7. Расчет расхода воды в реке.

Умножая средние скорости на скоростных вертикалях из таблицы 5 на глубины скоростные вертикалей из таблицы 2, получаем значения элементар- ных расходов на скоростных вертикалях:

q_эI = h_I υ_I =0,450·0,197 = 0,088(м/с²);

q_эII = 0,755·0,225 = 0,169 (м/с²);

q_эIII=0,915·0,185 = 0,169 (м/с²);

q_эIV=0,345·0,276 = 0,095 (м/с²);

Умножая средние скорости на промерных вертикалях, снятые с рисунка 8,на глубины промерных вертикалей из таблицы 2, получаем значения элемен- тарных расходов на скоростных вертикалях:

q₁ = h₁·V₁ = 0,92·0,405 = 0,373м²/с; q₂ = h₂·V₂ = 1,02·0,490 = 0,500м²/с; q₃ = h₃·V₃ = 1,04·0,520 = 0,541м²/с; q₄ = h₄·V₄ = 1,15·0,543 = 0,625м²/с; q₅ = h₅·V₅ = 1,33·0,500 = 0,665м²/с; q₆ = h₆·V₆ = 1,42·0,476 = 0,676м²/с; q₇ = h₇·V₇ = 1,40·0,470 = 0,658м²/с; q₈ = h₈·V₈ = 1,41·0,470 = 0,663м²/с; q₉ = h₉·V₉ = 1,40·0,467 = 0,654м²/с; q₁₀ = h₁₀·V₁₀ = 1,41·0,480 = 0,677м²/с; q₁₁ = h₁₁·V₁₁ = 1,00·0,502 = 0,502м²/с.

q₁₁ = h₁₁· V ₁₁ = 0,86·0,480 = 0,413м²/с. q₁₁ = h₁₁· V ₁₁ = 0,86·0,468 =0,403м²/с.

В соответствии с данным расчетом строим на рисунке 10 эпюру элемен- тарных расходов. Эти расходы используются для определения частных расхо- дов.

Частные расходы между промерными вертикалями определяем как произ- ведение среднего элементарного расхода между промерными вертикалями на расстояние между ними:

Q₁= 1= 0,44 м³ /с

Q₂= 1= 0,44 м³ /с

Q₃= 1= 0,44 м³ /с

Q₄= 1= 0,44 м³ /с

Q₅= 1= 0,44 м³ /с

Q₆= 1= 0,44 м³ /с

Q₇= 1= 0,44 м³ /с

Q₈= 1= 0,44 м³ /с

Q₉= 1= 0,44 м³ /с

Q₁₀= 1= 0,44 м³ /с

Q₁₁= 1= 0,44 м³ /с

Q₁₂= 1= 0,44 м³ /с

Место для формулы.

Вставить график на миллиметровой бумаге по образцу

Рисунок 10. Эпюры средних скоростей и элементарных расходов

Общий расход для всего живого сечения определяем как сумму частных расходов:

Q = ΣQ_i = 0,44 + 0,52 + 0,58 + 0,65 + 0,68 + 0,67 + 0,66 + 0,66 + 0,66 + 0,59 + 0,46

+ 0,20 = 6,77 м³/с.

7. Определение гидравлических параметров русла реки.

В п.3.2. были определены гидравлические параметры русла реки:

• площадь живого сечения реки ω = 13,90 м²;

• смоченный периметр χ = 13,40 м;

• гидравлический радиус R = 1,04 м; Определяемкоэффициент Шези по формуле:

𝑄

С =

^𝜔√^{𝑅 ∗ 𝑖}

6,97

=

13,90_√1,04 ∗ 0,00002

= 109 ^√м⁄_с

ки:

Из формулы Маннинга определяем коэффициент шероховатости русла ре-

С = 1 ∗ 𝑅^1/6

𝑛

1

𝑛 = ^𝑅1/6 = ^(1,04)6 = 0,009

𝐶 109

7. Основные элементы речных систем

Вода, поступающая на поверхность земли в виде осадков или выходящая из подземных потоков, собирается в понижениях рельефа и, стекая под дей- ствием силы тяжести, образует поверхностные водотоки. Прежде чем попасть в реки, вода собирается в отдельные струйки, которые образуют ручейки и ручьи. Соединяясь, ручьи образуют реки. Система постоянных и временных водотоков представляет собой гидрографическую сеть суши.

В строении гидрографической сети выделяют следующие элементы: лож- бины, лощины, суходолы и долины.

Ложбина – слабо выраженная вытянутая впадина водно-эрозионного про- исхождения с пологими, обычно задернованными склонами. Площадь водосбо- ра ложбин – в среднем от 10 до 50 га.

Лощина – следующее после ложбины звено гидрографической сети с большой крутизной и высотой склонов, появлением форм донного и берегового размывов. Площадь водосбора – до 3…5 км².

