Меню

Река речное русло план реки

Река речное русло план реки

Рекой называется водный поток, протекающий в естественном русле и питающийся за счет поверхностного и подземного стока речного бассейна.

Атмосферные осадки не сразу попадают в реки. Сток их осуществляется сначала в виде временных потоков, возникающих в период таяния или выпадения дождей. Сливаясь вместе, они дают начало постоянным потокам — сначала ручьям, малым речкам, а затем рекам. Водность рек увеличивается притоком подземных вод, дренируемых речными руслами. Реки выносят свои воды в океаны, моря или озера. Река, впадающая в один из таких водоемов, называется главной рекой, а реки, впадающие в нее, — ее притоками. Совокупность всех рек, сбрасывающих свои воды через главную реку в море или озеро, называется речной системой или речной сетью.

Реки, озера, болота, балки, овраги данной территории составляют гидрографическую сеть этой территории. Таким образом, речная сеть есть часть гидрографической сети.

Различают притоки различных порядков. Реки, впадающие непосредственно в главную реку, называются притоками первого порядка, притоки этих притоков — притоками второго порядка и т. д. Американский гидролог Хортон предложил другую систему классификации притоков. Хортон называет рекой первого порядка или элементарной рекой реку, не имеющую притоков, рекой второго порядка — реку, принимающую притоки только первого порядка, и т. д. Таким образом, чем больше номер главной реки, тем более сложный характер носит речная система этой реки. В этом несомненное достоинство предлагаемой Хортоном системы.

Речная система характеризуется протяженностью рек, их извилистостью и густотой речной сети.

Под протяженностью понимается суммарная длина всех рек, составляющих данную систему. Длина рек измеряется по карте возможно более крупного масштаба.Извилистость реки характеризуется коэффициентом извилистости. Этот коэффициент определяется для отдельных участков реки и представляет собой отношение расстояния по прямой линии между начальным и конечным пунктами участка к длине реки на этом участке.

Густота речной сети характеризуется коэффициентом густоты, представляющим собой отношение суммарной протяженности речной сети на данной площади к величине этой площади. Коэффициент густоты речной сети выражается в км/км 2 . Густота речной сети зависит от ряда природных факторов: рельефа, геологического строения местности, свойств почв, климата, в особенности от количества осадков и условий их стока. Немаловажная роль принадлежит также историко-геоморфологическим факторам. Густота речной сети меняется в широких пределах. На севере она обычно больше, чем на юге, в горах больше, чем на равнинах. Так, например, на равнинах Предкавказья коэффициент густоты речной сети равен всего лишь 0,05 км/км 2 , а в наиболее орошаемых осадками районах северных склонов Главного Кавказского хребта он достигает 1,49 км/км 2 .

Водоразделы

Линия на земной поверхности, разделяющая сток атмосферных осадков по двум противоположно направленным склонам, называется водоразделом. Весь земной шар можно разделить на две основные покатости, по которым воды стекают с континентов в Мировой океан: Атлантическую и Тихоокеанско-Индийскую. Водораздел между этими двумя покатостями называется Мировым водоразделом. Мировой водораздел, или Главный водораздел Земли, простирается от мыса Горн на крайнем юге Южной Америки по Андам и Кордильерам до Берингова пролива. На северо-востоке Евразии он вступает в пределы Азии и проходит в нашей стране по Чукотскому хребту, Анадырскому плоскогорью, горным хребтам Гыдан, Джугджур, Становому, Яблоновому, далее уходит за пределы СССР, проходит через Центральную Азию, пересекает северную часть Аравийского полуострова и вступает в Африку. Здесь он простирается почти в меридиональном направлении, приближаясь в восточной части материка к Индийскому океану.

Водоразделы между периферийными областями и областями внутреннего стока называются внутренними водоразделами. Линии на земной поверхности, разделяющие области суши, сток с которых направлен в различные океаны или моря, называются водоразделами океанов и морей. Водоразделы, отделяющие части суши, сток с которых направлен в те или иные речные системы, называют речными водоразделами или водоразделами речных бассейнов.

В горных районах водоразделы обычно хорошо выражены и проходят по вершинам горных хребтов. На равнинах водоразделы нередко выражены неясно и определить их точно бывает трудно.

Примерами неясно выраженных водоразделов являются водораздел между северной и южной покатостями Русской равнины, проходящий по плоскому и сильно заболоченному плато (Северные Увалы), водоразделы между нижним течением Волги и Урала, между Амударьей и Сырдарьей в их низовьях.

Реки собирают воды не только с поверхности земли, но и из верхних слоев литосферы (подземные воды). В соответствии с этим различают поверхностные и подземные водоразделы. Поверхностные и подземные водоразделы не всегда совпадают.

