В Г Клименко - Загальна гідрологія - страница 10

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 

Вимірюють швидкість течії річок за допомогою поплавків, гідрометрич-них млинків або інших приладів.

 

4.10. Річкові наноси

Річкові наноси - це тверді частинки, утворені внаслідок розмивання ру­сел і ерозії водозборів, що їх переносять водотоки та течії у водойми.

Наноси, що складають дно річки, називають донними відкладами або алювієм. Найбільшу концентрацію наносів (мутність води, мають річки з паво­дковим режимом і ті, що протікають в умовах посушливого клімату й у ґрун­тах, які легко розмиваються.

Найбільш важливі характеристики наносів такі: геометрична круупність, що висловлюється через діаметр часток наносів (мм), гідравлічна крупніст ь (швидкість осідання часток наносів у нерухомій воді, мм/с, мм/хв), щільність

3 3

част ок (кг/м ), щільність відкладів (щільність ґрунту, кг/м ), концентрація (уміст) наносів у пот оці, яку можна подати як у відносних величинах (відно­шення маси або об'єму наносів до маси чи об'єму води), так і в абсолютних ве­личинах ; в останньому випадку використовують поняття мутність води(г/м3 , кг/м3 ).

За характером переміщення в річках наноси поділяють на два типи - за­вислі і тягнені. Проміжним типом є сальтуючі наноси.

Донні (тягнені) наноси- наноси, що переміщуються річковим потоком у придонному шарі, і які рухаються ковзанням, перекачуванням або сальтацією. Вони формують річкове русло, заплаву чи ложе водойми, взаємодіючи з вод­ною масою.

Салльт ація - це форма переміщення донних наносів, яка висловлюється в перекиданні вихровими утвореннями частинок ґрунту, що відриваються від дна на деякій порівняно короткій відстані з послідуючим перекиданням части­нок новими вихровими імпульсами.Тягнені наноси розподіляються у річковому потоці нерівномірно, у при­донних шарах мутність максимальна і зменшується в напрямку до поверхні.

Переміщення частинок залежить від величини придонної швидкості і ро­змірів частинок. Дослідженнями встановлено, що між масою частинок, яка пе­реміщується по дну і швидкістю, при якій ці частинки рухаються, існує залеж­ність, яка названа законом Ері і виражається формулою:

М = АУ6,

де М - маса частинок, або їх вага;

У - швидкість, із якою рухаються частинки; А - постійний коефіцієнт.

З формули видно, що вага частинки, яка переміщається по дну, пропор­ційна шостій ступені швидкості течії. Закон Ері пояснює, чому при порівняно невеликій різниці у швидкостях течії крупніють наносів, які переміщуються по дну, значно змінюються. Так, якщо швидкість течії збільшиться, наприклад, у 2, 3, 4 рази, то це призведе до збільшення ваги часток наносів, що переміща­ються по дну у 64, 729, 4096 рази. Саме це пояснює, чому на рівнинних річках із малими швидкостями течії потік може переносити по дну лише пісок, а на гірських річках із великими швидкостями - гальку і навіть великі валуни.

Завислії наноси - це наноси, які у завислому стані переносить водний по­тік. Найважливішою характеристикою під час руху завислих наносів у річках -мутність води. Завислі наноси у річковому потоці розподіляються нерівномір­но: у придонних шарах мутність максимальна і зменшується в напрямку до по­верхні.

Проміжним типом є сальт уючі наноси - наноси, переміщувані водним потоком у придонному шарі, які рухаються, ковзаючись, перекочуючись чи стрибками.

До стоку наносів річки відносять стік тягнених і стік завислих наносів, зазвичай головна роль належить завислим наносам. Вважають, що на долю донних наносів приходиться в середньому тільки 5-10% стоку завислих наносів річок.

