Формула для расчета уклона реки очень проста. Формула для расчета уклона реки выглядит следующим образом: уклон реки = падение реки (в см): длина реки (в км).
Как рассчитать величину падения и уклона реки?
ИЗМЕРЕНИЕ УКЛОНОВ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕК Уклон водной поверхности, который необходимо знать для выполнения гидравлических расчетов, — это наиболее. Уклон реки формула расчета. Формула расчета падения и уклона реки. Уклон реки, а также уклон долины часто используются как один из параметров в гидролого-морфологических зависимостях и критериальных отношениях, определяющих тип русловых процессов. Изменение уклона, шероховатости дна, сужения и расширения русла вызывают изменение соотношения движущей силы и силы сопротивления, что приводит к изменению скоростей течения по длине реки и в живом сечении.
Как определить уклон реки?
Падение реки и уклон – это именно те показатели, по которым можно определить тип русловых процессов водотока. Падение и уклон реки зависит от рельефа и определяют скорость её течения, способность расширить и углублять свою долину, переносить твёрдые частицы и т. д. Важнейшим гидравлическим элементом потока является уклон поверхности воды, который можно без измерений использовать для определения скорости течения по формуле Шези. Формула расчета уклона реки позволяет быстро и точно определить этот параметр и принять необходимые меры для его учета.
Поиск по этому блогу
- Что такое падение и уклон реки Волга
- Как рассчитываются
- Определение уклона реки и методы его вычисления
- Движение ламинарное и турбулентное
- Как определить падение и уклон реки с помощью формулы и полезных советов
Как рассчитать уклон реки
Формула расчета уклона реки и падения. Уклон – отношение падения реки к длине реки (см/км). Смотрите видео онлайн «Уклон и падение реки. География в действии!» на канале «GeoГраф» в хорошем качестве и бесплатно, опубликованное 31 октября 2022 года в 6:48, длительностью 00:11:34, на видеохостинге RUTUBE. Для всей реки ее уклон находят путем вычисления уклонов на отдельных ее участках и затем осреднения этих данных. Формула для определения уклона реки основывается на измерении вертикального и горизонтального расстояний.
Уклон реки и падение — очень интересные понятия: учимся вычислять эти значения
Падение — это превышение истока над устьем в метрах. Отношение падения реки в сантиметрах к ее длине в километрах называют уклоном реки. По уклону и падению реки определяют скорость течения, характер долины и вид эрозионной работы реки. Как определить уклон и падение реки? Для расчета общего падения требуется знать высоту истока и устья, найти разность, записать в метрах. Точно также вычисляется показатель падения отдельного отрезка реки.
Звучит несколько сложно и запутанно, поэтому стоит это рассмотреть на конкретном пример. Придумаем реку, длина которой 10 километров, высота истока 10 метров, устья 0 метров. Тут все просто. Уклон же рассчитывается по формуле высота истока — высота устья делить на длину реки. Таким образом, уклон реки будет 0,001 процента или 0,1 промилле. Так можно рассчитать уклон любой реки. Для примера можем взять еще одну реку, например, Волгу. У неё следующие параметры: Высота истока — 228 метров Высота устья — минус 28 метров суммарная разница 256 метров Длина реки — 3530 километров. Иначе это будет примерно 0,073 метра на каждый километр или 0,07 промилле. Надеемся, вы разобрались в чем разница между падением и уклоном реки, а также научились их определять.