Речной бассейн. Водосбор

Часть земной поверхности, включающая в себя данную речную систему и отделенная от других речных систем водоразделами, называется речным бассейном этой системы. Поверхность суши, с которой речная система собирает свои воды, называется водосбором или водосборной площадью бассейна. В большинстве случаев площади бассейна реки и водосбора совпадают. Но иногда водосборная площадь бывает меньше площади бассейна. Это наблюдается в тех случаях, когда внутри бассейна имеются либо площади внутреннего стока, либо площади, с которых стока не происходит вовсе. Площадь бассейна Оби, например, больше площади ее водосбора, так как включает области внутреннего стока между Обью и Иртышом, между Иртышом и Ишимом и между Ишимом и Тоболом, сток с которых не попадает в Обь.

Речные бассейны отличаются друг от друга размерами и формой. Основной морфометрической характеристикой речного бассейна является его площадь, выражаемая обычно в квадратных километрах.

Физико-географические характеристики речных бассейнов

К числу физико-географических характеристик речных бассейнов относится прежде всего их географическое положение, которое дается в виде географических координат крайних точек бассейна (крайние западные и восточные, крайние южные и северные точки).

Для суждения о ряде гидрологических свойств бассейна (питание рек, формирование режима стока) важно знать климатические условия бассейна, рельеф местности, геологическое строение, характер почвенного и растительного покрова, а также иметь данные о наличии и характере озер, болот, ледников. Из климатических элементов при изучении их влияния на гидрологический режим, в частности режим стока, выделяются атмосферные осадки (их количество, распределение, интенсивность дождей), снежный покров (мощность и запас воды в нем), температура и недостаток насыщения влагой воздуха, радиационный баланс. Количественные характеристики всех перечисленных климатических элементов определяются методами, принятыми в климатологии и излагаемыми в соответствующих курсах.

Для оценки влияния на сток рек, озер, болот, залесенности речных бассейнов часто пользуются коэффициентами озерности Коз, заболоченности Кб, лесистости Кл. Эти коэффициенты выражают либо в виде дроби, либо в виде процентного отношения соответствующих площадей ко всей площади бассейна.

Исток, верхнее, среднее и нижнее течение, устье

Истоком называется место на земной поверхности, где русло реки приобретает отчетливо выраженные очертания и где в нем наблюдается течение. Река может образоваться из слияния двух рек. Тогда за начало реки принимается место слияния этих рек.

Нередко на равнинах реки берут начало из болота. Иногда из одного болота вытекают ручьи и речки, принадлежащие к разным речным системам. Например, из Пинских болот с одной стороны вытекают притоки Днепра, а с другой — притоки Вислы.

Многие реки вытекают из озер, и в этом случае исток реки выражен вполне отчетливо (Нева, Свирь, Ангара и др.). Иногда, сравнительно редко, из одного озера вытекают две реки, принадлежащие к различным системам. Это наблюдается в том случае, если озеро расположено на высокогорном плато, на водораздельном пространстве. Примером может служить безымянное озеро на Тянь-Шане, из которого вытекают две реки: одна, впадающая в р. Джууку, — приток оз. Иссык-Куль, другая — приток р. Арабель, впадающей в р. Кумтар (бассейн Нарына). Иногда ручьи и речки берут начало из родников. В горных районах, там, где развито оледенение, многие реки вытекают из ледников. Таковы, например, р. Зеравшан, вытекающая мощным потоком из Зеравшанского ледника, Кумтар в истоках Нарына — из ледника Петрова, Сельдара — из ледника Федченко, на Кавказе — притоки Терека, Кубани и др.

Течение рек можно разделить на три части, имеющие обычно более или менее общие черты для разных рек: верхнее, среднее и нижнее течение. В верхнем течении река обычно отличается большими уклонами и в соответствии с этим большими скоростями. В этой части течения река, как правило, энергично размывает свое русло. В средней и нижней частях течения уклоны водной поверхности и скорости течения уменьшаются, эрозионная деятельность потока ослабевает. В средней части река проносит транзитом продукты размыва, принесенные сверху. В нижнем течении происходит по преимуществу аккумуляция продуктов размыва, поступивших из верхних частей речного бассейна. Иногда на отдельных участках река под влиянием особенностей рельефа теряет указанные черты, характерные для верхнего, среднего и нижнего течения.

Место, где река впадает в другую реку, озеро или море, называется устьем реки. Иногда вследствие затрат на испарение и отчасти фильтрацию в грунт, слагающий русло, реки заканчиваются «слепыми устьями». Так называются участки, где такие реки прекращают свое течение. В результате разбора воды на орошение многие реки (Зеравшан, Ангрен в Средней Азии) заканчиваются в нижнем течении рядом ирригационных каналов, веерообразно расходящихся в разные стороны.

