Меню

Средний уклон водосбора реки

Реки — Количественные характеристики рек.

Страница 4 из 12

Количественные (или морфометрические) характеристики рек.

Длина реки – расстояние от истока до устья реки, выражается в километрах. Здесь следует разли­чать гидрографическую длину реки, т. е. длину от наиболее удален­ного истока, и длину реки данного названия. Подавляющее большинство рек России имеют длину менее 10 км (2,6 млн единиц). Их суммарная длина составляет около 95% от общей длины рек страны.

Глубина реки измеряется непосредственно с помощью лота или водомерной рейки. На крупных реках глубиной до 25 метров используется лот, на небольших речках водомерная рейка длиной около двух метров.

Ширина реки определяется непосредственными измерениями.

Падение реки – разность между высотой истока и устья относительно уровня моря.

Уклон реки — отношение падения реки к ее длине. Выражается в процентах (%) или в промилле (‰). Уклон реки – величина безразмерная. Его значения очень малы, особенно на равнинных реках. Так, уклон Оки в среднем течении составляет всего 0,00009, поэтому часто уклон заменяют километрическим падением – величиной, физически идентичной уклону, но выражающейся в м/км. Километрическое падение Оки равно 0,09 м/км.

Густота — показатель, характеризующий речную систему. Густота исчисляется как отношение общей длины всех рек системы (км) к величине площади водосбора (км²). Средняя величина густоты речных сетей в России равна 0,3 км/км². Около 92% густоты речной сети России создают реки длиной до 100 км. Наибольшей густотой речной сети на нашей планете обладают экваториальные зоны, где расположены крупнейшие реки мира — Амазонка и Конго, наименьшая густота речной сети характерна для пустынных областей нашей планеты.

Площадь водосбора рек — для ее определения на карте устанавливают водораздел и изме­ряют ограниченную им площадь. В России водосборную площадь более 1 млн км 2 имеют семь крупнейших рек страны: Обь (почти 3 млн км 2 ), Енисей (2,6), Лена (2,5), Амур (1,9), Иртыш (1,6), Волга (1,4) и Ангара (чуть более 1 млн км 2 ) – соответственно 2,6, 2,5 и 1,9 млн км 2 . Водосборной площадью более 100 тыс. км 2 обладают свыше 40 рек страны.

Расход воды — главнейшая характеристика стока воды реки, представляет собой объем воды, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени (Q, м3/с).

Объем стока воды – это объем воды, прошедшей через данное поперечное сечение речного потока за какой-либо интервал времени. Расход воды поэтому можно считать объемом стока воды за 1 с. На территории России формируется около 10% мирового речного стока, составляя в среднем свыше 4 тыс. км 3 /год. По этому показателю Россия занимает второе место в мире после Бразилии.

Скорость течения реки неодинакова в различных частях потока. Наименьшей скоростью обладают придонные и прибрежные участки потока. Наибольшая скорость течения наблюдается в центре потока у поверхности реки.

Извилистость реки определяется коэффициентом извилистости русла реки (К) – отношением длины реки по руслу (l) к длине реки по дну долины (L). K=l/L. Коэффициент извилистости обычно рассчитывается для отдельных участков рек.

Густота речной сети (D) – отношение суммарной протяженности всех рек речной системы к речному бассейну (F): D=ΣL/F км/км2.

Продольный профиль реки характеризуется продольным профилем дна русла (он всегда имеет вид волнистой линии) и водной поверхности (более плавная линия). Продольные профили рек в зависимости от свойств пород, слагающих их русла, и уклонов различны. У большинства равнинных рек, протекающих по рыхлым отложениям, он имеет вид вогнутой кривой, выполаживающейся к устью. У горных рек продольный профиль русла обычно ступенчатый, причем ступени связаны с неодинаковой размываемостью пород, слагающих русло. В местах выходов трудноразмываемых пород наблюдаются изломы профиля в виде порогов или отвесных уступов, к которым приурочены соответственно быстрины или водопады. Пороги бывают и на равнинных реках, например знаменитые Днепровские пороги, образовавшиеся при пересечении Днепром кристаллических выступов Украинского щита. Дли рек, вытекающих из озер, типичны выпуклые или выпукло-вогнутые продольные профили.

Водным сечением реки называется поперечное сечение русла, заполненного водой.

Живое сечение реки – площадь поперечного сечения потока. Та часть площади водного сечения, где течение практически отсутствует, называется мертвым пространством.

Элементами водного сечения реки являются: его площадь (ω); ширина русла (В); максимальная глубина (hмакс), средняя глубина, которая высчитывается по формуле hсред = ω/В; смоченный периметр (Р) – длина подводного контура реки от уреза одного берега до уреза другого берега; гидравлический радиус (R) – отношение площади водного сечения к смоченному периметру: R= ω/P. Гидравлический радиус характеризует форму русла в поперечном разрезе: у равнинных рек он почти равен средней глубине.

