Jokien nopeus. Jokien virtaamat ja valumat

virtausnopeus valuva vesi

Virtaavan veden rooli maan päällä on valtava ja se on aina herättänyt ihmisen huomion, ei turhaan, muinaisista ajoista lähtien monet joet on personoitu; ja nykyajan tieteen silmissä joet ovat fyysisen maantieteen aktiivisin elementti. Jotkut niistä ovat rauhallisia, niissä on hidas virtaus ja säännöllinen veden nousu, joka on helppo ennakoida; toiset - kuljettavat nopeasti ja nopeasti myrskyisiä vesiä, nostavat yhtäkkiä tasoaan ja yhtä äkillisesti laskevat sitä.

Mutta joet eivät ole pelkästään maantieteellinen tekijä sinänsä, vaan myös sinänsä, ne työskentelevät samalla väsymättä muuttaakseen maapalloa; tämän vuosisatojen aikana tehdyn virtaavan veden geologisen työn tulokset ovat niin suuria, että maat menettävät täysin alkuperäisen ulkomuotonsa: missä aikoinaan nousivat korkeita vuoria, on nykyään vain aaltoilevia tasankoja ja toisaalta korkeita tasangot muuttuivat vuoristoisiksi tai mäkillisiksi alueiksi.

Ihmiselämä on niin läheisessä yhteydessä virtaavien vesien järjestelmään, että ihmisen osoittama suuri kiinnostus jokia kohtaan on itsestään selvää. Suuret joet ovat monessa maassa halvin luonnollinen liikenneväline, ja kaukaa pohjoisessa ne ovat usein ainoa kulkuväline, ei vain kesällä, vaan myös talvella, jolloin niiden jäinen pinta tarjoaa parhaan tavan. Jopa aavikkomaissa, kuten esimerkiksi Saharassa, kuivat joenuomat määräävät karavaanireittien suunnan. Muinaisista ajoista lähtien Amu Darya (muinainen Oxus), Syr Darya (muinainen Jaxart) määritteli kauppareittien suunnan Keski-Aasian läpi. Tiettyjen maiden, kuten Kanadan, Yhdysvaltojen keskiosan ja Siperian nopea kolonisaatio tulee ymmärrettäväksi vain, jos otetaan huomioon jokien sijainti näissä maissa. Jokien kommunikaatiokeinoina tarjoamat mukavuudet houkuttelevat ihmisiä rannoilleen ja ovat yksi kaupunkien syntytekijöistä erityisesti jokireittien risteyksissä. Joet ovat vielä tärkeämpiä välittäjinä valtameren ja maiden sisätilojen välillä, ei turhaan, lähellä niiden suuta, suurimmat kauppakaupungit, kuten Lontoo, Rotterdam, Antwerpen, Hampuri, Aleksandria, Kalkutta, Shanghai, Montreal, Quebec, New Orleans, Montevideo, Leningrad jne.

Toisaalta tiettyjen jokien, kuten Niilin, Tigriksen ja Eufratin, tulvat mahdollistivat sivilisaatioiden kehittymisen aivan aavikon rajoilla. Jokien merkitys maan elämässä on niin suuri, että kaikissa sivistysvaltioissa on syntynyt erityisiä järjestöjä hydrografian tutkimukseen ja jokien ja niiden hallinnon systemaattinen tutkiminen on alkanut jo kauan sitten. Ranskassa Service nydrometrique de la Seine perustettiin ennen sääasemien perustamista, Saksassa julkaistiin useita arvokkaita monografioita kaikkien suurten jokien tutkimuksesta Reinistä Veikseliin, Amerikan yhdysvalloissa, Geologian tutkimuskeskus tekee järjestelmällistä jokien tutkimusta. Tonavan ja erityisesti sen sivujokien Tissan, Marosin ja muiden Unkarin tulvien voimakkaat ja tuhoisat tulvat johtivat kokonaisen hydrologisten laitosten verkoston luomiseen, ja Budapestissa oli keskusasema. IVY-joista Dneprille, Volgalle ja useille muille joille tehtiin yksityiskohtaisempi tutkimus 1800-luvulla; 1800-luvun lopulla Euroopan Venäjällä lisäksi erityinen tutkimusretkikunta työskenteli tärkeimpien jokien lähteiden kartoittamiseksi A.A. Tillon yleisjohdolla, joka tarjosi arvokasta materiaalia teidän yläjuoksunne hydrologiaan. tärkeimmät vesivaltimot. Jokaisen joen tyypillisin piirre on sen hallinto, eli sen korkeuksien muutos vuoden aikana: virtaama, sedimentti, lämpötila, kemia jne. Joen kunnon selvittämiseksi on tarpeen määrittää olemassa oleva suhde sen altaaseen sataneen sademäärän ja jokea alas virtaavan vesimassan välillä.

