Сток – это движение воды по поверхности земли, а также в почвах и горных породах, которые ее подстилают. Он начинается с момента зарождения потоков и заканчивается их впадением в океаны и моря. На этом пути часть воды расходуется на суммарное испарение. Характеристики стока определяются перечисленными выше особенностями осадков. Сток также зависит от многих свойств поверхности водосборного бассейна. Способность почвогрунтов бассейна впитывать воду определяет потери части осадков на продавливания. Чем больше уклон склонов бассейна, дна яров и рек, чем сильнее бассейн срезан русловой сетью яров и речной сетью, тем большая скорость стекания и максимальный расход стока.

Скорость стекания и расход находятся в обратной зависимости от густоты и высоты растительности, то есть от ее гидравлического сопротивления. Но гидрологическая роль растительности шире. Кроны деревьев задерживают часть дождя и снега, которая испаряется, то есть она исключается со стока. Доля осадков, которые перехватываются кронами, в среднем для лиственных лесов составляет около 15%, а в еловых достигает 30%. Растительность, в частности лес, увеличивает инфильтрацию воды, что снижает максимальные расходы воды на сток.

Распределение стока по времени зависит от наличия болот и проточных озер, водохранилищ, их размеров и расположения, аккумуляции части стока перед дорожными трубами и мостами. Формирование стока зависит от интенсивности дождя, площади и продолжительности его выпадения, от свойств поверхности земли и почвогрунтов, которые ее подстилают: гранулометрического состава, структуры и влажности слоев, рельефа, растительности и других особенностей. Различные сочетания перечисленных признаков могут менять параметры стока в широком диапазоне: от случаев, когда дождь, который выпал, не создает стока, до катастрофических паводков.

4. Движение жидкости в пористой среде называется фильтрацией. Ее отдельным случаем является движение грунтовых вод. Режим движения грунтовых вод может быть ламинарным, например, в песчаных и глинистых грунтах и турбулентным - в галечнике, каменной накидке, а также в прифильтровой зоне скважин, из которых выполняется откачка (при очень больших уклонах).

Французский инженер Дарси в 1885 г. изучал установленный равномерное напорное движение грунтовых вод при ламинарном режиме на приборе, который показан на рис. 2.

Рис. 2. К формуле Дарси

При этом он установил, что расход Q воды, которая фильтруется через грунт, прямо пропорционален площади фильтра ω и гидравлическому уклону і=hf/l: ,

где к - величина, характеризующая фильтрационные свойства почв и которая называется коэффициентом фильтрации; hf =Н1- Н2 – потери напора, которые определяются по разности показателей пъезаметров в сечениях 1-1 и 2-2; l – расстояние между этими сечениями. После деления левой и правой частей уравнения на площадь ω получим формулу Дарси

v=ki,

которая называется основным законом ламинарной фильтрации. Формула показывает линейную зависимость потерь напора от скорости, что является свойством для ламинарного режима движения жидкости.

Если будет известна площадь фильтрационного слоя и скорость фильтрации v, то можно определить расход воды Q грунтового потока по формуле

Q=vF=kiF, м3/с

Закон Дарси действителен при движении воды в рыхлых породах со скоростью до 0,5 м/с. В крупнообломковых, трещиноватых породах с турбулентным движением воды скорость подчиняется нелинейному закону фильтрации, который отображается формулой Шези-Краснопольского:

или ,

где кш - коэффициент водопроникновения грунта. Коэффициент фильтрации, как видно из формулы Дарси, имеет размерность скорости и численно равен скорости фильтрации при і=1. При решении задач фильтрации важными являются количественные значения коэффициентов фильтрации. Существует ряд лабораторных и полевых методов определения коэффициентов фильтрации.

Ориентировочные значения коэффициента фильтрации к для различных грунтов приведены в табл. 1. Как видно, коэффициент фильтрации зависит от крупности грунта (он увеличивается при увеличении размеров частиц грунта), от формы зерен и разнозернистости грунта. В торфе он зависит от ботанического состава торфа и степени гниения. Обычно с увеличением степени гниения коэффициент фильтрации торфа уменьшается. Торф болот низшего типа имеет более высокую фильтрационную способность, чем торф верховых болот. В связи с этим низинные торфяные залежи значительно легче поддаются осушению, чем верховые. После осушения происходит уплотнение торфа, и коэффициент фильтрации уменьшается.

Табл.1. Значения коэффициента фильтрации, м/сут.