Морфометричні характеристики річкового басейну.

Мета: Ознайомитися з характеристиками рiчкових басейнiв, що найчастiше використовуються при розрахунках стоку з водозборiв.

Річковий басейн - це територія земної поверхні, включаючи товщу грунтів, звідки дана річка чи річкова система одержує водне живлення. Він включає в себе поверхневий і підземний водозбори.

Поверхневий водозбір-це частина земної поверхні, з якої води надходять в дану ріку.

Підземний водозбір утворює товща грунтів, з якої води надходять в дану ріку.

Загалом поверхневий і підземний водозбори рік не співпадають. Але через труднощі у визначенні межі підземного водозбору часто при розрахунках і аналізі явищ стоку за величину басейну приймають тільки поверхневий водозбір і тому не роблять різниці між термінами "річковий басейн" і "річковий водозбір" (але неправильно говорити "водозбірний басейн").Помилки, що при цьому виникають, можуть виявитися суттєвими тільки для малих рік і рік, що протікають в карстових областях.

Провiвши на карті вододiл, можна визначити водозбiрну площу рiки. Стосовно рiзних завдань доводиться приймати до уваги водозбiрну площу або всiєї рiки, або окремих її частин - до тих її перетинiв (або так званих замикаючих створiв), де дiє гiдрометричний пост чи передбачається будiвництво греблi, моста, каналу i т.д. В цьому випадку лiнiя вододiлу повинна бути проведена таким чином, щоб охопити всю площу живлення рiки, що розташована вище замикаючого створу.

Розглянемо основнi характеристики рiчкових басейнiв.

1. Площа басейну F (км², га) - основна характеристика. Визначається за картами i планами рiзного масштабу. Визначення площi басейну, попередньо оконтуреного по лiнiї вододiлу, здійснюється графiчним способом (палеткою) чи планiметром.

2. Довжина головного русла рiки L (км). Визначається за допомогою курвиметра. При визначеннi не враховуються впадини на схилах, що прилягають до початку головного русла, якщо ухил їх в 2 і бiльше разiв бiльший за середнiй ухил головного русла.

3. Середня довжина безруслових схилiв l_сх (км) вираховується за формулою

, де (5.1)

Σl_i - сума довжин другорядних балок басейну (км), в яку включаються балки l_i, що мають довжину > 0,75 середньої ширини одного схилу басейну В₁(км) : В₁=F/2L. Крiм того, для включення довжини промiжної балки в Σl_i необхiдно, щоб виконувалася умова f_i>0,1F, де f_i - площа водозбору з довжиною русла li.

4. Географiчне положення басейну визначається широтою i довготою. На основi цих даних його вiдносять до певного зливового району чи визначають iншi характеристики.

5. Середньозважений ухил головного русла рiки I_p(‰) визначається з карт за прямою, що сполучає ясно виражений початок русла до даного створу.

Ip = h/L_б(‰ ). (5.2)

6. Середнiй ухил схилiв i_сх басейну найчастіше встановлюється за напрямом найбiльшого ухилу схилiв як середньоарифметичне з кiлькох ( чотирьох - шести) визначень ухилiв. тирьох-шести) визначень ухилів. Більш точно він вираховується заформулою:

i_сх = ΔS/F де (5.3)

Δ - ціна поділок між сусідніми горизонталями, м;

S - сума довжин всіх ліній горизонталей в межах площі басейну, км;

7. Коефiцiєнт δ_оз характеризує зниження максимального стоку рiк через зарегулювання його проточними озерами.

δ_оз = 1 - lg(1+cf_оз') де (5.4)

c - коефіцієнт;

f_оз'- середньозважена озернiсть водозбору в %, визначається за формулою (5.5)

, де (5.5)

S_і - площа дзеркала озера, км²;

f_і - площа водозбору озера, км²;

F - площа водозбору рiки в розрахунковому створi, км²

Якщо нема даних про f_і , то:

при f_оз < 50%

f_оз' = (f_оз-2)/2,8 [%] (5.6)

а при f_оз > 50%

f_оз' = (f_оз-2)/0,92 [%] (5.7)

У цих формулах f_оз- це вiдносна озернiть, яка визначається за формулою:

f_оз = (100 S_i)/F [%] (5.8)

Коефiцiєнт с в формулi (5.4) залежить вiд середньобагаторiчного шару повенi i змiнюється вiд 0,2 при h>100мм до 0,4 при h<20мм. Вiн може прийматися : для лiсової i лiсостепової зони 0,2; для степової зони -0,4.

