5. 2 Морфометричні характеристики річкового водозбору

Морфометричні характеристики річкового водозбору - це кількісні характеристики, з яких вихідними є довжина річки і площа її водозбору.

Довжина річки – це відстані від витоку до гирла, яка виміряна по великомасштабній карті або по аерофотознімку.

Водозбір річки – це частина земної поверхні і товща ґрунтів то гірських порід, звідки вода надходить до водного об'єкту.

Довжиною річки називають відстань від витоку до гирла (в кілометрах). Відлік ведуть від гирла як від більш визначеної точки, ніж витік. Довжину річки вимірюють курвіметром або вимірювачем по великомасштабній карті. Чим більший масштаб карти, тим точніше можна визначити довжину річки. Вплив звивистості на довжину річки, виміряної за картою, враховують введенням поправок, встановлених для різних категорій звивистості.

Визначивши довжину річок системи, можна побудувати гідрографічну схему (рис. 5. 1), яка дає уявлення про те, куди яка річка і після якої впадає, яка її довжина. При побудові гідрографічної схеми на горизонтальній лінії відкладають в масштабі довжину головної річки, а притоки наносять в тому самому масштабі у вигляді прямих ліній, що відходять від місця впадання під деяким довільним (але завжди однаковим) кутом до цієї лінії.

Рис. 5. 1. Гідрографічна схема р. Калинки

Площа водозбору річки за однакових фізико - географічних умов визначає її водність: чим більший водозбір, тим повноводніша річка. Площу водозбору визначають за картою в межах встановленого вододілу. Вимірюють її планіметруванням оконтуреного вододільною лінією поверхневого водозбору на великомасштабній карті.

Густота річкової мережі – це довжина річкової мережі , яка припадає на квадратний кілометр площі будь – якої території..

Визначивши площі водозбору головної річки та її приток, можна побудувати круговий графік, який дає наочне уявлення про розподіл усієї площі басейну (у відсотках) між окремими притоками. Наростання площі водозбору по довжині річки можна зобразити у вигляді графіка (рис. 5. 2), на якому по горизонтальній осі відкладають довжину головної річки в прийнятому масштабі, а по вертикальній — площі водозбору головної річки між притоками і площі басейнів приток.

F, тис. км²

Рис. 5. 2. Графік наростання площі водозбору р. Роздольної до гирла р. Лісної

Між площею водозбору і довжиною річки є кореляційна залежність, яка частіше виражається степеневою функцією і визначається за формулою:

. (5. 1)

Для рівнинних водозборів, площа яких понад 100 км², ця залежність виражається рівнянням:

, (5. 2)

а для гірських водозборів

, (5. 3)

де L — довжини річки, км;

F — площа водозбору, км².

Фази річкового стоку – це характерний стан водного об'єкту, що повторюється у визначені гідрологічні сезони у зв'язку із зміною умов живлення.

Форма річкових водозборів визначає ступінь одночасності припливу води до замикаючого (розрахункового) створу з різних частин водозбірної площі і тому істотно впливає на концентрацію стоку і умови протікання води в річці. Однією з характеристик форми річкового водозбору є коефіцієнт розвитку довжини вододільної лінії, який являє собою відношення довжини вододільної лінії (S) до довжини кола (S¹), що обмежує рівновелику водозборові площу круга, тобто:

. (5. 4)

Враховуючи, що площа круга, рівновелика площі водозбору, може бути виражена у вигляді , можна знайти вираз для радіуса кола, рівновеликого площі водозбору, тобто

(5. 5)

Підставивши вираз радіуса в формулу довжини кола, отримаємо

. (5. 6)

. (5. 7)

Отже, очевидно, що чим більше відрізнятиметься форма річкового водозбору від форми кола, тим меншою буде величина коефіцієнта, значення якого буде завжди менше від одиниці.

Кількісною характеристикою форми річкового басейну може бути також його середня ширина, яка визначається за формулою:

, (5. 8)

де L — довжина водозбору, км.

Залежно від розташування приток відносно головної річки розрізняють симетричні й асиметричні басейни. Мірою асиметричності басейну є коефіцієнт асиметрії, що визначається за формулою:

, (5. 9)

де F_л і F_п — сумарна площа водозбору відповідно лівобережних і правобережних приток.

Однією з найважливіших гідрографічних характеристик басейну гірських річок є його середня висота над рівнем моря. Вона може бути визначена за картою басейну з горизонталями. Середню висоту над рівнем моря визначають за формулою:

, (5. 10)

де Н₁, Н₂, …, Н_n — середня висота між сусідніми горизонталями;

f ₁, f₂, ... f_n — часткові площі, обмежені горизонталями;

F — площа річкового басейну.

Таким чином, морфометричні характеристики є складовою частиною вивчення й визначення характеристик річкового басейну.

Кількісний розподіл площі водозбору за висотними поясами (або за висотою) відображає гіпсографічна крива (рис. 5. 3), для побудови якої обчислюють площі водозбору, що знаходяться в межах заданих висотних інтервалів (через 100 … 200 м і таке інш. залежно від висотної структури водозбору). За одержаними даними будують графік розподілу площ басейну за висотними поясами (заштрихована частина). При цьому по горизонтальній осі відкладають площу відповідного поясу, а по вертикальній — його висоту. Послідовно додаючи площі кожного поясу (в кілометрах квадратних або у відсотках), отримують гіпсографічну криву.

Рис. 5. 3. Гіпсографічна крива басейну р. Лугової

Середній похил поверхні басейну виражають в проміле (тисячних частках) і визначають за формулою:

, (5. 11)

де — висота перерізу горизонталей, м; l — довжина горизонталей, м.

Кількісна характеристика крутизни і розчленованості рельєфу водозбору може бути виражена геоморфологічним фактором стоку, запропонованим А. М. Бефані. Цей показник визначають за формулою:

, (5. 12)

де l — довжина схилів, м; І — крутизна схилів, %.