Особенностью инженерных изысканий для строительства, в том числе инженерно-гидрометеорологических изысканий, является строгое регламентирование их различными нормативными документами: СНиПами, СП, ВСН, ПМП и т.п. В связи с этим, оценка значений гидрологических характеристик неизученных рек, находящихся в зоне строительства, должна рассчитываться по методикам, рекомендованным в СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик». Однако, помимо традиционных способов оценки гидрологических характеристик существуют и другие методы, которые зачастую могут давать не менее удовлетворительные результаты, при этом являясь более доступными для использования.
К числу таких методов можно отнести индикационный метод инженерных изысканий, основанный на оценке гидрологических характеристик через структурные показатели речного бассейна. Общеизвестно, что размер реки является важнейшим фактором, определяющим характеристики гидрологического. С ростом размеров рек происходят как количественные, так и качественные изменения условий формирования стока. Количественные изменения связаны прежде всего с ростом водоносности рек. Качественные изменения условий формирования стока с ростом размера реки можно проследить, например, при оценке роли зональных факторов.
В классической гидрологии размер реки чаще всего характеризуется площадью речного бассейна. Связано это прежде всего с картированием среднего многолетнего модуля стока, представляющего отношение среднего многолетнего расхода воды к площади бассейна. Средние многолетние модули стока зональных рек обычно не зависят от площади бассейна, а зависят преимущественно от зональных соотношений между составляющими водного баланса: осадков и испарения, что позволяет наносить их на карту в виде изолиний. Однако, такой подход затрудняет пространственный анализ максимального и минимального стока. Вследствие разновременного их прохождения в разных частях речного бассейна модули максимальных расходов воды обычно уменьшаются с ростом площади бассейна, а минимальных напротив увеличиваются.
Индикационный подход, активно используемый в зарубежной, а в последние десятилетия и в отечественной гидрологии, в качестве предиктора чаще всего использует порядок реки. Существует несколько схем его определения, наиболее популярными в настоящее время являются три: классическая: река, впадающая в приемный водоем, является главной рекой, реки, впадающие в главную реку, являются реками первого порядка, впадающие в реки первого порядка — реки второго порядка и т.д; Стралера-Философова: река, не имеющая притоков является рекой первого порядка, при слиянии двух рек одинакового порядка, порядок увеличивается на единицу, при слиянии рек разных порядков, ниже по течению сохраняется порядок наибольшей из рек; Шайдеггера: порядок реки N определяется в зависимости от количества водотоков первого порядка P в бассейне реки по уравнению:
Последняя схема является наиболее удобной для гидрологических исследований, поскольку учитывает все элементы речной сети. Площадь бассейна F связана с порядком реки экспоненциальной зависимостью. Приведенные с помощью данной зависимости значения площади бассейна к N = 10 обнаруживают тесную обратную зависимость от густоты речной сети d. Чем больше густота речной сети, тем меньшая требуется площадь бассейна, чтобы на ней сформировалась река заданного порядка. Зависимость может быть описана степенным уравнением
где F10 — площадь бассейна реки, приведенная к N = 10. В общем виде соотношение между площадью бассейна, порядком реки и густотой речной сети описывается уравнением
Решая уравнение (3) относительно N после некоторых преобразований получаем
Густота речной сети, в свою очередь, является косвенным показателем водоносности рек. Этой теме посвящены работы многих исследователей. В соответствии с уравнением (4) при густоте речной сети, равной 0,1 км/км2 на площади бассейна, равной 2 000 км2, что соответствует граничному значению между средними и малыми реками сформируется река с N = 4,4. При густоте речной сети, равной 0,9 км/км2 на той же площади бассейна сформируется река с N = 10,5. Учитывая, что при прочих равных условиях с ростом N на единицу водоносность рек увеличивается в два раза, при прочих равных условиях различия в водоносности этих рек могут составить 60 и более раз, несмотря на одинаковую площадь бассейна. А это значит, что во столько же раз могут отличаться и их средние многолетние модули стока, что в реальности зачастую и наблюдается.
Подытоживая вышеизложенное, сделаем вывод, что порядок реки дает представление не только о размере речного бассейна, но и отражает условия концентрации речного стока. В связи с этим, зависимость гидрологических характеристик от порядков рек обычно бывает более тесной, чем, например, от площади речного бассейна.