Гранична маса наносів певної гідравлічної крупності, яка відповідає умові рівноваги процесів розмивання та відкладання при даному гідравлічно­му режимі потоку - т ранспорттувальна здат ніст ь пот оку

Основною характеристикою стоку наносів є витрат а наносів - це кількість наносів, що переміщається через живий переріз потоку за одиницю часу (R, кг/с):    R = f (Q)

Сумарна кількість наносів за певний проміжок часу називається ст оком наносів (т вердим ст оком) і розраховується за формулою:

= RT,

де Wu - стік наносів (кг, або m); Т - час (с); 31,54 • 106 с; R - середня витрата наносів (кг/с).

Важливою кількісною характеристикою стоку наносів є мутність. Мут-ність води (S, г/м3) - це ваговий уміст завислих наносів в одиниці об'єму су­міші води з наносами і обраховуються за формулою:

S = m/VПо глибині річки мутність збільшується від поверхні до дна, а по ширині - від берегів до стрижня потоку.

По довжині річки кількість наносів від витоку до гирла, як правило, збіль­шується, але залежить від конкретних природних умов, в яких розташований басейн тієї чи іншої річки.

Протягом року найбільша мутність спостерігається у багатоводний пе­ріод, а найменша - у зимову межень. На рівнинних річках завислі наноси скла­дають 90-98% загальної кількості наносів, для гірських же водотоків доля цих наносів може зменшуватись до декількох відсотків.

Модуль т вердого ст оку (Мі, m/км2/рік) - це стік наносів у тоннах з 1 км2 площі (F) водозбору:

Mr = T R/F = Wн/F

Із сумарного річного стоку наносів усіх річок світу (15 700 млн т) найбі­льша частка в природних умовах приходиться на Амазонку (1200 млн т), Хуан­хе (1185 млн т), Ганг із Брахмапутрою (1060 млн т). Серед найбільш мутних рі­чок світу на планеті є Хуанхе, середня річна мутність води якої більше 25 кг/м , а максимальна - у 10 разів більше.

Стік наносів, як і стік води збільшується у холодні й вологі кліматичні періоди, а зменшується в теплі та посушливі. Разом із тим у змінах стоку нано­сів річок відмічаються два прояви антропогенних факторів. Зведення лісів і оранка схилів приводять до посилення ерозії у річкових басейнах і, як наслі­док, до збільшення стоку наносів річок. В Європі періодами істотного збіль­шення стоку наносів річок були епохи Римської імперії і Відродження, а також ХУШ - початок ХХ ст..

4.11. Селі

Сель (араб. сель - бурхливий пот ік) - бурхливі руслові потоки з води та уламків гірських порід, які раптово виникають у долинах гірських річок. Вони формуються певним збігом геоморфологічних, гідрологічних та кліматичних умов. Передумовою для селеутворення є розчленований рельєф із значним па­дінням крутосхилих русел. Безпосередніми причинами виникнення селевих потоків є великі зливи і рідше сніготанення. Основні селеві райони України -Карпати та Кримські гори. У Карпатах до районів із значним ступенем селевої активності належать Свидовецький, Чорнотисенський, Діловецький, Великоби-чківський, Десятинський, Яремчанський тощо; у Криму - Уснутсько-Ворнський, Ялтинсько-Кастропольський. Основною умовою утворення селів є наявність у гірських районах достатньої кількості води для приведення в рух продуктів руйнування гірських порід.

.                          Типи селів

1.У залежності від складу селевої маси, що переноситься потоком, селі розрізняють:

Водокам'яніселі - це зв'язані селі, які відрізняються незначним умістом дрібнозему.

Грязекам'яні селі - це зв'язані селі, які утворюються при одночасному попаданні в потік дрібних фракцій наносів та крупного уламкового матеріалу.Грязьові селі - це незв'язані селі, які утворюються внаслідок змивання ґрунтових прошарок.

2.За характером течії селі поділяють на зв'язані (структурні) і не-

зв'язані.

Зв'язаніселі- в цьому потоці вода входить до селевої маси, транспорту­вання здійснюється як єдиний гравітаційний рух.

Незв'язані селі - це турбулентний потік, у якому достатньо багато води і вона знаходиться у вільному стані. Вода є транспортуючою середою і може ви­конувати велику роботу важення.

На Україні найбільше незв'язаних. У Криму та в Карпатах селі проходять одним, рідше - двома, трьома, а ще рідше - чотирма і більше валами. Максима­льні рівні селів у Криму - 2 м, Карпатах - 3-8 м.