Читайте также:  Какое питание имеет большинство рек россии снеговое дождевое ледниковое смешанное

Течение реки. По уклонам, скоростям потока и общему гидрологическому режиму в реках можно выделить три участка течения: верхнее, среднее и нижнее.

Участки верхнего течения у многих рек горные, и даже у равнинных рок они чаще всего располагаются на возвышенностях. Здесь большие скорости течения, обычны каменистое дно, пороги, быстрины, иногда водопады, низкая температура воды. Горные реки имеют подобный характер почти на всем протяжении, исключая места пересечения ими межгорных впадин. На участках среднего течения равнинных рек скорости течения меньше, русло сложено песком, гравием, галькой. В нижних течениях реки отличаются малыми скоростями течения, длительными половодьями, мелкими наносами, низкими берегами.

Это была статья «Количественные и морфометрические характеристики реки.» Далее читайте: Классификация рек. Какие бывают виды рек?

Источник

Морфология речных бассейнов

К основным морфометрическим характеристикам водосбора от­носят площадь, гипсографическую кривую, среднюю высоту и уклон, коэффициенты лесистости, заболоченности и озерности. Обычно они определяются по крупномасштабным картам.

Площадь водосбора F является одной из основных характери­стик. Для ее определения на карте проводят линию водораздела и измеряют ограниченную ей площадь.

В практике гидрологических расчетов часто необходимо знать изменение площади водосбора по длине реки. С этой целью строят график нарастания площади водосбора (рис. 5.4), где длина реки откладывается по оси абсцисс в виде прямой линии в принятом масштабе, а по оси ординат — площади водосбора главной реки между притоками и площадь водосборов самих при­токов. Для правого берега график нарастания строится вниз от оси абсцисс, для левого берега — вверх. Постепенное нарастание площади водосбора главной реки по мере удаления от истока сме­няется резким увеличением водосбора в местах впадения притоков, что на графике изображается отрезками вертикальных линий, параллельных оси ординат. Суммарный график нарастания пло­щади водосбора строится путем геометрического суммирования ординат графиков нарастания по правому и левому берегу. Суммирование площадей производится в точках, соответствующих местам впадения по обоим берегам последовательно всех притоков, в направлении от истока к устью главной реки.

Рис. 5.4. График нарастания площади водосбора р. Голубой.

Длина водосбора L измеряется по карте как расстояние по прямой от устья реки (замыкающего створа) до самой удаленной точки водосбора. В случае изогнутости бассейна прямая заме­няется ломаной, каждый отрезок которой повторяет главные из­гибы русла (рис.5.5). Понятно, что длина бас­сейна всегда меньше длины реки. Средняя ширина водосбора определяется делением пло­щади водосбора F на его длину L.

Рис.5.5. Определение длины водосбора

Гипсографическая кривая дает наглядное представление о распределении площади водосбора по высотным зонам (рис. 5.7). Другими словами, она показывает, какая площадь водосбора находится выше или ниже интересующей нас отметки. Для ее построения в зависимости от диапазона высот назначаются высотные интервалы и измеряются площади, заключенные в них. По данным этих измерений строится график распределения пло­щадей по высотным зонам, показывающий их размеры в соответ­ствующих высотных интервалах (заштрихованная часть рис. 5.6). Последовательно суммируя площади каждой зоны от наивыс­ших отметок и относя их к нижним границам высотных интерва­лов, получим гипсографическую кривую, которая показывает, какая площадь водосбора расположена выше или ниже любой высотной отметки.

Рис.5.6. График распределения пло­щадей по высотным зонам (1) и гипсографическая кривая (2) бассей­на р.Голубой.

Средняя высота водосбора является одной из важнейших морфометрических характеристик, особенно в горных районах, так как она в неявном виде характеризует основные составляющие вод­ного баланса, а также и другие элементы гидрометеорологиче­ского режима. Среднюю высоту водосбора можно определить по гипсографической кривой (рис. 5.6, пунктир) путем измерения площади, ограниченной самой кривой и осями координат, и деления ее на площадь водосбора. Среднюю высоту можно вычислять и по формуле:

, (5.12)

где f i — площади между соседними горизонтами (или в пределах высотных интервалов), км 2 ; Н i — средние высоты этих интервалов, м; F — площадь водосбора, км 2 , n – количество интервалов.

