как определить площадь водосбора реки (2 видео)

Содержание

Практическое задание по дисциплине «Гидрология» для ЭИОС СГУГиТ
Определение водосборной площади
Водосбор и бассейн реки. Морфометрические характеристики бассейна реки
🔍 Видео

Видео:Окнонтуривание площади водосборного бассейна на карте 2 занятие 27.09.13 Д-11Скачать

Практическое задание по дисциплине «Гидрология» для ЭИОС СГУГиТ

ЗАДАНИЕ

Гидрографические характеристики реки и ее водосбора

Цель занятия: Освоение простейших приемов определения некоторых морфометрических характеристик реки и ее водосбора.

Необходимые материалы и оборудование:

Карта водосбора реки, синяя тушь, ручка, карандаш, циркуль, линейка, калька, палетка или миллиметровка.

Показать водосбор главной реки и в этом водосборе выделить водосборы ее притоков первого порядка.
Определить длины главной реки и ее притоков; расстояния от устья главной реки до места впадения в нее притоков.
Найти длину, наибольшую и среднюю ширину водосбора.
Рассчитать коэффициенты извилистости главной реки, густоты речной сети и длину склонов, коэффициенты озерности, болотистости, лесистости.
Рассчитать уклон реки.
Найти площадь водосбора реки и притоков первого порядка.
Показать гидрографическую схему реки.
Построить график нарастания площади водосбора реки.

Исток — место, с которого появляется постоянное течение воды в русле.

Устье – место впадения реки в другую реку, озеро или море.

Створ реки – всякое место на реке, пересеченное условной вертикальной плоскостью перпендикулярно руслу реки.

Водораздел — граница между смежными водосборами. На карте водораздел представляет собой линию, соединяющую наивысшие точки между соседними водными объектами (реками). Водораздел не пересекает ни один водоток.

Водосбор реки — часть земной поверхности и толщи почвогрунтов, ограниченная водораздельной линией, от которой вода поступает в данную реку. Началом этой линии является устье реки по одному берегу, концом — это же устье, но по другому берегу. Водосбор любой реки представляет собой совокупность водосборов ее притоков и территорий (межбассейновых пространств), откуда вода стекает в главную реку.

Длина водосбора (L_в) — расстояние от устья реки до наиболее удаленной точки на линии водораздела. Если водосбор реки имеет более или менее правильную форму, то длину водосбора определяют как расстояние от устья реки до наиболее удаленной части водосбора по прямой. Если водосбор имеет ломаную форму, то сначала весь водосбор разбивают на отдельные более или менее правильные части секущими, перпендикулярными направлению главной реки. Находят середины этих секущих. Длину водосбора реки определяют длиной ломаной линии, проведенной от устья до наиболее удаленной точки водосбора через середины этих секущих. Длину этой линии определяют вначале в сантиметрах с помощью линейки, а затем, учитывая масштаб карты, выражают в километрах.

Средняя ширина водосбора (В_св) определяется как отношение площади водосбора F к длине водосбора, т.е.

Единица измерения — километры. Дробная часть числа отбрасывается по правилам округления.

Наибольшая ширина водосбора (В_наиб) – это наибольший перпендикуляр к длине водосбора. Его величину, как и длину водосбора, вначале определяют с помощью линейки, а затем переводят в километры, учитывая масштаб карты.

Длина реки (участка реки)(L) — протяженность основного русла реки от принятого истока до устья (от начала до конца участка). Выражается в километрах.

Приток первого порядка – приток, непосредственно впадающий в главную реку.

Приток второго (и последующих) порядка – приток, впадающий в приток предыдущего порядка.

Коэффициент извилистости реки (развитие реки) (К) — отношение длины реки (L) к длине прямой линии (l), соединяющей исток и устье:

Гидрографическая сеть — совокупность всех водных объектов (водотоков и водоемов), расположенных в пределах какой-либо территории и находящихся во взаимосвязи и взаимодействии.

Речная сеть – совокупность всех водотоков на данной территории. Речная сеть является частью гидрографической сети. Изображение речной сети принято представлять в форме «Гидрографической схемы реки».