Tämän jälkimmäisen määrittämiseksi riittää tietää joen poikkileikkauspinta-ala (ns. elävä osa) ja sen virtauksen keskinopeus tietyssä paikassa, koska näiden kahden suuruuden tulo antaa meille vaaditun määrän joen varrella virtaavaa vettä tietyssä aikayksikössä, esimerkiksi sekunnissa, minuutissa jne. Kuitenkin joen veden virtauksen määrittäminen enemmän tai vähemmän merkittävältä ajanjaksolta, ja varsinkin kokonainen vuosi, ei ole helppo tehtävä, sillä sekä virtaama että joen asuinosuus muuttuvat jatkuvasti ympäri vuoden.

Virran nopeuden määritys tehdään joko yksinkertaisten kellukkeiden, kuten pullojen, tai tarkempien laitteiden, joita kutsutaan levysoittimiksi, avulla.

Havainnot osoittavat, että virtauksen nopeus joessa yleensä laskee yläjuoksusta alavirtaan. Syynä tähän on se, että vesi kokee liikkeensä aikana kitkaa sekä ulkoisesti pohjaa, rantoja ja ilmaa vasten että sisäisesti vesihiukkasten epätasaisesta nopeudesta ja liikesuunnasta johtuen. Loppujen lopuksi veden liikkeen aikana kohtaamat esteet ovat niin suuria, että ne imevät kaiken veden saaman kiihtyvyyden putoaessaan lähteistä suuhun.

Tietyn joen elävän osan kitkasta johtuen suurin nopeus (jos joen halkaisija on säännöllinen) on keskellä, mutta ei pinnalla, vaan jossain matalassa syvyydessä, koska pinnalla vesi kokee kitkaa ilmaa vasten. Epäsymmetrisen asuinosan tapauksessa suurin nopeus on joen syvimmän loukun yli, lähempänä yhtä rantaa. Yhdistämällä joen poikkileikkausten pisteet, joissa virtaus on nopein, saadaan käämitysviiva, jota kutsutaan joen ytimeksi tai akseliksi. Visuaalinen käsitys nopeuksien jakautumisesta tietyssä elävässä joen osassa voidaan saada yhdistämällä linjoja - isotaksia - pisteitä, joilla on sama nopeus. Ylemmän isotaksin keskellä kulkee joen keskivirta.

Jos tuulta ei ole ja pohjan epätasaisuus on normaali, niin jokaisella yksittäisellä pystysuoralla suurin nopeus on pinnasta noin 1/5 pystysuoran syvyydestä.

Suurimman nopeuden pisteen sijainti määräytyy pinta- ja pohjanopeuksien suhteen (pinta- ja pituuskitkan suhde). Pohjan karheuden lisääntyminen johtaa pohjanopeuden laskuun ja vastaavan suurimman nopeuden pisteen lähestymisen pintaan.

Joen vedenkorkeus ei ole aina sama. Veden nousun (nousun) aikana sen horisontti väylän keskellä kohoaa hieman ja laskun aikana se laskee keskeltä ja nousee rantojen lähelle. Tämä johtuu siitä, että kanavan pohja lähellä pankkeja luo vastuksen veden liikkeelle.

Kaavio elävästä virrasta veden vähenemisen ja jyrkän lisääntymisen aikana

Veden jyrkän laskun myötä kaikki joella kelluvat esineet (tukit, roskat jne.) vedetään sen keskiosaan, kanavan suoralle osalle ja lähemmäksi koveraa rantaa sen mutkassa. Tämä näkyy erityisen hyvin keväällä, kun tulvinut joki tulee väylään ja yksittäiset jäälautat ja muut kelluvat esineet liikkuvat veden läpi hahmottaen tiukasti sauvan nauhamaista ääriviivaa.

