Гідрологічні процеси (стр. 2 из 7)
Збільшенню поверхневого стоку і, навпаки, зменшенню підземного, сприяють дощі великої інтенсивності, маловодопроникні ґрунти, великі похили місцевості, великі площі водозбору, мала розорюваність та осушення земель і ряд інших чинників.
Перша фаза при випаданні дощу характеризується відсутністю поверхневого стоку. Всі опади йдуть на заповнення поглиблень і нерівностей ґрунту і на просочування в ґрунт, частина опадів утримується на гілках, листях і стеблах рослин. Ця фаза називається безстічною, або фазою повного басейного утримання (τ1).
Друга фаза починається від початку появи перших струминок до моменту підходу їх до створу, який визначається розрахунковим. Це фаза τ2.
Третя фаза (τ3) – повний стік. Вода тече з усієї площі басейну. Поглинання води ґрунтом значно зменшується. Ця фаза закінчується під час закінчення дощу.
Четверта фаза (τ4) – це стік від закінчення дощу до кінця стоку.
Ця схема формування стоку справедлива при постійній інтенсивності дощу і рівномірному розподілу його по площі басейну. Однак, в натурі різні чинники метеорологічного, топографічного характеру, ґрунти, вологозапаси можуть коригувати цю схему. Наприклад, стік в Україні може формуватись лише при інтенсивності дощу більше 0,5 мм/хв при загальному шарі опадів, що випали, більше 15 мм. Тобто, влітку всі фази стоку можуть спостерігатися при довготривалих та інтенсивних дощах.
Процес формування стоку при таненні снігу аналогічний тому, що був розглянутий за деякими особливостями. Так, в перші моменти танення вся вода утримується безпосередньо у снігові, або в нерівностях і поглибленнях місцевості. Це безстічна фаза. Потім ідуть три інші фази стоку.
Наявність промерзлого шару ґрунту або льодової кірки значно зменшує просочування. Однак, під кінець формування талого стоку просочування стає значно більше, ніж спочатку.
Значний вплив на схему формування талого стоку здійснює нерівномірність снігового покриву, експозиція схилів, рослинність, температурний режим.
Сумарна величина втрат опадів при стіканні оцінюється коефіцієнтом стоку η. Він визначається за формулою:
, (28)де
– стік, мм; 
– опади, мм.До поверхневого стоку відносять стік річок. Залежно від місця формування цей стік ділиться на місцевий та транзитний. Місцевий стік формується на території даного регіону, транзитний – надходить в цей регіон з інших суміжних територій. Так місцевий стік в Україні в середні роки дорівнює 52 км3, а транзитний – 158 км3. Стік р. Дніпро на 37% формується в Україні (місцевий стік), на 32% – в Росії і на 31% – в Білорусії (транзитний стік). Незалежно від місця формування весь стік, крім санітарного, кожний регіон може витрачати на свої потреби.
Санітарний стік – це мінімальна величина стоку, яку заборонено забирати з водного джерела з метою виключення його вичерпання. Ця величина дорівнює мінімальному стоку повторюваністю 1 раз в 20 років (95% забезпеченість). Це дозволяє зберігати флору і фауну, здійснювати самоочищення води, підтримувати естетичний вигляд у водному об’єкті.
За часом спостереження стік ділиться на середній, максимальний і мінімальний. Середній може бути річний, сезонний, місячний, добовий та інші. Все залежить від періоду осереднення поточних даних спостережень.Максимальний і мінімальний стоки це, відповідно, найбільші і найменші величини, які спостерігаються протягом конкретного періоду часу, наприклад, року. На рис.1 зображено річний гідрограф стоку, особливістю якого є те, що він починає будуватись з початку гідрологічного року.
Рис. 1. Річний гідрограф стоку:
1 – повінь; 2 – літньо-осінній паводок; 3 – літня межень; 4 – зимова межень
На цьому гідрографі показано всі основні характеристики стоку, які спостерігаються протягом річного періоду.
Відповідно теорії ймовірності одна і та ж величина стоку може бути середньою і може нею не бути. Наприклад, якщо витрата стоку була знайдена за формулою
, (36)то це – середня величина.
В формулі (36)
– сума всіх поточних величин, а 
– кількість поточних вимірювань.Якщо
розмістити в ряду апологічних величин, які спостерігались в інший час, то ця величина набуває поточне значення, а середнє значення 
в багаторічному ряду даних спостережень буде знаходитись як: 
, (37)де
– сума середніх значень за конкретний період;n – кількість членів ряду.