Уклон реки определяется как разность высот между двумя точками на реке, деленная на расстояние между этими точками. Обычно он выражается в метрах на километр или в процентах. Зная уклон реки, можно рассчитать ее градиент, то есть уклон на единицу длины реки. Уклон реки можно определить разными способами. Один из самых простых способов — использование специального измерительного инструмента — нивелира. С его помощью можно измерить разность высот между двумя точками на реке и посчитать уклон. Также можно использовать информацию о высотах на карте и измерить расстояние между точками, чтобы на основе этих данных рассчитать уклон реки. Для этого необходимо знание основ географии и использование географических инструментов. Измерив уклон реки и рассчитав его значение, можно получить информацию о скорости течения воды и о сложности плавания по реке. Также уклон реки влияет на регулирование водных ресурсов и проведение искусственных водно-противоэрозионных мероприятий. Читайте также: Какая порода пастушьей собаки выбрать? Зачем нужно знать уклон реки? Рассчет уклона реки основан на данных о высоте различных точек на реке. Поэтому знание уклона является необходимым для гидрологических и географических исследований. Эта информация позволяет ученым анализировать изменения водотока, прогнозировать возможные наводнения и определять наиболее опасные места для строительства промышленных и жилых объектов. Знание уклона реки также важно для практических целей. Например, при строительстве гидротехнических сооружений, таких как плотины или мосты, необходимо учесть уклон реки для правильного проектирования и строительства. Кроме того, уклон реки влияет на ее использование для транспортных целей. Высокий уклон позволяет использовать реку для плавания, что может быть выгодным с экономической точки зрения. Таким образом, знание уклона реки является важной информацией, которая позволяет понять ее характеристики и потенциал использования. Она необходима для географических и гидрологических исследований, а также для правильного проектирования и строительства гидротехнических сооружений. Как определить уклон реки вручную? Для определения уклона реки вручную необходимо иметь определенные данные и провести несколько простых расчетов. Вот несколько шагов, по которым можно определить уклон реки: 1. Изучение данных о реке: Прежде чем начать определять уклон реки, необходимо собрать данные о ее длине и высоте. Эти данные можно найти в географических и гидрологических источниках. Обычно они представлены в виде географической карты или топографической карты. Выбор двух точек: Выберите две точки на реке, между которыми будет рассчитываться уклон. Желательно, чтобы эти точки были достаточно удалены друг от друга и представляли различные уровни высоты. Рассчет высоты: Используя данные о высоте, определите, какая точка находится выше. Вычислите разницу между высотами этих двух точек. Рассчет расстояния: Измерьте расстояние между выбранными точками, используя масштабную линейку или GPS.
Падение реки — это разница высот между устьем и истоком. Также эту величину можно определить на отдельных водных участках. Этот параметр выражается чаще всего в метрах и вместе с величиной расхода воды позволяет определить потенциальную энергию речных вод. Уклоном считается отношение величины падения реки к ее общей протяженности. Эту величину можно также рассчитать для отдельных водных участков. Коэффициент измеряется чаще всего в промилле, метрах или сантиметрах на один километр, а также в градусах или процентах. Значения этих коэффициентов у разных рек отличаются и зависят от ландшафта местности, по которой движутся водные потоки. Чем круче рельеф, тем выше будут эти коэффициенты. Вычислить значения этих двух коэффициентов для Волги не составит труда. Для этого нужно знать три величины: общую протяженность водотока; высоту истока над уровнем моря; высоту устья над уровнем моря. Каково падение водоема? У каждого водного потока имеется свой свое начало и конец, при этом разница высоты между истоком и устьем и будет служить коэффициентом падения, который изменяется в метрах.
Уклоны поверхности реки
Зная формулы для определения падения и уклона реки, вы можете более точно оценить характеристики данного водного потока. Уклон реки формула расчета. Формула расчета падения и уклона реки. Для решения данной задачи на уклон и падение реки необходимо знать формулы, которые помогут произвести нам вычисления. Уклон – отношение падения реки к длине реки (см/км).
Как вычислить падение реки и уклон реки по формуле — шаги к точности и надежности расчетов
У любой реки есть исток место, где она начинается и устье точка, где она впадает в море, озеро или другой водоток. Истоком может быть подземный родник, ручей, какой-либо водоем или край горного ледника. Очевидно, что место истока должно находиться выше, чем место устья. Иначе речка попросту не могла бы течь. Разницу между высотами точек истока и устья реки принято называть ее падением. Это значение выражается в метрах и обозначается, как правило, латинской литерой H. Величина падения у двух разных рек может быть очень разной.
Даже в том случае, если они расположены в одном регионе. Возьмем для примера две крупные реки Восточной Европы — Прут и Южный Буг, которые принадлежат к бассейну Черного моря. Они практически одинаковы по своей длине и текут параллельно друг другу. При этом общее падение Южного Буга составляет 333 метра, а вот Прута — 1630 метров. Почему же величина падения настолько разнится у двух соседних рек? Ответ очевиден, если внимательно изучить карту: Южный Буг зарождается в пределах равнины Подольской возвышенности , а Прут начинается на склонах горы Говерлы — наивысшей точки Украины.
