Морфологічні та морфометричні характеристики річки та її басейну.

До морфологічних характеристикрічки та річкової системи відносять довжину річки, коефіцієнт звивистості, коефіцієнт густоти річкової сітки.Однією із складових частин річкової долини є русло річки. Якщо водний потік у руслі перетнути вертикальною площиною, перпендикулярною до напряму течії, то дістанемо переріз, який називають водним, або поперечним, перерізом русла.

Водний переріз русла, обмежений зверху поверхнею води, знизу — дном, а з боків — відкосами русла, має кілька морфометричних характеристик. Основні з них такі: площа водного перерізу, ширина річки, змочений периметр, гідравлічний радіус, середня і максимальна глибини.

Площа водного перерізу (F) обмежена лініями рівня води і дна річки її можна визначити за допомогою планіметра, палетки або аналітичним способом як суму площ елементарних геометричних фігур (прямокутних трикутників і трапецій), що становлять водний переріз русла.

F=∑∙F

Ширина річки(В) — це відстань між урізами води лівого і правого берегів, її визначають як різницю відстаней від постійного початку урізів води обох берегів.

Середня глибина (h_серед) — це відношення площі водного перерізу до ширини річки:

h_серед.

Максимальна глибина (h_макс) вибирається з фактичних глибин, зазначених у промірному журналі.

Змочений периметр(Р) — це довжина лінії по дну річки від урізу до урізу; визначається як сума гіпотенуз прямокутних трикутників.

Гідравлічний радіус(R) — це відношення площі водного перерізу до змоченого периметра:

R=

Морфометричні елементи водного перерізу русла не постійні.Русла рік за формою поділяють на прямолінійні, звивисті (меандруючі), розділені на рукави, блукаючі.Основними морфологічними елементамирусла річки є звивини (меандри), острови, плеса, перекати, донні гряди.[1, 8-9]

Блукання ріки та утворення меандр великою мірою залежить від форм рельєфу, сили течії та кількості води; якщо поверхня горбиста, ріка глибока і течія ріки швидка, вона мало утворює меандр. Коли місцевість рівнинна, ріка неглибока і має повільну течію, то більше утворюється меандр. Іноді меандри настільки зближаються, що під час повені ріка прориває одну чи кілька меандр у найвужчому місці і утворює нове вирівняне русло, а меандри (звивини) відокремлюються від ріки та утворюють підковоподібні озера. Такі озера називають старицями. Крім того, що ріки весь час підточують і руйнують свої береги, вони ще врізуються й підмивають своє дно. Правий берег звичайно підмивається більше, ніж лівий. Від підмивання він обвалюється, стає високим та стрімким. На лівих берегах течія слабша, там відкладаються принесені водою частинки розруйнованих порід; ось чому лівий берег найчастіше буває положистий, широкий і низький. Згадане явище пояснюється тим, що Земля, рухаючись з заходу на схід, впливає на річки і відхиляє їх у південній півкулі у лівий бік, а в північній – у правий.[3, 26-27]

А

Б

Рис. 1.2.1. (А, Б) Меандри. [3, 26-27]

Морфометричні характеристики річкового водозбору – цекількісні характеристики, з яких вихідними є довжина річ­ки та площа водозбору.Довжиною річки називають відстань від витоку до гирла (в кілометрах); відлік ведуть від гирла як від більш визначеної точки, ніж витік. Вимірюють довжину річки курвіметром або вимірювачем по великомасштабній карті. Площа водозбору річки, за однакових при­родних умов, визначає водність її: чим більший водозбір, тим повноводніша річка. Площу водозбору визначають по карті в межах, оконтурених вододілом, за допомогою пла­німетра або палетки.Однією з характеристик форми річкового басейну є коефіцієнт розвитку довжини вододільної лінії, який являє собою відношення довжини водо­дільної лінії до довжини кола, що обмежує рівновелику водозборові площу круга; він обчислюється за формулою

m=0,282 ,

де s– довжина вододільної лінії, км; F – площа басейну, км²[13,49-50с.]

Частина земної поверхні, в межах якої знаходиться річкова система, яка відділена від інших річкових систем вододілами називається річковим басейном.

Річкові басейни розрізняються морфометричними та фізико- географічними характеристиками. Основними морфометричними характеристиками річкового басейну є його площа, довжина, найбільша і середня ширина, асиметричність, похил та ін.

Площу басейну (F) вимірюють по карті планіметром або палеткою.

Довжина річкового басейну (L) — це відстань на карті по прямій лінії від гирла річки до найбільш віддаленої точки на вододільній лінії Вимірюють її лінійкою або циркулем-вимірювачем.

Середня ширина басейну — це — відношення площі басейну (У) до його довжини тобто:

B_серед.=

Максимальна ширина басейну— лінія, проведена в найширшому місці басейну перпендикулярно до його довжини. її вимірюють лінійкою або циркулем.

Мірою асиметрії басейну є коефіцієнт асиметрії, який визначають за формулою:

K_a=F_Л − F_П ∕ 0,5∙F

де F_Л, Рп - площі відповідно лівобережної і правобережної частин

басейну, м²; Р - загальна площа басейну, м².