 

4.12. Руслові процеси

Руслові процеси - це постійні зміни морфологічної будови русла водо­току та заплави, зумовлені дією води, що протікає. Руслові процеси виникають при взаємодії потоку і русла річки. Основними факторами руслових процесів є стік води, геологічна будова, рослинність, вітри, льодові явища, зсуви, а також господарська діяльність.

Руслові деформації - це зміна розмірів і положення в просторі русла річ­ки та окремих руслових утворень, зумовлена відкладанням наносів. Руслові деформації поділяють на вертикальні, котрі спричиняють зміну позначок дна русла; горизонтальні, коли спостерігаються поперечні зміщення русла, які спричиняють розмиви або нарощування берегів та утворення заплави; пересу­вання донних гряд - це транспортування наносів у вигляді гряд, він характер­ний майже для всіх річок, крім гірських. Руслові деформації і руслові процеси поділяють на корот кочасними, періодичними й тривалими. Перші відбува­ються короткий час і мають тенденцію повторюватися (наприклад, за період водопілля). Другі розвиваються протягом історичних і геологічних відрізків ча­су.

За спрямованістю руслові деформації поділяють на два види: розмив (ерозія) і намив (акумуляція наносів). Розмив русла (ерозія) - це процес захоп­лення й перенесення потоком частинок ґрунту, що утворюють руслові та запла­вні відклади. Намив (акумуляція наносів) - це процес накопичення в природ­них та штучних водних об'єктах продуктів ерозії й абразії, донних відкладень тощо.

Руслові утворення - це рухомі накопичення наносів, які визначають морфологічну будову русла річки. Виділяють мікро,- мезо- і макроформи в річ­ковому руслі.

Мікроформи - це донні гряди - найпростіші руслові утворення, висота яких може змінюватися від декількох сантиметрів до 4-6 метрів. До мезоформ відносять річкові перекат и (форми донного рельєфу рівнинних річок, що сфор­мовані наносами, здебільшого у формі широкого пасма, яке перетинає русло під кутом до загального напрямку течії, це ділянки з малими глибинами), плесо - це глибоководна ділянка річки, що здебільшого розташовуються між перека­тами, осередки - рухомі, відокремлені від берегів накопичення наносів у руслі річки у вигляді невисоких, зазвичай позбавлених рослинності, затоплених або частково оголених рухомих островів і обмілин, переважно довгастої форми.

Макроформи - це найбільші руслові утворення, характерним видом яких є закрути (меандри) - це ділянки звивистого русла річки, розташовані між двома суміжними точками перетину його умовної осьової лінії. Через наявність закрутів русло може переміщуватись на окремих ділянках паралельно самому собі. Меандруючі русла складають понад 80 % довжини русел усіх рівнинних річок України. Решта русел утворюють постійні рукави.

Рукав - це відгалуження русла річки, якому притаманні всі властиві річ­ковому руслу особливості морфологічної будови.

Ст арорічище - видовжена водойма, що виникла на заплаві річки внаслі­док відокремлення ділянки річкового русла .

У нижніх частинах річок руслові процеси розвиваються в умовах, пов'язаних із взаємодією морських та річкових вод, тому вони отримали назву гирлових процесів.

Ділянки річок, на яких проявляється вплив моря, називають гирловими областями, верхня межа яких знаходиться на відстані прояву згінно-нагінних явищ, припливів і відпливів.

Дельт а річки - гирло річки з рукавами, протоками та мілинами, які фо­рмуються внаслідок інтенсивного відкладення наносів.

 

Типидельт:

Малорукавна дельта - дельта річки з кількістю рукавів меншою, ніж

п'ять.

Багаторукавна дельта - дельта річки з кількість рукавів більшою, ніж

п'ять.

Безрукавна дельта - гирло річки, яка впадає до водойми чи моря одним руслом.

Дельти виповнення - виникають тоді, коли річка впадає в яку-небудь за­току або бухту; наноси заповнюють захищену від хвилювання бухту і лише по­тім виходять на узмор'я (Дніпро, Дон, Кубань).

