Меню

Максимальная скорость потока в реке

Реки — Количественные характеристики рек.

Страница 4 из 12

Количественные (или морфометрические) характеристики рек.

Длина реки – расстояние от истока до устья реки, выражается в километрах. Здесь следует разли­чать гидрографическую длину реки, т. е. длину от наиболее удален­ного истока, и длину реки данного названия. Подавляющее большинство рек России имеют длину менее 10 км (2,6 млн единиц). Их суммарная длина составляет около 95% от общей длины рек страны.

Глубина реки измеряется непосредственно с помощью лота или водомерной рейки. На крупных реках глубиной до 25 метров используется лот, на небольших речках водомерная рейка длиной около двух метров.

Ширина реки определяется непосредственными измерениями.

Падение реки – разность между высотой истока и устья относительно уровня моря.

Уклон реки — отношение падения реки к ее длине. Выражается в процентах (%) или в промилле (‰). Уклон реки – величина безразмерная. Его значения очень малы, особенно на равнинных реках. Так, уклон Оки в среднем течении составляет всего 0,00009, поэтому часто уклон заменяют километрическим падением – величиной, физически идентичной уклону, но выражающейся в м/км. Километрическое падение Оки равно 0,09 м/км.

Густота — показатель, характеризующий речную систему. Густота исчисляется как отношение общей длины всех рек системы (км) к величине площади водосбора (км²). Средняя величина густоты речных сетей в России равна 0,3 км/км². Около 92% густоты речной сети России создают реки длиной до 100 км. Наибольшей густотой речной сети на нашей планете обладают экваториальные зоны, где расположены крупнейшие реки мира — Амазонка и Конго, наименьшая густота речной сети характерна для пустынных областей нашей планеты.

Площадь водосбора рек — для ее определения на карте устанавливают водораздел и изме­ряют ограниченную им площадь. В России водосборную площадь более 1 млн км 2 имеют семь крупнейших рек страны: Обь (почти 3 млн км 2 ), Енисей (2,6), Лена (2,5), Амур (1,9), Иртыш (1,6), Волга (1,4) и Ангара (чуть более 1 млн км 2 ) – соответственно 2,6, 2,5 и 1,9 млн км 2 . Водосборной площадью более 100 тыс. км 2 обладают свыше 40 рек страны.

Расход воды — главнейшая характеристика стока воды реки, представляет собой объем воды, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени (Q, м3/с).

Объем стока воды – это объем воды, прошедшей через данное поперечное сечение речного потока за какой-либо интервал времени. Расход воды поэтому можно считать объемом стока воды за 1 с. На территории России формируется около 10% мирового речного стока, составляя в среднем свыше 4 тыс. км 3 /год. По этому показателю Россия занимает второе место в мире после Бразилии.

Скорость течения реки неодинакова в различных частях потока. Наименьшей скоростью обладают придонные и прибрежные участки потока. Наибольшая скорость течения наблюдается в центре потока у поверхности реки.

Извилистость реки определяется коэффициентом извилистости русла реки (К) – отношением длины реки по руслу (l) к длине реки по дну долины (L). K=l/L. Коэффициент извилистости обычно рассчитывается для отдельных участков рек.

Густота речной сети (D) – отношение суммарной протяженности всех рек речной системы к речному бассейну (F): D=ΣL/F км/км2.

Продольный профиль реки характеризуется продольным профилем дна русла (он всегда имеет вид волнистой линии) и водной поверхности (более плавная линия). Продольные профили рек в зависимости от свойств пород, слагающих их русла, и уклонов различны. У большинства равнинных рек, протекающих по рыхлым отложениям, он имеет вид вогнутой кривой, выполаживающейся к устью. У горных рек продольный профиль русла обычно ступенчатый, причем ступени связаны с неодинаковой размываемостью пород, слагающих русло. В местах выходов трудноразмываемых пород наблюдаются изломы профиля в виде порогов или отвесных уступов, к которым приурочены соответственно быстрины или водопады. Пороги бывают и на равнинных реках, например знаменитые Днепровские пороги, образовавшиеся при пересечении Днепром кристаллических выступов Украинского щита. Дли рек, вытекающих из озер, типичны выпуклые или выпукло-вогнутые продольные профили.

Водным сечением реки называется поперечное сечение русла, заполненного водой.

Живое сечение реки – площадь поперечного сечения потока. Та часть площади водного сечения, где течение практически отсутствует, называется мертвым пространством.

Элементами водного сечения реки являются: его площадь (ω); ширина русла (В); максимальная глубина (hмакс), средняя глубина, которая высчитывается по формуле hсред = ω/В; смоченный периметр (Р) – длина подводного контура реки от уреза одного берега до уреза другого берега; гидравлический радиус (R) – отношение площади водного сечения к смоченному периметру: R= ω/P. Гидравлический радиус характеризует форму русла в поперечном разрезе: у равнинных рек он почти равен средней глубине.

Течение реки. По уклонам, скоростям потока и общему гидрологическому режиму в реках можно выделить три участка течения: верхнее, среднее и нижнее.