Речная долина и русло реки

Реки обычно текут в узких вытянутых пониженных формах рельефа, характеризующихся общим наклоном своего ложа от одного конца к другому и называемых долинами. Элементами речной долины являются: дно, или ложе, долины, тальвег, русло реки, пойма, склоны долины, террасы и бровка. Дно, или ложе, долины — наиболее пониженная часть ее. Тальвег — непрерывная извилистая линия, соединяющая наиболее глубокие точки дна долины. Дно долины в продольном направлении пересекается речным руслом, представляющим собой эрозионный врез, образованный водным потоком. Часть дна долины, заливаемая высокими речными водами, называется поймой. Склоны долины редко бывают ровными. На них часто образуются располагающиеся уступами на некоторой высоте над тальвегом более или менее горизонтальные площадки, называемые речными террасами. Пойма представляет собой нижнюю террасу. Линия сопряжения склонов долины с поверхностью прилегающей местности называется бровкой. Строение речных долин, их форма, размеры оказывают большое влияние на ряд гидрологических процессов, происходящих в них, на свойства реки и особенности ее режима. Большая или меньшая крутизна склонов долины способствует ускорению или замедлению стока поверхностных вод с них в русло реки, усилению или ослаблению процессов размыва поверхности склонов долины, а следовательно, и поступлению продуктов размыва в речное русло. Мощные аллювиальные отложения, скопившиеся в долинах рек, являются вместилищем грунтовых вод и тем самым оказывают влияние на питание рек грунтовыми водами.

Читайте также:  Река бахр эль абьяд


Рис. 62. Схематический поперечный профиль речной долины (а) и живое сечение потока (б).

Размеры речной поймы имеют существенное значение для уровенного и расходного режима рек. В период высоких вод поймы задерживают большое количество воды с тем, чтобы позднее отдать их реке (при понижении уровней), являясь, таким образом, естественным регулятором водного режима рек. На пойме в период высоких вод проис-ходит накопление речных наносов.

Размеры и форма русла сильно меняются по длине реки в зависимости от ее водности, строения долины, характера пород, слагающих русло.

Морфологические особенности русла могут быть охарактеризованы при помощи плана русла с нанесенными на нем изобатами, или горизонталями, и поперечного профиля русла. Сечение русла вертикальной плоскостью, перпендикулярной направлению течения, называется водным сечением потока. Часть площади водного сечения, где наблю-даются скорости течения, называется площадью живого сечения. Та же часть площади водного сечения, где течение практически отсутствует, называется площадью мертвого пространства.

Элементами водного сечения являются его площадь w, смоченный периметр Р, представляющий собой длину линии, ограничивающей смоченную часть водного сечения, гидравлический paдиус R=w/P, ширина русла В, максимальная глубина hMакс и средняя глубина hcp=w/B. В пределах точности вычислений гидравлический радиус можно приравнять средней глубине.

Элементы водного сечения не остаются постоянными. Величины их находятся в прямой зависимости от уровня воды в реке.

Продольный профиль рек

Продольный профиль реки характеризуется продольным профилем русла и продольным профилем водной поверхности. Разность высот АЯ двух каких-либо точек водной поверхности по длине реки называется падением. Отношение величины падения к длине данного участка l называется уклоном I реки. Таким образом, I= H/l. Падение выражается обычно в метрах, уклон же представляет собой величину безразмерную и выражается в виде десятичной дроби или в промилле (в тысячных долях длины участка). Так, при падении 2 м на расстоянии 5 км уклон равен 2/5000 = 0,0004, или 0,4 промилле.

Продольные профили русел отдельных рек различаются в зависимости главным образом от уклона долины, свойств пород и грунтов, слагающих русло. По характеру распределения падений и уклонов по длине реки выделяют четыре основных типа продольных профилей рек.

1. Профиль равновесия, имеющий вид вогнутой кривой, более крутой в истоках реки и пологой ближе к устью. Этот тип характерен для большинства рек.

2. Прямолинейный профиль, характеризующийся более или менее равномерным распределением падений и уклонов подлине реки. Подобное очертание профиля имеют часто малые реки равнин.

3. Сбросовый профиль, имеющий вид параболической кривой с малым падением в верхней части и большим в нижней части реки.

4. Ступенчатый профиль, отличающийся чередованием участков с малым и сосредоточенным падением, иногда в виде отвесных уступов.

Участки рек с сосредоточенным падением и бурным течением, приуроченные к местам выходов на поверхность трудноразмываемых пород, носят название порогов. Падение воды с отвесного уступа называется водопадом. Ступенчатый продольный профиль с многочисленными порогами и водопадами свойствен горным рекам.


Рис. 63. Относительные профили рек. 1 — профиль равновесия, 2 — прямолиней-ный, 3 — сбросовый, 4 — ступенчатый.

Изломы в профиле и ступенчатый его характер наблюдаются и у равнинных рек. Так, например, река Поной (Кольский полуостров) в нижнем течении прорезает твердые коренные породы и на протяжении 50 км образует 11 порогов.

Если рассматривать продольный профиль реки более детально, то оказывается, что на отдельных участках он представляет собой кривую сложного вида. При этом про-дольный профиль дна реки меняется относительно мало, продольный же профиль водной поверхности претерпевает изменения в связи с изменением водности реки в периоды по-ловодья и дождевых паводков.

Источник

ХАРАКТЕРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ДОЛИНЫ РЕКИ И РЕЧНОГО РУСЛА

Турист должен правильно определять характерные элементы реки и ее русла, такие, как исток, устье, долина, пойма, русло, меандры (рис. 2, 3). Все эти сведения подробно освещены в многочисленных справочниках.

