Речная сеть и река.

Гидрографическая сеть бассейна – совокупность водотоков, водоемов и особых водных объектов (болот, ледников).

Речная сеть – совокупность главной реки со всеми притоками, сбрасывающими свои воды через главную реку в приемный водоем.

Основные элементы реки: исток (родник, ключ, источник, озеро, болото, ледник и т.д.), устье (место впадения в приемный водоем или другую реку), длина реки (расстояние вдоль русла от истока до устья), коэффициент извилистости k_изв=l/r где r – прямая от истока к устью, густота речной сети (отношение общей протяженности всех водотоков к площади бассейна g=L/S [м/км²].

Схема Штраера.

Река (приток) 1 порядка – река, не имеющая притока. Река 2 порядка – слияние двух рек 1 порядка и т.д. Если в реку впадает приток низшего порядка, то порядок главной реки не увеличивается. Увеличение порядка происходит только при слиянии двух рек одного порядка. Это важно для гидрорайонирования речной сети внутри бассейна, а также определения возраста рек: с малым порядком – более молодые, древние – с большим порядком.

Рисунок гидрографической сети:

1. Параллельный – реки и притоки одного порядка в соседних бассейнах имеют направление одинаковое.

2. Перистый – одна основная река со множеством притоков.

3. Центростремительный – реки стекаются в центре в одну реку или приемный бессточный бассейн (индикатор тектонических впадин).

4. Центробежный – реки вытекают из одного места – центра. Индикатор тектонических поднятий.

Долина и русло реки:

Долина реки – узкая вогнутая отрицательная форма рельефа, выработанная рекой, обладающая набором речных террас, пойм, руслом, имеющая общий наклон своего ложа, обеспечивающего сток.

В поперечном разрезе выделяют склоны и дно долины. Дно: русло и пойма. Склоны: речные террасы.

Низкая пойма – затопляемая ежегодно во время паводков и половодий.

Высокая пойма – затопляемая раз в несколько лет максимальным паводком. Она зарастает лугами.

Речные террасы: аккумулятивные (аллювий, песчаник, галька), эрозионные цокольные (в твердых скальных породах).

По террасам можно определить активность реки в палеовремя.

Корнинский и Головкинский: речные террасы соответствуют тектоническому спокойствию, а террасы тектоническому активному движению.

По характеру аллювия можно определить скорости течения в различное время – активные и пассивные фазы.

Осовы - неглубокие циркообразные вмятины на крутых склонах долин и балок; образуются в результате поверхностных смещений суглинистых масс, обильно увлажнённых грунтовыми и поверхностными водами, особенно при медленном таянии снега на теневых склонах.

Русла рек (по форме в плане):

1. Прямолинейное.

2. Меандрирующее.

3. Русла, разделенные на рукава.

4. Блуждающие (разбросанные) русла.

Морфологические элементы русла:

1. Меандры – признак типичных равнинных рек (малые уклоны и низкие скорости течений). Надо схему формирования меандр и стариц.

2. Осередки – затапливаемые подвижные возвышения дна, отделенные от берегов водой.

3. Острова – высокие стабильные и закрепленные растительностью осередки, а также отклинившиеся участки поймы.

4. Рукава – крупные части русла, разделенные островами.

5. Протоки – короткие и мелкие ответвления русла, отделенные осередками.

6. Плёсы – самое глубокое место реки. В меандре напротив пляжа.

Перекат — мелководный участок русла реки.

7. Донные гряды: донные дюны, песчаные волны, ленточные гряды, рифели (небольшие донные гряды).

8. Фарватер – линия глубин, благоприятных для судоходства.

Морфометрические характеристики:

Изобаты – линии равных глубин, отсчитанных от поверхности.

Водное сечение – сечение потока в плоскости перпендикулярной его течению. Живые и мертвые сечения.

1. Площадь поперечного сечения (методом трапеций) S= S_треуг+S_трап .

2. Ширина русла – кратчайшее расстояние между урезами берегов по поверхности воды.

3. Максимальная глубина (эхолотом).

4. Средняя глубина – отношение площади поперечного сечения к ширине.

5. Смоченный периметр – кратчайшее расстояние между урезами берегов, взятое по дну.

6. Гидравлический радиус – отношение площади поперечного сечения к смоченному периметру.

Генезис речных долин: эрозионные, тектонические, ледниковые, карстовые.

Поперечный профиль долины: корытообразный (равнины), ящикообразный (среднее течение рек), трапециидальный (для тех же районов), v-образные (предгорные и низкогорные реки), каньоны теснины ущелья (горные).

Продольный профиль долины – это график изменения отметок дна и водной поверхности вдоль русла. 3 типа: плавновогнутые (в тект.спок.), прямолинейные, выпуклые (тект.актив.).

В пределах любого профиля есть геоморфологические аномалии – резкие увеличения уклона вниз по течению, которое превышает уклон на вышележащем уровне (каскады). Их причины: резкое увеличение водности потока, изменение залесенности бассейна, смена стойких гонных пород податливыми, наличие тектонических разломов, антропологическая деятельность (дамбы, плотины).

Классификация рек по видам питания:

Воейкова: 1) Реки, возникающие от таяния сезонных снежников и ледников, 2) Реки, возникающие в результате дождевого питания, 3) Регионы, где постоянный поверхностный сток отсутствует. Львовича: исключительные (вид питания дает более 80% стока), преимущественные (50-80%), смешанные (все виды дают менее 50%).

