6 Між площею басейну f, його середньою шириною Вб та довжиною ріки l є досить тісний зв’язок. Він виражається рівнянням:

L = 2,9 √F (2.6)

де F і L відповідно в км² та км. Для невеликих басейнів (з F< 250 км²) постійний коефіцієнт складає 1,6. Для гірських рік величина коефіцієнту може складати 2,4-2,5, тобто дещо менше, ніж для великих рівнинних рік в основному рівнянні, що пояснюється меншою звивистістю гірських рік порівняно з рівнинними.

Необхідно визначити значення зв’язуючого коефіцієнту для заданого басейну і пояснити його відмінність від зазначеного вище:

L = х √F (2.7)

Зв’язок середньої ширини басейну з його площею для крупних басейнів виражається рівнянням:

В_б = F / L = 0,35 √‾F км, (2.8)

Ширина басейну в даному випадку отримана діленням площі на довжину ріки. Для малих басейнів (F< 250 км²) постійний коефіцієнт збільшується майже вдвічі – малі басейни виявляються як би відносно “ширше”, ніж великі, що пов’язано з їх меншою звивистістю.

Необхідно визначити значення зв’язуючого коефіцієнту для заданого басейну і пояснити його відмінність від зазначеного вище:

В_б = х √F (2.9)

Основні терміни.

До великих відносяться ріки, басейн яких лежить в декількох географічних зонах. Гідрологічний режим великих рік не притаманний рікам окремих зон. Їх площа басейну більше 50 000 км². Середні ріки мають басейн в одній географічній зоні з характерним для цієї зони гідрологічним режимом. Їх площа басейну лежить в межах від 50 000 до 2 000 км². Малі ріки відрізняються від середніх тим, що їх гідрологічний режим може відхилятися від характерного режиму рік даної географічної зони під впливом місцевих факторів. Їх площа менше 2 000 км².

Контрольні питання.

1 Які ви знаєте морфометричні характеристики ріки та її басейну ?

2 Чим відрізняється у визначенні середня ширина басейну від максимальної?

3 Що таке густина річкової мережі ?

4 Як визначається коефіцієнт розвитку довжини вододільної лінії ?

5 Що таке коефіцієнт звивистості ріки ?

6 Яка різниця між басейнами малих, середніх і великих рік?

7 Як впливає коефіцієнт асиметрії басейну на режим ріки ?

8 Як визначити довжину басейну ріки ?

9 Як пов’язані між собою морфометричні характеристики ріки ?

10 Які закономірності статистичного характеру існують в будові річкових систем (за Хортоном)?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Побудова повздовжнього та поперечного профілів ріки

Вступ. Виконання цієї лабораторної роботи ставить перед собою завдання навчити студентів будувати повздовжній та поперечний профілі ріки та визначити нахил ріки і основні морфометричні характеристики русла, а саме: площу водного перерізу, ширину, середню глибину живого перерізу, змочений периметр та гідравлічний радіус.

Під час виконання цієї лабораторної роботи студенти повинні закріпити знання таких основних понять і формул, отриманих на лекціях, як: падіння ріки, нахил ріки, базис ерозії, типи повздовжніх профілів, типи річкових долин за характером поперечного профілю, головні морфологічні елементи долини: дно, русло, заплава, схили, тераси; морфологічні характеристики русла: водний переріз, мертвий простір та живий переріз.

Порядок виконання роботи:

1 За картою визначити абсолютні висоти в (м) витоку, гирла заданої ріки та всіх горизонталей, що перетинають русло головної ріки.

2 За картою визначити відстані в (км) між всіма горизонталями, що перетинають русло головної ріки.

3 Побудувати повздовжній профіль ріки.

4 Розрахувати загальний нахил ріки та середній нахил ріки.

5 Визначити тип повздовжнього профілю.

6 Побудувати профіль поперечного перерізу русла ріки.

7 Визначити основні морфометричні характеристики русла:

а) ширину водного перерізу;

б) площу водного перерізу;

в) середню глибину водного перерізу;

г) змочений периметр;

д) гідравлічний радіус.

8 Замалювати схематичний поперечний профіль річкової долини, на якому позначити: дно долини, русло, заплаву, схили, тераси, а також морфологічні елементи схилу та терас: підошву та бровку.

Хід виконання роботи.

1 Скласти журнал запису для побудови повздовжнього профілю ріки. Дані знімаються з топографічної карти Івано-Франківської або Львівської області масштабу 1:200 000. Варіантність роботи зберігається на протязі 1, 2, 3 і 4 лабораторних робіт. Тобто всі розрахунки проводять для ріки, яка була вибрана на першому занятті.

По-перше, на карті потрібно відшукати всі горизонталі (лінії однакової висоти), які перетинають русло головної ріки Вашого басейну. Місця перетину можна позначити на кальці олівцем.

По-друге, потрібно визначити висоту кожної горизонталі в метрах, а також висоту гирла (чи замикаючого створу) і витоку ріки. На карті масштабу 1:200 000 суцільні горизонталі проведені через 20 м (переважно на рівнинній території) або через 40 м (переважно на гірський території). Відповідно горизонталі жирним шрифтом (кожна п’ята) проведені через 100 м або через 200 м.