Участки верхнего течения у многих рек горные, и даже у равнинных рок они чаще всего располагаются на возвышенностях. Здесь большие скорости течения, обычны каменистое дно, пороги, быстрины, иногда водопады, низкая температура воды. Горные реки имеют подобный характер почти на всем протяжении, исключая места пересечения ими межгорных впадин. На участках среднего течения равнинных рек скорости течения меньше, русло сложено песком, гравием, галькой. В нижних течениях реки отличаются малыми скоростями течения, длительными половодьями, мелкими наносами, низкими берегами.

Это была статья «Количественные и морфометрические характеристики реки.» Далее читайте: Классификация рек. Какие бывают виды рек?

Источник

Механизм течения рек

Движение ламинарное и турбулентное

В природе существуют два режима движения жидкости, в том числе и воды: ламинарное и турбулентное. Ламинарное движение — параллельноструйное. При постоянном расходе воды скорости в каждой точке потока не изменяются во времени ни по величине, ни по направлению. В открытых потоках скорость от дна, где она равна нулю, плавно возрастает до наибольшей величины на поверхности. Движение зависит от вязкости жидкости, и сопротивление движению пропорционально скорости в первой степени. Перемешивание в потоке носит характер молекулярной диффузии. Ламинарный режим характерен для подземных потоков, протекающих в мелкозернистых грунтах.

В речных потоках движение турбулентное. Характерной особенностью турбулентного режима является пульсация скорости, т. е. изменение ее во времени в каждой точке по величине и направлению. Эти колебания скорости в каждой точке совершаются около устойчивых средних значений, которыми обычно и оперируют гидрологи. Наибольшие скорости наблюдаются на поверхности потока. В направлении ко дну они уменьшаются относительно медленно и в непосредственной близости от дна имеют еще достаточно большие значения. Таким образом, в речном потоке скорость у дна практически не равна нулю. В теоретических исследованиях турбулентного потока отмечается наличие у дна очень тонкого пограничного слоя, в котором скорость резко уменьшается до нуля.

Турбулентное движение практически не зависит от вязкости жидкости. Сопротивление движению в турбулентных потоках пропорционально квадрату скорости.

Экспериментально установлено, что переход от ламинарного режима к турбулентному и обратно происходит при определенных соотношениях между скоростью vср и глубиной Hср потока. Это соотношение выражается безразмерным числом Рейнольдса

Для открытых каналов критические числа Рейнольдса, при которых меняется режим движения, изменяются примерно в пределах 300-1200. Если принять Re = 360 и коэффициент кинематической вязкости = 0,011, то при глубине 10 см критическая скорость (скорость, при которой ламинарное движение переходит в турбулентное) равна 0,40 см/с; при глубине 100 см она снижается до 0,04 см/с. Малыми значениями критической скорости объясняется турбулентный характер движения воды в речных потоках.

По современным представлениям (А. В. Караушев и др.), внутри турбулентного потока в различных направлениях и с различными относительными скоростями перемещаются элементарные объемы воды (структурные элементы), обладающие различными размерами. Таким образом, наряду с общим движением потока можно заметить движение отдельных масс воды, в течение короткого времени ведущих как бы самостоятельное существование. Этим, очевидно, объясняется появление на поверхности турбулентного потока маленьких воронок — водоворотов, быстро появляющихся и так же быстро исчезающих, как бы растворяющихся в общей массе воды. Этим же объясняется не только пульсация скоростей в потоке, но и пульсации мутности, температуры, концентрации растворенных солей.

Турбулентный характер движения воды в реках обусловливает перемешивание водной массы. Интенсивность перемешивания усиливается с увеличением скорости течения. Явление перемешивания имеет большое гидрологическое значение. Оно способствует выравниванию по живому сечению потока температуры, концентрации взвешенных и растворенных частиц.


Рис. 65. Примеры кривой водной поверхности потока. а — крикая подпора, б — кривая спада (по А. В. Караушеву).

Движение воды в реках

Вода в реках движется под действием силы тяжести F’. Эту силу можно разложить на две составляющие: параллельную дну Fx и нормальную ко дну F’y (см. рис. 68). Сила F’ уравновешивается силой реакции со стороны дна. Сила F’х, зависящая от уклона, вызывает движение воды в потоке. Эта сила, действуя постоянно, должна бы вызвать ускорение движения. Этого не происходит, так как она уравновешивается силой сопротивления, возникающей в потоке в результате внутреннего трения между частицами воды и трения движущейся массы воды о дно и берега. 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.

Выделяются следующие виды движения воды в потоках: 1) равномерное, 2) неравномерное, 3) неустановившееся. При равномерном движении скорости течения, живое сечение, расход воды постоянны по длине потока и не меняются во времени. Такого рода движение можно наблюдать в каналах с призматическим сечением.

При неравномерном движении уклон, скорости, живое сечение не изменяются в данном сечении во времени, но изменяются по длине потока. Этот вид движения наблюдается в реках в период межени при устойчивых расходах воды в них, а также в условиях подпора, образованного плотиной.

Неустановившееся движение — это такое, при котором все гидравлические элементы потока (уклоны, скорости, площадь живого сечения) на рассматриваемом участке изменяются и во времени и по длине. Неустановившееся движение характерно для рек во время прохождения паводков и половодий.