Рис.2 Элементы речной долины
1 — бровка; 2 и 3 — левый и правый склоны (борта) долины; 4 — пойма; 5 — уровень в половодье;
6 — уровень в межень; 7 — высота берега; 8 — ширина реки в половодье; 9 — ширина реки в межень

Туристская лоция, появившаяся в итоге обобщения многолетнего опыта проведения сложных походов, несколько отличается от официальной судоходной. Туриста-водника интересуют прежде всего следующие элементы водного потока: порог — каменистый участок реки с большим падением, образовавшийся вследствие ступенчатого размыва русла, если материал его неоднороден. Разрушая сравнительно легко размываемые породы, река натыкается на породы, размываемые труднее, и создает пороги-ступени. Пороги такого типа обычно короче, находятся в сужениях русла и представляют собой один или несколько водосливов, более или менее засоренных камнями. Пороги бывают также в местах прорыва рекой морен древних ледников, горных обвалов и селевых выносов, перегородивших когда-то долину реки. Эти пороги более протяженны и насчитывают много сливов, переходящих один в другой. В пороге могут встречаться одна, две и более ступеней падения, разделенных участками с более спокойным течением, резкие сужения русла, беспорядочные скопления валунов на значительном расстоянии. Перед порогом зачастую образуются значительные плесы от подпруживания реки ступенями порога.

Речной порог с несколькими ступенями-водосливами

На горно-таежных реках часто встречаются шиверы — участки с более или менее равномерным значительным уклоном, имеющие много хаотично расположенных надводных и подводных камней, образующих разветвленную систему проходов и сливов.

Одной из разновидностей порогов является водосброс — участок порога из одной ступени, иногда без дополнительных препятствий в русле, характеризующийся повышенной скоростью воды и наличием волн. Если за водосбросом имеется яма, то в толще воды могут образоваться различные течения: по вертикали — вверх и вниз, по горизонтали — попутные и обратные (рис. 4).

При движении воды с большой скоростью по порогам и водосбросам из-за неоднородностей, искажающих поперечное сечение потока, в нем возникают поперечные и даже обратные местные скорости. При сложении их образуется система стоячих волн или валов, расположенная ниже той неоднородности в русле, которой она обязана своим рождением. Стоячими волны называются потому, что они не движутся относительно берегов, как, например, ветровые или приливные.

Источник

Русловые процессы.

Основные характеристики русла. Изменение морфологического строения русла водотока под действием текущей воды называют русловым процессом., или же под русловым процессом понимают морфологическое строение речного русла и речной поймы вызванные гидродинамическим воздействием потока.

Приведем некоторые термины связанные с русловым процессом:

* Русло реки ( меженное) — наиболее пониженная часть долины, выработанная потоком, по которой осуществляется перемещение основной части донных отложений и стока воды в междупаводочный период;

* Пойма — часть дна речной долины, затопляемая в период паводков и половодий; формируется в результате отложений переносимых потоком взвешенных наносов при плановых деформациях речного русла.

*Перекат — форма донного рельефа равнинных рек, сформированная отложениями наносов в виде гряды, пересекающей русло под некоторым углом к общему направлению течения. Перекат можно представить как затопленную часть гребня гряды.

* Плес — более глубокий участок реки; при меандрировании — затопленное подвалье гряды.

Основными характеристиками русла являются: продольный и поперечный профиль, плановые очертания берегов и распределение глубин.

Структура речного потока. Как уже отмечалось в предыдущих лекциях, распределение скоростей по живому сечению потока и по длине его носит довольно сложный характер. Помимо постоянного перемешивания водных масс и потоков, свойственного турбулентному движению, для него характерно еще и наличие циркуляционных течений. Вследствие большой скорости на стрежне потока но поверхности воды происходит вытягивание водных струй, в результате чего возникает некоторое повышение уровня. Вследствии этого в плоскости, перпендикулярной к направлению течения, образуются два циркуляционных течения по замкнутым контурам, сходящиеся у поверхности и расходящиеся у дна. (рис. 1).

Рис. 1. Схема возникновения поперечной циркуляции (по Н.С. Лелявскому).

а — поверхностные струи, б — циркуляционные течения в вертикальной плоскости, в — винтообразные течения.

На изогнутых участках русла струи воды встречаясь с вогнутым берегом, либо движутся вдоль него, либо отбрасываются от него. Соседние с ними струи встречаются уже не с берегом, а с отклоненными вдоль берега струями и подпирают их. В результате этого возникает перекос водной поверхности, и струи, находящиеся вблизи берега, опускаются вниз и образуют придонное течение от берега к средней части реки. Так образуется циркуляционное течение на изогнутых участках русла. (рис. 2).

Рис. 2. Циркуляционное течение на изгибе.

Русло реки в плане всегда характеризуется чередованием излучин, изогнутых то вправо, то влево. Между ними находятся прямолинейные участки.