Veden nousun aikana rannoilla liikkuu erilaisia ​​kelluvia esineitä liukuen pois virran keskelle muodostuneesta vesipullaasta. Roiskeen leikkaa virta, josta se tulee jyrkkä, vesi on himmeän keltaista tai tummaa. Veden vähentyessä roiske lisääntyy ja muuttuu lempeäksi.

Vavan suunta on erityisen voimakas siellä, missä virta on voimakas ja sen tuulesta aaltoileva pinta on kevyt, selkeästi rajattu nauhamainen, paikoin katkennut kaistale.

Navigaattori voi määrittää virtojen suunnat ja nopeudet penkkien ääriviivoja pitkin perustuen siihen, että sydän kulkee koverien rinteiden läheltä. Jos rannikko on reunustettu, virtaus sen välittömässä läheisyydessä on erityisen nopeaa. Virran nopeus on suurempi, mitä pienempi kanavan leveys ja suurempi sen kaltevuus.

Virran suunnan ja nopeuden voivat määrittää aluksesta näkyvät erilaiset rannikkokohteet: pensaat, paalut, kivet jne. Suurella virtausnopeudella vesi nousee näiden esineiden yläpuolelle muodostaen suvanteen.

Virran paineen alaisena tulvineet pensaat keinuvat, tärisevät rytmisesti ja aallot liikkuvat pois jäykistä esineistä - pilareista, paaluista, siltatuista. Mitä suurempi virtausnopeus, sitä terävämpi aallonmuodostuskulma ja sitä korkeampi aalto. Pienellä virralla kohteen alla näkyy heikko jälki.

Virran suunnan ja likimääräisen nopeuden määräävät veden pinnalla kelluvat esineet, mukaan lukien erityisesti tätä tarkoitusta varten veteen heitetyt esineet, sekä lauttojen kulman sijainti, joihin poijut on asennettu. Mitä voimakkaampi virta, sitä enemmän poijut ja virstanpylväät kallistuvat.

Kitkaa lisäävä vastatuuli vähentää pintanopeutta ja poistaa suurimman nopeuden pinnalta. Jos pintanopeus on yhtä suuri kuin alin nopeus, suurin nopeus on pystysuoran keskellä. Talvella jään alla, erittäin karkealla pohjapinnalla, suurin nopeus liikkuu lähemmäs pohjaa.

Virran suuntaan puhaltava tuuli ei hidasta veden pintakerroksia, vaan ajaa niitä, joten suurin pystynopeus nousee pintaan.

Näin ollen virtausnopeus määräytyy:

• 1) joen pinnan kaltevuus,
• 2) kanavan muoto,
• 3) kanavan karheus.

Tässä tapauksessa on pidettävä mielessä, että nopeus määräytyy joen vedenpinnan kaltevuuden mukaan, ei kanavan kaltevuuden mukaan. Jos veden pinta on vaakasuora (esimerkiksi padon edessä), virtaa ei ole.

Chezyn kaava, joka antaa nopeuden riippuvuuden sen määräävistä tekijöistä, mahdollistaa ennakoinnin, kuinka nopeus muuttuu näiden tekijöiden muuttuessa.

Epätasaisen veden liikkeen nopeuksien vuoksi asuinosassa joen pinta ei ole vaakasuora; joen pinnan noustessa vettä virtaa enemmän keskelle kuin reunoille ja pinta saa kuperan muodon, mikä näkyy hyvin selvästi esimerkiksi joissamme ennen jään hajoamista: veden lisääntymisen vuoksi. , jää saa myös kuperan muodon keskelle ja pintasulamisvedet kerääntyvät rantojen lähelle muodostaen tänne pitkiä lätäköitä, kun jään pinta jää keskellä kuivana. Kun vedet laskevat, suurin määrä vettä virtaa alas joen keskeltä ja joen pinta saa koveran muodon. Tuloksena oleva tasoero Mississippissä on 2 metriä.

Lisäksi joen poikittaisprofiilia vääristävät keskipakovoima, maan pyörimisestä johtuva Coriolis-voima ja joen poikki puhaltavat aaltotuulet. Nesteen liikettä on kahta tyyppiä - laminaarista ja turbulenttia.