Густота речной сети — длина сети водотоков, приходящаяся на единицу площади водосбора. Для речных водосборов густоту речной сети (D) определяют как отношение суммы длин всех водотоков (L_i) к водосборной площади реки (F), т.е. , где i – i-тый водоток, n – количество водотоков.

Уклон реки (участка реки) (I) — отношение превышения истока над устьем (или между концами участка), определяемого по разности высотных отметок (h), к соответствующей длине реки (или ее участка), т.е.

Падение и длина участка берутся в одной размерности, чаще всего в метрах. Уклон реки обычно выражают десятичной дробью, либо в промилле.

Определение длины реки (притоков). Длина реки может определяться курвиметром или циркулем- измерителем. При работе с циркулем длину реки измеряют постоянным раствором п, равным I или 2 мм. Величина п тщательно устанавливают перед началом работы и периодически проверяют в ее процессе. Длину реки измеряют дважды: вначале от истока к устью, затем в обратном направлении. При измерении длины реки от устья к истоку на карте (выкопировке) отмечают число отложений от устья реки до места впадения притоков. По ним определяют расстояния от устья главной реки до устья притоков. Расхождение между первым и вторым измерением не должно превышать 2 %. При выполнении данного условия за окончательное значение длины принимается среднее из двух измерений.

Длину реки вычисляют по формуле

где a — число отложений, а п — раствор циркуля в мм.

Полученное значение, с учетом масштаба карты, выражается в километрах и представляет целое число.

Для построения гидрографической схемы реки нужно иметь длину главной реки и ее притоков, расстояния от устья реки до места впадения притоков первого порядка, расстояния от устья притоков первого порядка до места впадения притоков второго порядка и так далее. Схематичность изображения проявляется в том, что все водотоки изображаются в виде прямых линий, длина которых пропорционально фактической длине водотоков.

На схеме главная река изображается в виде отрезка прямой, левый конец которого обычно принимается за исток, правый – за устье. Затем на данном отрезке размечают места впадения притоков первого порядка (вверх — притоки левого берега, вниз – правого), к этим отметкам приводят прямые, пропорциональные длинам притоков, располагая их под любым углом. Аналогично поступают с притоками следующих порядков. У линий пишется названия притоков (или их номера при отсутствии названия) и их длина в километрах. Масштаб схемы принимают с учетом формата листа. Пример оформления гидрографической схемы реки показан на рисунке 1.

Определение площади водосбора. Определение площади производят либо палеткой, либо миллиметровкой. Измерение осуществляют следующим образом: накладывают палетку на выкопировку водосбора (или выкопировку водосбора на миллиметровку), подсчитывают количество целых клеток, уместившихся в пределах контура водосбора, и отдельно подсчитывают количество клеток, пересекаемых контуром водосбора. Последнее число делят на 2 и прибавляют к количеству целых клеток, сумму умножают на цену клетки палетки или миллиметровки. Полученное число и будет площадью рассматриваемого водосбора. Цена клетки палетки или миллиметровки (км 2 ) определяется исходя из размера стороны клетки и масштаба карты.

Рис. 1. Гидрографическая схема реки Шум

График нарастания площади водосбора. Построив этот график, можно легко определить площадь водосбора в любом створе, не прибегая к ее измерению и вычислению.

Построение графика нарастания площади водосбора (рисунок 2) начинают с размещения на листе осей координат[6]. Для этого, с правой стороны листа отмечают вертикальную ось, а на расстоянии около 1/3 высоты листа отмечают горизонтальную ось.

На вертикальной оси откладывают площади водосборов, а на горизонтальной – длину реки. Масштаб выбирают таким образом, чтобы в пределах листа на горизонтальной оси уместилась вся длина реки, а на вертикальной — площадь всего водосбора реки вниз от горизонтальной оси и вся площадь водосбора левого берега вверх от горизонтальной оси. Таким образом, на этом графике длина реки откладывается по оси абсцисс, а по оси ординат – площадь водосбора самой реки и ее притоков.