Читайте также:  Карта сев америки с реками

При равномерном движении уклон поверхности потока I равен уклону дна i и водная поверхность параллельна выровненной поверхности дна. Неравномерное движение может быть замедленным и ускоренным. При замедляющемся течении вниз по реке кривая свободной водной поверхности принимает форму кривой подпора. Поверхностный уклон становится меньше уклона дна (I i) (рис. 65).


Рис. 68. Схема к выводу уравнения Шези (по А. В. Караушеву).

Скорости течения воды и распределение их по живому сечению

Скорости течения в реках неодинаковы в различных точках потока: они изменяются и по глубине и по ширине живого сечения. На каждой отдельно взятой вертикали наименьшие скорости наблюдаются у дна, что связано с влиянием шероховатости русла. От дна к поверхности нарастание скорости сначала происходит быстро, а затем замедляется, и максимум в открытых потоках достигается у поверхности или на расстоянии 0,2H от поверхности. Кривые изменения скоростей по вертикали называются годографами или эпюрами скоростей (рис. 66). На распределение скоростей по вертикали большое влияние оказывают неровности в рельефе дна, ледяной покров, ветер и водная растительность. При наличии на дне неровностей (возвышения, валуны) скорости в потоке перед препятствием резко уменьшаются ко дну. Уменьшаются скорости в придонном слое при развитии водной растительности, значительно повышающей шероховатость дна русла. Зимой подо льдом, особенно при наличии шуги, под влиянием добавочного трения о шероховатую нижнюю поверхность льда скорости малы. Максимум скорости смещается к середине глубины и иногда расположен ближе ко дну. Ветер, дующий в направлении течения, увеличивает скорость у поверхности. При обратном соотношении направления ветра и течения скорости у поверхности уменьшаются, а положение максимума смещается на большую глубину по сравнению с его положением в безветренную погоду.

По ширине потока скорости как поверхностная, так и средняя на вертикалях меняются довольно плавно, в основном повторяя распределение глубин в живом сечении: у берегов скорость меньше, в центре потока она наибольшая. Линия, соединяющая точки на поверхности реки с наибольшими скоростями, называется стрежнем. Знание положения стрежня имеет большое значение при использовании рек для целей водного транспорта и лесосплава. Наглядное представление о распределении скоростей в живом сечении можно получить построением изотах — линий, соединяющих в живом сечении точки с одинаковыми скоростями (рис. 67). Область максимальных скоростей расположена обычно на некоторой глубине от поверхности. Линия, соединяющая по длине потока точки отдельных живых сечений с наибольшими скоростями, называется динамической осью потока.


Рис. 66. Эпюры скоростей. а — открытое русло, б — перед препятствием, в — ледяной покров, г — скопление шуги.

Средняя скорость на вертикали вычисляется делением площади эпюры скоростей на глубину вертикали или при наличии измеренных скоростей в характерных точках по глубине (VПОВ, V0,2, V0,6, V0,8, VДОН) по одной из эмпирических формул, например

Средняя скорость в живом сечении. Формула Шези

Для вычисления средней скорости потока при отсутствии непосредственных измерений широко применяется формула Шези. Она имеет следующий вид:

Величина коэффициента С не является величиной постоянной. Она зависит от глубины и шероховатости русла. Для определения С существует несколько эмпирических формул. Приведем две из них:

формула Манинга

формула Н. Н. Павловского
где n — коэффициент шероховатости, находится по специальным таблицам М. Ф. Срибного. Переменный показатель в формуле Павловского определяется зависимостью.

Из формулы Шези видно, что скорость потока растет с увеличением гидравлического радиуса или средней глубины. Это происходит потому, что с увеличением глубины ослабевает влияние шероховатости дна на величину скорости в отдельных точках вертикали и тем самым уменьшается площадь на эпюре скоростей, занятая малыми скоростями. Увеличение гидравлического радиуса приводит и к увеличению коэффициента С. Из формулы Шези следует, что скорость потока растет с увеличением уклона, но этот рост при турбулентном движении выражен в меньшей мере, чем при ламинарном.

Скорость течения горных и равнинных рек

Течение равнинных рек значительно более спокойное, чем горных. Водная поверхность равнинных рек сравнительно ровная. Препятствия обтекаются потоком спокойно, кривая подпора, возникающего перед препятствием, плавно сопрягается с водной поверхностью вышерасположенного участка.

Горные реки отличаются крайней неровностью водной поверхности (пенистые гребни, взбросы, провалы). Взбросы возникают перед препятствием (нагромождением валунов на дне русла) или при резком уменьшении уклона дна. Взброс воды в гидравлике носит название гидравлического (водного) прыжка. Его можно рассматривать как одиночную волну, появившуюся на водной поверхности перед препятствием. Скорость распространения одиночной волны на поверхности, как известно, c = , где g — ускорение силы тяжести, H — глубина.

Если средняя скорость течения vср потока оказывается равной скорости распространения волны или превышает ее, то образующаяся у препятствия волна не может распространиться вверх по течению и останавливается вблизи места ее возбуждения. Формируется остановившаяся волна перемещения.

Пусть vср = c. Подставляя в это равенство значение из предыдущей формулы, получим vср = , или

Левая часть этого равенства известна как число Фруда (Fr). Это число позволяет оценить условия существования бурного или спокойного режима течения: при Fr 1 — бурный режим.