Плановые очертания речных русел и их изменение. Плановые очертания речных русел отличаются значительным разнообразием и вместе с тем для них характерна отчетливо выраженная извилистость. Опыты показали, что даже искусственно созданные водотоки с прямолинейным руслом со временем стремятся к образованию извилин. Очертания речных русел в плане у большинства рек изменяются со временем. Эти изменения носят различный характер. На одних реках образуются излучиныили меандры, на других прямолинейные участки русел перемещаются параллельно самим себе.

Читайте также:  Река усманка какие рыбы водятся

Не все излучины следует называть меандрами. Этот термин вошел в гидрологическую литературу по названию р.Меандр (Турция). Для р.Меандр характерны постоянные и непрерывные плановые деформации русла вследствие воздействия на него потока. Такого рода изменения плановых очертаний русла и следует называть меандрированием, а извилины русла — меандрами. Таким образом, под меандрированием следует понимать не изменение плановых очертаний русла в виде извилин по длине реки, а определенный процесс, заключающийся в изменении этих очертаний во времени. Причиной образования извилин является: на прямолинейном участке реки под влиянием каких — либо случайных причин водный поток может отклониться от своего первоначального направления (рис. 3). Струи воды, ударившись о образовавшуюся вогнутость будут увеличивать ее в результате размыва.. Последний усиливается под действием силы Кориолиса (если размывается правый берег) и центробежной силы на участке с закругленным руслом реки.

рис. 3. Образование речных извилин.

Продукты размыва будут откладываться на противоположной стороне, несколько ниже образовавшейся вогнутости, где скорость течения, обращенного к противоположному берегу, будет меньше. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока русло реки не примет меандрические формы.

Распределение глубин и элементы речного русла. Распределение глубин, или рельеф дна речного русла, при всем разнообразии имеет некоторые общие черты. Оно тесно связано с плановым очертанием русла. Наиболее энергично происходит размыв русла на его закруглениях. По этой причине там, где русло имеет прямолинейные очертания, глубины обычно бывают меньше, чем на закруглениях. Участки с большими глубинами называются плесами. Мелководные участки, образованные отмелью, занимающей всю ширину реки — перекатами.

Рис. 4. Части переката.

Для равнинных рек характерно непрерывное чередование плесов и перекатов. Различают следующие части перекатов (рис. 4). Вдоль более выпуклого берега верхней части переката располагается верхний побочень (коса); обычно сложенный песками. Вдоль более вогнутого берега вытягивается верхняя плесовая лощина, представляющая собой продолжение верхнего плеса. Верхний побочень и верхняя плесовая лощина упираются в наиболее возвышенную часть переката — седловину, скат которой, обращенный к верхней плесовой лощине, называется верхним,илинапорным скатом. Наиболее возвышенная часть седловины называется гребнем, наиболее пониженная — корытом переката. По нему проходит полоса наибольших глубин, благоприятных для проводки судов, называемая фарватером. Низовая часть седловины — скат, обращенный вниз по течению, образует подвалье. Этот скат более крутой, чем верхний. К седловине переката, в нижней его части. примыкают у одного береганижний побочень, у другого — нижняя плесовая лощина.

Рис. 5. Схема нормального переката.

Если на перекате фарватер плавно переходит из одного плеса в другой и оси изобат плесов находятся на продолжении одной линии, то такой перекат называется нормальным(рис.5). На нормальных перекатах в местах перегиба русла иногда образуются плоские возвышения дна —перевалы. Они имеют меньшую ширину, чем прилегающие плесовые лощины, но весьма полого, без резко выраженного подвалья соединяются с ними. Если же изобаты плесов сдвинуты относительно друг друга в поперечном направлении и фарватер представляет собой искривленную линию, то такой перекат называется сдвинутымперекатом (рис. 6). С судоходной точки зрения нормальные перекаты называют хорошими, а сдвинутые — дурными.

Рис. 6. Схема сдвинутого переката.

Типы русловых процессов. Русловые процессы подразделяют на необратимые (однонаправленные) и обратимые (циклические). Необратимые русловые процессы обусловлены однонаправленным медленным вековым развитием морфологических характеристик реки, относящихся главным образом к продольному профилю реки. К однонаправленным процессам причисляются также изменения морфологического строения русла, вызванные воздействием гидротехнических сооружений и мостов на речное русло, рассчитанных на длительный срок службы. Например, после возведения плотины и создания на реке водохранилища, регулирующего сток воды, продольный профиль дна реки изменяется: в верхнем бьефе его отметки повышаются за счет заиления. А в нижнем — понижаются, так как осветленный поток отличается большой размывающей и транспортирующей способностью. Таким искусственным нарушением продольного профиля реки можно управлять с помощью промыва водохранилищ от наносов.

К обратимым русловым процессам относятся сезонные изменения рельефа дна реки на перекатах и плесах, перемещения песчаных гряд, побочней, осередков, подмывы и намывы берегов, меандрирование, возникновение проток и их отмирание.

Различают также следующие типы руслового процесса рек:

1. Ленточно-грядовый тип. В русле происходит движение системы гряд, искривленных в плане под влиянием придонных скоростей.