Рис. 2. График нарастания площади водосбора реки

Графики нарастания площади водосбора строят отдельно для правого и левого берегов, размещая площадь нарастания левого берега вверх от горизонтальной оси, а правого – вниз. Первой точкой a графика является исток реки, где площадь водосбора равна нулю. От истока до места впадения первого притока по выбранному берегу площадь водосбора реки возрастает за счет первого межбассейнового пространства этого берега. В створе первого притока от истока реки откладывают площадь первого межбассейнового пространства. Полученную точку b графика соединяют с точкой a. В этой точке суммарная площадь водосбора реки увеличивается сразу на площадь водосбора первого притока, которая на графике изображается отрезком bc. Далее весь процесс построения графика продолжается аналогичным образом до самого устья реки. Полученная линия abcde… графически отображает ход нарастания площади водосбора реки от истока до расчетного створа по этому берегу.

Аналогично строят график по другому берегу. Суммарный график нарастания площади водосбора реки строится путем геометрического суммирования ординат графиков нарастания по правому и левому берегам. Суммирование производится в точках, соответствующих местам впадения по обоим берегам последовательно всех притоков в направлении от истока к устью главной реки.

Порядок выполнения задания:

Сделать выкопировку с карты указанной преподавателем реки со всеми ее притоками и водотоками соседних водосборов.
Для самой реки в целом и всех ее притоков первого порядка определить границы водосбора.
С помощью линейки и циркуля-измерителя, учитывая масштаб карты, определить все необходимые линейные параметры. Результаты измерения занести в таблицы 3 и 4.
Используя данные таблиц 3 и 4, построить гидрографическую схему реки.
С помощью миллиметровки, учитывая масштаб карты, определить все необходимые площади. Результаты занести в таблицу 5, располагая все водосборы в порядке их удаления от истока.
Используя данные таблиц 3-5, провести все необходимые расчеты и построить график нарастания площади водосбора реки.
При наличии в пределах водосбора реки лесов, озер, болот, определить их площадь и рассчитать коэффициенты (в %) лесистости, озерности и заболоченности бассейна реки.
На карте определить отметки высот истока и устья, рассчитать уклон реки.
Оформить отчет.

Длина реки, расстояние от ее устья до места впадения

притоков первого порядка

Наименование	Расстояние от устья, км
Левый берег
Устье реки
Приток1
× × × × × × × × × × × × × × × × × × ×
Приток n*
Исток реки
Правый берег
Устье реки
Приток n+1
× × × × × × × × × × × × × × × × × × ×
Приток n+m**
Исток реки
Длина реки (среднее значение)

*количество притоков первого порядка по левому берегу реки

** количество притоков первого порядка по правому берегу реки

Длина притоков всех порядков

Наименование притоков первого и последующих порядков	Длина притока, км
Приток 1 первого порядка
приток второго порядка
приток третьего порядка
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Приток m первого порядка
приток второго порядка
приток третьего порядка

Площади водосбора притоков реки и ее межбассейновых пространств

Наименование площади	Площадь, км 2	Площадь нарастающим итогом, км 2
Левый берег
МБП 1
Приток n
МБП 2
Приток n-1
× × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×
Приток 1
МБП k
Правый берег
Весь бассейн реки

Вопросы для самопроверки:

Что называют водосбором реки.
От куда берет начало река.
Как изображается водораздел на карте.
Как определить длину водотока.
Что какое приток второго порядка.
Как определяется густота речной сети.
Что такое гидрографическая схема реки.
Как определить площадь водосбора.

Видео:Гидрологическая ГИС №1 - Определение площади, средней высоты и уклона водосбораСкачать

Определение водосборной площади

Водосборной площадью или бассейном называется участок земной поверхности, с которой вода по условиям рельефа должна стекать в данный водосток (реку, лощину и т.д.). Оконтуривание водосборной площади производится с учетом рельефа местности по горизонталям карты (плана).

Границами водосборной площади служат линии водоразделов, пересекающие горизонтали под прямым углом. На рисунке линии водоразделов показаны пунктиром.

Зная водосборную площадь, среднегодовое количество осадков, условия испарения и впитывания влаги почвой, можно подсчитать мощность водного потока, которая необходима для расчета мостов, площадок дамб и других гидротехнических сооружений.