Висунуті дельти виникають на відкритих берегах з опуклістю, спрямова­ною в море (Дунай, Волга, Лена).

Лопатні дельти утворюються при великій кількості наносів. Дельта росте вузькими і довгими акумулятивними валами за рахунок розвитку пригирлових кіс (Кура, Міссісіпі).

Дзьобоподібні дельти характерні для річок, котрі виносять відносно неба­гато наносів; збільшується довжина пригирлових кіс, форма яких нагадує дзьоб птаха (Дністер).

Складні дельти виникають при злитті двох дельт (Терек, Судак).

4.13. Термічний режим річок

 

Зміна температури річкової води - це наслідок зміни складових теплового балансу даної ділянки річки. Рівняння теплового балансу має такий вигляд:Бв + Бср + Бва - Бів ± Sma ± Бвк ± Блр + Бгв ± Бос ± Бл + Бке - Бн = St, де Бв - тепло, що надходить разом із водою через верхній створ; Бср - сумарна сонячна радіація; Бва - зустрічне випромінювання атмосфери;

Бів - витрати тепла поверхнею води шляхом довгохвильового випромі­нювання;

Sma - турбулентний обмін тепла з атмосферою;

Бвк - тепло, що витрачається на випаровування або виділяється при кон­денсації;

Блр - теплообмін із ложем річки;

S гв - тепло, що надходить із ґрунтовими водами;

Бос - тепло, що надходить із рідкими опадами або витрачається на танен­ня твердих опадів;

Бл - тепло, що виділяється під час утворення льоду або витрачається під час його танення;

Бке - тепло, що виділяється при розсіюванні кінетичної енергії;

Бн - тепло, що виноситься разом із водою через нижній створ;

St - зміна запасу тепла у водній масі за час на безприточній ділянці річ­ки.

Термічнийрежим - це закономірні коливання температури води у вод­них об'єктах.

Співвідношення між елементами теплового балансу змінюються разом із зміною метеорологічних елементів. Тому кожному сезону року властиві певні співвідношення між прибутком і втратою тепла. Максимальна температура води буває в липні-серпні (25 -34° С), а мінімальна - на початку льодоставу. Максимальна температура води менша від максимальної температури повітря і настає дещо пізніше від неї. Температура води в річках не буває від' ємною, і тому середня річна температура води в річках значно вища, ніж середня річна температура повітря.

Крім сезонних коливань температури води в річках, відбуваються і добові зміни: максимальна температура води о 15-17 годині (повітря на 1-2 години ра­ніше), мінімальна - вранці. Температура води змінюється по живому перерізу, довжині й глибині річки. По ширині й глибині річки температура води зміню­ється мало внаслідок турбулентного перемішування. Так, влітку температура біля берегів вища ніж на середині річки, а восени - навпаки. Улітку - удень во­да на поверхні тепліша, ніж біля дна, а вночі - навпаки.

По довжині річок зміна температури води обумовлюється зміною джерел живлення, проточності, кліматичних умов природних зон. Так, температура во­ди великих річок, які течуть із півночі на південь, підвищується, а в річках, які течуть у широтному напрямку, температура води змінюється мало, за винятком верхів'я, де температура поступово підвищується на деякій відстані від витоку. На гірських річках температура води також підвищується вниз за течією.4.14. Льодовий режим річок

Льодовий реж им річок- сукупність закономірно повторюваних процесів виникнення, розвитку та руйнування льодяних утворень на водних об'єктах.

Зимовий реж им річок-це сукупність усіх процесів, які протікають у рі­чках протягом періоду з переважанням від'ємних температур повітря. За характером зимового режиму всі річки поділяють на три групи: замерзаючі (наприклад, річки рівнинної території України), із нест ійким льодост авом (гірські річки) і незамерзаючі (річки в субтропічних районах).

У льодовому режимі замерзаючих річок виділяють три фази: замерзання, льодостав і скресання.

Замерзання - це фаза льодового режиму, для якої характерним є утво­рення льодяного покриву (сало, забереги, сніжниця, внутрішньоводний і дон­ний лід, шуга, льодохід).