Что такое уклон реки? Итак, что такое падение реки, мы уже разобрались. Но с этой величиной тесно связано еще одно гидрологическое понятие, о котором тоже нужно рассказать подробнее. Уклон реки — это соотношение величины падения к общей длине водотока. Реже — в процентах или промилле. Величина уклона реки зависит в первую очередь от рельефа местности, геологического строения, а также почвенного покрова той или иной территории.
При этом его значения могут колебаться в огромных пределах. В то же время уклоны горных водотоков могут быть в десятки, а то и в сотни раз выше. Определение уклона реки чрезвычайно важно не только для науки, но и для целей народного хозяйства. Например, эти данные используются при планировании водных транспортных маршрутов, сооружении плотин или проектировании гидроэлектростанций. Правда, значение общего уклона какой-либо реки само по себе не очень информативно. Поэтому гидрологи чаще всего определяют этот показатель для отдельных участков русла водотока.
Как определить уклон реки? Предположим, вам дана река N, для которой нужно определить величину уклона. Сделать это совсем не сложно. Для этого вам понадобится несколько вещей и инструментов: Топографическая карта крупномасштабная. Курвиметр инструмент для измерения длины кривых линий. Шаг первый: отыщите заданную реку на топографической карте.
Определите, где находится ее исток и где расположена точка устья.
Для этого необходимо выразить и показатель падения реки, и ее длину в одних единицах измерения, например, в километрах или метрах. Перевод в одни единицы измерения позволит рассчитать уклон реки в процентах или промилле. Интерпретация значения уклона реки Четвертый шаг состоит в интерпретации полученного значения уклона реки и проверке корректности расчетов. Если полученное значение уклона для равнинной реки является слишком большим, возможно, в расчетах допущена ошибка. Уклон реки: важность рассчета для анализа географических характеристик Пятый шаг заключается в понимании того, что средний уклон реки, рассчитанный для всей протяженности ее русла, не является информативным показателем. Лучше рассчитывать этот показатель для более коротких участков реки, чтобы получить более точные данные о характеристиках местности и водотока.
Но при изучении рек иногда бывает необходимо определить уклон реки на данном небольшом участке. Этот уклон определяется непосредственно путем нивелировки. Поперечный профиль реки. В поперечном профиле реки мы различаем две части: поперечный профиль речной долины и поперечный профиль самой реки. Представление о поперечном профиле долины реки мы уже имеем. Он получается в результате обычной съемки рельефа местности. Для получения же представления о профиле самой реки или, точнее, речного русла необходимо произвести промеры глубин реки. Промеры производятся или ручным способом или механическим. Для промеров ручным способом применяют наметку или ручной лот. Наметка представляет собой шест из гибкого и прочного дерева ель, ясень, орешник круглого сечения диаметром 4—5 см, длиной от 4 до 7 м.
Нижний конец наметки отделывается железом железо предохраняет от раскалывания и помогает своим весом. Наметка окрашивается в белый цвет и размечается на десятые доли метра. Нулевое деление соответствует нижнему концу наметки. При всей простоте устройства наметка дает точные результаты. Измерение глубин производится также и ручным лотом. Течением реки лот отклоняется от вертикали на некоторый угол, что и заставляет вносить соответствующую поправку. Промеры на малых реках обычно производятся с мостиков. На реках, достигающих 200—300 м ширины, при скорости течения не более 1,5 м в сек. Трос должен быть туго натянут. При ширине реки более 100 м необходимо в середине реки ставить на якоре лодку для поддержания троса.