Построение профиля по горизонталям.

При геологоразведочных изысканиях и предварительном проектировании линейных сооружений (дорог, водопроводов, газопроводов и т. п.) по топографической карте строят профиль местности. Под профилем понимается чертеж, изображающий разрез местности вертикальной плоскостью. Профиль строят в двух масштабах. Горизонтальный масштаб берут равным масштабу карты, а вертикальный в большинстве случаев принимают в десять раз крупнее горизонтального. Делается это для того, чтобы более выразительно были отражены характерные особенности рельефа.

Пусть требуется построить профиль по линии АВ. Для этого на миллиметровой бумаге строят сетку профиля. В графу «План местности» переносят при помощи измерителя ситуацию с карты в границах прямоугольника, построенного на карте на расстоянии 1 см по обе стороны от профиля линии АВ. Определяют высоты точек пересечения направления АВ с горизонталями (точки 1, 2, 3, с, 4), вычисляют также высоты начала, конца профиля и точек его перегиба, т. е. точек, находящихся на водоразделах и тальвегах. Вносят в соответствующие графы расстояния между намеченными на карте точками и их высоты. Значения высот откладывают в заданном масштабе на перпендикулярах, восставленных из ранее намеченных точек. Соединив концы перпендикуляров, получают линию профиля местности. Чтобы не иметь длинных перпендикуляров, для верхней линии сетки выбирают условную высоту (в примере 80 м).

Измерение дирекционного угла и истинного азимута.

Для измерения дирекционного угла, линией через начальную ее точку проводят линию || оси абсцисс и непосредственно при этой точке измеряют дирекционный угол, можно так же продолжить линию до пересечения ею ближайший угол в точке пересечения. Для непосредственного измерения истинного азимута линией через ее начальную точку проводят меридиан и относительно него измеряют азимут.

Номенклатура топографических карт и планов

Номенклатурой называется система нумерации отдельных листов топографических карт и планов разных масштабов. Схема взаимного расположения отдельных листов называется разграфкой.

В нашей стране принята международная система разграфки и номенклатуры топографических карт; ее основой является лист карты масштаба 1:1 000 000.

Вся поверхность Земли условно разделена меридианами и параллелями на трапеции размером 6 o по долготе и 4 o по широте; каждая трапеция изображается на одном листе карты масштаба 1:1 000 000. Листы карт, на которых изображаются трапеции, расположенные между двумя соседними параллелями, образуют ряды, которые обозначаются буквами латинского алфавита от A до V от экватора к северу и к югу. Листы карт, на которых изображаются трапеции, расположенные между двумя соседними меридианами, образуют колонны. Колонны имеют порядковые номера от 1 до 60, начиная с меридиана 180 o ; колонна листов карт, на которой изображена 1–я зона проекции Гаусса, имеет порядковый номер 31.

Номенклатура листа карты миллионного масштаба составляется из буквы ряда и номера колонны, например, N–37.

Листы карты масштаба 1:500 000 получают делением листа миллионного масштаба на 4 части средним меридианом и средней параллелью.

Размеры листа – 3 o по долготе и 2 o по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:500 000 получают, добавляя к номенклатуре миллионного листа справа прописную букву русского алфавита А, Б, В, Г, например, N–37–А.

Листы карты масштаба 1:200 000 получают делением листа миллионного масштаба на 36 частей меридианами и параллелями. Размеры листа – 1 o по долготе и 40′ по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:200 000 получают, добавляя к номенклатуре миллионного листа справа римскую цифру от I до XXXYI, например, N–37–XXIY.

Листы карты масштаба 1:100 000 получают делением листа миллионного масштаба на 144 части меридианами и параллелями. Размеры листа – 30′ по долготе и 20′ по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:100 000 получают, добавляя к номенклатуре миллионного листа слева числа от 1 до 144, например, N–37–144.

Листы карты масштаба 1:50 000 получают делением листа масштаба 1:100 000 на 4 части средним меридианом и средней параллелью. Размеры листа – 15′ по долготе и 10′ по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:50 000 получают, добавляя к номенклатуре листа 1:100 000 справа прописную букву русского алфавита А, Б, В, Г, например, N–37–144–А.

