Русло річки Розміри і форма русла сильно змінюються по довжин ?? е річки виходячи з водності річки, будови долини, характеру порід, що складають русло. Морфологічні особливості русла бувають охарактірізовать за допомогою плану русла з нанесеними на ньому Ізобати, або горизонталями, і поперечного профілю русла.
Перетин русла вертикальною площиною, перпендикулярної до напрямку течії, прийнято називати водним перетином потоку. Частина площі водного перерізу, де спостерігаються швидкості течії, прийнято називати площею живого перерізу. Та ж частина площі водного перерізу, де швидкості течії практично відсутні, прийнято називати площею мертвого простору.
В живому перетині потоку розрізняють площа живого перетину # 969; (Км 2) і змочений периметр # 967; (М), що представляє собою довжину лінії, що обмежує змочену частину живого перерізу. Відношення величини площі живого перетину до змоченій периметру прийнято називати гідравлічним радіусом R. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, R = # 969; / # 967 ;. Відношення величини площі живого перетину до ширини ?? е річки B прийнято називати середньою глибиною h живого перетину, або h = # 969; / B.
Елементи живого перетину - площа його, гідравлічний радіус, середня глибина - не залишаються постоянними. Величини їх знаходяться в прямій залежності від рівнів води в річці: з підвищенням рівнів вони збільшуються, з пониженням зменшуються.
Поздовжній прфіля річки. Поздовжній профіль річок характеризується поздовжнім профілем річкової долини і поздовжнім профілем водної поверхності.Разность висот Dh двох будь-яких точок водної поверхні по довжин ?? е річки прийнято називати падінням її. Відношення величини падіння до довжин ?? е даної ділянки L прийнято називати ухилом i річки. Таким чином. i = Dh / L. Падіння виражається зазвичай в метрах на 1 км; ухил ж являє собою величину безрозмірну і виражається у вигляді десяткового дробу або проміле (в сантиметрах на 1 км).
Поздовжній профіль річки характеризує зміну по довжин ?? е потоку відміток дна і вільної поверхні води. Лінія дна по поздовжньому профілі нд ?? егда хвиляста внаслідок чергування глибоких і дрібних місць в руслі річки. Лінія ж поздовжнього профілю водної поверхні носить порівняно плавний характер.
Зазвичай поздовжні профілі будують по лінії найбільших глибин. На поздовжньому профілі показують: лінію дна річки по фарватеру; меженний рівень води; максимальний рівень води; лінії правого і лівого берегів; перекати (перевали), пороги, місця впадання приток; водомірні пости, репери, мости, дамби.
Для загальної оцінки ухилу річки введено поняття''среднего зваженого уклона'' I (% о), що представляє собою умовний вирівняний ухил ламаного профілю, еквівалентний сумі приватних середніх ухилів поздовжнього профілю водотоку.
де, li - приватних ділянок поздовжнього профілю між точками перегинів, км; L - гідрографічна довжина водотоку до пункту спостережень, км; I i - приватні середні ухили окремих ділянок поздовжнього профілю водотоку,% о.
Профілі окремих річок, природно, носять різний характер виходячи з ухилу долини, літологічного складу порід в руслі і на водозборі, гідологіческог режиму стоку води і наносів, положення русла в плані і інших чинників.
Встановлено такі типи поздовжніх профілів дна річок:
1. Увігнутий зі зменшенням ухилу дна від витоку до гирла річки.
2. Прямолін ?? ейний. спостерігається частіше нд ?? його у малих річок.
3. Опуклий при збільшенні ухилу дна від витоку до гирла річки.
Перебудова поздовжнього профілю в більшості випадків супроводжується глибинної і планової (бічний) ерозією.
Поперечний профіль річки. Форма поперечних профілів річок відрізняється великою різноманітністю. Так, на викривлених ділянках профіль дна річки асиметричний. Вертикаль із більшою кількістю зміщена ближче до увігнутому березі. Лінія поверхні води в поперечному перерізі має нахил, крім дуже рідкісних випадків, коли на кріволін ?? ейних ділянках річки відцентрова сила і сила обертання Землі при алгебраїчному складанні дають нуль. Форма поперечних перерізів повинна бути схематизувати у вигляді параболи. Для русел з заплавами можлива схематизація у вигляді параболічного русла і горизонтальної симетричною або несиметричною заплави.