На реках, ширина которых более 500 ж, линия промера определяется створными знаками, поставленными на обоих берегах, и точки промеров определяются угломерными инструментами с берега. Количество промеров по створу зависит от характера дна. Если рельеф дна меняется быстро, промеров должно быть больше, при однообразии дна — меньше. Понятно, что чем больше промеров, тем точнее получается профиль реки. Для вычерчивания профиля реки проводится горизонтальная линия, на которой по масштабу откладываются точки промеров. От каждой течки вниз проводится перпендикулярная линия, на которой также по масштабу откладываются полученные от промеров глубины. Соединяя нижние концы вертикалей, мы получаем профиль. Ввиду того что глубина рек по сравнению с шириной очень небольшая, при вычерчивании профиля вертикальный масштаб берут больше горизонтального. Поэтому профиль является искаженным преувеличенным , но более наглядным. Имея профиль русла реки, мы можем вычислить площадь живого сечения или площадь водного сечения реки Fm2 , ширину реки В , длину смоченного периметра реки Рм , наибольшую глубину hmax м , среднюю глубину реки hcp м и гидравлический радиус реки.
Живым сечением реки называют поперечное сечение реки, заполненное водой. Профиль русла, полученный в результате промеров, как раз и дает представление о живом сечении реки. Площадь живого сечения реки по большей части вычисляется аналитически реже определяется по чертежу при помощи планиметра. Для вычисления площади живого сечения F м2 берут чертеж поперечного профиля реки, на котором вертикали разбивают площадь живого сечения на ряд трапеций, а береговые участки имеют вид треугольников. Площадь каждой отдельной фигуры определяется по формулам, известным нам из геометрии, а потом берется сумма всех этих площадей. Ширина реки просто определяется по длине верхней горизонтальной линии, изображающей поверхности реки. Смоченный периметр — это длина линии дна реки на профиле от одного уреза берега реки до другого. Вычисляется он путем сложения длины всех отрезков линии дна на чертеже живого сечения реки. Наибольшая глубина восстанавливается по данным промеров. Уровень реки.
Ширина и глубина реки, площадь живого сечения и другие приводимые нами величины могут оставаться неизменными лишь в том случае, если уровень реки остается неизменным. На самом же деле этого никогда не бывает, потому что уровень реки все время изменяется. Отсюда совершенно ясно, что при изучении реки измерение колебания уровня реки является важнейшей задачей. Для водомерного поста выбирается соответствующий участок реки с прямолинейным руслом, поперечное сечение которого не осложнено мелями или островами. Наблюдение над колебаниями уровня реки обычно ведется при помощи футштока. Футшток — это шест или рейка, разделенная на метры и сантиметры, установленная у берега. За нуль футштока принимается по возможности наиболее низкий горизонт реки в данном месте. Выбранный один раз нуль остается постоянным для всех последующих наблюдений. Нуль футштока связывается постоянным репером. Наблюдение колебаний уровня обычно производится два раза в день в 8 и 20 час.
На некоторых постах устанавливаются самопишущие лимниграфы, которые дают непрерывную запись в виде кривой. На основании данных, полученных из наблюдений над футштоком, вычерчивается график колебания уровней за тот или другой период: за сезон, за год, за целый ряд лет. Скорость течения рек. Мы уже говорили, что скорость течения реки находится в прямой зависимости от уклона русла. Однако эта зависимость не так уж проста, как она может показаться с первого взгляда. Всякий, кто хоть немного знаком с рекой, знает, что скорость течения у берегов значительно меньше, нежели на середине. Особенно хорошо это известно лодочникам. Всякий раз, когда лодочнику приходится подниматься по реке вверх, он держится берега; когда же ему необходимо быстро спуститься вниз, он держится середины реки. Более точные наблюдения, производимые в реках и искусственных потоках имеющих правильное корытообразное русло , показали, что слой воды, непосредственно примыкающий к руслу, в результате трения о дно и стенки русла движется с наименьшей скоростью. Следующий слой имеет уже большую скорость, потому что он соприкасается не с руслом которое неподвижно , а с медленно движущимся первым слоем.