Листы карты масштаба 1:25 000 получают делением листа масштаба 1:50 000 на 4 части средним меридианом и средней параллелью. Размеры листа – 7’30» по долготе и 5′ по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:25 000 получают, добавляя к номенклатуре листа 1:50 000 справа строчную букву русского алфавита а, б, в, г, например, N–37–144–А–а.

Листы карты масштаба 1:10 000 получают делением листа масштаба 1:25 000 на 4 части средним меридианом и средней параллелью. Размеры листа – 3’45» по долготе и 2’30» по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:10 000 получают, добавляя к номенклатуре листа 1:25 000 справа цифру от 1 до 4, например, N–37–144–А–а–1.

Севернее 60–й параллели листы карт издаются сдвоенными по долготе, севернее 76–й параллели – счетверенными.

Видео:Построение водосбора для любого створа реки в QGISСкачать

Водосбор и бассейн реки. Морфометрические характеристики бассейна реки

Следует различать водосбор и бассейн реки. Водосбор реки – это часть земной поверхности и толщи почв и грунтов, откуда данная река получает свое питание . поскольку питание рек может быть поверхностным и подземным, различают поверхностный и подземный водосборы, которые могут не совпадать . Бассейн реки- это часть суши, включающая данную речную систему и ограниченная орографическим водоразделом.

Обычно водосбор и бассейн реки совпадают. Однако нередки случаи и их несовпадения. Так, если в пределах речного бассейна, в состав водосбора реки не входит. Такие случаи весьма характерны для засушливых районов с плоским рельефом.

Несовпадение границ бассейна, выделяемых по орографическому водоразделу, и границ водосбора может быть и в тех случаях, когда границы поверхностного и подземного водосборов не совпадают, т.е. когда часть подземного стока либо поступает из-за пределов данного бассейна, либо уходит за его пределы.

Бассейны (водосборы) рек, впадающих в один и тот же приемный водоем (озеро, море, океан), объединяются соответственно в бассейны( водосборы) озер, морей, океанов. Выделяют главный водораздел земного шара, который разделяет бассейны рек, впадающих в Тихий и Индийский океаны, с одной стороны, и бассейны рек, впадающих в Атлантический и Северный Ледовитый океаны — с другой. Кроме того, выделяют бессточные области земного шара, откуда находящиеся там реки не доносят воду до Мирового океана. К таким бессточным областям относятся, например, бассейны Каспийского и Аральского морей, включающие бассейны Волги, Урала, Терека, Куры, Амударьи, Сырдарьи.

Основными морфометрическими характеристиками речного бассейна служат : площадь бассейна F; длина бассейна Lб , обычно определяемая как прямая , соединяющая устье реки и точку на водоразделе, прилегающую к истоку реки; максимальная ширина бассейна Вбmax, которая определяется по прямой, нормальной к длине бассейна в наиболее широкой части; средняя ширина бассейна Вбср, вычисляемая по формуле: Вбср = F/ Lб

Длина водораздельной линии Lвдр.

Важной характеристикой бассейна служит распределение площади бассейна по высотам местности, представленное гипсографической кривой, показывающей, какая часть площади бассейна( в км2 или %) расположена выше любой заданной отметки местности.

С помощью гипсографической кривой можно рассчитать такую важную характеристику, как средняя высота бассейна. Для этого площадь фигуры F^, ограниченной гипсографической кривой и осями координат, делят на площадь бассейна F. Среднюю высоту бассейна можно определить и без гипсографической прямой по формуле: Hср=1/F (знак суммы n по i=1)Hi *fi,

Где Hi – средняя высота любых любых высотных интервалов в пределах бассейна, вычисляемая как среднее из отметок горизонталей(изогипс), ограничивающих эти интервалы; fi – площадь части бассейна между горизонталями; F – полная площадь бассейна; n – число высотных интервалов. Средний уклон поверхности бассейна определяют по формуле: iср =дельта H/F( знак суммы n-1 по i=1 ) *Li, где Li –длины горизонталей; дельта H – разность отметок смежных горизонталей( сечение рельефа); F – полная площадь бассейна; n – число высотных интервалов.

