7.3.6. Продольный профиль реки

Продольный профиль реки – это график изменения отметок дна и водной поверхности вдоль русла. На горизонтальной оси графика откладывают расстояние по длине реки, на вертикальной – абсо­лютные или условные отметки дна (обычно по линии наибольших глубин) и уровня воды. Для продольных расстояний и высот обыч­но берут разные масштабы.

Разность отметок дна или водной поверхности реки на каком-либо ее участке называется падением (ΔН). Разность отметок истока и устья реки составляет полное падение реки.

Продольные профили рек могут быть плавновогнутыми, пря­молинейными, выпуклыми, ступенчатыми (рис. 19, а). Характер про­дольного профиля определяется геологическим строением и рель­ефом речного бассейна, а также эрозионно-аккумулятивной дея­тельностью самого потока.

Рис. 19. Продольные профили реки (а) и ее участка (б)

1 – плавновогнутый (р. Вахш); 2 – прямолинейный (р. Зеравшан); 3 – выпуклый (р. Гунт); 4 – ступенчатый (р. Бартанг); 5 – дно реки; 6 – водная поверхность в межень; 7 – поверхность в половодье; ΔН_м – падение между створами А и Б в межень; ΔН_п – то же в половодье; Пл – плес; Пр - перекат

Перегибы продольного профиля обычно приурочены к местам впадения притоков, а также к местным базисам эрозии, в качестве которых могут быть главная река для притока, пороги, водопады, проточные озе­ра, водохранилища и др. Уровень приемного водоема (океана, моря, бессточного озера), куда впадает река, называют общим базисом эрозии.

Для характеристики крутизны продольного профиля рек ис­пользуют понятие уклон реки (отдельно для дна и водной поверх­ности). Уклон реки вычисляют по формуле

I=ΔH_i /L_i (41)

где ΔH_i – падение, L_i – длина реки на участке. Длину измеряют вдоль русла, и поэтому I представляет собой не тангенс, а синус угла наклона дна или водной поверхности к горизонту. Величина I для водной поверхности реки всегда положительна (исключения – лишь устья рек, подверженных действию приливов и нагонов), а для дна (в этом случае вместо I обычно пишут i₀) может на некоторых участках принимать и отрицательные значения, например в месте резкого уменьшения глубин на перекате. Уклон реки I – величина относительная, и ее выражают в долях едини­цы, %, ‰. Во многих случаях гидрологи используют также такое понятие, как падение на 1 км длины реки: величину падения уровня ΔН, выраженную в сантиметрах, делят на длину участка русла в километрах. Эту величину называют километрическим падением.

7.4. Питание рек

Выделяют четыре вида питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое и подземное.

Дождевое питание. Каждый дождь характеризуется слоем выпав­ших осадков (мм), продолжительностью (мин, ч, сут), интенсивно­стью выпадения (мм/мин, мм/ч) и площадью распространения (км²). В зависимости от этих характеристик дожди можно, например, подразделить на ливни и обложные дожди.

Чем боль­ше интенсивность, площадь распространения и продолжительность дождя, тем больше (при прочих равных условиях) величина дожде­вого паводка. Чем меньше влажность воздуха и суше почва в период выпадения дождя, тем больше затраты воды на испарение и инфильтрацию и тем меньше величина дождевого стока. Таким образом, один и тот же дождь в зависимости от состояния подстилающей поверх­ности и влажности воздуха может быть в одних случаях стокообразующим, а в других – почти не давать стока.

Снеговое питание. В умеренных широтах основным источником питания рек служит вода, накапливающаяся в снежном покрове. Снег в зависимости от толщины снежного покрова и плотности может при таянии дать разный слой воды. Запа­сы воды в снеге (величину, очень важную для предсказания объема талого стока) определяют с помощью снегомерных съемок.

Запасы воды в снеге в бассейне зависят от величины зимних осадков, в свою очередь определяемой климатическими условиями.

Территорию, где происходит в данный момент таяние снега, называют зоной одновременного снеготаяния. Эта зона ограничена фронтом таяния (линией, отделяющей зону таяния от области, где таяние снега еще не началось) и тылом таяния (линией, отделяю­щей зону таяния от области, где снег уже сошел). Вся зона одно­временного снеготаяния перемещается весной на равнинах в Се­верном полушарии с юга на север, а в горах – вверх по склонам. Скорость распространения

тыла таяния на равнинах обычно со­ставляет 40–80 км/сут, иногда достигая 150–200 км/сут.

Подземное питание рек. Оно определяется характером взаимодей­ствия подземных (грунтовых) и речных вод. Напомним, что направленность и ин­тенсивность упомянутого взаимодействия зависят от взаимного положения уровня воды в реке, высоты водоупора и уровня грун­товых вод, в свою очередь зависящего от фазы вод­ного режима реки и гидрогеологических условий.

Ледниковое питание. Это питание имеют лишь реки, вытекаю­щие из районов с высокогорными ледниками и снежниками. Вклад ледникового питания в речной сток тем больше, чем больше доля общей площади бас­сейна, занятая ледниками.