаменателе формулы характеризует число групп наблюдений m, поэтому для удобства применения значения n и m по Г.А. Стреджесу приведены в табл. 1.

Таблица 1

Количество групп водотоков в зависимости от их общего числа, шт.

n

15–24

25–44

45–89

90–179

180–359

360–719

720–1439

m

5

6

7

8

9

10

11

Длины притоков по интервалам распределяют с учетом масштаба карты и точности перенесения из натуры на карту тех притоков, которые имеют длину больше масштаба карты, а при натурных измерениях за учтенные притоки принимают все круглогодичные, сезонные или же кратковременные пере6сыхающие водотоки, влияющие на качество водоснабжения.

По отношению численности притоков первой группы к численности всех притоков судят о качестве речной сети по формуле

kpc = nI/n, (3)

где kpc – коэффициент ландшафтного или гидрографического качества; nI – численность притоков первого интервала длины, шт.; n – общее число притоков, включая и саму реку, в речной сети, шт.

Отношением численности мелких притоков, которая может оказаться равной или меньшей количеству учтенных притоков первой группы по Г.А. Стреджесу, к общей численности водотоков речной сети или же её структурной части судят об экологическом качестве реки и её части по формуле

kэк = nminL/nч, (4)

где kэк – коэффициент экологического качества сети или же её части; nminL – количество мелких притоков, попавших в первую группу по формуле Г.А. Стреджеса интервалов длины шт.; nч – общее количество притоков в речной сети или в её части, шт.

Сущность способа заключается в том, что речная сеть принимается за динамичный природный объект, изменяющий численность своих водотоков и притоков (приток содержит, по крайней мере, один водоток) в зависимости от рельефа (главный элемент ландшафта) и других орографических условий свою структуру и свойства. Особую динамичность изменениям речной сети малой реки придает водоснабжение.

Способ оценки речной сети по численности водотоков выполняется, например, для притоков малой реки, следующим образом.

Вначале по справочным данным составляется табличная модель значений длины реки и её притоков. Эта табличная модель до сих пор не применялась для экологической оценки речной сети. Поэтому необходимо провести уточняющие гидрологические, орографические, ландшафтные и иные измерения в натуре или же на картах, космических и аэрофотоснимках.

Пример. Группировка длин выполнялась после уточняющих измерений натурными и картографическими способами речной сети Уржумка на территории Республики Марий Эл и частично в Кировской области (табл. 2).

Всего оказалось 203 учтенных водотоков, включая и саму реку Уржумка (рис. 1). Длина тела Уржумки равна 99,0 км, а с учетом всех учтенных притоков общая длина притоков речной сети равна 494,1 км.

В табл. 2 приведены сводные данные распределения притоков.

Коэффициент развития Уржумки равен K = Lc/Lp = 494,1/99,0 = 4,99. Этот показатель позволяет сравнивать между собой речные системы: чем больше коэффициент развитости, тем выше экологические свойства. По всем притокам интервал длины по формуле (2) равен (23,9 – 0,1)/8,6655 = 2,747 км. Для удобства округлили интервал длины в 2,75 км.

Таблица 2

Параметры притоков реки Уржумка (фрагмент табличной модели по [2])

№ п/п

Наименование реки и её притоков

Расстояние до места впадения притока, км

Данные до проведения картографических измерений

Данные после уточняющих картографических измерений

Длина L, км

Длина L, км

0

Уржумка (устье малой реки)

0

0

0

1

1а пр. пр. р. Уржумка

2,1

1,0

2

1 л. пр. р. Уржумка

3,4

0,8

2,1

3

1а пр. пр. 1-го л. пр. р. Уржумка

1,7

0,7

4

2а пр.пр.р. Уржумка

89,4

1,3

5

2 л. пр. р. Уржумка

90,9

2,7

2,9

6

3 л. пр. р. Уржумка

90,6

1,9

5,3

7

4 л. пр. р. Уржумка

88,9

0,7

3,4

8

5 л. пр. р. Уржумка

85,8

7,8

6,6

 

pic_46.tif

Рис. 1. Гидрографическая схема речной сети малой реки Уржумка

Таблица 2

Количество мелких притоков у притоков реки Уржумка по отдельным группам

Наименование и код основного притока

Кол-во притоков nч, шт.

Группы по интервалам длины притоков

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Интервалы длины притоков, км

0,00–2,75

2,76–5,50

5,51–8,25

8,26–11,00

11,01–13,75

13,76–16,50

16,51–19,25

19,26–22,00

22,01–24,75

Речная сеть

203

142

34

6

7

7

3

3

П 01

9

5

1

1

1

П 02

10

6

3

П 03

10

8

1

П01 + П02 + П03

29

19

5

1

1

П 04*

12

7

4

П 05

8

5

2

П 06

10

6

1

2

П 07

9

7

1

П 08

6

1

2

1

1

Река Уржумка

33

17

5

6

3

1

 

Примечание: * Без учета структуры пяти основных притоков у этого основного притока.

В табл. 2 общее количество притоков включает и сам основной приток. Результаты расчетов приведены в табл. 3.

Учет мелких притоков на теле основного притока (рис. 2), включая и саму малую реку, дает оценку по коэффициенту kэк = nminL/nч лучше по сравнению с kpc = nI/n. Часть мелких притоков на реке высохла, и, по мере роста водоснабжения, будут пересыхать и другие мелкие притоки Уржумки.

Таблица 3

Коэффициенты качества реки Уржумка, её речной сети и структурных частей

Наименование и код основного притока

Кол-во притоков nч,, шт.

Мелкие притоки основных притоков

Общее кол-во притоков n, шт.

Притоки первой группы

0,00–2,75

kэк = nminL/nч

0,00–2,75

kpc = nI/n

Речная сеть

203

142

0,700

П 01

9

5

0,556

14

10

0,714

П 02

10

6

0,600

14

10

0,714

П 03

10

8

0,800

13

11

0,846

П01 + П02 + П03

29

19

0,655

41

31

0,756

П 04

12

7

0,583

57

35

0,614

П 05

8

5

0,625

14

11

0,786

П 06

10

6

0,600

16

12

0,750

П 07

9

7

0,778

10

8

0,800

П 08

6

1

0,167

10

4

0,400

Река Уржумка

33

17

0,515

 

Примечание: Полужирным шрифтом выделен экологически неблагополучный приток.

pic_47.tif

Рис. 2. Первая часть речной сети от истока до впадения в реку Уржумку последующего основного притока с разветвленными водотоками

Предлагаемый способ оценки качества речной сети для устойчивого водоснабжения прост в расчетах, так как для предлагаемой методики оценки необходима только сводная таблица с длинами притоков и схема гидрографической речной сети малой реки в целом и по отдельным её частям.


Библиографическая ссылка

азуркин П.М., Смирнова Е.С. ОЦЕНКА речной сети по численности водотоков // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 7. – С. 116-119;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=32601 (дата обращения: 20.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074