22. Река и речная сеть. Долина и русло реки. Совокупность водотоков (рек, ручьев, временных водотоков, каналов), водоемов (озер, водохранилищ) и особых водных объектов (болот, ледников) в пределах речного бассейна составляет гидрографическую сеть бассейна. Совокупность естественных и искусственных водотоков называют русловой сетью. Частью гидрографической (и русловой) сети является речная сеть. Речную систему составляют главная река, впадающая в приемный водоем (океан, море, бессточное озеро), и все впадающие в нее притоки различного порядка. В качестве главной реки в разных случаях считают либо наиболее длинную реку в бассейне (Волга длиннее более полноводного притока Камы), либо наиболее многоводную реку (Миссисипи при слиянии с более длинной Миссури).

Длина реки L — это расстояние вдоль русла между истоком и устьем реки..Длины рек обычно определяют по крупномасштабным картам или аэрофотоснимкам (расстояния измеряют по геометрической оси русла или фарватеру).

Исток — это место начала реки (выход из озера, болота, ледника, родника и т. д.). Если река начинается в гористой местности там, где подземные воды выходят из-под скопления обломочного материала (осыпи), то это место и считают истоком. Откуда бы река ни вытекала, ее исток не может находиться на самом орографическом водоразделе. Устье реки —это место впадения реки в море, озеро, другую реку. Иногда река заканчивается там, где прекращается речной сток из-за потерь на испарение и инфильтрацию или в результате полного разбора воды на орошение. Такое место иногда называют слепым устьем. Отношение длины участка реки Li, к длине прямой li, соединяющей концы этого участка, называется коэффициентом извилистости реки на данном участке: Kизвi=Li/li .

Коэффициент извилистости на отдельных участках рек изменяется от 1 до 2—3, а иногда и больше. Поскольку на отдельных участках извилистость реки разная, общий коэффициент извилистости реки определяют по формуле

Σизв.общ.=ΣLi/ Σli=L/ Σli

Сумма длин всех рек в пределах бассейна или какой-либо территории дает протяженность речной сети ΣLi,. Отношение протяженности речной сети к площади бассейна характеризует густоту речной сети бассейна или территории:

имеющую размерность км/км 2 . Здесь f— площадь рассматриваемой территории. Густота речной сети в пределах равнинных территорий Европейской части России в целом уменьшается с севера на юг. Речная сеть по характеру рисунка может быть древовидной (или центрической), прямоугольной, центростремительной и др.

Речная сеть — это сложный результат тектонических и эрозионно-аккумулятивных процессов, движения ледников, крупномасштабных колебаний уровня океана и морей и т. д.

Долина и русло реки. Речные долины по происхождению могут быть тектоническими, ледниковыми и эрозионными.

По форме поперечного профиля речные долины подразделяют на теснины, ущелья, каньоны, V-образные, трапецеидальные, ящикообразные, корытообразные и др. В поперечном профиле долины (рис. 6.3, а)

Рис. 6.3. Поперечный профиль долины (а) и русла (б) реки: / — бровка долины (коренного берега); 2 — уступ коренного берега; 3 — первая надпойменная терраса (аккумулятивная); 4 — вторая надпойменная терраса (эрозионная); 5 — бровка террасы; б —русло реки; 7—низкая пойма; 8— высокая пойма; 9— коренные породы; 10 — аллювиальные отложения; 11 — прирусловой вал

выделяют склоны долины (вместе с уступом долины и надпойменными террасами) и дно долины. В пределах дна (ложа) долины находятся русло реки (наиболее низкая часть долины, занятая водным потоком в межень) и пойма (заливаемая водами половодья или значительных паводков часть речной долины).