Таким образом, между характером течения, глубиной, скоростью, а следовательно, и уклоном существуют следующие соотношения: с увеличением уклона и скорости и уменьшением глубины при данном расходе течение становится более бурным; с уменьшением уклона и скорости и увеличением глубины при данном расходе течение приобретает более спокойный характер.

Горные реки характеризуются, как правило, бурным течением, равнинные реки имеют спокойный режим течения. Бурный режим течения может быть и на порожистых участках равнинных рек. Переход к бурному течению резко усиливает турбулентность потока.

Поперечные циркуляции

Одной из особенностей движения воды в реках является непараллельноструйность течений. Она отчетливо проявляется на закруглениях и наблюдается на прямолинейных участках рек. Наряду с общим параллельным берегам движением потока в целом имеются внутренние течения в потоке, направленные под различными углами к оси движения потока и производящие перемещения водных масс в поперечном к потоку направлении. На это еще в конце прошлого столетия обратил внимание русский исследователь Н. С. Лелявский. Он следующим образом объяснил структуру внутренних течений. На стрежне вследствие больших скоростей на поверхности воды происходит втягивание струй со стороны, в результате в центре потока создается некоторое повышение уровня. Вследствие этого в плоскости, перпендикулярной направлению течения, образуются два циркуляционых течения по замкнутым контурам, расходящиеся у дна (рис. 69 а). В сочетании с поступательным движением эти поперечные циркуляционные течения приобретают форму винтообразных движений. Поверхностное течение, направленное к стрежню, Лелявский назвал сбойным, а донное расходящееся — веерообразным.

На изогнутых участках русла струи воды, встречаясь с вогнутым берегом, отбрасываются от него. Массы воды, переносимые этими отраженными струями, обладающими меньшими скоростями, накладываясь на массы воды, переносимые набегающими на них следующими струями, повышают уровень водной поверхности у вогнутого берега. Вследствие этого возникает перекос водной поверхности, и струи воды, находящиеся у вогнутого берега, опускаются по откосу его и направляются в придонных слоях к противоположному выпуклому берегу. Возникает циркуляционное течение на изогнутых участках рек (рис. 69 б).


Рис. 69. Циркуляционные течения на прямолинейном (а) и на изогнутом (б) участке русла (по Н. С. Лелявскому). 1 — план поверхностных и донных струй, 2 — циркуляционные течения в вертикальной плоскости, 3 — винтообразные течения.

Особенности внутренних течений потока были изучены А. И. Лосиевским в лабораторных условиях. Им была установлена зависимость формы циркуляционных течений от соотношения глубины и ширины потока и выделены четыре типа внутренних течений (рис. 70). Типы I и II представлены двумя симметричными циркуляциями. Для типа I характерно схождение струй у поверхности и расхождение у дна. Этот случай свойствен водотокам с широким и неглубоким руслом, когда влияние берегов на поток незначительно. Во втором случае донные струи направлены от берегов к середине. Этот тип циркуляции характерен для глубоких потоков с большими скоростями. Тип III с односторонней циркуляцией наблюдается в руслах треугольной формы. Тип IV — промежуточный — может возникать при переходе типа I в тип II. В этом случае струи в середине потока могут быть сходящимися или расходящимися, соответственно у берегов — расходящимися или сходящимися. Дальнейшее развитие представления о циркуляционных течениях получили в работах М. А. Великанова, В. М. Маккавеева, А. В. Караушева и др. Теоретические исследования возникновения этих течений излагаются в специальных курсах гидравлики и динамики русловых потоков. Появление поперечных течений на закруглениях русла объясняется развивающейся здесь центробежной силой инерции и связанным с ней поперечным уклоном водной поверхности. Центробежная сила инерции, возникающая на закруглениях, неодинакова на различных глубинах.


Рис. 70. Схема внутренних течений (по А. И. Лосиевскому). 1 — поверхностная струя, 2 — донная струя.

Рис. 71. Схема сложения сил, вызывающих циркуляцию. а — изменение по вертикали центробежной силы P1, б — избыточное давление, в — результирующая эпюра действующих на вертикали сил центробежной и избыточного давления, г — поперечная циркуляция.

В зависимости от направления излучины отклоняющая сила Кориолиса или усиливает, или ослабляет поперечные течения на закруглении. Эта же сила возбуждает поперечные течения на прямолинейных участках.

При низких уровнях на закруглении циркуляционные течения почти не выражены. С повышением уровней, увеличением скорости и центробежной силы циркуляционные течения становятся отчетливыми. Скорость поперечных течений обычно мала — в десятки раз меньше продольной составляющей скорости. Описанный характер циркуляционных течений наблюдается до выхода воды на пойму. С момента выхода воды на пойму в реке создаются как бы два потока — верхний, долинного направления, и нижний, в коренном русле. Взаимодействие этих потоков сложно и еще мало изучено.

