В Г Клименко - Загальна гідрологія - страница 8

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

Густота річкової мережі -довжина річкової мережі, що припадає на квадратний кілометр певної території і характеризується коефіцієнтом густоти (Д, км/км ) - це відношення сумарної довжини річкової мережі на даній ділянці (ZL ,км) до величини цієї площі (F, км2):

Д=Щї.

Густота річкової мережі по території України змінюється у широких ме­жах. Значною густотою мережі відзначаються гірські райони - Карпати ( 1,49

22

км/км ) та Кримські гори ( 0,61 км/км ). Цей показник на височинах коливаєть­ся від 0,21 (південно-західні відроги Середньоросійської височини) до 0,55 км/км (Подільська височина); на низовинах він переважно дорівнює 0,13-0,16 км/ км .

Густота річкової мережі по характеру малюнка може бути деревоподіб­ною (або центричною), прямокутною, доцентровою та ін.

 

4.3.5. Річкова долина й русло річки

 

Долина - вузьке витягнуте зниження форми рельєфу, яке характеризуєть­ся похилом свого ложа від одного кінця до другого.

Річкові долини за походженням можуть бути тектонічними, льодовико­вими і ерозійними.

У поперечному профілі долини (рис. 3) виділяють схили долини (ділян­ки земної поверхні, що обмежують долину з боків) і дно (або ложе ) долини -найбільш знижена частина долини. У межах дна (ложа) долини знаходяться ру­сло річки (1) ерозійна заглибина у дні долини, вироблена водним потоком і за­повнена його водами; 2) найбільш низька частина долини, яка заповнена водою в межень) і заплава (частина дна річкової долини, що затоплюється в період водопілля).

Русла річок за формою у плані поділяють на прямолінійні, звивисті, роз­ділені на рукава, розкидані.

Тальвег - безперервна звивиста лінія, яка з'єднує найнижчі точки дна до­лини.Бровка - лінія стику схилів долини з поверхнею прилеглої місцевості.

Тераса - ділянки, розташовані виступами на певній висоті над тальвегом. Основні морфологічні елементи русла: меандри - закрути русла річки, що виникають унаслідок циркуляції води в річковому потоці; осередки - рухо­мі підвищення дна, що затоплюються; острови - стабільні підвищення дна, які закріплені рослинністю; плеса й перекати - це глибокі й мілкі ділянки русла; донні пасма різного розміру.


Смуга в руслі річки з глибинами, які найбільш придатні для судноплавст­ва, називається фарватером. Іноді крім фарватеру виділяють лінію найбільших глибин. Лінії на дні річкового русла, що з'єднують точки з однаковими глиби­нами, називають ізобатою. Поперечний профіль, або переріз русла -вертикальна площина, перпендикулярна до напряму течії потоку й обмежена з боків схилами русла, а зверху лінією горизонту.

Основні морфометричні характеристики річкового русла: Площа поперечного перерізу (со, км ) - це певна площа, обмежена повер­хнею води й дном річки (рис. 4). У межах поперечного профілю розрізняють площі водного й живого перерізу та мертвої зони.

Площа водного перерізу - дорівнює площі поперечного перерізу при не­замерзлій річці, а за наявністю льодового покриву - дорівнює площі попереч­ного перерізу і площі зануреного у воду льоду.
Площа живого перерізу - це частина водного перерізу, де спостеріга­ється течія води.

Площа мертвої зони - це частина водного перерізу, де не спостерігаєть­ся течія води або відбувається зворотно відносно потоку течії. Живий переріз характеризується:

1.   Площею (со, м ) живого перерізу со = f1 (h), яка визначається за вимі­ряними глибинами.

2.   Шириною русла (В, м) - відстань між урізами берегів:

В = 112,

3.    Змоченим периметром (Р, м) - довжина підводного контуру попере­чного перерізу водотоку і визначається за такою формулою:

 

P = Vb12 + h12 + Vb22 + (h2 - h1)2 + Vbn-12 + (hn-2 - hn-1)2 + Vbn2 + hn2,

 

де: b - відстань між промірними вертикалями, м; h - глибина вертикалей, м.