Третий слой имеет еще большую скорость и т. Наконец, самую большую скорость обнаруживают в части потока, далее всего отстоящей от дна и стенок русла. Если взять поперечное сечение потока и соединить места с одинаковой скоростью течения линиями изотахами , то у нас получится схема, наглядно изображающая расположение слоев различной скорости рис. Это своеобразное слоистое движение потока, при котором скорость последовательно увеличивается от дна и стенок русла к средней части, называют ламинарным. Типичные особенности ламинарного движения можно коротко характеризовать так: 1 скорость всех частиц потока имеет одно постоянное направление; 2 скорость вблизи стенки у дна всегда равна нулю, а с удалением от стенок плавно возрастает к середине потока. Однако мы должны сказать, что в реках, где форма, направление и характер русла сильно отличаются от правильного корытообразного русла искусственного потока, правильного ламинарного движения почти никогда не наблюдается. Уже при одном только изгибе русла в результате действия центробежных сил вся система слоев резко перемещается в сторону вогнутого берега, что в свою очередь вызывает ряд других движений. При наличии же выступов на дне и по краям русла возникают вихревые движения, противотечения и прочие, весьма сильные отклонения, еще более усложняющие картину. Особенно сильные изменения в движении воды происходят в мелких местах реки, где течение разбивается на струи, расположенные веерообразно. Кроме формы и направления русла, большое влияние оказывает увеличение скорости течения.
Ламинарное движение даже в искусственных потоках с правильным руслом резко изменяется при увеличении скорости течения. В быстро движущихся потоках возникают продольные винтообразные струи, сопровождающиеся мелкими вихревыми движениями и своеобразной пульсацией. Все это в значительной степени усложняет характер движения. Таким образом, в реках вместо ламинарного движения чаще всего наблюдается более сложное движение, называемое турбулентным. Подробнее на характере турбулентных движений мы остановимся позже при рассмотрении условий формирования русла потока. Из всего сказанного ясно, что изучение скорости течения реки является делом сложным. Поэтому вместо теоретических вычислений здесь чаще приходится прибегать к непосредственным измерениям. Измерение скорости течения. Наиболее простым и самым доступным способом измерения скорости течения является измерение при помощи поплавков. Наблюдая с часами время прохождения поплавка мимо двух пунктов, расположенных по течению реки на определенном расстоянии друг против друга, мы всегда можем вычислить искомую скорость.
Эту скорость обычно выражают количеством метров в секунду. Указанный нами способ дает возможность определить скорость только самого верхнего слоя воды. Для определения скорости более глубоких слоев воды употребляют две бутылки рис. При этом верхняя бутылка дает среднюю скорость между обеими бутылками. Зная среднюю скорость течения воды на поверхности первый способ , мы легко можем вычислить скорость на искомой глубине. Несравненно более точные результаты получаются при измерении особым прибором, носящим название вертушки. Существует много типов вертушек, но принцип их устройства одинаков и заключается в следующем. Горизонтальная ось с лопастным винтом на конце подвижно укреплена в раме, имеющей на заднем конце рулевое перо рис. Прибор, опущенный в воду, повинуясь рулю, встает как раз против течения, и лопастной винт начинает вращаться вместе с горизонтальной осью. На оси имеется бесконечный винт, который можно соединить со счетчиком.
Глядя на часы, наблюдатель включает счетчик, который начинает отсчитывать количество оборотов. Через определенный промежуток времени счетчик выключается, и наблюдатель по количеству оборотов определяет скорость течения. Кроме указанных способов, применяют еще измерение особыми батометрами, динамометрами и, наконец, химическими способами, известными нам по изучению скорости течения грунтовых вод. Примером батометра может служить батометр проф. Глушкова, представляющий собой резиновый баллон, отверстие которого обращено навстречу течению. Количество воды, которое успевает попасть в баллон за единицу времени, дает возможность определить скорость течения. Динамометры определяют силу давления. Сила давления позволяет вычислить скорость. Когда требуется получить детальное представление о распределении скоростей в поперечном сечении живом сечении реки, поступают следующим образом: 1. Вычерчивается поперечный профиль реки, причем для удобства вертикальный масштаб берется в 10 раз больше горизонтального.