В современной литературе по динамике русловых потоков (К. В. Гришанин, 1969 г.) приводится, по-видимому, более строгое объяснение возникновения поперечных циркуляции в речном потоке. Происхождение таких циркуляции связывается с механизмом передачи на элементарные объемы воды в потоке действия кориолисова ускорения посредством градиента давления, обусловленного4 поперечным уклоном (и постоянного на вертикали), и разности касательных напряжений, вызванных на гранях элементарных объемов воды различиями в скоростях потока по вертикали. Аналогичную кориолисову ускорению роль выполняет на повороте русла центростремительное ускорение.

Читайте также:  Как нарисовать речку с лесом гуашью

Помимо поперечных циркуляции, в потоке наблюдаются вихревые движения с вертикальной осью вращения (рис. 72).


Рис. 72. Схема вихрей с вертикальными осями (по К. В. Гришанину).

Одни из них подвижны и неустойчивы, другие стационарны и отличаются большими поперечными размерами. Чаще они возникают в местах слияния потоков, за крутыми выступами берегов, при обтекании некоторых подводных препятствий и т. д. Условия формирования стационарных вихрей пока не исследованы. Гришанин высказывает предположение, что образованию устойчивого локализованного вихря способствует значительная глубина потока и существование восходящего течения воды. Эти вихри в потоке, известные под названием водоворотов, напоминают воздушные вихри — смерчи.

Поперечные циркуляции, вихревые движения играют большую роль в транспортировании наносов и формировании речных русел.

Источник

Скорости течения воды и распределение их по живому сечению

Гидрология рек.

Гидрографическая сеть. Речные системы. Главные реки и их притоки.Вода, поступающая на поверхность земли в виде осадков или выходящих подземных потоков, собирается в пониже­ниях рельефа и, стекая под действием силы тяжести в направлении понижения местности, образует поверхностные водотоки.

Поверхностные водотоки в зависимо­сти от их величины и физико-географических условий, в которых они протекают, могут быть постоянно или периодически действую­щими. Система постоянно и временно действующих водотоков и озер образует гидрографическую сеть поверхности суши. К гид­рографической сети не относятся многочисленные небольшие струйки воды, временно образующиеся в период таяния снега или выпадения жидких осадков, а также временные скопления воды, возникающие в небольших многочисленных понижениях местности.

Когда рассматривается система постоянно и временно дейст­вующих водотоков, применяется термин русловая сеть. Часть рус­ловой сети, включающая достаточно крупные, преимущественно постоянные русловые потоки, объединяется понятием речной сети. В строении гидрографической (русловой) сети можно выделить следующие основные звенья, последовательно сменяющиеся от верховьев вниз по течению: ложбины, лощины, суходолы, речные до­лины (Рис. 1).

Рис. 1. Схема основных звеньев гидрографической сети.

I — основные звенья сети; II — поперечные профили.

Ложбина верхнее (по течению) звено гидрографической сети, представляет собой слабовыраженную, вытянутую впадину водно-эрозионного происхождения с пологими, обычно задернованными склонами и ровным, вогнутым, наклонным дном.

Лощина— следующее за ложбиной звено гидрографической сети, отличающееся от ложбины большей глубиной вреза, большей высотой и крутизной склонов и появлением форм донного и бере­гового размыва или ветвистого русла.

Суходол— преддолинное нижнее звено гидрографической сети без постоянного водотока; характеризуется асимметрией склонов и наличием извилистого русла временного потока.

Долина наиболее полно разработанное деятельностью воды звено гидрографической сети, характеризующееся большой протя­женностью и наличием постоянного потока (речные долины).

Река – естественный водный приток, протекающий в вытянутых понижениях земной поверхности и имеющий относительно постоянное и разработанное им русло, по которому осуществляется сток воды.

Речная система — сово­купность рек, впадающих в рассматриваемую главную реку, вме­сте с главной рекой.

Речная система включает в себя одну главную реку, ряд прито­ков главной реки, притоки этих притоков и т. д. Реки, непосредст­венно впадающие в главную реку, называются притоками первого порядка. Притоки второго порядкапо отношению к главной реке — реки, впадающие в притоки первого порядка, и т. д.

В последнее время находит применение иная классификация притоков (по Хортону). В этой классификации самые малые, неразветвленные притоки относятся к первому порядку (классу); следующие, принимающие в себя притоки первого по­рядка,— ко второму порядку; реки, принимающие притоки первого и второго порядка, относятся к притокам третьего порядка и т. д. вплоть до главной реки, которую относят к самому высшему по­рядку, характеризующему одновременно порядок всей системы (Рис. 2).

Рис. 2. Структура и морфологические характеристики речной сети.

а — схема речной системы; б — зависимость относительной глу­бины (h/В) от порядка потока (N) и среднего годового расхода (Q). I-VIII — порядки естественных потоков.

Исток и устье реки. Основные виды устьев. Устьевые об­ласти.Место начала реки называется истоком. Начало река может получить из ручьев и ключей, ледника, озера или болота. Когда река образуется от слияния двух рек, место слияния является нача­лом этой реки, однако за исток ее следует принимать место начала более длинной из двух слившихся рек. В этом случае можно разли­чать гидрографическую длину реки,т. е. длину от наиболее удален­ного истока, и длину реки данного названия.

При определении длины реки по карте необходимо прежде всего установить признаки выделения истока и устья.