найбільше споживання води (близько 4,5%) спостерігається в промисловості. Основна кількість води тут витрачається енергетикою, чорною металургією, хімічною і нафтохімічною промисловістю. Загальна кількість витраченої води 16 млрд.м3, в тому числі з Дніпра - 10, з Дністра - 0,5, з Сіверського Донця - 1,6, Південного Бугу - 1,8 млрд. м3.
Слід визначити високу водомісткість виробництва промислової продукції в Україні, яка вище навіть порівняно з країнами СНД. Так в горній металургії, споживається на 5% більше води на одиницю виробленої продукції, ніж в колишньому СРСР. Споживання свіжої води на одиницю виробленої продукції у Франції в 2,5 раза і Німеччині в 4,3 раза, Великобританії, Швеції у 1,2 раза менше, ніж в Україні. Атомні станції, які в Україні виробляють значну частину електроенергії, витрачають 1,5 раза більше води, ніж теплові станції.
Нині час водоспоживання води в промисловості в зв’язку зі спадом виробництва дещо зменшилось. Однак, прогнозується, що до 2010 року водоспоживання зрівняється з 1990 роком. В цей період у зв’язку з послабленням контролю за скидом стічних вод погіршилась якість очищення промислових стоків. На їх розбавлення для подальшого самоочищення водних джерел також потрібна значна кількість природних вод, що зменшує наявність водних ресурсів цього регіону.
Резервами збереження і поповнення водних ресурсів в даному випадку є такі заходи:
1. Перехід на водооборотне і повторне використання.
2. Застосування водозберігаючих технологій виготовлення продукції.
3. Використання солоних вод.
4. Досконало очищати промислові стоки перед скидом їх в міську каналізацію або у водні джерела.
Сільське господарство
на другому місці за кількістю води, що споживається (39 % від загального об’єму) знаходиться сільське господарство. Тут вода, в основному, витрачається на госппитне водопостачання і на зрощування сільськогосподарських культур. Перша стаття не дуже велика, бо лише 25% сільського населення охоплено централізованим водопостачанням з невеликою нормою водопостачання - 60 л/доб (в містах вона становить 200–300 л/доб). Деяка кількість також може витрачатись підприємствами харчової промисловості, розташованими в сільській місцевості. Однак, загрозу водним ресурсам тут здійснює не забір води, а стічні води сільських населених пунктів, які тут здебільшого не очищаються.
Друга стаття – зрошення, характерна, в основному, для південних областей України, де розміщується 2 млн. га зрошуваних земель. При середній нормі в 3850 м3/га потрібно до 8 млрд. м3 води. Правда, ця величина потрібна лише в посушливі роки. В середньо- і багатоводні роки потреба у воді різко зменшується. Основним водним джерелом тут також є р. Дніпро, з якої забирається на зрощення сільськогосподарських культур більше 6 млрд. м3, з Дунаю і південного Бугу по 0,5 млрд.м3, з Дністра 0,4 млрд.м3, Сіверського Донця 0,6 млрд.м3.
Заходами для збереження водних ресурсів тут можуть бути:
1. Перехід на водозберігаючі способи поливу: крапельне та імпульсне зрошування.
2. Застосування замість каналів трубопроводів великих діаметрів.
Госппитне водопостачання
сумарна потреба у воді на госппитне водопостачання становить в Україні близько 4,5 млрд. (16% від Vзаг.). Кількість споживаної води залежить від кількості жителів в місті або в селищі міського типу, також ступеня їх благоустрою. У великих містах норма водоспоживання сягає 500 л на душу населення. В той же час в селищах міського типу, де немає каналізації і газопостачання, норма споживання води становить 60–80 л/добу. У великих містах частина споживаної води йде на полив зелених насаджень і проїзних частин вулиць. Значна кількість споживаної води втрачається через витік крізь арматуру і пориви трубопроводів. В середньому в Україні норма водоспоживання становить 320–364 л/добу. Для порівняння відмітимо, що в більшості Європейських країн норми водоспоживання нижчі, наприклад, в Болгарії - 200 л/добу, в Польщі - 240 л/добу, в Румунії - 230 л/добу. Це свідчить про можливості більш економних витрат водних ресурсів завдяки:
1. Виключення витоків з водопровідних мереж. Для цього потрібен своєчасний ремонт і оновлення старих труб та арматури.
2. Встановлення лічильників води у кожного водокористувача.
Безповоротне та комплексне використання водних ресурсів
природні води після участі в технологічному процесі або в комунальному господарстві здебільшого повертаються в природні водні джерела. Однак, частина води витрачається на випаровування з відкритої водної поверхні, на фільтрацію з грунтових штучних водойм і каналів, витік крізь пошкоджену арматуру і поривів в трубопроводах. Структура повного і безповоротного водоспоживання наведена в табл. 2.