Початкова фаза осінніх льодових явищ - сало - фаза льодяного покриву, за якої спостерігаються поверхневі первинні льодяні утворення, що складають­ся із   кристалів у вигляді плям або тонкого суцільного шару.

За береги - смуги льоду, що примерзли до берегів водних об'єктів, коли основна частина водного простору не замерзла.

Сніжниця- накопичення снігу, що плаває у воді.

Внуутрішньоводний лід- скупчення первинних льодяних кристалів, що утворюються в товщі води та на дні водного об'єкта.

Донний лід - внутрішньоводний лід, який утворюється на дні водного об'єкта.

Шуга - внутрішньоводний лід, що сплив на поверхню або занесений углиб потоку. Переміщення шуги на поверхні та всередині водного потоку -шугохд.

По мірі охолодження води починається утворення льоду безпосередньо на водній поверхні річки удалині від берегів. Льодохід - переміщення крижин і льодяних полів на річках та водосховищах під впливом течій. Розрізняють осінній і весняний льодохід.

У період осіннього льодоходу відбувається скупчення шуги та дрібноби-того льоду в руслі річки. Закупорка русла цією льодяною масою називається зажором. Утворення зажору супроводжується підняттям рівня води на вище розташованій ділянці річки. Інколи осінній льодохід супроводжується зат ором

-           скупчення крижин у руслі річки під час льодоходу, що спричиняє стиснення водного перерізу та пов'язане з цим підвищення рівня води.

Льодостав - період, протягом якого на річках та інших водних об'єктах стоїть нерухомий льодовий покрив. У зоні мішаних лісів на річках України льодостав настає наприкінці листопада - у другій декаді грудня, у степовій зоні

-     наприкінці грудня. На річках Карпат льодостав утворюється наприкінці гру­дня - у першій декаді січня, але він не стійкий, що пояснюється великими шви­дкостями течії гірських річок.

У період льодоставу деякі ділянки річок протягом тривалого періоду, а інколи й протягом усієї зими, не замерзають. Простір чистої води серед льодя­ного покриву, утворений під впливом динамічних і термічних чинників - опо­лонка. Ополонки динамічного походження виникають на порожистих ділянках річок, а також нижче гребель гідроелектростанцій. Такі ополонки можуть бути місцями виникнення шуги, накопичення якої нижче ополонки спричиняє утво­рення зажорів. Ополонки термічного походження утворюються у місцях виходу підземних вод або при скиданні підігрітих промислових стічних вод. Простори чистої води серед льодового покриву, що утворюються внаслідок посування льоду - розводдя.

Смуги чистої води вздовж берегів, утворені перед скресанням унаслідок танення льоду та підвищення рівня води - закраїни.

Унаслідок притоку до річки талих вод рівні води в них швидко підвищу­ються, льодовий покрив руйнується, і крига може частково рухатись униз і зно­ву зупинятися - відбувається посування льоду. Таких посувань може бути де­кілька. Місцями в льодовому покриві з'являються промоїни й прот а лини.

Скресання - фаза льодового режиму, що характеризується руйнуванням льодового покриву. Скресання водних об' єктів проходить у різні строки і зале­жить від кліматичних умов, джерел живлення, будови русел річок, динаміки потоку тощо.

Льодові явища на річках України. Льодовий режим визначається температурним режимом на території України в осінньо-зимовий період. Початок стійких льодових явищ на рівнинних річках із природним льодо­вим режимом і помірним підземним живленням поширюється з північного сходу на південний захід. Середні дати початку стійких льодових явищ на річках північного сходу України приходяться на 10 - 15 листопада, центра­льної частини - 16 - 25 листопада, на півдні - 25 листопада - 5 грудня. Ранні строки початку стійких льодових явищ випереджують середні на 2-3 неділі, а пізні - запізнюються більше ніж на 1 місяць.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 


Похожие статьи

В Г Клименко - Загальна гідрологія

В Г Клименко - Формування v студентів знань і вмінь про хімічний склад та оцінку якості поверхневих вод