В том случае, когда река образуется слиянием двух рек без названия, за исток реки принимается исток водотока большей длины, а при одинаковом их протяжении — исток левой состав­ляющей.

При образовании реки в результате слияния двух рек, имеющих самостоятельные названия, за начало этой реки принимается место слияния образовавших ее рек. Однако за исток рек в таких случаях, как и в случае слияния двух рек без названия, следует принимать исток водотока боль­шей длины.

Впадая в другую реку, озеро или море, река образует устье. Если река впадает в реку, озеро или море двумя рукавами, за устье принимается устье более крупного рукава. При наличии дельты за устье принимается устье основного рукава. Если река оканчивается оросительнымилиирригационным веером, за устье принимается место разветвления реки на оросительные каналы.

Кроме истока и устья, на сравнительно крупных реках выделяют участки верхнего, среднего и нижнего течения. Для указанного разграничения общего протяжения реки на уча­стки не существует твердо установленных условий. Это деление про­изводится с учетом изменения вниз по течению реки рельефа мест­ности, скоростей течения, водности потока и других его характе­ристик.

В устьях рек возникают своеобразные процессы, связанные с от­ложением выносимых рекой наносов и взаимодействием вод впадающей реки и водоема, их принимающего (река, озеро, море).

При впадении в море или озеро река часто отлагает значитель­ное количество наносов и в этом случае создает многорукавное устье, называемое дельтой. Чем меньше несет река наносов, тем слабее выражены дельтовые формы. Приливы, отливы и морские течения затрудняют образование дельт. В этих случаях река часто вливается в море одним широким руслом, образуя губу, или эстуарий.

Особой формой эстуариев являются лиманы, представляющие собой затопленную морем устьевую часть долины. Образование ли­манов происходит при опусканиях береговой полосы. Лиманы со­храняют характерную извилистость речной долины. В отличие от лимана, участок моря, примыкающий к морскому берегу и отде­ленный от основного морского пространства косой, называется лагуной.

Таким образом, лиман представляет собой как бы часть реки, лагуна же является частью моря, примыкающей к устью реки.

Наносы, выносимые реками в море, откладываясь за пределами устья, образуют мелководное взморье — бар.

В конце нижнего течения реки при впадении ее в море и в пре­делах прибрежной части моря образуется переходная зона. На про­тяжении этой зоны под влиянием моря режим реки существенно изменяется: скорости течения уменьшаются, в реку проникают приливо-отливные течения, происходит смешение речной и мор­ской воды, ширина реки резко возрастает и образуется дельтаили эстуарий.

В свою очередь прибрежная часть моря, непосредственно при­легающая к устью реки, испытывает влияние впадающей реки. Это влияние сказывается в понижении солености морской воды, в рас­пределении глубин, течений и изменении других характеристик гид­рологического режима. Указанная переходная зона называется устьевой областью. В пределах этой области в свою очередь разли­чают предустьевое взморье и приморский участок реки (Рис. 3).

Рис. 3. Районирование морского устья реки.

Приморский участок рекиделится на предустьевой и усть­евой участки. Предустьевой участок рекиимеет речной ре­жим, только временами нару­шаемый сгонно-нагонными и приливо-отливными явлениями. Его верхний створ находится на границе проникновения этих явлений, нижний —в месте раз­деления реки на рукава, а при однорукавных устьях и эстуа­риях — в сечении, где постоян­но наблюдается смешение реч­ной и морской воды.

Устьевой участок рекипро­стирается от нижнего створа предустьевого участка до предустьевого взморья. По ширине устьевой участок ограничива­ется коренными берегами до­лины, а если они нечетко выра­жены, то линией наибольшего разлива в половодье.

Предустьевое взморьезанимает пространство от нижней гра­ницы устьевого участка до зоны, дальше которой влияние реки на морской режим уже не прослеживается.

Выделяют следующие типы устьевых областей (Рис. 4):

Многорукавное, ветвящееся устье.

Блокированное, ли­манное устье.

Скорости течения воды и распределение их по живому сечению

Скорости течения в реках неодинаковы в различных точках по­тока: они изменяются и по глубине и по ширине живого сечения. На каждой отдельно взятой вертикали наименьшие скорости наблю­даются у дна, что связано с влиянием шероховатости русла. От дна к поверхности нарастание скорости сначала происходит быстро, а затем замедляется, и максимум в открытых потоках достигается у поверхности или на расстоянии 0,2H от поверхности.

Кривые из­менения скоростей по вертикали называются годографами или эпюрами скоростей (рис. 5).

Рис. 5. Эпюры скоростей.

а— открытое русло, б — перед препятствием, в ледяной покров,

г — скопление шуги.

На распределение скоро­стей по вертикали большое влияние оказывают:

— неровности в рель­ефе дна,

По ширине потока скорости как поверхностная, так и средняя на вертикалях меняются довольно плавно, в основном повторяя распределение глубин в живом сечении: у берегов скорость меньше, в центре потока она наибольшая.

Линия, соединяющая точки на поверхности реки с наибольшими скоростями, называется стреж­нем.

Наглядное представление о распре­делении скоростей в жи­вом сечении можно полу­чить построением изотах — линий, соединяющих в живом сечении точки с одинаковыми скоростями (рис. 6).

