3.6 Морфометрические хар-ки русла.

При определении расходов и объемов воды в реках, кол-ва наносов и др. гидравлич. элементов, возникает необходимость в определении морфометрических характеристик русла. Основой для их получения являются поперечные профили и план русла реки в горизонталях и изобатах. Сечение потока плоскостью, перпендикулярной динамической оси потока наз. поперечным сечением потока. Оно ограничено снизу дном, с боков берегами русла, а сверху свободной поверхностью. Различают: живое водное сечение и мертвое пространство.

Часть площади поперечного сечения, в которой можно измерить скорости сечения наз. живым сечением. Участки на которых скорости отсутствуют или их значения меньше тех, которые можно измерить, что наблюдаются у пологих берегов заросших растительностью наз. мертвыми пространствиями.

Площадь водного сечения зависит от уровня воды в реке. Уровень воды – высота поверхности воды, отсчитываемая относительно некоторой постоянной плоскости сравнения. Основными морфометрич. хар-ми живого сечения речного потока явл: 1)ширина(В); 2)площадь(ω); 3)средняя глубина(h_ср); 4)макс глубина; 5)смоченный периметр; 6)гидравлический радиус.

Ширина живого сечения (В) – расстояние между урезами правого и левого берегов. В среднем глуб. сеч.=ω/В.

Смоченный периметр(χ) – длина подводного контура поперечного сечения, т.е. длина линии дна и берегов между урезами. При увеличении смоченного периметра возрастает сопротивление, оказываемое руслом движущейся жидкости, за счет трения о стенки русла. Гидравлический радиус (R=ω/χ). Для широких русел, для которых В>10Н, можно применять R=h_ср.

Шероховатость русла обуславливается наличием неровностей на дне и берегах русла, оказывая повышенное сопротивление течению воды. Различают: абсолютную и относительную шероховатость. Высоту выступов над средней линией дна наз. абсолютной шероховатостью (Δ).

Отношение Δ, к средней глубине потока наз. относительной шероховатостью. Шероховатость русла речного потока определяется хар-ом грунтов, слогающих дно и пойму, степенью развития донных гряд, хар-ром растительности в русле и на пойме и др. факторами. Для количественной оценки шероховатости в гидравлич. расчетах применяют коэффициент шероховатости (n), устанавливаемый по спец. шкале. От коэф. n зависит скоростной коэф. в формуле Шези: с=(1/n)*R^у.

y=1,5*√n, если R<1м; y=1,3*√n, если R>1м;

Чем больше n, тем меньше с.

§3.7 Водный и гидрологический режим рек. Фазы водного режима.

Совокупность характерных особенностей изменения расходов и уровней воды во времени наз. водным режимом рек. Более широким понятием явл. гидрологический режим водных объектов. Гидрологический режим проявляется в многолетних сезонных и суточных колебаниях: 1)уровня воды(режим уровней); 2)водности или расхода воды(режим стока); 3)ледовых явлений(ледовый режим); 4)температуры воды(термич. режим); 5)кол-ва и состава переносимого потоком твердого материала(режим наносов); 6)состава и концентрации растворенных в-в (гидрохимич. режим); 7)изменение русла реки(режим руслового процеса). В зависимости от наличия или отсутствия на реке гидротехнических сооружений влияющих на гидрологический режим, различают: зарегулированный и естественный (бытовой) режим.

Из хар-к гидрологического режима особое место занимает режим стока рек, который характеризует степень обводненности территорий потенциальные запасы для целей гидроэнергетики, водоснабж., мелиорации, а также размеры водных путей сообщения. В режиме стока рек выделяют ряд характерных периодов (фаз) в зависимости от изменения условий питания: половодье, паводки, межень.

Половодье хар-тся наибольшей в году водностью, высоким и длительным подъемом уровней, обычно сопровождаемым выходом воды на пойму. Вызывается главным видом питания. На равнинных реках – снеготаянием, на высокогорных – таянием снега и ледников, на муссонных и тропических зонах – выпадением летних продолжительных дождей. Для рек одной климатической зоны половодье ежегодно повторяется в один и тот же сезон, но с различной интенсивностью и продолжительностью. В зависимости от условий формирования, половодье может быть: весенним, летним, весенне-летним. Таяние снега на водосборах равнинных рек обуславливает возникновение весеннего половодья. Таяние высокогорных снегов и ледников, а также выпадение продолжительных дождей – половодья весенне-летнего и летнего типа.

Паводки – быстрые и сравнительно кратковременные подъемы уровня воды в реке. В отличие от половодья возникает не регулярно, образуется в результате выпадения дождей, ливней и снеготаяния во время зимних оттепелей.

Межень – фаза водного режима, хар-щаяся малой водностью, длительным стоянием низкого уровня воды в реке, вследствие сильного уменьшения или прекращения поверхностного стока. В этот период река питается главным образом, за счет подземных вод. На большинстве рек, различают летнюю и зимнюю межень. Зимняя межень совпадает с периодом ледостава. Расходы воды от начала замерзания рек постепенно снижаются, достигая минимума перед вскрытием. Это связано с истощением запасов подземных вод.