Читайте также:  Набережная реки смоленки 33 стройпроект

Средний уклон I водосборов оказывает большое влияние на скорость стекания дождевых или талых вод по склонам водосбо­ров и поэтому влияет на максимальные расходы воды, продолжи­тельность паводков или половодий, склоновую эрозию и сток наносов. Средний уклон водосбора I в вычисляется как средневзвешенное значений уклонов частных площадей между горизонталями:

, (5.13)

где i i — частные уклоны (средние уклоны между горизонталями).

В гидрологии используются и другие характеристики водосборов.

Источник



Определение характеристик водосбора и объема стока

Методические указания к выполнению практических занятий

для студентов очного и заочного обучения по направлению

656200 – «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство»

Часть I. Гидрология, гидрометрия, гидравлика

УДК 630 651.78 (075)

Шошин, В.И., Прутской, А.В. Гидротехнические мелиорации (Часть I. Гидрология, гидрометрия, гидравлика): методические указания к выполнению практических занятий / В.И. Шошин, А.В. Прутской. – Брянск: БГИТА, 2011. – 26 с.

Методические указания позволяют студентам ЛХФ усвоить основные разделы курса ГТМ и получить практические навыки при выполнении необходимых расчетов.

Рецензент: проф. Ткаченко А.Н. (БГИТА)

Рекомендованы учебно-методической комиссией лесохозяйственного факультета

Протокол № ____от _________________________ 2011г.

Дисциплина «Гидротехнические мелиорации» изучается студентами лесохозяйственного факультета и включает в себя такие разделы как «Гидрология», «Гидрометрия», «Гидравлика», «Осушение», «Орошение», «Водоснабжение и гидротехнические сооружения».

Методические указания (состоящие из трех частей) разработаны с целью помочь студентам лучше усвоить основные разделы курса ГТМ и получить практические навыки при выполнении необходимых расчетов.

При изучении «Гидрологии, гидрометрии, гидравлики» каждый студент получает индивидуальное задание по вариантам с последующей рейтинговой оценкой знаний.

Определение характеристик водосбора и объема стока

Цель занятия — закрепить теоретические знания по основным показателям водосборов бассейнов и характеристикам стока.

Материальное обеспечениезанятий: топографические карты, карты стока.

Площадь, с которой стекает вода по поверхности и в толще горных пород в водоток (реку, ручей, канал), называется водосборной площадью (водосбором), Границей поверхностного водосбора служит водораздельная линия, проходящая по наиболее высоким отметкам поверхности.

Водосборы характеризуются физико-географическими и морфологическими показателями. Из морфологических показателей водосбора наиболее часто используют: площадь (А, км 2 ), длину (L, км), среднюю ширину (В, км), средний уклон склонов (Jск, °/°°), среднюю высоту (Нв).

Водоток водосбора характеризуют длиной, уклоном, гидравлическими параметрами потока.

Площадь водосбора, его длина, ширина устанавливаются по топографическим картам.

Средний уклон склона определяется по формуле:

Jв=[0.5(l 0 + l n) + l 1 + l 2 + . + l n-1]Dh / А, (1.1)

где Dh — сечение горизонталей, м;

A — площадь, км 2 ;

l — длина горизонталей, км.

Средняя высота водосбора над уровнем моря определяется по формуле:

где f 1, f 2, . , f n — частные площади, заложенные между горизонталями;

h 1, h 2, . , h n — средние высоты, заключенные между горизонталями, м.

К физико-географическим характеристикам водосбора, наиболее влияющим на сток, относят географическое положение, климатические условия, геологическое строение и почвы бассейна, растительный покров, озерность, заболоченность, хозяйственную деятельность человека. Данные по указанным характеристикам получают в процессе изысканий.

Относительная лесистость ( залесенность ) водосбора (%) определяется отношением лесной площади к общей площади водосбора (за исключением площади лесов на болотах).

Средневзвешенная озерность определяется по формуле:

Аоз = ( 100 S i A i / A ) % , (1.3)

где S i — площадь зеркала озера, км 2 ;

A i — площадь водосбора озера, км 2 .

Закарстованность (А к, %), распаханность (А п, %) водосборов определяют отношением площадей, подвергнутых указанным воздействиям, к общей площади водосбора.

Для характеристики почвогрунтов, слагающих поверхность водосбора, применяют шкалу из пяти граф по механическому составу: глинистые, суглинистые, песчаные, супесчаные и каменистые, а типы почв увязывают с рекомендациями СП 33-101-2003 (глеево-подзолистые на плотных породах, глеево-болотные оглеенные, подзолистые, серые лесные и др.)

Гидрографические характеристики водотока и водосбора определяются по новейшим топографическим картам, масштабы которых зависят от размеров водотока и водосбора. При площади водосбора менее 10 км 2 для слабо расчлененных районов используют топографические карты М 1 : 10 000 в соответствии с “Руководством по определению гидрографических характеристик картометрическим способом”. Остальные показатели устанавливаются на основании проведенных специальных изысканий.