Jos nopeus kussakin pisteessä on kuvattu vektorina (nopeuden suunnan ja suuruuden osoittava nuoli), niin laminaariliikkeen aikana nopeusvektori kussakin pisteessä on vakio eikä muutu. Tällaista nesteen liikettä havaitaan kapeissa putkissa pienillä nopeuksilla. Luonnossa pohjaveden liike pienten huokosten läpi lähestyy laminaarista. Laminaariliikkeen erikoistapaus on yhdensuuntainen suihku.

Pyörteiselle liikkeelle on ominaista epäjohdonmukaisuus, nopeusvektorin vaihtelevuus elävän osan tai pystysuoran jokaisessa pisteessä. Tätä vaihtelua kutsutaan pulsaatioksi. Näin ollen turbulentin liikkeen aikana jokainen tiettyyn pisteeseen saapuva vesihiukkanen kulkee sen läpi eri suuntiin ja eri lineaarisilla nopeuksilla. Turbulentti liike on luonnossa laajalle levinnyt. Kaikki melko nopeavirtaiset pintavedet ovat myrskyisiä. On turvallista sanoa, että joissa on vain myrskyisä virtaus. Erityinen pyörteisen liikkeen tapaus on pyörteet (pyörteet, suppilot jne.).

Pyörteisen liikkeen nopeusvektori voidaan hajottaa komponentteihin - vaaka-, pysty- ja lateraalisiksi. Vaakakomponentti luonnehtii ajautumista virtaa pitkin ja pystykomponentti vesihiukkasten liikettä ylös tai alas.

Joen virtauksen turbulenssin merkitys on erittäin suuri. Se määrittää jokiveden sekoittumisen ja materiaalin kuljetuksen suspensiossa.

Asuinalueen läpi virtaavan veden määrää (tilavuutta) aikayksikköä kohti kutsutaan joen virtaukseksi. Pitkällä aikavälillä tapahtuvaa virtausta kutsutaan valumiseksi. Yleensä on vuotuinen, kuukausittainen ja päivittäinen valuma.

Kun tiedämme joen varrella virtaavan vesimassan eri vuodenaikoina, voimme saada käsityksen sen tilasta. Selvyyden vuoksi veden virtauksen muutos voidaan ilmaista graafisesti ilmaistaen kulloinkin virtaavan veden määrää vastaaviin vesimassoihin verrannollisilla suorakulmioilla. Koska virtaaman määrittämiseen liittyy suuria hankaluuksia ja se on tehty pienelle määrälle jokia, ne rajoittuvat usein vain vesimittarin havaintoihin joen pinnan vaihteluista ja näiden vaihteluiden perusteella myös arvioida purkauksen muutosta saadakseen empiirisiä kaavoja purkauksen riippuvuudelle tason korkeudesta. Nämä kaavat menettävät merkityksensä, jos kanava on epävakaa (pesty tai peitetty).

Pinnalle kertyneen saostuman tiedetään valuvan pois, liukenevan ja imeytyvän. Vuotanut vesi ennemmin tai myöhemmin joko haihtuu tai liittyy viemäriin, joten keskimäärin pitkän ajan kuluessa voidaan katsoa, ​​että saostunut vesi osittain haihtuu ja osittain valuu pois. Jos valumakerroin on 30 %, tämä tarkoittaa, että sademäärästä 30 % on lasia ja loput 70 % on haihtunut.

Valumakertoimen arvo määräytyy yleisen maantieteellisen tilanteen - ilmaston, pinnan, kasvillisuuden - mukaan. Joten Pohjois-Euroopan jokien - Neva, Pohjois-Dvina, Pechora jne. - valumakerroin on yli 60%, Donilla se on noin 15%, Niilillä - noin 4%, Amazonilla - noin 30 %. Valtava haihdutus Niilin altaalla ja heikko Pohjois-Euroopassa ja antaa niin terävän kontrastin. Eri vuosina saman joen valumakerroin vaihtelee sademäärän mukaan. Kosteina vuosina valumakerroin on suurempi, kuivina vuosina pienempi.

Viemärömättömillä alueilla valumakerroin on nolla.