Проводятся вертикальные линии по тем пунктам, в которых производились измерения скоростей течения на разных глубинах. На каждой вертикали отмечается соответствующая глубина по масштабу и обозначается соответствующая скорость. Соединив точки с одинаковыми скоростями, мы получим систему кривых изотах , дающую наглядное представление о распределении скоростей в данном живом сечении реки. Средняя скорость. Дли многих гидрологических расчетов необходимо иметь данные о средней скорости течения воды живого сечения реки. Но определение средней скорости воды представляет собой довольно сложную задачу. Мы уже говорили о том, что движение воды в потоке отличается не только сложностью, но и неравномерностью, во времени пульсация. Однако, исходя из ряда наблюдений, мы всегда имеем возможность вычислить среднюю скорость течения для любой точки живого сечения реки. Имея же величину средней скорости в точке, мы можем на графике изобразить распределение скоростей по взятой нами вертикали. Для этого глубина каждой точки откладывается по вертикали сверху вниз , а скорость течения по горизонтали слева направо.
То же проделываем и с другими точками взятой нами вертикали. Соединив концы горизонтальных линий изображающих скорости , мы получим чертеж, дающий ясное представление о скоростях течений на различных глубинах взятой нами вертикали.
Это значит, что на каждый километр длины Волги на данном участке падение — 17 см.
Продольный профиль реки. Отложим по горизонтальной линии последовательно длину различных участков реки, а по вертикальным линиям— высоты этих участков. Соединив концы вертикалей линией, мы получим чертеж продольного профиля реки рис.
Если не обращать особенного внимания на детали, то продольный профиль большинства рек упрощенно можно представить в виде ниспадающей, слегка вогнутой кривой, наклон которой прогрессивно уменьшается от истоков к устью. Уклон продольного профиля реки для различных участков реки неодинаков. Так, например, для верхнего участка Волги, как мы уже видели, он равен 0,00017, для участка же, расположенного между Горьким и устьем Камы 0,00005, а для участка от Сталинграда до Астрахани — 0,00002.
Примерно то же у Днепра, где в верхнем участке от Смоленска до Орши уклон равен 0,00011, а в нижнем участке от Каховки до Херсона 0,00001. На участке же, где расположены пороги от Лоцманской Каменки до Никополя , средний уклон продольного профиля реки 0,00042, т. Приведенные примеры показывают, что продольный профиль различных рек далеко не одинаков.
Последнее понятно: на продольном профиле реки отражается рельеф, геологическое строение и многие другие, географические особенности местности. Для примера рассмотрим «ступени» на продольном профиле р. Здесь участки крупных уклонов мы видим в районе пересечения Западного Саяна, потом Восточного Саяна и, наконец, у северной оконечности Енисейского кряжа рис.
Ступенчатый характер продольного профиля р. Енисея свидетельствует о том, что поднятия в районах указанных гор произошли геологически сравнительно недавно, и река еще не успела выровнять продольную кривую своего русла. То же самое приходится сказать о Буреинских горах, прорезаемых р.
До сих пор мы говорили о продольном профиле всей реки. Но при изучении рек иногда бывает необходимо определить уклон реки на данном небольшом участке. Этот уклон определяется непосредственно путем нивелировки.
Поперечный профиль реки. В поперечном профиле реки мы различаем две части: поперечный профиль речной долины и поперечный профиль самой реки. Представление о поперечном профиле долины реки мы уже имеем.
Он получается в результате обычной съемки рельефа местности. Для получения же представления о профиле самой реки или, точнее, речного русла необходимо произвести промеры глубин реки. Промеры производятся или ручным способом или механическим.
Для промеров ручным способом применяют наметку или ручной лот. Наметка представляет собой шест из гибкого и прочного дерева ель, ясень, орешник круглого сечения диаметром 4—5 см, длиной от 4 до 7 м. Нижний конец наметки отделывается железом железо предохраняет от раскалывания и помогает своим весом.
Наметка окрашивается в белый цвет и размечается на десятые доли метра. Нулевое деление соответствует нижнему концу наметки. При всей простоте устройства наметка дает точные результаты.
Измерение глубин производится также и ручным лотом. Течением реки лот отклоняется от вертикали на некоторый угол, что и заставляет вносить соответствующую поправку. Промеры на малых реках обычно производятся с мостиков.
На реках, достигающих 200—300 м ширины, при скорости течения не более 1,5 м в сек. Трос должен быть туго натянут. При ширине реки более 100 м необходимо в середине реки ставить на якоре лодку для поддержания троса.