Стоком называется движение воды по поверхности и в толще горных пород в процессе ее круговорота. Выделяют поверхностный и внутрипочвенный сток. Поверхностный сток делят в свою очередь на склоновый, русловой и речной. Для выражения интенсивности и количества стока используют основные гидрологические характеристики: расход воды (Q, м 3 /с), объем стока (V, м 3 ), модуль стока (q, л/с*км 2 ), слой стока (h, мм), а также коэффициент стока (h) и модульный коэффициент (К).

Читайте также:  Станицы у реки в ставропольском крае

Зная отдельные характеристики стока, можно определить, и другие (таблица 1).

Таблица 1 — Соотношение между основными характеристиками стока

Характеристики Q,м 3 /с q,л/с*км 2 h, мм V, м 3
Q 10 -3 ·q·A 10 3 ·h·A·t -1 V·t -1
q Q·A -1 ·10 3 h·t -1 ·10 6 V·A -1 ·t -1 ·10 3
h Q·t·A -1 ·10 -3 q·t·10 -6 V·A -1 ·10 -3
V Q·t q·A·t·10 -3 10 3 ·h·A

При определении нормы стока приходится учитывать степень разрушения водотоком различных водоносных горизонтов. Среднемноголетний сток замкнутых водосборов (поверхностный и подземный водосбросы совпадают) зависит от осадков и испарения (Р и Е), а для висячих водосборов еще и от ряда других факторов, определяющих:

а) характер и размеры перераспределения климатического стока (Р и Е) на поверхностный и подземный (крутизна склонов, инфильтрационные свойства почвогрунтов, расчлененность рельефа, развитие гидрографической сети, растительность и др.);

б) степени дренированности водоносных горизонтов (глубина их залегания и расположения, характер водообмена верхних и нижних горизонтов).

В расчетах среднемноголетнего стока в нормы стока, снятые с карт, вводят поправки, учитывающие особенности водосбора (площади водосброса, рельеф, почвы, влияние леса, растительности, влияние озер, болот, физико-географических факторов).

Источник

Уклон реки

  • Уклон реки́ — отношение падения реки (или другого водотока) на каком-либо её участке к длине этого участка.

Уклон реки выражается в промилле или процентах, а также как величина падения на длину участка. Для горных рек и водопадов иногда используется измерение в угловых градусах.

На равнинных реках уклон реки составляет порядка сотых долей промилле (первые единицы и десятки сантиметров на километр).

Например, средний уклон реки Волги составляет 0,07 промилле (7 см на 1 км), в низовьях — 3-5 промилле. На горных реках уклон реки может быть в сотни раз больше (метры и десятки метров на километр и больше).

Обычно рассматривается продольный уклон реки, по направлению её течения. Продольный уклон реки, как правило, уменьшается от истока к устью, но на отдельных реках, в зависимости от характера рельефа местности, типа горных пород и грунтов, в которых проходит русло, изменение уклона по длине реки может носить различный характер.

Определение уклонов по участкам производят по уровням воды в период межени. Для всей реки общий уклон находят путём осреднения уклонов отдельных её участков.

На горных реках наблюдается наличие участков с крутым падением (на которых расположены пороги и стремнины). Определение уклонов по участкам производят по уровням воды в период низкой, устойчивой водности. Для всей реки общий уклон находят путём осреднения уклонов отдельных её участков.

Поперечный уклон реки (перекос водного зеркала) возникает под влиянием формы русла (например, на излучине он направлен к выпуклому берегу), ветра, гидротехнических сооружений и других причин.

Уклон реки, а также уклон долины часто используются как один из параметров в гидролого-морфологических зависимостях и критериальных отношениях, определяющих тип русловых процессов.

Средний уклон равнинных рек составляет несколько сантиметров на километр. Например, на Волге (вне участков водохранилищ) уклон равен 2-6 см падения на километр длины.

Средний уклон водной поверхности обычно близок к среднему уклону дна водотока. Распределение уклонов дна водотока по длине реки стремится к достижению профиля равновесия.

Связанные понятия

По́бочни — мезоформы руслового рельефа, являющиеся гребнями гряд аллювия, которые затапливаются в половодье и паводки и обсыхают в межень, соединяясь с берегом (гребни, которые не соединяются с берегом, называют осерёдками).

Водоём, например река, канал или озеро, является судоходным, если он достаточно глубок и широк для прохождения судов и не имеет препятствий таких, как скалы, деревья и низкие мосты.

В этой статье представлен список длиннейших рек на Земле, включающий речные системы, длина которых превышает 1000 км. Реки, упомянутые в речной системе, в данной таблице уже не упоминаются отдельно (например, Иртыш и Обь).

Источник