Syistä, jotka määräävät valumakertoimen, alueen ilmasto on asetettava ensimmäiselle sijalle. Lämpötila vaikuttaa sateen muotoon ja haihtumisen kulkuun. Korkeat lämpötilat ja alhainen kosteus vähentävät pintavuotoa ja sulkevat matalia jousia. Talvilepotilan aikana kasvillisuuden haihtuminen pysähtyy, jäätynyt maa estää veden tunkeutumisen syvyyksiin. Pitkien kylmien talvien alueilla talveksi satanut lumi säilyy kevääseen asti. Keväällä sulamisvesi lisää valumakerrointa huomattavasti.

Relieveys vaikuttaa myös valumakertoimen arvoon: merkittävä kaltevuus helpottaa valumista myös läpäiseville kiville. Vuoristopurot kuljettavat sateen jälkeen valtavasti vettä, ja sateen puuttuessa ne melkein kuivuvat, ei sateen puutteen vuoksi, vaan siksi, että niiden vedet valuvat liian nopeasti. Läpäisevät kivet aiheuttavat tasaisemman valumisen, läpäisemättömät kivet - virtausjärjestelmän.

Vuoristoalueilla metsä vaikuttaa suotuisasti jokien järjestelmään, hidastaa veden virtausta ja suojaa siten vuoren rinteitä eroosiolta. Yleensä metsällä on jokien virtausta säätelevä vaikutus, joka pienentää tulvan kokoa ja ylläpitää kosteusvarantoja kesän alkuun mennessä. Suot, toisin kuin yleisesti luullaan, eivät sovellu jokien ruokkimiseen. Turve, kuten sieni, imee kosteina aikoina paljon vettä ja kuumalla säällä haihtuu paljon. Oppokovin tutkimuksen mukaan soiden kuivatus ei ainoastaan ​​johda jokien matalistamiseen, vaan edistää niiden oikeampaa ravintoa.

Vuotokertoimen lisäksi valumakertoimen karakterisointiin käytetään myös valumamoduulia.

Vuotomoduuli on vesimäärä, ilmaistuna litroina, joka virtaa alas keskimäärin sekunnissa 1 neliömetriltä. km altaan aluetta. Insinööri Kocherin rakensi ääriviivakartan valumamoduulista Euroopan unionin alueelle. Kun tunnetaan altaan keskimääräinen valumakerroin, vuotuinen valuma-arvo voidaan laskea kertomalla valumamoduuli sekuntien määrällä vuodessa ja altaan pinta-alalla. On myös selvää, että valumakerroin liittyy läheisesti sateen määrään, haihdutukseen, topografiaan, kasvillisuuteen ja pinnan luonteeseen.

Joen rinne. Jonkin joen tyypillisin piirre on jatkuva veden liikkuminen lähteestä suulle, jota kutsutaan virtaus. Virtauksen syynä on kanavan kaltevuus, jota pitkin painovoimaa totellen vesi liikkuu suuremmalla tai pienemmällä nopeudella. Nopeus riippuu suoraan kanavan kaltevuudesta. Kanavan kaltevuus määräytyy kahden pisteen korkeuseron suhteesta näiden pisteiden välissä olevan osan pituuteen. Joten esimerkiksi jos Volgan lähteestä Kalinin 448:aan km, ja korkeusero Volgan ja Kalinin lähteen ja nomin välillä on 74,6 m, silloin Volgan keskimääräinen kaltevuus tällä osuudella on 74,6 m, jaettuna 448:lla km, eli 0,00017. Tämä tarkoittaa, että jokaista Volgan pituuden kilometriä kohden tällä alueella pudotus on 17 cm.

Joen pituusprofiili. Piirretään vaakaviivaa pitkin peräkkäin joen eri osien pituus ja pystysuoraa pitkin näiden osuuksien korkeudet. Yhdistämällä pystysuorien päät viivalla, saadaan piirustus joen pitkittäisprofiilista (kuva 112). Jos yksityiskohtiin ei kiinnitetä paljoa huomiota, niin useimpien jokien pitkittäisprofiili voidaan yksinkertaistaa laskevaksi, hieman koveraksi kaareksi, jonka kaltevuus pienenee asteittain lähteestä suulle.

Joen pituusprofiilin kaltevuus ei ole sama joen eri osuuksilla. Joten esimerkiksi Volgan yläosassa, kuten olemme jo nähneet, se on 0,00017, Gorkin ja Kaman suun välisellä osuudella 0,00005 ja osuudella Stalingradista Astrahaniin - 0,00002.