8. Коефiцiєнт δ_б характеризує водорегулюючий вплив розташованих на водозборi болiт (зниження під їх впливом максимального стоку). Розраховується за формулою:

δ_б = 1 – β lg(1 + 0,1f_б), де (5.9)

β - коефiцiєнт, що враховує тип болiт i переважний механiчний склад грунтiв навкруг болiт i заболочених територiй; змiнюється вiд 0,3 для верхових болiт з глинистими грунтами до 0,8 для низинних болiт з супiщаними грунтами; попередньо може прийматися - 0,5;

f_б - вiдносна площа болiт i заболочених земель (заболоченість водозбору), %

9. Морфометрична характеристика русла i заплави Фр, що визначає умови добiгання води по руслi до розрахункового створу, визначається за формулою:

Фр = 1000L/m_р I_рⁿ F^0,25, де (5.10)

L -довжина головного русла рiки, км;

m_р - коефiцiєнт шорсткостi русла i заплави. Для рiвних земляних русел з чистим ложем m_р=11; для частково зарослих звивистих з неспокiйною течiєю великих i середнiх рiк, а також перiодичних водостокiв з середньою кiлькiстю наносiв m_p=9; для сильно зарослих i звивистих русел з завалами, валунами m_p=7. При вiдсутностi даних для попеpеднiх розрахункiв можна приймати m_p=7.

I_p - середньозважений ухил головного русла рiки,%.

n - коефiцiєнт, дорiвнює 1/3 при I_p<35‰. i 1,0 приI_p>35‰.;

F - площа водозбору, км².

10. Морфометрична характеристика схилiв Ф_cх характеризує умови добiгання води по схилах; визначається за формулою:

Ф_сх = (1000 l_сх)^0,5 /m_схi_сх^0,25 , де (5.11)

l_сх- середня довжина безруслових схилiв водозбору, км;

m_сх - коефiцiєнт шорсткостi схилiв водозбору, залежить вiд характеру поверхнi схилу i густоти трав'яного покриву; визначається з таблицi 5.1. Для попереднiх розрахункiв при вiдсутностi даних приймається m_сх = 0,25.

i_сх - середнiй ухил схилiв водозбору, ‰..

Таблиця 5.1

Коефiцiєнт шорсткостi схилiв m_сх

Характеристика поверхні схилів	mсх при трав’яному покриві
	рiдкому чи відсутньому	середньому	густому
Водонепроникла поверхня (асфальт, бетон) Поверхня з густою мережею русел глибиною >0,5м	0,5	-	-
Утрамбована i спланована поверхня	0,4	0,3	0,25
Поверхня, добре оброблена оранкою i боронуванням, незорана, без купин. Брукiвка. Поверхня в населених пунктах з забудовою <20%	0,3	0,25	0,2
Грубо зорана поверхня. Горбкувата поверхня i поверхня в населених пунктах з забудовою >20%. Ліс	0,2	0,15	0,1

11. Грунти басейну. Їх подiляють на шiсть категорiй всмоктування, якi визначаються в залежностi вiд вiдсоткового вмiсту пiску (фракцiї розмiром вiд 2 до 0,05мм) (таблиця 5.2).

Таблиця 5.2

Категорiї всмоктування грунтiв

Категорiя всмоктування	Грунти i вкриття
I	Асфальт, вологий замерзлий грунт, лiд, скала без трiщин, бетон i т.д.
II	Глина, глинистi грунти, замощенi поверхнi i т.д.
III	Суглинки, пiдзоли, пiдзолистi сiрi лiсовi суглинки, суглинистi чорноземи, сiроземи, болотнi грунти
IV	Чорнозем звичайний i пiвденний, свiтло-каштановi i темнокаштановi грунти, лес, карбонатнi грунти i т.д.
V	Супiски, бурi i сiро-бурi, сiроземи i т.п.
VI	Пiски, гравiй, кам'янистi грунти пухкi

Робота 6.