2. Побочневый тип. По сравнению с предыдущим типом гребни гряд перекошены, направления перекосов смежных гряд чередуются. В меженный период повышенные части гряд обнажаются у берегов. В результате образуются побочни (песчаные отмели), расположенные в шахматном порядке. Это способствует увеличению извилистости меженного русла.

3. Ограниченное меандрирование. Для этого типа руслового процесса характерна сравнительно слабая извилистость русла. Могут возникать отдельные пойменные массивы, представляющие собой участок поймы, ограниченный участками русла реки.

4. Свобдное меандрирование. Русло реки сильно меандрирует в широкой пойме со староречьями.

5. Незавершонное меандрирование. При этом типе руслового процесса ее излучина еще не перешла в состояние петли, а спрямляющая протока пропускает еще значительную часть расхода воды реки.

6. Русловая многорукавность. Этот тип руслового процесса возникает при больших расходах влекомых наносов.

7. Пойменная многорукавность. Этот тип руслового процесса возникает в широких поймах и характеризуется наличием множества рукавов, которые могут рассматриваться как самостоятельные водотоки, если их протяженность велика.

Поперечный профиль водной поверхности реки. Поперечный профиль водной поверхности реки, вообще говоря, не представляет собой горизонтальную линию. Он характеризуется, с одной стороны, наличием превышения уровня воды у одного берега над уровнем у другого, а с другой — в ряде случаев представляет собой довольно сложные кривые линии.

Причины, вызывающие разность в уровнях у противоположных берегов, заключаются в следующем. Русло реки никогда не бывает прямолинейным. При движении воды на участке с закруглением развивается центробежная сила. Степень кривизны русла характеризуется так называемым радиусом кривизны, представляющим собой радиус окружности дуга которой совпадает с кривой, изображающей очертания русла на данном участке. Центр окружности называется центром кривизны. Каждая частица воды, движущаяся на закруглении, испытывает действие центробежной силы, направленной по радиусу кривизны (рис. 7)

Рис. 7. Действие центробежной силы на водную поверхность на изгибе.

а — план участка, б — живое сечение.

Величина этой силы

(1)

где m — масса частицы; v — продольная скорость движения частицы; R — радиус кривизны. На рис 7а эта сила изображена в виде вектора, направленного в сторону вогнутого берега. Под действием этой силы частица будет устремляться к вогнутому берегу.

Каждая частица, кроме того, находится под действием силы тяжести f , изображенной на рис. 7б в виде вектора, направленного сверху вниз по вертикали. На этом же рисунке сила Р1 изображена в виде горизонтальной линии.

Равнодействующая обеих сил Р образует некоторый угол a с вертикально направленным вектором, изображающим силу f.

Известно, что уровенная поверхность всегда нормальна к равнодействующей всех сил, направленных на нее. Таким образом, уровенная поверхность под действием обеих сил — центробежной Р1 и силы тяжести f — займет положение ДЕ, составляющее угол a, равный углу между силами Р и f, так как стороны углов fМР и ЕМВ взаимно-перпендикулярны. Известно, что сила тяжести f = mg, где m — масса частицы; g — ускорение силы тяжести. Из треугольника fМР видно, что tga = Р1 : Так как угол a обычно невелик, то можно принять sina равным tga. Из треугольника ЕМВ следует, что Так например, если V= 2.5 м/c, B = 200 м, R=200 м, то а следовательно, т.е уровень воды у вогнутого берега на 32 см выше, чем у выпуклого.

Другая причина, вызывающая разность уровней у противоположных берегов. — сила Кориолиса. Известно, что под действием вращения Земли вокруг оси все движущиеся тела отклоняются от первоначального направления движения в северном полушарии вправо, в южном — влево. Величина силы Кориолиса

(2)

где m — масса частицы; w — угловая скорость суточного вращения Земли; j — широта места. Подобно тому, как и в предыдущем случае, равнодействующая двух сил — силы тяжести и Кориолиса Р2 будет составлять некоторый угол с направлением силы тяжести, следовательно, и поверхность воды составит такой же угол с горизонтальной плоскостью. Отсюда поперечный уклон, вызванный действием силы Кориолиса, будет равен

или, так как 2 w = 0.0001458,

.

Для случая , рассмотренного ранее, т.е. для реки со скоростью течения V=2.5 м/cек при ширине реки 200 м и для j = 55 0 , поперечный уклон i= 0.000030, а превышение уровня воды у правого берега над уровнем у левого Dh = 0.003 м, или 0.3 см.

В тех случаях, когда направление силы Кориолиса совпадает с направлением центробежной силы потока на закруглениях, равнодействующая этих сил будет равна их сумме, т.е. Р12 , при противоположных направлениях этих сил равнодействующая будет равна их разности т.е. Р12.

