Річкову систему складають головна річка, що впадає в приймальний водойму (океан, море, безстічне озеро), і все впадають в неї притоки різного порядку.
Вода, стікаючи зі схилів після випадання опадів, спочатку утворює дрібні борозенки, які, зливаючись, утворюють русла.
Руслом називається вироблене водотоком ложе, по якому постійно або періодично відбувається рух води.
Сукупність русел постійних і тимчасових водотоків називається руслової мережею. Частина руслової мережі з русел постійних водотоків називається річковою мережею.
Всі водотоки (постійні і тимчасові), а також водойми у вигляді озер, боліт і водосховищ становлять гідрографічну мережу території. Таким чином, річкова мережа лише частина гідрографічної мережі.
Кожна річка має витік, тобто місце на земній поверхні, звідки вона бере початок. Джерелом може бути озеро, льодовик, болото, джерела і місце злиття двох річок.
Гирлом річки називається місце впадання її в море, озеро або іншу річку.
У річці також розрізняють верхнє, середнє і нижню течію.
Основні гідрографічні характеристики річкової системи: довжина складових її річок, густота річкової мережі, звивистість і розгалуженість річок.
Відношення довжини ділянки річки Li до довжини li, що з'єднує кінці цієї ділянки, називається коефіцієнтом звивистості річки на цій ділянці:
Коефіцієнт звивистості на окремих ділянках річок змінюється від 1 до 2-3, а іноді і більше.
Оскільки на окремих ділянках звивистість річки різна, загальний коефіцієнт звивистості річки визначають за формулою:
Між довжиною річки L (км) і площею басейну F (км 2) є певний зв'язок, близька до квадратичної:
Наприклад, для річок колишнього СРСР отримана така усереднена емпірична залежність:
Сума довжин всіх річок в межах басейну або будь-якої території дає довжина річкової мережі ΣLi. Ставлення протяжності річкової мережі до площі басейну F характеризує густоту річкової мережі басейну або території:
Густота річкової мережі в межах рівнинних територій Європейської частини Росії в цілому зменшується з півночі на південь: в лісовій зоні вона становить 04- 0,6 км / км 2. в степовій 0,2- 0,3, на Прикаспійської низовини зменшується до 0, 05. На Кавказі зі збільшенням висоти місцевості густота річкової мережі зростає до 0,8-1,0, а іноді і до 2 км / км 2 (А. Н. важливо, 1976).
Розгалуженість. Нерідко русло розгалужується на кілька приток (рукавів). Ступінь розгалуженості виражається відношенням суми довжин всіх приток і головного русла до довжини відповідної ділянки головного русла L:
Водозбір і басейн річки
Слід розрізняти водозбір і басейн річки. Водозбір річки - це частина земної поверхні і товщі грунтів і грунтів, звідки ця річка отримує своє харчування. Оскільки харчування річок може бути поверхневим і підземним. Розрізняють поверхневий і підземний водозбори, які можуть не збігатися. Басейн річки - це частина суші, що включає дану річкову систему і обмежена орографическим вододілом.
Зазвичай водозбір і басейн річки збігаються. Однак нерідкі випадки і їх розбіжності. Так, якщо в межах річкового басейну частину території виявляється бессточной, то вона, залишаючись частиною басейну, до складу водозбору річки не входить. Такі випадки дуже характерні для посушливих районів з плоским рельєфом.
Розрізняють фізико-географічні та морфометричні характеристики басейнів.
До перших відносяться: географічне положення, кліматичні умови (опади, температура), геологічна будова і грунтовий покрив, рельєф водозбору, рослинний покрив, озерність, заболоченість.
До морфометричних характеристик відносяться: площа, форма, висота і нахил водозбору.
Площа водозбору визначає водність річки і умови формування стоку. Визначають планіметром або палеткой по картах.
Підсумовуючи послідовно від витоку до гирла площі басейнів річок 1-го порядку можна побудувати графік наростання площі басейну по довжині головної річки.
Довжина площі басейну Lб визначається відстанню по прямій від гирла річки до найбільш віддаленої точки басейну.
Найбільша ширина басейну Вб проводиться перпендикулярно довжині його в найбільш широкому місці.
Середня ширина басейну Вб.ср. визначається шляхом ділення площі басейну на його довжину. т. е.
Форма водозбору може характеризуватися коефіцієнтом асиметрії басейну:
де F л і Fп - площа лівобережної та правобережної частин водозбору.
Річкові басейни зазвичай мають грушоподібної форми і характеризуються коефіцієнтом розвитку вододільній лінії басейну - Кв. визначеному як відношення довжини вододільній лінії S до довжини окружності кола s з площею дорівнює площі річкового басейну
F = πR 2. тоді (30)
Кв = S / s = 0.282 S /. (31)
Найменше можливе значення Кв = 1, а зазвичай він становить від 1,2 до2,6.
Середню висоту басейну визначають по карті басейну в горизонталях:
де fi - площа між горизонталями; hi - пор. висота площадки між горизонталями; F- площа басейну.
Ухил водозбору. Ухил між двома горизонталями iбудет дорівнює:
де # 8710; H - перетин горизонталей; b- середня відстань між горизонталями.
Середньозважений ухил водозбору дорівнює:
де li - довжина горизонталей, м.