Похил басейну — це висотна характеристика, яку обчислюють за формулою:

І=Н₁−Н₂ ∕ L

де І - похил, м/км; Н₁ Н₂ - позначки поверхні басейну відповідно у верхній і нижній частинах, м; L - довжина басейну, м.

Поздовжнійпрофіль ріки показує зміну висотних відміток рівня води чи дна русла за її довжиною. Поздовжній профіль може бути плавно ввігнутим, прямолінійним, опуклим, східчастим. Характер поздовжнього профілю визначається геологічною будовою, рельєфом річкового басейну, а також ерозійно-акумулятивною діяльністю самого потоку. У верхній течії річка характеризується більшим похилом і відповідно більшими швидкостями течій та значним розмивом русла. У середній течії похил водної поверхні і швидкість течії зменшуються, водність збільшується, ерозія стає слабшою. У нижній частині переважає акумуляція — відкладення продуктів розмиву, принесених з верхніх частин. [1, 9-10]

У своєму розвитку поздовжній профіль річки проходить ряд стадій: юності, ранньої молодості та пізньої зрілості. У стадіях юності та ранньої молодості річкової системи поздовжні профілі бувають недостатньо виробленими, багаті на заломи в місцях виходів твердих порід (в вигляді порогів), порожистих ділянок та водоспадів.

Рис. 1.2.3. Схема утворення порогів та водоспаду. [3, 20]

На початкових стадіях формування поздовжнього профілю річки інтенсивно йдуть процеси розмивання, що зумовлено значним перевищенням витоку річки над відміткою рівня водойми, в яку впадає річка. Цю відмітку називають базисом ерозії. З часом при сталому положенні базиса ерозії процеси вирівнювання поздовжнього профілю тривають, але починають поступово сповільнюватись: формування профілю вступає в стадію зрілості. У стадії пізньої зрілості процес вирівнювання поздовжнього профілю досягає так званого стану рівноваги між ерозією (розмивом),переносом наносів і акумуляцією їх. В цьому разі поздовжній профіль називають профілем рівноваги.

Залежно від характеру похилів вздовж річки можнавиділити чотири основних типи поздовжніх профілів: 1) плавно ввігнутий, або профіль рівноваги; 2) сходовий, який утворюється при наявності ряду добре виражених проміжних базисіверозії у вигляді важкорозмивних гірських порід або улоговин проточних озер та водосховищ;3) прямолінійний, який характеризується відносно рівномірними похилами на протязі усієї річки; 4) скидовий, або опуклий, який має малі похили у верхів’ї та великі — в нижній частині річки. [13, 56-57]

Рис. 1.2.2. Основні типи поздовжніх профілів річок: 1− плавноввігнутий, 2 − східчастий, 3 − прямолінійний, 4 − скидовий.[13, 57]

Крім профілів по поздовжньому профілю в річці, особливо достатньо широкій, доводиться зважати на поперечні похили,тобто похили поверхні в перерізі, взятому нормально до осі потоку. Ці поперечні похили залежать від відцентрової сили, що розвивається у водних масивах на заокруглених ділянках ріки, і від впливу обертання Землі навколо своєї осі, яке примушує тіла в русі у північній півкулі відхилятися вправо(закон Коріоліса). Внаслідок розвитку відцентрової сили біля вгнутих берегів рівень підвищується, біля опуклих знижується тому, що ріка перемінно змінюють свій напрям.[15, 134]

Поперечним перерізом русла називають площу, перпендикулярну до напрямку течії потоку й обмежену знизу дном, з боків — урізами русла, а зверху лінією горизонту води. При льодовому покриві верхньою межею площі поперечного перерізу вважають лінію рівня води в ополонках.

Поперечний переріз русла визначає його пропускну здатність і впливає на розподіл швидкостей, похилів, напрямків течії та інші гідравлічні елементи потоку. Розрізняють площу живого перерізу і площу мертвих просторів.

Площа живого перерізу — це та частина площі водного перерізу русла, де швидкості течії більші від нуля або від чутливості приладу, яким вимірюють швидкості. Площа мертвих просторів — це та частина площі водного перерізу русла, в якій течії відсутні або швидкості їх нижчі від початкової швидкості гідрометричної вертушки.

Основними морфометричними елементами живого перерізу є площа і ширина його, змочений периметр, тобто довжина підводного контуру живого перерізу, та середня глибина, яка визначається за формулою:

h_сер.=

де ω — площа живого перерізу, м²;В — ширина потоку по лінії рівня води, м.

Крім цього, до елементів живого перерізу відносять і гідравлічний радіус, який визначається за формулою:

R =

де χ — змочений периметр, м.

Звичайно для річок різниця між змоченим периметром, та шириною річки дуже незначна. Тому часто, особливо для рівнинних річок, значення гідравлічного радіусу замінюють середньою глибиною річки.[13, 54-56]

Дата добавления: 2015-07-17