Область макси­мальных скоростей рас­положена обычно на не­которой глубине от по­верхности. Линия, соеди­няющая по длине потока точки отдельных живых сечений с наибольшими скоростями, называется динамической осью потока.

Читайте также:  Как правильно плыли по реке оке или по реке ока

Средняя скорость на вертикали вычисляется делением площади эпюры скоростей на глубину вертикали или при наличии измеренных скоростей в характерных точках по глубине (vпов, v,2, v,6, v,8, vдон) по одной из эмпирических формул, например

Рис. 6. Изотахи в живом сечении речного потока.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Максимальная скорость — течение

Поверхность реки образует наклонную плоскость. Может ли тело свободно плыть по реке со скоростью, превышающей максимальную скорость течения . [32]

Это предположение позволяет использовать результаты решения задачи об определении концентрации целевого компонента в газовом пузырьке, полученные в разд. Будем учитывать, что пузырек газа находится в условиях стесненного обтекания, и следовательно, максимальная скорость течения жидкости на поверхности пузырька vt должна быть заменена на vt ( 1 — а5 2) ( см. разд. [33]

Транспортирующее значение реки зависит от скорости ее течения. Скорость течения в реках изменяется в широких пределах. Для равнинных рек максимальная скорость течения составляет 1 5 — 1 6 м / сек, для горных — до 5 — 8 м / сек. [34]

По достижении в сжатом сечении скоростей, близких к скорости звука, происходит скачкообразное изменение скорости движения, плотности, давления и температуры, получившее название скачка уплотнения. Лаваля), то в сжатом сечении возникают сверхкри-тичсские ( сверхзвуковые) скорости. В элементах гидравлических систем такие условия отсутствуют, поэтому максимальная скорость течения в сжатом сечении не может быть больше звуковой. [36]

Установлено, что с ростом степени поликонденсации материала уменьшаются пластичность и максимальная скорость течения, а продолжительность течения сокращается очень незначительно. Кроме того, с ростом содержания влаги возрастает пластичность и максимальная скорость течения , а продолжительность течения значительно сокращается. [37]

Существуют различные способы управления пограничным слоем, позволяющие предотвратить или затянуть его отрыв от обтекаемого тела. Рассмотрим, например, цилиндр, обтекаемый потоком в направлении, перпендикулярном к оси. Будем вращать цилиндр так, чтобы его окружная скорость была равна или больше максимальной скорости течения на окружности цилиндра. Тогда на той стороне цилиндра, на которой жидкость и стенка движутся в одну сторону, пограничный слой будет не тормозиться, а наоборот, увлекаться вперед движущейся стенкой. Это позволяет пограничному слою легче, чем внешнему потоку, преодолеть возрастание давления в направлении течения. Поэтому на рассматриваемой стороне цилиндра возвратное движение в пограничном слое не возникает, следовательно, не происходит и отрыва потока. На противоположной стороне цилиндра, где стенка и жидкость движутся в противоположные стороны, пограничный слой испытывает резкое торможение, и поэтому здесь сначала возникает возвратное движение, а затем происходит отрыв мощного вихря. Одновременно с вихрем возникает, как об этом было сказано в § 11 предыдущей главы, циркуляция вокруг цилиндра, направленная в сторону, противоположную вращению вихря. [38]

Для понимания основных закономерностей переноса тепла в жидком гелии II существенным является следующее обстоятельство. Эффективность процесса переноса обусловлена отсутствием взаимодействия сверхтекучей компоненты с нормальной компонентой или со стенками сосуда. Как для переноса массы, так и для переноса тепла сверхтекучая компонента должна обладать количеством движения и кинетической энергией, а это может привести к возбуждению частиц сверхтекучей компоненты и их взаимодействию с нормальной компонентой или граничными поверхностями. Следовательно, существует некоторое пороговое значение кинетической энергии, определяющее максимальную скорость течения , в котором отсутствуют трение и перенос тепла. Часто наблюдается вторая критическая ситуация, которая является следствием развития обычной турбулентности IB нормальной компоненте. [39]

Начало река Стивензя берет в открытой местности в двух-трех км от села Аделькино. Правый склон пойменной долины крутой, возвышается над урезом реки Стивензя до 80 — 100 м, левый — пологий, берега реки обрывистые, высотой 0 3 — 0 5 м, сложены супесчаными, суглинистыми грунтами, покрыты редким кустарником. Средняя скорость течения 0 15 — 0 4 м / сек, максимальная скорость течения . [40]

На рис. 117 показана картина течения фторопласта-4 в формующей головке поршневого экструдера. В ходе течения эти перпендикулярные к направлению потока окрашенные линии деформировались и очерчивали эпюры скоростей в поперечном сечении канала формующей головки. Из рисунка видно, что течение полимера в канале головки происходит в условиях неоднородного сдвига так, что при установившемся течении в прямолинейной части головки ( зона 4) максимальная скорость течения полимера наблюдается в середине сечения трубы, а минимальная — у стенок головки. Следовательно, формование изделия при экструзии происходит только вследствие наличия внутреннего трения при отсутствии регулярного пристенного скольжения. [42]