Русла рек по форме в плане подразделяются на прямолинейные, извилистые (меандрирующие), разделенные на рукава, разбросанные (блуждающие) (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Типы речных русел: а — прямолинейное; 6 — извилистое; в — разделенное на рукава; г — разбросанное; 1 — линия наибольших глубин; 2 — отмель; 3 — осередок или остров; 4 — размываемый участок берега; 5 — направление течения

Основные морфологические элементы русла следующие: излучины (меандры), затопляемые подвижные повышения дна — осередки и более высокие, более стабильные и закрепленные растительностью острова, глубокие и мелкие участки русла — плесы и перекаты, донные гряды различного размера.

Полоса в русле реки с глубинами, наиболее благоприятными для судоходства, называется фарватером. Иногда помимо фарватера выделяют линию наибольших глубин. Линии на дне речного русла, соединяющие точки с одинаковыми глубинами, называют изобатами.

Основными морфометрическими характеристиками речного русла (см. рис. 6.3, б) являются площадь поперечного сечения со, ширина русла В между урезами русла при заданном его наполнении, максимальная глубина русла h_max. Среднюю глубину русла h_cp в данном поперечном сечении вычисляют по формуле

h_cp =Ѡ/В

Для большинства речных русел выполняется приближенное соотношение h_cp

2/3hmax В извилистом русле максимальная глубина обычно смещена к вогнутому берегу.

В гидравлических расчетах часто используют еще две характеристики русла реки — длину смоченного периметра р (см. рис. 6.3, б) и гидравлический радиус R, равный

R =Ѡ/р

Смоченный периметр — это длина подводного контура поперечного сечения речного русла, т. е. линия контакта воды с ограничивающими ее твердыми поверхностями — с дном и берегами, а зимой также и с ледяным покровом. Максимальная ширина русла на реках может достигать десятков километров (р. Амазонка), а максимальная глубина — 100—110 м (низовья Енисея). Здесь не учитываются те случаи, когда море затопило древние русла или каньоны (устья Конго, Св. Лаврентия) и когда глубины достигают 300—400 м.

23. Питание рек. Классификация рек по видам питания (классификация Львовича). Расчленение гидрографа реки по видам питания.Выделяют четыре вида питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое и подземное. Дождевое питание. Каждый дождь характеризуется слоем выпавших осадков (мм), продолжительностью (мин, ч, сут), интенсивностью выпадения (мм/мин, мм/ч) и площадью распространения (км 2 ). В зависимости от этих характеристик дожди можно, например, подразделить на ливнии обложные дожди. Чем меньше влажность воздуха и суше почва в период выпадения дождя, тем больше затраты воды на испарение и инфильтрацию и тем меньше величина дождевого стока. Наоборот, дожди, выпадающие на влажную почву при пониженной температуре воздуха, дают большую величину дождевого стока. Таким образом, один и тот же дождь в зависимости от состояния подстилающей поверхности и влажности воздуха может быть в одних случаях стокообразующим, а в других — почти не давать стока.

Снеговое питание. В умеренных широтах основным источником питания рек служит вода, накапливающаяся в снежном покрове. Снег в зависимости от толщины снежного покрова и плотности может при таянии дать разный слой воды. Запасы воды в снежном покрове распределяются по площади бассейна обычно неравномерно — в зависимости от высоты местности, экспозиции склонов, неровностей рельефа, влияния растительного покрова и т. д. Следует различать процессы снеготаяния и водоотдачи снежного покрова, т. е. поступления не удерживаемой снегом воды на поверхность почвы. Весеннее снеготаяние подразделяют на три периода: 1) начальный период (снег залегает сплошным покровом, таяние замедленное, водоотдачи снежного покрова практически нет, сток еще не формируется); 2) период схода основной массы снега (начинается интенсивная водоотдача, возникают проталины, быстро нарастает величина стока); 3) период окончания таяния (стаивают оставшиеся запасы снега). Территорию, где происходит в данный момент таяние снега, называют зоной одновременного снеготаяния. Эта зона ограничена фронтом таяния (линией, отделяющей зону таяния от области, где таяние снега еще не началось) и тылом таяния (линией, отделяющей зону таяния от области, где снег уже сошел). Важной характеристикой снеготаяния служит его интенсивность. Она определяется характером изменения температуры воздуха в весенний период («дружностью весны») и особенностями подстилающей поверхности.