На реках, ширина которых более 500 ж, линия промера определяется створными знаками, поставленными на обоих берегах, и точки промеров определяются угломерными инструментами с берега. Количество промеров по створу зависит от характера дна. Если рельеф дна меняется быстро, промеров должно быть больше, при однообразии дна — меньше.
Понятно, что чем больше промеров, тем точнее получается профиль реки. Для вычерчивания профиля реки проводится горизонтальная линия, на которой по масштабу откладываются точки промеров. От каждой течки вниз проводится перпендикулярная линия, на которой также по масштабу откладываются полученные от промеров глубины.
Соединяя нижние концы вертикалей, мы получаем профиль. Ввиду того что глубина рек по сравнению с шириной очень небольшая, при вычерчивании профиля вертикальный масштаб берут больше горизонтального. Поэтому профиль является искаженным преувеличенным , но более наглядным.
Имея профиль русла реки, мы можем вычислить площадь живого сечения или площадь водного сечения реки Fm2 , ширину реки В , длину смоченного периметра реки Рм , наибольшую глубину hmax м , среднюю глубину реки hcp м и гидравлический радиус реки. Живым сечением реки называют поперечное сечение реки, заполненное водой. Профиль русла, полученный в результате промеров, как раз и дает представление о живом сечении реки.
Площадь живого сечения реки по большей части вычисляется аналитически реже определяется по чертежу при помощи планиметра. Для вычисления площади живого сечения F м2 берут чертеж поперечного профиля реки, на котором вертикали разбивают площадь живого сечения на ряд трапеций, а береговые участки имеют вид треугольников. Площадь каждой отдельной фигуры определяется по формулам, известным нам из геометрии, а потом берется сумма всех этих площадей.
Ширина реки просто определяется по длине верхней горизонтальной линии, изображающей поверхности реки. Смоченный периметр — это длина линии дна реки на профиле от одного уреза берега реки до другого. Вычисляется он путем сложения длины всех отрезков линии дна на чертеже живого сечения реки.
Наибольшая глубина восстанавливается по данным промеров. Уровень реки. Ширина и глубина реки, площадь живого сечения и другие приводимые нами величины могут оставаться неизменными лишь в том случае, если уровень реки остается неизменным.
На самом же деле этого никогда не бывает, потому что уровень реки все время изменяется. Отсюда совершенно ясно, что при изучении реки измерение колебания уровня реки является важнейшей задачей. Для водомерного поста выбирается соответствующий участок реки с прямолинейным руслом, поперечное сечение которого не осложнено мелями или островами.
Наблюдение над колебаниями уровня реки обычно ведется при помощи футштока. Футшток — это шест или рейка, разделенная на метры и сантиметры, установленная у берега. За нуль футштока принимается по возможности наиболее низкий горизонт реки в данном месте.
Выбранный один раз нуль остается постоянным для всех последующих наблюдений. Нуль футштока связывается постоянным репером. Наблюдение колебаний уровня обычно производится два раза в день в 8 и 20 час.
На некоторых постах устанавливаются самопишущие лимниграфы, которые дают непрерывную запись в виде кривой. На основании данных, полученных из наблюдений над футштоком, вычерчивается график колебания уровней за тот или другой период: за сезон, за год, за целый ряд лет. Скорость течения рек.
Мы уже говорили, что скорость течения реки находится в прямой зависимости от уклона русла. Однако эта зависимость не так уж проста, как она может показаться с первого взгляда. Всякий, кто хоть немного знаком с рекой, знает, что скорость течения у берегов значительно меньше, нежели на середине.
Особенно хорошо это известно лодочникам. Всякий раз, когда лодочнику приходится подниматься по реке вверх, он держится берега; когда же ему необходимо быстро спуститься вниз, он держится середины реки. Более точные наблюдения, производимые в реках и искусственных потоках имеющих правильное корытообразное русло , показали, что слой воды, непосредственно примыкающий к руслу, в результате трения о дно и стенки русла движется с наименьшей скоростью.