Суходол – преддолинное нижнее звено гидрографической сети без посто- янного водотока, характеризуется асимметрией склонов и наличием извилисто- го русла временного водотока. Площадь водосбора - до 10…15 км².

При пересечении дорогой ложбины или лощины, как правило, устраивают- ся малые водопропускные сооружения. Сток из ложбин отводится в придорож- ный кювет.

Речная долина – относительно узкая, вытянутая в длину пониженная форма рельефа, которая характеризуется общим наклоном своего ложа к устью. Это наиболее полно разработанная водой звено гидрографической сети. Долины, встречаясь между собой, никогда не пересекаются, а соединяются вместе в одно целое понижение. По форме поперечного профиля различают несколько видов долин: каньоны, ущелья, трапецевидные, корытообразные. В зависимости от происхождения различают тектонические, вулканические, ледниковые и эрози- онные долины.

В составе долины можно выделить следующие части (рисунок 10):

• дно или ложе 1 – самая низкая часть долины. Часть ложа, постоянно заня- тое водой реки, называется руслом;

• пойма 2 – затапливаемая в период паводков и половодий часть ложа;

• склоны 3 – повышенные участки долины, ограничивающие с боков ложе;

• терраса 4 – относительно горизонтальный участок склона;

• зона сопряжения склонов долины с прилегающей местностью называется бровкой 5;

• место сопряжения дна долины со склоном называется подошвой склона 6 и характеризуется более или менее заметным изломом в поперечном профиле долины;

• линия сопряжения поверхности воды с берегом называется урезом воды 7.

Рисунок 10 – Речная долина

Рекой называют водный поток сравнительно больших размеров, текущий в разработанном им русле и питающийся за счет поверхностного (склонового) и подземного стока.

Совокупность всех рек какой-либо территории, сливающихся вместе и вы- носящих воду в водоприемник, образует речную сеть или речную систему.

Речная сеть, как правило, имеет древовидную структуру (рисунок 11). Ре- ки, впадающие в океан, море или озеро называются главными. Притоки главной реки по отношению к ней являются притоками первого порядка. Притоки, впа- дающие в притоки первого порядка, являются притоками второго порядка и т.д.

3

Рисунок 11 - Элементы речной сети:

1 – водоприемник; 2 – устье; 3 – исток; 4 - водораздельная линия

Вода попадает в речную сеть с водосборной площади (водосбора, водо- сборного бассейна), ограниченной водораздельной линией. Таким образом, во- досбором называется часть земной поверхности и толщи пород, откуда вода по- ступает в реки. При гидрологических расчетах используют, как правило, пло- щадь поверхностного водосбора, которая может на 3…10% и более отличаться от подземного водосбора. Она обычно измеряется в км².

Бассейн любого водного объекта характеризуется географическим положе- нием, рельефом, климатическими, геологическими и гидрогеологическими условиями, степенью залесенности, озерности и заболоченности, морфометри- ческими параметрами. Последние характеризуют степень развития водораз- дельной линии, вытянутость водосбора и т.д.

Начало реки, соответствующее месту, с которого появляется постоянное течение воды в русле, называется истоком (родник, болото, озеро, ледник).

Устье – место впадения реки в другую реку, озеро, море. В устьях рек, впа- дающих в моря, озера или водохранилища, возникают своеобразные процессы, связанные с отложением рекой наносов. В этих случаях возникает устье в виде дельты (рисунок 12, 1), т.е. многорукавные устья (Нева, Волга и др.). Приливы, отливы, большая глубина затрудняет образование дельты (Лена, Индигирка и

др.). В этом случае возникают устья в виде эстуария (рисунок 12, 2), когда устье реки однорукавное, воронкообразное, расширяющееся в сторону моря.

Рисунок 12- Формы речных устьев: 1 – дельта; 2 – эстуарий

Основной количественной характеристикой речной сети является её густо- та, которая определяется в виде отношения длины всех водотоков (км) к водо- сборной площади или же к площади какой-либо территории (км²). Её величина изменяется от 0,3…0,52 в тундровой зоне до 0,23 в полупустынной зоне. Изви- листость водотока – отношение его длины к длине прямой, соединяющей конец и начало водотока.

В зависимости от величины водосбора принято выделять большие, средние и малые реки.

К большим рекам относят реки, имеющие площадь водосбора более 50 тыс. км². Обычно такие реки протекают в пределах нескольких физико- географических зон, особенности которых существенно влияют на сток воды.

К средним относят реки с площадью водосбора от 2 до 50 тыс. км². Они протекают в пределах одной физико-географической зоны. Сток таких рек фор- мируется в достаточно однородных условиях (климат, рельеф, растительность и др.).

Малые реки имеют площадь водосбора менее 2 тыс. км². Режим их стока может формироваться под влиянием условий, не характерных (азональных) для данной физико-географической зоны.