Геоморфология водосбора и маршрутизация стока

Геоморфология водосбора характеризует форму водосборных бассейнов и речных сетей, а маршрутизация стока описывает, как паводковые волны движутся и затухают в руслах и водохранилищах.

Definition

Геоморфология водосбора — это количественное исследование формы, рельефа и дренажной сети бассейна; маршрутизация стока — это расчет того, как гидрограф паводка изменяется по величине и времени прохождения по участку русла или водохранилища.

Scope

Эта тема охватывает количественное описание речных сетей и морфометрии бассейнов, их влияние на гидрологический отклик, а также гидрологическую и гидравлическую маршрутизацию паводковых волн через русла и водохранилища. Она связывает физическую структуру водосборов со временем и формой их стока.

Core questions

• Как количественно описываются дренажные сети и бассейны?
• Как форма бассейна влияет на гидрологический отклик?
• Как паводковые волны затухают и запаздывают при движении вниз по течению?
• Как применяются гидрологические и гидравлические методы маршрутизации?

Key concepts

• Порядок водотоков и коэффициент бифуркации
• Плотность дренажной сети
• Морфометрия и рельеф бассейна
• Время концентрации
• Гидрологическая маршрутизация (Мускингам)
• Гидравлическая маршрутизация (Сен-Венан)

Key theories

Количественная морфометрия дренажа

Хортон, позднее уточненный Стрелером, установил законы порядка водотоков, бифуркации и плотности дренажной сети, которые количественно описывают структуру сети и связывают форму бассейна с эрозионным и гидрологическим поведением.

Геоморфологический мгновенный единичный гидрограф

Родригес-Итурбе и Вальдес вывели функцию отклика водосбора из геоморфологической структуры его дренажной сети, напрямую связав форму бассейна с гидрографом и способствуя прогнозированию в неизученных бассейнах.

Маршрутизация паводков

Гидрологические методы маршрутизации (такие как Мускингам) и гидравлическая маршрутизация, основанная на уравнениях Сен-Венана, вычисляют трансляцию вниз по течению и затухание паводковых волн через русла и водохранилища.

Clinical relevance

Морфометрия дренажа и маршрутизация используются для оценки времени и пика паводков, проектирования и эксплуатации русел и водохранилищ для борьбы с наводнениями, передачи гидрологической информации в неизученные бассейны и обеспечения компонентов маршрутизации русел в распределенных гидрологических моделях.

History

Законы Хортона 1945 года положили начало количественной морфометрии водосборных бассейнов, расширенной Стрелером и другими; методы маршрутизации паводков развивались параллельно на протяжении 20-го века, а геоморфологический мгновенный единичный гидрограф 1979 года объединил структуру сети с гидрологическим откликом.

Key figures

• Robert E. Horton
• Arthur N. Strahler
• Ignacio Rodriguez-Iturbe

Seminal works

• horton1945
• rodriguez1979
• chow1988

Frequently asked questions

Что такое порядок водотока?

Порядок водотока — это нумерация русел в дренажной сети по их положению в иерархии: самые маленькие неразветвленные водотоки имеют первый порядок, и порядок увеличивается там, где соединяются водотоки равного порядка, что дает меру размера и структуры сети.

Что вычисляет маршрутизация стока?

Маршрутизация вычисляет, как гидрограф паводка изменяется при движении по участку реки или водохранилищу, обычно запаздывая по времени и снижая и расширяя свой пик по мере задержки и накопления волны, что важно для прогнозирования паводков вниз по течению и эксплуатации водохранилищ.