На поперечному профілі показивют: дно або ложе - найнижча частина на поперочном профілі (підводна частина русла); урізу води (правий і лівий) - лінія перетину поверхні води в руслі з берегом (глибина води дорівнює нулю); берег-надводна частина русла (правий і лівий) вище урізу води; брівка - лінія сполучення берега з дном русла; глибина русла (h) - Расстоян по вертикалі від дна до рівня води; висота берега - перевищення його бровки над урізу води; ширина русла (L) - відстань між бровками берегів.
Поперечний профіль водної поверхні річки. Поперечний профіль водної поверхні річки, взагалі кажучи, не є горизонтальну лінію. Він характеризується, з одного боку, наявністю перевищення рівня води у одного берега над рівнем в іншого, а з іншого - в ряді випадків є досить складні криві лінії.
Причини, що викликають різницю в рівнях у протилежних берегів, полягають в наступному. Русло річки ніколи не буває прямолін ?? ейним. При русі води на ділянці з заокругленням розвивається відцентрова сила. Ступінь кривизни русла характеризується так званим радіусом кривизни, що представляє собою радіус кола дуга якої збігається з кривою, що зображає обриси русла на даній ділянці. Центр кола прийнято називати центром кривизни. Кожна частка води, що рухається на заокругленні, відчуває дію відцентрової сили, спрямованої по радіусу кривизни (рис.7).
Величина цієї сили
де m - маса частинки; v - поздовжня швидкість руху частинки; R - радіус кривизни. На рис 7а ця сила зображена у вигляді вектора, спрямованого в сторону увігнутого берега. Під дією цієї сили частка буде спрямовуватися до увігнутому березі.
Кожна частинка, крім того, знаходиться під дією сили тяжіння f. зображеної на рис. 7б у вигляді вектора, спрямованого зверху вниз по вертикалі. На цьому ж малюнку сила Р1 зображена у вигляді горизонтальної лінії.
Рівнодіюча обох сил Р утворює деякий кут a з вертикально спрямованим вектором, що зображує силу f.
Відомо, що рівень поверхні нд ?? егда нормальна до рівнодіючої нд ?? ех сил, спрямованих на неї. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, рівень поверхні під дією обох сил - відцентрової Р1 і сили тяжестіf - займе положення ДЕ, що становить кут a, дорівнює куту між силами Р і f, так як сторони кутів fМР і ЕМВ взаємно-перпендикулярні. Відомо, що сила тяжіння f = mg. де m - маса частинки; g - прискорення сили тяжіння. З трикутника fМР видно, що tga = Р1:
Мал. 7. Дія відцентрової сили на водну поверхню на вигині.
а - план ділянки, б - живий перетин.
Інша причина, що викликає різницю рівнів у протилежних берегів. - сила Коріоліса. Відомо, що під дією обертання Землі навколо осі нд ?? е рухомі тіла відхиляються від первісного напрямку руху в північній півкулі вправо, у південному - вліво. Величина сили Коріоліса
де m - маса частинки; w - кутова швидкість добового обертання Землі; j - широта місця. Подібно до того, як і в попередньому випадку, рівнодіюча двох сил - сили тяжіння і Коріоліса Р2 становитиме деякий кут з напрямком сили тяжіння, отже, і поверхня води складе такий же кут з горизонтальною площиною. Звідси поперечний ухил, викликаний дією сили Коріоліса, буде дорівнює
або, так як 2 w = 0.0001458,
Важливо зауважити, що для випадку. розглянутого раніше, ᴛ.ᴇ. для річки зі швидкістю течії V = 2.5 м / cек при ширин ?? е річки 200 м і для j = 55 0. поперечний ухил i = 0.000030, а перевищення рівня води у правого берега над рівнем у левогоDh = 0.003 м, або 0.3 см .
У тих випадках, коли напрямок сили Коріоліса збігається з напрямком відцентрової сили потоку на заокругленні, рівнодіюча цих сил буде дорівнює їх сумі, ᴛ.ᴇ. Р1 + Р2. при протилежних напрямках цих сил рівнодіюча буде дорівнює їх різниці ᴛ.ᴇ. Р1 -Р2.
Читайте також
Площа, обмежену профілем дна і рівнем води, нормально розташовану до середньої течії потоку, називають площею водного перерізу. Поперечний профіль водного перетину будують по відстаням промірних вертикалей від постійного початку і глибин. Вертикальний. [Читати далі].