7. 3. Поперечний переріз русла та його морфометричні характеристики

Поперечним перерізом русла називають площу, перпендикулярну до напряму течії потоку і обмежену знизу дном, з боків — відкосами русла, а зверху — лінією горизонту води. При льодовому покриві за верхню межу площі поперечного перерізу вважають лінію рівня води в ополонках.

Поперечний переріз русла визначає його пропускну здатність і впливає на розподіл швидкостей, похилів, напрямів течії та інші гідравлічні елементи потоку. Розрізняють площу поперечного перерізу русла річки до максимального рівня, площу поперечного перерізу в момент проведення промірних робіт, площу водного перерізу, площу живого перерізу, площу мертвих просторів.

Площа живого перерізу — це частина площі водного перерізу русла, де швидкості течії більші від нуля або від чутливості приладу, яким вимірюють швидкості. Площа мертвих просторів — це частина площі водного перерізу русла, в якій течії відсутні або швидкості їх нижче початкової швидкості гідрометричної вертушки. Розмір водного перерізу потоку змінюється зі зміною рівня води. Кожному рівню в річці відповідає свій переріз.

Основними морфометричними елементами живого перерізу є:

1) площа живого перерізу;

2) ширина живого перерізу;

3) змочений периметр — довжина підводного контуру живого перерізу;

4) середня глибина, яка визначається за формулою:

, (7. 2)

де — площа живого перерізу, м²; — ширина водотоку (річки), м.

5) гідравлічний радіус, який являє собою частку від ділення площі живого перерізу на довжину змоченого периметра за формулою:

, (7. 3)

де — змочений периметр, м.

Звичайно різниця між змоченим периметром і шириною річки незначна. Тому часто при розрахунках, особливо для рівнинних річок, змочений периметр замінюють шириною річки. Звідси витікає, що за таких умов можна гідравлічний радіус заміняти середньою глибиною.

8. Поздовжній профіль річки

8. 1 Основні характеристики повздовжнього профілю річок

Поздовжнім профілем річки називають криву, яка показує зміну висоти дна або поверхні води річки в міру віддалення від витоку до гирла. Поздовжній профіль річки характеризує зміну похилів її дна або поверхні води вздовж течії. Похил виражається відношенням різниці відміток (дна або поверхні води) на початку (Н₁) та в кінці (Н₂) досліджуваної ділянки (цю різницю називають падінням) до відстані (І) між початком і кінцем ділянки, в проміле:

. (8. 1)

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, в місцях виходів твердих порід багато заломів (у вигляді порогів), порожистих ділянок та водоспадів.

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