Расчет таяния снега и оценку его роли в формировании стока проводят различными способами. Простейшие из них основаны на данных об изменении температуры воздуха как главной причины снеготаяния. Так, нередко используют эмпирическую формулу вида: h=α ΣТ

где h — слой талой воды (мм) за интервал времени Δ t; ΣТ— сумма положительных средних суточных температур воздуха за тот же интервал времени, а — коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом стаивания (это слой талой воды, приходящийся на один градус положительной средней суточной температуры воздуха). Подземное питание рек. Оно определяется характером взаимодействия подземных (грунтовых) и речных вод. Реки получают подземное питание в течение всего года, кроме пика половодья. Ледниковое питание. Это питание имеют лишь реки, вытекающие из районов с высокогорными ледниками и снежниками. Классификация рек по видам питания. Известный русский климатолог А. И. Воейков был первым, предложившим классификацию рек земного шара по видам питания.

В настоящее время более распространена классификация рек по источникам, или видам питания, М. И. Львовича. Для определения степени преобладания того или иного вида питания приняты три градации. Если один из видов питания дает более 80 % годового стока реки, следует говорить об исключительном значении данного вида питания (другие виды питания не учитываются). Если на долю данного вида питания приходится от 50 до 80 % стока, то этому виду питания придается преимущественное значение (другие виды питания учитываются лишь, если на их долю приходится больше 10 % годового стока). Если же ни один из видов питания не дает больше 50 % годового стока, то такое питание называют смешанным. Указанные диапазоны градаций (80 и 50 %) относятся ко всем видам питания, кроме ледникового. Для ледникового питания соответствующие диапазоны градаций уменьшены до 50 и 25 %.

Гидрограф-график колебания расхода воды в течение года. графика у меня нет!

24. Водный баланс бассейна реки.С учетом общих положений о водном балансе участка суши и результатов рассмотрения водного баланса различных вертикальных зон в речном бассейне уравнение водного баланса бассейна реки для интервала времени At в наиболее общем виде представим следующим образом (рис. 6.6):

X+y1+w1+z1=y2+w2+z2± Δu

Здесь х — жидкие (дождь) и твердые (снег) осадки на поверхность речного бассейна; у₁— поверхностный приток из-за пределов бассейна (при правильно проведенной водораздельной линии такой приток может быть лишь искусственным — с помощью пересекающих водораздел трубопроводов, каналов, часто с системой подпорных сооружений, насосных станций и т. д.); w1 — подземный приток из-за пределов бассейна. Z1— конден-

Рис. 6.6. Схема составляющих водного баланса бассейна реки (обозначения в тексте): 1 — канал; 2 — гидроузел

сания водяного пара, У2

поверхностный отток за пределы бассейна (он может быть представлен прежде всего стоком самой реки у’₂, а также искусственным оттоком у», осуществляемым через водораздел с помощью гидротехнических сооружений); w₂ — подземный отток за пределы бассейна, Z2 — испарение с поверхности бассейна, складывающееся из суммарного испарения, а также испарения с поверхностей, покрытых водой или снегом и льдом, ± Δи — изменение запасов воды в бассейне (руслах рек, водоемах, почве, водоносных горизонтах, снежном покрове и т. д.) за интервал времени Δ t (с плюсом — при увеличении запасов воды, с минусом—при их уменьшении). Атмосферные осадки, подземный приток и искусственный поверхностный приток из-за пределов бассейна составляют приходную часть уравнения водного баланса; поверхностный и подземный стоки за пределы бассейна и испарение объединяются в расходную часть уравнения водного баланса.

Единицами измерения составляющих уравнения водного баланса речного бассейна обычно служат либо величины слоя (мм), либо объемные величины (м 3 , км 3 ), отнесенные к какому-либо интервалу времени (месяц, сезон, год). Во многих случаях возможны некоторые упрощения уравнения водного баланса.

В таких случаях и при отсутствии искусственного перераспределения стока между смежными бассейнами уравнение водного баланса примет вид: x=y+z± Δu. Уравнение широко используют в гидрологии для анализа водного баланса речных бассейнов для отдельных месяцев, сезонов, лет.