Устойчивость речного русла.Деформации речного русла, зависят от скорости течения. Чем больше скорости, тем интенсивнее происходит размыв русла. С другой стороны, скорость зависит от уклона и шероховатости русла. Чем больше размер частиц, тем больше шероховатость, а следовательно, при одном и том же уклона величина скорости будет уменьшаться при увеличении размеров частиц и увеличиваться при их уменьшении. Устойчивость русла характеризуется соотношением где D — диаметр частиц, а DН — величина падения русла на 1 км. В дальнйшем М.А. Великанов предложил выражение для коэффициента устойчивости речных русел

Читайте также:  Река ангара под водой

(3)

где g -ускорение силы тяжести; D — диаметр частиц и v — скорость течения.

Основываясь на коэффициет устойчивости Великанов предложил классификации речных русел по степени их устойчивости. Выделены пять категорий рек:

1. Реки протекающие в относительно неразмываемых грунтах. Эти реки наибольшей устойчивости.

2. Реки в руслах которых углубление и наращивание дна происходит периодически в одних и тех же местах.

3. Малоустойчивае реки, в которых размыв и отложение ограничиваются изменением глубин русла, без заметного изменения очертаний русла в плане.

4. Равнинные реки наименьшей устойчивости. Изменяются не только глубины, но и очертания русла в плане.

5. Горные реки с руслами наименьшей устойчивости.

| следующая лекция ==>
при различных болотах на водосборе | Поперечный и продольный профили реки.

Дата добавления: 2015-05-21 ; просмотров: 2744 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник



Река и речная долина

Река — естественный водный поток, текущий в выработанном углублении. Ее работа проявляется в эрозии, т. е. в разрушении горных пород, по которым протекает река. В результате образуются речные долины.

Речная долина

Речная долина — линейно-вытянутое понижение, по дну которого течет река. Выделяют следующие элементы речной долины: русло, пойму, террасы, коренной берег (рис. 1).

Рис. 1. Строение речной долины

Углубление в речной долине, но которому постоянно текут воды реки, носит название русла реки.

Речное русло обычно имеет извилистую форму. Плавные изгибы речного русла называются излучинами, или меандрами (рис. 2).

На определенной стадии развития река может спрямлять свое русло. Остатки прежних речных русел образуют старицы — продолговатые, извилистые или подковообразные озера.

Рис. 2. Меандры рек: а — начальная стадия; б — рост и смещение меандра; в — выпрямление русла реки и образование остаточного водоема — старицы

Рис. 3. Фарватер, плес и перекат

Линии наибольших глубин русла реки называются фарватером (рис. 3).

Русло реки характеризуется чередованием более глубоких участков (плесов) с более мелкими (перекатами) (см. рис. 3). Могут быть и водопады — падение водного потока с резко выраженного уступа.

Место, где река берет свое начало, от которого наблюдается постоянное течение воды в русле, называется истоком. Им могут служить озеро, болото, ледник, родник.

Место впадения реки в другую реку, озеро, море или океан — это устье. Устья рек могут быть различными по форме; например, дельта или эстуарий.

Дельта — низменная равнина в низовьях реки, сложенная речным аллювием и прорезанная сетью потоков. Образуется у тихо текущих рек, выносящих в мелководные моря большое количество твердых осадков.

Эстуарий — воронкообразный, суживающийся к вершине залив, образующийся в результате подтопления низовьев речной долины под воздействием волнового, речного и приливного факторов. Немноговодные пустынные реки иногда оканчиваются слепыми устьями, т. е. не доходят до водоема (Мургаб, Теджент, Купере-Крик).

Часть речной долины, которая заполняется водой в периоды половодий, — это пойма. Ширина пойм равнинных рек может достигать 40 км. Край поймы часто отмечен крутым склоном, на бровке которого иногда расположены вдольбереговые валы.

Над поймой поднимаются склоны речной долины. Они могут быть высокими или низкими, крутыми или пологими. По крутизне оба склона долины бывают одинаковыми либо различными (асимметричными). У асимметричных долин Северного полушария более крутым чаще бывает правый (действие силы Кориолиса).

Склон долины часто имеет ступенчатую форму. Эти ступени называются террасами. Чаще всего они возникают в результате размывающей деятельности реки: русло опускается, прорезая пойму, которая становится террасой. Изредка террасы возникают при перекосах земной поверхности, вызванных тектоническими движениями, а также вследствие климатических изменений.

Самой нижней речной террасой является пойма, ее называют пойменной террасой, все остальные — надпойменными.

В зависимости от геологического строения выделяют следующие террасы:

  • эрозионные (аллювий, слагающий террасу, имеет небольшую мощность);
  • цокольные (аллювия много, и коренные породы обнажаются только в нижней части бортов долины);
  • аккумулятивные (река прорезает только древний аллювий).

Террасы бывают также продольными, поперечными и коренными.

Формы речных долин могут быть разнообразными, потому что на их формирование оказывают влияние многие факторы: рельеф местности; состав горных пород; процессы эрозии и др.

По форме поперечного профиля различают следующие типы речных долин (рис. 4): щель (каньон), теснина, ущелье, U-образная долина, корытообразная долина, трапецеидальная долина, ящикообразная долина, неясно выраженная долина. По очертанию в плане лолины подразделяют на прямые, извилистые (ме- андрируюшие) и долины с озеровидными расширениями (четкообразные).