Suunnilleen sama Dneprin lähellä, jossa yläosassa (Smolenskista Orshaan) kaltevuus on 0,00011 ja alaosassa (Kahovkasta Hersoniin) 0,00001. Koskien sijaintiosuudella (Lotsmanskaja Kamenkasta Nikopoliin) joen pituusprofiilin keskimääräinen kaltevuus on 0,00042, eli lähes neljä kertaa suurempi kuin Smolenskin ja Orshan välillä.

Annetut esimerkit osoittavat, että eri jokien pituusprofiili on kaukana samasta. Jälkimmäinen on ymmärrettävää: joen pitkittäisprofiili heijastaa alueen kohokuvaa, geologista rakennetta ja monia muita maantieteellisiä piirteitä.

Harkitse esimerkiksi "askeleita" joen pituusprofiilissa. Jenisei. Täällä näemme osia suurista rinteistä Länsi-Sayanin, sitten Itä-Sayanin ja lopuksi Jenisein harjanteen pohjoiskärjessä (kuva 112). Joen pitkittäisprofiilin porrastettu luonne. Jenisei osoittaa, että nousut näiden vuorten alueilla tapahtuivat (geologisesti) suhteellisen hiljattain, eikä joki ole vielä ehtinyt tasoittaa uoman pitkittäistä käyrää. Sama on sanottava joen halkaisemista Bureinsky-vuorista. Cupid.

Toistaiseksi olemme puhuneet koko joen pitkittäisprofiilista. Mutta jokia tutkittaessa on joskus tarpeen määrittää joen kaltevuus tietyllä pienellä alueella. Tämä kaltevuus määräytyy suoraan tasoituksella.

Joen poikkiprofiili. Joen poikittaisprofiilissa erotamme kaksi osaa: jokilaakson poikittaisprofiili ja itse joen poikittaisprofiili. Meillä on jo käsitys jokilaakson poikittaisprofiilista. Se saadaan tavanomaisen maaston mittauksen tuloksena. Saadakseen käsityksen itse joen profiilista tai tarkemmin sanottuna joen väylästä on tarpeen tehdä mittauksia joen syvyyksistä.

Mittaukset tehdään joko käsin tai mekaanisesti. Käsin mittaamiseen käytetään harsinta- tai käsierää. Harsi on joustavasta ja kestävästä puusta (kuusi, saarni, pähkinäpuu) valmistettu pylväs, jonka halkaisija on 4-5 cm, pituus 4-7 m.

Harsinnan alapää on viimeistelty raudalla (rauta estää halkeilua ja auttaa painoaan). Harsi on maalattu valkoiseksi ja merkitty metrin kymmenesosina. Nollajako vastaa harsinnan alapäätä. Kaikella laitteen yksinkertaisuudellaan harsinta antaa tarkat tulokset.

Syvyysmittaukset tehdään myös manuaalisella erällä. Joen virtauksen myötä tontti poikkeaa pystysuorasta tietyn kulman verran, minkä vuoksi on tarpeen tehdä asianmukainen korjaus.

Pienten jokien luotaukset tehdään yleensä silloista. Joilla, joiden määrä on 200-300 m leveys, virtausnopeudella enintään 1,5 m sekunnissa mittauksia voidaan tehdä veneestä joen rannalta toiselle venytettyä kaapelia pitkin. Köyden tulee olla kireällä. Joen leveys on yli 100 m on tarpeen ankkuroida vene keskelle jokea kaapelin tukemiseksi.

Joilla, joiden leveys on yli 500 m, luotauslinja määräytyy johdon mukaan molemmille rannoille sijoitetut kyltit ja luotauspisteet määritetään goniometrisilla laitteilla rannalta. Luotausten määrä linjauksessa riippuu pohjan luonteesta. Jos pohjatopografia muuttuu nopeasti, luotauksia pitäisi olla enemmän, jos pohja on tasainen, niitä pitäisi olla vähemmän. On selvää, että mitä enemmän mittauksia, sitä tarkempi joen profiili on.