С целью изучения глобальной циркуляции в океане были проведены крупные международные проекты. В 1977 — 1978 гг. в Атлантическом океане был выполнен советско-американский эксперимент ПОЛИМОДЕ, в ходе которого были исследованы синоптические вихревые системы, открытые советскими учеными ранее. Впервые были получены данные о распределении скоростей течений по глубине. Оказалось, что на глубинах в 3000 м максимальная скорость течения может достигать 70 — 80 см / с. [43]

С целью изучения глобальной циркуляции в океане были проведены крупные международные проекты. В 1977 — 1978 гг. в Атлантическом океане был выполнен советско-американский эксперимент ПОЛИМОДЕ, в ходе которого были исследованы синоптические вихревые системы, открытые советскими учеными ранее. Впервые были получены данные о распределении скоростей течений по глубине. Оказалось, что на глубинах в 3000 м максимальная скорость течения может достигать 70 — 80 см / с. Для изучения закономерностей дрейфа льда, его выноса из Арктического бассейна в Северную Атлантику были выполнены в 1967 — 1984 гг. международные программы АЙСЕК, АОБП. Наиболее масштабный океанологический проект был выполнен в конце 90 — х гг. по программе ВОСЕ, в ходе которого исследовалась глобальная циркуляция Мирового океана, перенос тепла, влаги, солей, влияние вихревых структур, климатическая и погодная изменчивость. [44]

Здесь тр — коэффициент гидравлического трения, определяемый так, как это было указано в § 8, а й як / г. где ок — ширина камеры, в которую втекает струя, R. Вводится в рассмотрение это сечение на том основании, что величины тр и RT, как. Выводы, основанные на указанных допущениях, были дополнены данными экспериментальных исследований. Этими исследованиями было подтверждено, что эпюры скоростей в струйном пограничном слое имеют вогнутый профиль в отличие от пристеночного пограничного слоя, где они являются выпуклыми. Опыты показали также, что в ядре течения скорости почти не меняются в каждом данном сечении, но меняются от одного сечения к другому; при этом, как было выяснено, максимальная скорость течения ( скорость в ядре) уменьшается по мере удаления от выходного сечения подводящего канала по закону, близкому к линейному. Опыты показали, что в любых сечениях основной части участка расширения при заданных величинах 0 и Л безразмерные эпюры распределения скоростей практически совпадают. Исследование характеристик распределения скоростей в струйном пограничном слое показало, что на форму эпюры скоростей в этом слое малое влияние оказывают силы трения на торцевых стенках и что малым является влияние продольного градиента изменения давлений. [45]

Источник



Самые быстрые реки в мире и в России

Реки бывают короткими и длинными, широкими и узкими. Но всех их объединяет то, что они представляют собой водный поток, который берет свое начало от истока и заканчивается в устье (озере, море или другом водоеме). Реки встречаются по всему миру и являются неотъемлемой частью жизни многих людей. Есть еще одна общая особенность всех рек. Потому что они представляют собой водный поток, то он обязательно имеет водное течение, а его скорость у каждой реки бывает разной и зависит от многих внешних факторов. Например, от времени года. Рассмотрим в нашей статье, какие существуют самые быстрые реки в России и в мире в целом.

В России большое множество различных рек. Лена — самая быстрая из них. Она протекает по Сибири, а впадает в море Лаптевых в Северном Ледовитом океане. Ее скорость доходит до 1-2 метров в секунду. Интересен и тот факт, что эта река также является самой длинной в России. Ее длина — 4400 километров. Она даже входит в десятку самых длинных рек мира. Река еще может похвастаться 8 местом в мировом рейтинге по полноводности.

К сожалению, мощность этой реки имеет свои негативные последствия. В периоды, когда Лена прогревается, то есть летом и весной, она становится быстрее и достигает своего пика полноводности. В 2007 году река затопила около тысячи домов, а сам потоп коснулся 12 городов.

Енисей

А эта река тоже считается одной из наиболее быстрых, а также и длинных. Енисей занимает пятое место в мире по длине (примерно 3500 километров). Как и Лена, эта река протекает преимущественно по Сибири, но ее начало и исток находятся в Монголии. Впадает Енисей в Северный Ледовитый океан.

Это быстрая река, временами ее скорость доходит до 1-2 метров в секунду — летом и весной. Жители деревень и городов, которые охватывает Енисей, иногда жалуются на затопы. В этом плане река похожа с Леной.

Пожалуй, на этих самых скоростных реках России можно закончить список. Несмотря на большое изобилие водоемов и речушек, большая часть из них — равнинная. Именно поэтому скорость течения достаточно мала даже у относительно крупных быстрых рек. В Ростовской области, например, скорость Дона колеблется в среднем от 0,5 до 0,9 м/с.

Амазонка

Эта река, расположенная в Южной Америке, является рекордсменом во многом. Амазонка — самая полноводная, глубокая, широкая, длинная и быстрая река в мире! Глубина некоторых ее мест достигает 135 метров, ширина иногда доходит до 200 километров, а ее длина — 7000 км. Что касается скорости, то течение Амазонки может достигать примерно 4,5-5 метров в секунду или, другими словами, это 15 километров в час. В сезон дождей этот показатель может увеличиваться.

Источник

Adblock
detector