4.    Середньою глибиною річки (1ісер) - це відношення площі водного пере­різу ) до ширини річки (В):

іісер = СО/ В

5. Гідравлічним радіусом (R) - відношення площі водного перерізу (со) до змоченого периметра Р:

R = со

Для широких і відносно неглибоких русел і для періоду відкритого русла (без льодового покриву) величини гідравлічного радіуса і середньої глибини практично співпадають, оскільки у цих випадках Р~В.

 

4.3.6. Поздовжній профіль річки

Поздовжній профіль річки - це графік зміни відміток дна і водної поверхні вздовж берега (рис. 5).
Поздовжні профілі бувають плавноувігнутими (1) - зменшення похилу від ви­току до гирла; прямолінійними (2) - похил має майже постійне значення від витоку до гирла; опуклими (3) - зниження похилів у верхів'ях потоку і збільшення - в пониззі; ступінчастими (4) - із різкими змінами похилів по довжині річки (рис. 5).

Поздовжній профіль будь-якого водного потоку є результатом взаємодії вод річки, порід і ґрунтів, які складають русло. Водний потік на одних ділянках розмиває русло, на інших відкладає наноси. По всій річці він проносить якусь кількість їх у завислому стані або пересуває по дну. Велике значення у форму­ванні профілю має висотне положення базису ерозії. При підвищенні базису ерозії розмив зменшується, при зниженні - посилюється, при сталому поло­женні базису ерозії встановлюється рівновага між розмивом русла, відкладен­ням наносів та перенесенням їх. В результаті утворюється відносно сталий поз­довжній профіль, який має правильну ввігнуту форму, - профіль рівноваги.

Поздовжній профіль водної поверхні потоку не залишається постійним протягом року. Так, при збільшенні стоку води похили на плесах збільшуються, а на перекатах - знижуються, при зменшенні стоку - навпаки.

Різниця відміток дна або водної поверхні річки на якій-небудь її ділянці -

падіння (Ah). Різниця відміток витоку і гирла річки складають повне падіння річки.

Величина падіння обчислюється в сантиметрах на 1 км (см/км). Для хара­ктеристики крутості поздовжнього профілю річок користуються поняттям ук­лон. Уклон - величина безрозмірна і записується в долях одиниці, %о, %. Ук­лон річки - відношення величини падіння (At^) до довжини річки (Ьі) на даній ділянці:

І =А1^ /Li

 

4.4. Живлення річок

Виділяють чотири види живлення річок: снігове, дощове, льодовикове, підземне.

Дощове живлення

Дощ характеризується шаром опадів (мм), тривалістю (хвилини, години, доба), інтенсивністю випадання (мм/хв, мм/рік) і площею поширення (км ).Зі збільшенням інтенсивності, площі поширення і тривалості дощу збіль­шується величина паводка. Чим більше відношення між площею поширення дощу і площею басейну, тим також більша величина можливого паводку. По­повнення підземних вод відбувається під час тривалих опадів. Якщо вологість повітря незначна і сухий ґрунт у період випадання дощу, то необхідно більше витратити води на випаровування й інфільтрацію і тому величина дощового стоку менша. Навпаки, якщо дощі випадають на добре зволожений ґрунт при зниженій температурі повітря, то вони дають велику величину стоку.

Снігове живлення

В помірних широтах основними джерелами живлення річок являються води, що накопичуються в сніговому покриві. Сніг, у залежності від товщини снігового покриву, щільності і запасів води, під час танення може утворити різ­ний шар води. Запаси води, снігу в басейні залежать від величини опадів узим­ку, що визначаються кліматичними умовами і розподіляються по площі басей­ну нерівномірно в залежності від висоти місцевості, експозиції схилів, нерівно­стей рельєфу, впливу рослинності та ін.

Слід розрізняти процеси сніготанення і водовіддачі снігового покриву, тобто надходження на поверхню ґрунту води, яка не утримується снігом. Сні­готанення починається після досягнення температурою повітря позитивних значень і виникнення позитивного теплового балансу на поверхні снігу. Водо­віддача розпочинається після сніготанення і залежить від фізичних властивос­тей снігу - зернистості, капілярних властивостей тощо. Стік виникає тільки пі­сля початку водовіддачі.