Водный режим рек.

Водный режим – закономерные изменения скорости течения, стока, уровней воды и уклонов водной поверхности во времени и вдоль реки, зависящие от метеорологических и климатических факторов.

Водность реки – мгновенный срез величины речного стока за определенный период времени.

Водоносность реки – абсолютная средняя многолетняя величина стока.

Гидрограф реки – график изменения водности (расхода) в данном месте в течение года.

Колебания водности: 1. Вековые. Глобальные космические причины. 2. Многолетние. Причины метео природы. 3. Сезонные. Годовые изменения составляющих водного баланса. 4. Кратковременные. Ливни + суточные изменения.

Фазы водного режима рек.

1. Половодье. Ежегодная. Наибольшая водность, подъем уровня, затопление низкой поймы. Виды: весеннее (таяние), летнее (ледники), весенне-летнее (муссоны), зимнее (средиземноморье).

2. Паводок. Многократно повторяется. Интенсивное и кратковременное увеличение уровня и водности (ливень).

3. Межень. Малая водность и низкий уровень. Зимняя и летняя.

Гидрологический год – период, охватывающий все фазы водного режима.

Режим уровней.

Зависит от водного режима и фаз водности. С изменением уровня связано изменение показателей площади живого сечения, скорости потока, расхода.

Термический режим рек.

Зависит от метео факторов (рад. баланс, температура). Выделяют: сезонные изменения и суточные.

Факторы термического режима: активная вертикальная циркуляция вод, теплообмен с подстилающей породой, теплообмен с термальными водами, тепловые сбросы ГЭС и АЭС, динамические полыньи.

Ледовый режим рек.

Замерзание. Сало – плывущие куски ледяной пленки и игольчатые кристаллы. Забереги – узкие полоски неподвижного льда у берегов. Снежура – комковатые рыхлые несмерзающиеся массы. Шуга – комковатые скопления внутриводного льда, плывущие по поверхности. Зажоры возникают во время осеннего ледохода, когда русло подо льдом забирается снежурой, салом и шугой. Пятры – ледяные острова в виде шапки или конуса, тонкое основание которого прикреплено ко дну.

Ледостав. Полыньи – незамерзшие участки на поверхности льда. Наледи – повторно замерзшие излившиеся воды.

Вскрытие. Закраины – полосы свободной воды у берегов без льда. Подвижки льда – перемещение отдельных ледяных полей. Их столкновение формирует заторы.

тонкий осенний лед, который носит и крошит по зазимью в море и в устьях рек.

Нилас - тонкий осенний лед, который носит и крошит по зазимью в море и в устьях рек.

Речной сток.

Сток – главный элемент материкового звена глобального круговорота воды и энергии на земле. Поверхностный сток состоит из речного и ледникового. Речной сток – сток всех водотоков.

Количественные характеристики стока.

1. Расход воды – количество воды, протекающей через замыкающий створ за единицу времени. 2. Объем стока – количество воды, протекающей через створ в год. W=QT 3. Слой стока – слой воды, равномерно распр.по поверхности водосбора и стекающий с него за год. A=W/F 4. Модуль стока – количество воды, стекающее с единицы площади в единицу времени. M=Q/F 5. Коэффициент стока L=A/x х-количество осадков. 6. Средний многолетний расход Y=AF/T

Движение воды.

Движение воды в реке определяется её скоростью.

Изотахи – линии равных скоростей течения.

Гидродинамическая ось потока – участки в плане реки, обладающие наибольшими скоростями течений.

Классификации движения воды.

Зависит от характера движения воды, состояния водной поверхности, действующей силы.

По характеру движения: ламинарное (движение частиц по параллельным траекториям), турбулентное (хаотическое).

Число Рейнольдса:

Re=Vh/D где V- скорость течения, h- глубина, D- кинематический показатель вязкости воды. Если Re менее 300 – ламинарное, 300-3000 – переходное, более 3000 – турбулентное.

По состоянию водной поверхности: спокойные потоки, бурные.

Число Фруда:

Fr=V²/gh где g – ускорение свободного падения. Если менее 1 – спокойный, 1 – критическое состояние, более 1 – бурный.

По действующей силе: сила Кориолиса, поперечная циркуляция (центробежная сила и сила тяжести).

Сила Кориолиса:

Fk=2mVSinφω где m – масса воды, V – скорость течения, ω – угловая скорость вращения земли, Sinφ – географическая широта.

Скорость воды рассчитывается с помощью эллиптических формул:

Формула Шези:

V=c*koren iz(h_cpY) где c – коэффициент Шези (глуб.), У – гидравлический уклон.

Формула Маннинга:

C=h_cp^1/6/w где w – коэффициент шероховатости.

Русловые процессы – это постоянно происходящие изменения морфологического строения русла и поймы, обусловленные действием текущей воды. Причины – нарушение баланса наносов в реке вследствие: увеличения расхода наносов вдоль реки – происходит размыв русла, при уменьшении – аккумуляция; изменение соотношения между фактическим расходом наносов и транспортирующей способностью русла. Русловые процессы есть обратимые и необратимые. Если процесс необратим, то – эволюция русла. Устойчивость речного русла показывает степень его противостояния разрушению.