2 За допомогою курвімерта по карті вимірюється відстань між горизонталями по довжині ріки від замикаючого створу до витоку. Тобто, вимірюється відстань від гирла до першої горизонталі, що перетинає русло, далі між першою і другою, між другою і третьою, і так до останньої, наприкінці – між останньою і витоком ріки. Результати записуються у вигляді таблиці, приклад якої наведений нижче.

3 Повздовжній профіль ріки будується на міліметрівці. На горизонтальній вісі відкладають відстані по довжині ріки, а по вертикальній – абсолютні відмітки дна або рівня води. Відлік відстані ведеться від гирла або замикаючого створу як найбільш стабільної точки. Масштаби приймаються різні: більш крупний для висот, більш дрібний для горизонтальних відстаней.

Тобто, на горизонтальній вісі повинна вміститись довжина ріки, причому нуль відліку буде розташований справа на вісі, а зліва, в точці перетину координат, буде знаходитись відмітка, що відповідає значенню довжини ріки. Значення відстані від гирла до точки побудови визначається шляхом сумування відстаней між горизонталями в зростаючому порядку.

Таблиця 3.1-Журнал запису для побудови повздовжнього профілю ріки Мізунька

№ ч/ч	Ріка- пункт	Відстань між горизонталями км	Абсолютна відмітка, м	Нахил водної поверхні, м/км
1	гирло	3,5	400	11,4
2	с.м.т.Вигода		440
…	………	………	……….	………….
18	гирло струмка Соболь	1,2	1000	166,67

Продовження таблиці 3.1

№ ч/ч	Ріка- пункт	Відстань між горизонталями км	Абсолютна відмітка, м	Нахил водної поверхні, м/км
19	витік		1200

4 Для визначення загального нахилу ріки також знадобляться дані таблиці. Загальний нахил дорівнює відношенню падіння від витоку до гирла до довжини ріки (м/км).

(Н_витоку - Н_гирла)/L (3.1)

Для визначення середнього нахилу ріки за даними таблиці визначити нахил водної поверхні між кожними сусідніми горизонталями, потім вирахувати середній нахил як середній арифметичний (м/км).

5 Визначити до якого типу повздовжніх профілів належить побудований профіль за наведеними нижче малюнками.

6 Побудувати профіль водного перерізу на міліметрівці за даними приведеної нижче таблиці 3.2, 3.3 (по варіантах).

На горизонтальній вісі абсцис відкладаються відстані від постійного початку, причому початком відліку може бути не 0м, а більш зручне значення, наприклад, 20м або 24м. На вертикальній вісі ординат, яка спрямована донизу, відкладаються глибини русла ріки в м. Графік будується в четвертій чверті координат.

Рисунок 3.1–Типи повздовжніх профілів ріки

Рисунок 3.2–Схематичний вигляд профілю поперечного перерізу русла ріки

Масштаби приймаються різні: більш крупний для глибин (наприклад, в 1 см - 0,1 м або в 1 см - 0,2 м), більш дрібний для горизонтальних відстаней від постійного початку (наприклад, в 1 см - 2 м або в 1 см - 4 м).

7 Визначити основні морфометричні характеристики русла:

а) ширину водного перерізу;

Ширина живого перерізу В (м) – відстань по прямій між урізами води лівого і правого берегів у випадку співпадіння площ живого та водного перерізів. Визначається за профілем.

б) площу водного перерізу;

Площа живого перерізу ω (м²) – це площа водного перерізу за вирахуванням сумарної площі мертвих просторів. Вираховується на поперечному розрізі русла за допомогою планіметра або палетки.

Для цього на побудований графік поверх водного перерізу простим олівцем наноситься палетка розміром 11 см. Палеткою називається прозора пластинка з мережею квадратів, площа яких відома в масштабі карти. Підраховується площа живого перерізу спочатку за графіком в см², потім, враховуючи масштаб графіка, перераховується в м².

в) середню і максимальну глибину водного перерізу;

Середня глибина живого розрізу h_ср(м) дорівнює відношенню площі живого перерізу до його ширини:

h_{с р} = ω / В (3.2)

Максимальна глибина водного перерізу h_max (м) визначається за побудованим графіком.

г) змочений периметр;

Змочений периметр z (м) - це довжина лінії, по якій вода доторкається до нерухомих твердих границь потоку. Визначається за допомогою курвіметра. Перераховується в натуральну величину згідно масштабу графіка, тобто виміряну довжину лінії змоченого периметру визначити в масштабі глибини, потім додати величину ширини живого перерізу.