Весняне сніготанення поділяють на три періоди:

1.    Початковий період - сніг залягає суцільним покривом, танення спові­льнене, водовіддача снігового покриву практично відсутня, стік ще не форму­ється;

2.    Період сходу основної маси снігу - починається інтенсивна водовідда­ча, виникають проталини, швидко наростає величина стоку;

3.    Період закінчення танення - закінчується танення запасів снігу.

Зона одночасного танення - це територія, де в даний момент відбувається танення снігу. Ця зона обмежена фронтом танення - лінія, що відділяє зону танення снігу від області, в якій ще не відбувається танення і тилом танення -лінія, що відділяє зону танення від області, в якій вже не має снігу. Ця зона пе­реміщується восени на північ, а в горах - угору вздовж схилів.

Підземне живлення

Воно визначається характером взаємодії підземних (ґрунтових) і річко­вих вод. Залежить від взаємного положення рівня води в річці і рівня ґрунтових вод. У випадку постійного гідравлічного зв'язку річки і ґрунтових вод ріки отримують підземне живлення на протязі року, окрім періоду повені. Льодовикове живлення

Це живлення мають тільки ті річки, що витікають із районів високих гір, і які мають льодовики. Величина щорічного льодовикового живлення річок у се­редньому складає 412 км , тобто 1 % від загального об'єму річкового стоку.Уперше роль клімату в живленні річок відзначив О. І.Воєйков (1884). Сьогодні вважається, що річки є продуктом клімату на загальному фоні ланд­шафту.

Кількість води, яку одержують річки від того або іншого джерела жив­лення, неоднакова в різних районах і залежить в основному від кліматичних умов. Так, в жарких районах, де снігу не буває і ґрунтові води залягають на значній глибині, єдиним джерелом живлення річок є дощі. В районах із холод­ним кліматом, тривалою і сніжною зимою основна роль у живленні річок на­лежить талим і ґрунтовим .

Класифікація річок за видами живлення Класифікація О. І. Воєйкова О .І. Воейков виділив такі типи:

Тип І. Річки, які одержують воду від танення снігу на рівнинах і невисо­ких горах (до 1 000 м). Це річки північної частини Азії (Колима, Нижня Тунгу­ска) і Північної Америки (Юкон та ін.), де сніговий покрив лежить 8-10 місяців.

Тип ІІ. Річки, які одержують воду від танення снігу й льоду в горах (літнє водопілля). Це річки Середньої й Центральної Азії (Амудар'я, Сирдар'я та ін.).

Тип ІІІ. Річки, які одержують воду від дощу і мають водопілля влітку. Цей тип річок властивий регіонам із тропічними й мусонними дощами (Амазо­нка, Конго, Ганг, Амур та ін.).

Тип ІУ. Річки, в яких водопілля буває внаслідок танення снігу навесні або на початку літа, проте значну частину води вони одержують і від дощу. Це більшість річок Східної Європи, річки Скандинавії , північної частини США.

Тип У. Річки, які живляться переважно за рахунок дощів узимку. Це річ­ки Середньої й Західної Європи, частково Британських островів та ін.

Тип VI. Річки, які мають дощове живлення. Водопілля на них узимку, в літню пору стік невеликий, можливе пересихання річок. Це річки Південної Європи, Північної Африки, Каліфорнії, Чилі, Нової Зеландії та ін.

Тип VII. Відсутність річок унаслідок посушливості клімату. Це річки пу­стель Сахара, Каракуми, Кизилкум, плоскогір'їв Центральної Азії та Північної Америки.

Тип VIII. Річки, які пересихають. Це річки Північного Криму, Східного Закавказзя, частини Монголії та ін.

Тип ІХ. Країни без річок, внаслідок того, що їхня територія повністю вкрита снігом і льодовиками.

Класифікація М. І. Львовича

Для визначення ступеня переважання того чи іншого виду живлення при­йнято три градації. Якщо один із видів живлення дає більше 80 % річного стоку річки, то необхідно казати про виняткове значення даного виду живлення. Якщо на долю даного виду живлення припадає від 50 до 80 % стоку, то це пе­реважне значення даного виду живлення (інші види живлення враховуються лише тоді, коли на їх долю припадає більше 10 % річного стоку). Якщо жоден із видів живлення не дає більше 50 % річного стоку, то таке живлення назива­ють змішаним.4.5. Водний баланс басейну річки Водний баланс - співвідношення надходження та витрати води з ураху­ванням зміни її запасів протягом певного проміжку часу для певного об'єкта.