Рис. 4. Типы поперечных профилей речных долин: а — щель (каньон); б — теснина, ущелье; в — U-образная долина; г — корытообразная долина; д — трапецеидальная долина; е — ящикообразная долина; ж — неясно выраженная долина

Сильно различаются между собой горные и равнинные долины. Для первых характерна значительная глубина при относительно небольшой ширине и неравномерное падение продольного профиля. Вторые, как правило, широки, имеют незначительную глубину и крутизну склонов, небольшие уклоны и т. п.

Главная река с притоками образуют речную систему. Главной обычно считается самая длинная и многоводная река, однако целый ряд названий главных рек укрепился исторически. В этом случае главной рекой становилась та, которую люди знали раньше, дольше и лучше. Например, река Миссури длиннее и полноводнее главной реки Миссисипи. Наряду с речными существуют озерно-речные системы. Они формируются гам, где реки протекают через озера, например, р. Нева протекает через Ладожское озеро.

Каждая река обладает определенными характеристиками, в том числе длиной, площадью водосборного бассейна, годовым стоком, максимальным и средним расходом воды и еще целым рядом показателей.

Длина реки — протяженность реки от истока до устья.

Речной бассейн

Речной бассейн (водосборный бассейн реки) — территория земной поверхности, с которой все поверхностные и грунтовые воды стекают в реку с ее притоками. Бассейн реки включает поверхностный и подземный водосборы. Поверхностный водосбор представляет собой участок земной поверхности, с которого поступают воды в данную речную систему или определенную реку. Подземный водосбор образуют толщи рыхлых отложений, из которых вода поступает в речную сеть. Но так как определить границы подземного водосбора очень сложно, за величину речного бассейна принимается только площадь поверхностного водосбора.

Бассейны отдельных рек разделяются водоразделами.

Водораздел — граница между речными бассейнами. Он лучше выражен в горах, чем на равнинах.

Густота речной сети определяется отношением суммарной протяженности всех рек к площади водосборного бассейна.

Падение — разница высот между истоком и устьем.

Уклон реки — отношение падения к длине реки, измеряемое в метрах на километр (м/км).

Речной сток

Речной сток (в широком смысле) — это перемещение воды в виде потока по речному руслу. На него оказывают влияние многие факторы.

В узком смысле речной сток — это расход воды в реке за определенный период (обычно за год).

Расход воды — количество воды, которое протекает через живое сечение реки в единицу времени. Обычно величину расхода принято выражать в кубических метрах в одну секунду (м 3 /с), а малые расходы (меньше 0,1 м 3 /с) — в литрах в секунду (л/с).

Живое сечение реки — площадь поперечного сечения водного потока.

Годовой сток — количество воды, протекающей за год через устье реки.

Мутность воды — количество взвешенных частиц, содержащихся в 1 м 3 воды (г/м 3 ) или в литре воды (мг/л).

Тепловой режим рек зависит от климата и источников питания. По тепловому режиму выделяют три основных типа рек:

  • с постоянно теплой водой без сезонных колебаний температуры: Амазонка, Конго, Нигер и др.;
  • с сезонными колебаниями температуры воды, но не замерзающие зимой: Сена, Темза и др.;
  • с большими сезонными колебаниями температуры, замерзающие зимой: Волга, Амур, Маккензи и др. в умеренном и субарктическом климатических поясах.

Водный режим рек характеризуется совокупным изменением во времени уровней и объемов воды в реке.

Уровень воды — высота водной поверхности реки относительно определенной нулевой отметки.

Характерные периоды с определенными уровнями и объемами воды в реке называют фазами водного режима. У разных рек они различны и зависят от климатических условий и соотношения источников питания: дождевого, снегового, подземного и ледникового.

Основные фазы водного режима — это половодье и межень.

Половодье — ежегодно повторяющийся в один и тот же сезон высокий и длительный подъем уровня воды в реке, сопровождающийся затоплением поймы. В этот период реки имеют наибольшую водность. На половодье приходится большая часть годового стока рек (до 60-80 %). Половодья вызываются весенним таянием снега на равнинах, летним таянием снега и льда в горах и в полярных областях, длительными обильными дождями в теплый период года. В зависимости от того, что является причиной половодья, этот период на различных реках бывает в разные сезоны года, например, летом на р. Ганг, Инд, Янцзы, Меконг вследствие муссонных летних дождей и таяния ледников в горах; зимой на реках Средиземноморья (Гвадиана, Гвадалквивир и др.) из-за зимних дождей.

Межень (маловодье) — период длительных низших уровней и расходов воды в реке при преобладании подземного питания. Летняя межень обусловлена интенсивным испарением и просачиванием воды в грунт, несмотря на наибольшее количество осадков в это время. Зимняя межень — результат отсутствия поверхностного питания. В это время реки существуют лишь за счет подземных вод.

Источник

Adblock
detector