Таблиця 3.2–Журнал промірних глибин перерізу ріки (7 створів)

№ про- мір- ної точки	Відстань від пос-тійного початку, м	Г л и б и н а (м) 7 створів відповідають 7 варіантам роботи
		Вар. 1	Вар. 2	Вар. 3	Вар. 4	Вар. 5	Вар. 6	Вар. 7
Уріз пр.бер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Уріз лів.бер	24,6 25,0 27,0 29,0 31,0 33,0 35,0 37,0 39,0 41,0 43,0 45,0 47,0 49,0 51,0 53,0 55,0 57,2	0,00 0,28 0,29 0,32 0,34 0,41 0,46 0,50 0,70 0,80 0,95 1,04 0,87 0,73 0,62 0,52 0,31 0,00	0,00 0,25 0,35 0,42 0,46 0,50 0,60 0,68 0,76 0,85 0,99 1,12 1,13 1,10 1,00 0,80 0,55 0,00	0,00 0,15 0,24 0,33 0,54 0,66 0,78 0,85 0,92 1,05 1,10 1,07 0,93 0,75 0,58 0,43 0,29 0,00	0,00 0,32 0,37 0,53 0,71 0,95 1,07 1,13 1,09 1,01 0,96 0,89 0,78 0,69 0,52 0,45 0,31 0,00	0,00 0,19 0,25 0,34 0,47 0,59 0,77 0,93 0,99 1,10 1,18 1,03 1,01 0,98 0,91 0,86 0,23 0,00	0,00 0,12 0,31 0,48 0,64 0,71 0,92 1,11 1,00 0,93 0,84 0,71 0,55 0,48 0,32 0,14 0,05 0,00	0,00 0,23 0,32 0,39 0,46 0,55 0,70 0,81 1,15 1,21 1,04 0,99 0,88 0,82 0,73 0,55 0,33 0,00

д) гідравлічний радіус.

Гідравлічний радіус R (м) – це відношення площі живого перерізу до змоченого периметру:

R = ω / z (3.3)

6 Замалювати схематичний поперечний профіль річкової долини, на якому позначити: дно долини, русло, заплаву, схили, тераси, а також морфологічні елементи схилу та терас: підошву та бровку.

Таблиця 3.3–Журнал промірних глибин перерізу ріки (7 створів)

№ про- мір- ної точки	Відстань від пос-тійного початку, м	Г л и б и н а (м) 7 створів відповідають 7 варіантам роботи
		Вар. 8	Вар. 9	Вар. 10	Вар. 11	Вар. 12	Вар. 13	Вар. 14
Уріз пр.бер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Уріз лів.бер	37,5 38,0 40,0 42,0 44,0 46,0 48,0 50,0 52,0 54,0 56,0 58,0 60,0 62,0 64,0 66,0 68,0 69,5	0,00 0,08 0,19 0,22 0,34 0,41 0,56 0,60 0,70 0,80 0,95 1,04 0,87 0,73 0,62 0,52 0,21 0,00	0,00 0,05 0,15 0,22 0,36 0,40 0,50 0,68 0,76 0,85 0,99 1,12 1,13 1,10 1,00 0,80 0,55 0,00	0,00 0,15 0,24 0,33 0,54 0,66 0,78 0,85 0,92 1,05 0,92 0,77 0,63 0,55 0,48 0,33 0,19 0,00	0,00 0,12 0,27 0,33 0,41 0,65 1,07 1,13 0,99 0,71 0,66 0,49 0,38 0,29 0,22 0,15 0,11 0,00	0,00 0,19 0,35 0,54 0,77 0,89 0,97 1,23 1,29 1,10 0,78 0,63 0,51 0,38 0,21 0,16 0,03 0,00	0,00 0,12 0,21 0,38 0,54 0,71 0,92 1,21 1,00 0,93 0,84 0,71 0,65 0,48 0,32 0,24 0,15 0,00	0,00 0,13 0,22 0,39 0,46 0,55 0,70 0,81 1,15 1,21 1,04 0,99 0,88 0,72 0,53 0,35 0,13 0,00

Основні терміни.

Повздовжнім профілем ріки називається графік, який характеризує зміну відміток дна русла або водної поверхні по довжині ріки.

Падінням ріки називається різниця висот двох яких-небудь точок дна або водної поверхні.

Розрізняють загальний (головний) та місцевий базис ерозії. Загальним базисом ерозії є рівень моря або озера, куди впадає головна ріка системи. Місцевим базисом ерозії для даної ріки є рівень води тієї ріки, куди вона впадає, або вихід на поверхню важко розмиваємих гірських порід, які утворюють пороги і водоспади.

Типи повздовжніх профілів:

• плавноувігнутий, який характеризується зменшенням величини нахилу від верхів’я до гирла;

• прямолінійний, який відрізняється однаковими нахилами на всьому протязі ріки;

• опуклий, для якого характерні понижені нахили в верхів’ї та підвищенні в нижній течії;

• сходинчастий – з різкими змінами нахилів по довжині ріки.

За характером поперечного профілю розрізняють такі п’ять основних типів долин: щілини, каньйони, ущелини, трапецевидні, коритоподібні.

Руслом називається найнижча частина долини, яка постійно зайнята водним потоком.

Заплава – частина долини, яка в повінь (або в паводок) щорічно заливається водою.

Водним перерізом ріки називається переріз потоку в площині, яка перпендикулярна його динамічній вісі. Ділянки водного перерізу, в яких немає течії води, називаються мертвим простором. Решта водного перерізу – живим перерізом.

Контрольні питання.

1 Як побудувати повздовжній профіль ріки ?