Рівняння водного балансу - це математичний вираз, що характеризує водний баланс. Складники водного балансу визначають надходження, витрати та зміни запасів води.

Рівняння водного балансу річки:

х + уі + ©і + Zi = у2 + С02 + Z2 ± Дії,

де: х - опади (дощ і сніг);

у1 - поверхневий притік з-за меж басейну; ©1 - підземний притік з-за меж басейну; Z1 - конденсація водяної пари; у2 - поверхневий стік за межі басейну; со2 - підземний стік за межі басейну; Z2 - випаровування з поверхні басейну;

± Ді - зміна запасів води в басейні за проміжок часу (позитивна - за збільшенням запасів води, від'ємна - за їх зменшенням).

У багатьох випадках можливі деякі спрощування рівняння водного бала­нсу. Частіше можна не враховувати конденсацію. Для великих річкових басей­нів часто не враховують підземний притік і стік. У таких випадках і за відсутні­стю штучного перерозподілу стоку між басейнами рівняння водного балансу має таке рівняння:

х = у + z ± Ди

Нарешті, якщо зневажати зміни запасів води в межах річкового басейну, то рівняння водного балансу має такий вигляд:

х = у + Z

Ст рукттура водного балансу басейнурічки - це співвідношення між різ­ними прибутковими і витратними складовими частинами рівняння водного ба­лансу.

Відношення стоку до опадів - коефіцієнт стоку = у/х). Цей коефіцієнт показує, яка частка опадів перетворюється в стік. Відношення випаровування до опадів можна назвати коефіцієнтом випаровування = z/x). Сума а та в по­винні дорівнювати одиниці.

Діапазон можливої зміни коефіцієнта стоку для багаторічного періоду та­кий: 0 < а < 1.

В умовах надмірного і достатнього зволоження (тундра, лісотундра, ліси) значення а знаходиться зазвичай у межах 0,4-0,6. В умовах недостатнього зво­ложення (лісостеп, степ) величина коефіцієнта стоку менша - 0,4-0,1. Нарешті, в умовах посушливого клімату (напівпустелі, пустелі) величина а близька до нуля.4.6. Водний режим річок 4.6.1. Види коливання водності річок

 

Водний режим річки - це зміна в часі рівнів, витрат і об'ємів води у вод­них об'єктах чи ґрунтах. Водний режим залежить від сукупності фізико-географічних факторів, серед яких найважливішу роль відіграють метеорологі­чні та кліматичні фактори.

Зміни режиму річок характеризуються перш за все коливаннями її вод­ності. Водність - це відносна характеристика стоку за певний проміжок часу (місяць, сезон, рік, ряд років) у порівнянні з його середньою багаторічною ве­личиною чи величиною стоку за інший період того самого року. Це поняття використовують для оцінки зміни стоку даної річки.

Від поняття "водність річки " необхідно відрізняти поняття "водоносність річки ". Водоносність - це кількість води, яка протікає в річці в середньому за рік.

У водному режимі річок виділяють перш за все вікові, багаторічні, внут-рішньорічні (сезонні) й короткочасні коливання.

Вікові коливання водності річок відображають вікові зміни кліматичних умов і зволоження материків періодом за сотні та тисячі років. Про ці коливан­ня відомо занадто мало, хоча палеогеографічні дослідження і свідчать про те, що в історії різних регіонів планети були періоди, коли водність річок була іс­тотно більшою, ніж зараз. Недавні палеогідрологічні дослідження показали, що в Європі водний стік річок збільшувався в холодні й вологі періоди. Таким бу­ли, наприклад, 1400-1300, 900-300 рр. до н.е., 400-750, 1150-1300, 1550-1850 рр. н.е. Останні згадані роки характеризувалися активним наступом льодовиків в Альпах і одержали назву "малого льодовикового періоду". Навпаки, в теплі і посушливі роки водний стік річок зменшувався. Так, в Європі до таких періодів відносять, наприклад, 900-1100 рр., які назвали "середньовіковим кліматичним оптимумом ".

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