Долина і русло річки
Долини - витягнуті знижені форми рельєфу із загальним нахилом тальвега. За походженням річкові долини можуть бути тектонічними, льодовиковими і ерозійними.
За формою поперечного профілю їх підрозділяють на тіснини, каньйони, ущелини, V-образні, трапецієподібні, коритоподібні і ін.
У долинах можуть утворюватися тераси: акумулятивні - в результаті врізання річки у власні відкладення і ерозійні - в результаті дії потоку на корінні породи.
Руслом річки називається частина долини, по якій здійснюється річковий стік. Частина дна долини, по якій проходить стік в період низьких вод - корінне або межень русло, а частина долини, складена наносами і періодично затоплювана під час повені і паводки, - заплава.
Межі русла річки чітко визначаються берегами і бровками русла. Заплава чітких меж не має.
У поперечному профілі долини виділяють схили долини (разом з уступом долини і надзаплавних терасами) і дно долини. В межах дна (ложа) долини знаходяться русло річки і заплава.
Русла річок за формою в плані поділяються на прямолінійні, звивисті (меандрирующие), розділені на рукава, розкидані (блукаючі).
Основні морфологічні елементи русла наступні: закруту (меандри), затоплювані рухливі підвищення дна - осередки і більш високі, більш стабільні і закріплені рослинністю острова, глибокі і дрібні ділянки русла - плеса і перекати, донні гряди різного розміру.
Смуга в руслі річки з глибинами, найбільш сприятливими для судноплавства, називається фарватером. Іноді крім фарватеру виділяють лінію найбільших глибин. Лінії на дні річкового русла, що з'єднують точки з однаковими глибинами, називають Ізобати.
Основними морфометричними характеристиками річкового русла є площа поперечного перерізу. ширина русла В між урізу при заданому його наповненні, максимальна глибина русла hmax. Середню глибину русла hср. в даному поперечному перерізі обчислюють за формулою:
Для більшості річкових русел виконується наближене співвідношення hср
2 / 3hmax. У звивистому руслі максимальна глибина зазвичай зміщена до увігнутому березі.
У гідравлічних розрахунках часто використовують ще дві характеристики русла річки - довжину самочинного периметра p і гідравлічний радіус R, що дорівнює:
Змочений периметр - це довжина підводного контуру поперечного перерізу річкового русла, тобто лінія контакту води з обмежуючими її твердими поверхнями - з дном і берегами, а взимку також і з крижаним покривом.
Для широких і відносно неглибоких русел і для періоду відкритого русла (без крижаного покриву) величини гідравлічного радіусу R і середньої глибини hср практично збігаються, оскільки в цих випадках p
Максимальна ширина русла на річках може досягати десятків кілометрів (р. Амазонка), а максимальна глибина - 100 -110 м (пониззя Єнісею).
Поздовжній профіль річки
Поздовжній профіль характеризує зміну по довжині річки відміток дна і водної поверхні. Будується зазвичай за даними спостережень за рівнем в меженний період. Дані наводяться одного миттєвого рівню (особливо ретельно в паводок).
Типи поздовжніх профілів.
1. Профіль рівноваги річки або увігнутий профіль характеризується зменшенням ухилу дна від витоку до гирла. Утворюється в результаті настання рівноваги між ерозією, транспортом і акумуляцією наносів при стабільному базисі ерозії. (Хоча повного рівноваги ніколи не спостерігається).
2. Прямолінійний, спостерігається частіше у малих річок (степове Заволжя).
3. Опуклий або скидний, характеризується збільшенням ухилу дна від витоку до гирла. Зустрічається рідко.
Іноді як окремий виділяють ступінчастий профіль - з водоспадами і порогами (в горах).
Визначальними тип поздовжнього профілю причинами є:
- топографія (віддаленість від базису і різниця висот гирла і витоку);
- літологія (якими геологічними породами складний водозбір);
- гідрологічний режим території (кількість опадів, їх розподіл в часі, дружність паводків та ін.).
Перегини поздовжнього профілю зазвичай приурочені до місць впадання приток (нижче їх профіль, як правило, виполажівается), а також до місцевих базисів ерозії, в якості яких можуть бути головна річка для припливу, пороги, водоспади, проточні озера, водосховища та ін. Рівень приймального водойми (океану, моря, безстічного озера), куди впадає річка, називають загальним базисом ерозії.
Для характеристики крутизни поздовжнього профілю річок використовують поняття ухил річки (окремо для дна і водної поверхні). Ухил річки обчислюють за формулою:
де # 8710; Hi - падіння, Li - довжина річки на ділянці. Довжину вимірюють вздовж русла, і тому I являє собою не тангенс, а синус кута нахилу дна або водної поверхні до горизонту. Величина I для водної поверхні річки завжди позитивна (виключення - лише гирла річок, схильних до дії припливів і нагонов), а для дна (в цьому випадку замість I зазвичай пишуть iо) може на деяких ділянках приймати і негативні значення, наприклад в місці різкого зменшення глибин на перекаті. Ухил річки I - величина відносна, і її висловлюють в частках одиниці,%,% о. У багатьох випадках гідрологи використовують також таке поняття, як падіння на 1 км довжини річки: величину падіння рівня # 8710; H, виражену в сантиметрах, ділять на довжину ділянки русла Li в кілометрах. Цю величину називають кілометріческім падінням.