Следующий слой имеет уже большую скорость, потому что он соприкасается не с руслом которое неподвижно , а с медленно движущимся первым слоем. Третий слой имеет еще большую скорость и т. Наконец, самую большую скорость обнаруживают в части потока, далее всего отстоящей от дна и стенок русла.
Если взять поперечное сечение потока и соединить места с одинаковой скоростью течения линиями изотахами , то у нас получится схема, наглядно изображающая расположение слоев различной скорости рис. Это своеобразное слоистое движение потока, при котором скорость последовательно увеличивается от дна и стенок русла к средней части, называют ламинарным. Типичные особенности ламинарного движения можно коротко характеризовать так: 1 скорость всех частиц потока имеет одно постоянное направление; 2 скорость вблизи стенки у дна всегда равна нулю, а с удалением от стенок плавно возрастает к середине потока.
Однако мы должны сказать, что в реках, где форма, направление и характер русла сильно отличаются от правильного корытообразного русла искусственного потока, правильного ламинарного движения почти никогда не наблюдается. Уже при одном только изгибе русла в результате действия центробежных сил вся система слоев резко перемещается в сторону вогнутого берега, что в свою очередь вызывает ряд других движений. При наличии же выступов на дне и по краям русла возникают вихревые движения, противотечения и прочие, весьма сильные отклонения, еще более усложняющие картину.
Особенно сильные изменения в движении воды происходят в мелких местах реки, где течение разбивается на струи, расположенные веерообразно. Кроме формы и направления русла, большое влияние оказывает увеличение скорости течения. Ламинарное движение даже в искусственных потоках с правильным руслом резко изменяется при увеличении скорости течения.
В быстро движущихся потоках возникают продольные винтообразные струи, сопровождающиеся мелкими вихревыми движениями и своеобразной пульсацией. Все это в значительной степени усложняет характер движения. Таким образом, в реках вместо ламинарного движения чаще всего наблюдается более сложное движение, называемое турбулентным.
Подробнее на характере турбулентных движений мы остановимся позже при рассмотрении условий формирования русла потока. Из всего сказанного ясно, что изучение скорости течения реки является делом сложным. Поэтому вместо теоретических вычислений здесь чаще приходится прибегать к непосредственным измерениям.
Измерение скорости течения. Наиболее простым и самым доступным способом измерения скорости течения является измерение при помощи поплавков. Наблюдая с часами время прохождения поплавка мимо двух пунктов, расположенных по течению реки на определенном расстоянии друг против друга, мы всегда можем вычислить искомую скорость.
Эту скорость обычно выражают количеством метров в секунду. Указанный нами способ дает возможность определить скорость только самого верхнего слоя воды. Для определения скорости более глубоких слоев воды употребляют две бутылки рис.
При этом верхняя бутылка дает среднюю скорость между обеими бутылками. Зная среднюю скорость течения воды на поверхности первый способ , мы легко можем вычислить скорость на искомой глубине. Несравненно более точные результаты получаются при измерении особым прибором, носящим название вертушки.
Существует много типов вертушек, но принцип их устройства одинаков и заключается в следующем. Горизонтальная ось с лопастным винтом на конце подвижно укреплена в раме, имеющей на заднем конце рулевое перо рис. Прибор, опущенный в воду, повинуясь рулю, встает как раз против течения, и лопастной винт начинает вращаться вместе с горизонтальной осью.
На оси имеется бесконечный винт, который можно соединить со счетчиком. Глядя на часы, наблюдатель включает счетчик, который начинает отсчитывать количество оборотов. Через определенный промежуток времени счетчик выключается, и наблюдатель по количеству оборотов определяет скорость течения.
Кроме указанных способов, применяют еще измерение особыми батометрами, динамометрами и, наконец, химическими способами, известными нам по изучению скорости течения грунтовых вод. Примером батометра может служить батометр проф. Глушкова, представляющий собой резиновый баллон, отверстие которого обращено навстречу течению.
Поиск по этому блогу
- Как рассчитать величину падения реки? - Ответы на вопросы про технологии и не только
- Гидрологические расчеты. Расчет уровней воды (Лекция 7) - презентация онлайн
- Что такое падение и уклон реки Волга
- Практический тур / Точка 8. Уклон реки