Joen profiilin piirtämistä varten piirretään vaakasuora viiva, jolle piirretään mittauspisteet mittakaavan mukaan. Jokaisesta kiimasta vedetään alas kohtisuora viiva, jolle piirretään myös mittauksista saadut syvyydet asteikolla. Yhdistämällä pystysuorien alapäät saamme profiilin. Koska jokien syvyys on hyvin pieni leveyteen verrattuna, profiilia piirrettäessä pystysuora mittakaava otetaan vaakasuuntaa suurempana. Siksi profiili on vääristynyt (liioitellut), mutta visuaalisempi.

Joen uoman profiilin perusteella voimme laskea joen vapaan alueen (tai vesiosuuden alueen) (fm 2 ), joen leveys (B), joen märän kehän pituus ( Rm) , suurin syvyys (hmaxm ), joen keskimääräinen syvyys ( h cpm) ja joen hydraulinen säde.

Elävä poikkileikkaus joesta jota kutsutaan vedellä täytetyn joen poikkileikkaukseksi. Mittausten tuloksena saatu kanavan profiili antaa vain kuvan joen elävästä osasta. Joen asuinosan pinta-ala lasketaan enimmäkseen analyyttisesti (harvemmin se määritetään piirustuksesta planimetrillä). Avoimen alueen laskeminen ( Fm 2) ota piirustus joen poikittaisprofiilista, jossa pystysuorat jakavat elävän osan alueen puolisuunnikkaan sarjaksi ja rannikkoosuudet näyttävät kolmioista. Jokaisen yksittäisen kuvan pinta-ala määritetään meille geometriasta tuntemillamme kaavoilla, ja sitten otetaan kaikkien näiden alueiden summa.

Joen leveys määräytyy yksinkertaisesti joen pintaa edustavan ylimmän vaakaviivan pituuden mukaan.

märkä ympärysmitta - tämä on joen pohjaviivan pituus profiilissa joen rannan reunasta toiseen. Se lasketaan lisäämällä joen elävän osan piirustuksen pohjaviivan kaikkien segmenttien pituus.

Hydraulinen säde on avoimen alueen osamäärä jaettuna kostuneen kehän pituudella ( R= F/R m).

Keskimääräinen syvyys on asuinosan pinta-alan osamäärä

jokia joen leveydelle ( h ke = F/ Bm).

Alankoisilla joilla hydraulinen säde on yleensä hyvin lähellä keskisyvyyttä ( R≈ h cp).

Suurin syvyys kunnostettu mittojen mukaan.

Joen taso. Joen leveys ja syvyys, avoin pinta-ala ja muut antamamme suuret voivat pysyä ennallaan vain, jos joen pinta pysyy ennallaan. Itse asiassa näin ei koskaan tapahdu, koska joen pinta vaihtelee koko ajan. Tästä on selvää, että joen tutkimuksessa joen pinnan vaihteluiden mittaus on tärkein tehtävä.

Mittausasemalle valitaan sopiva suora uoma jokiosuus, jonka poikkileikkausta ei vaikeuta matalikot tai saaret. Joen pinnan vaihteluiden havainnointi suoritetaan yleensä käyttämällä jalkatuki. Footstock on metreihin ja senttimetreihin jaettu tanko tai kisko, joka on asennettu lähelle rantaa. Jalan nollaksi otetaan (jos mahdollista) joen alin horisontti tietyssä paikassa. Kerran valittu nolla pysyy vakiona kaikissa myöhemmissä havainnoissa. Jalkakannattimen nolla on sidottu pysyvästi räppäri .

Tason vaihtelut havaitaan yleensä kahdesti päivässä (8 ja 20 tunnin kohdalla). Joihinkin pylväisiin on asennettu itsetallentavia limnigrafeja, jotka antavat jatkuvan tallennuksen käyrän muodossa.

Jalkakannan havainnoista saatujen tietojen perusteella piirretään kaavio tasojen vaihteluista jollekin ajanjaksolle: kaudelle, vuodelle, useille vuosille.

Jokien nopeus. Olemme jo sanoneet, että joen virtauksen nopeus riippuu suoraan väylän kaltevuudesta. Tämä riippuvuus ei kuitenkaan ole niin yksinkertaista kuin miltä ensi silmäyksellä näyttää.

Jokainen jokeen edes vähänkin tunteva tietää, että virran nopeus rantojen lähellä on paljon pienempi kuin keskellä. Tämä on erityisen hyvin veneilijöille tiedossa. Aina kun venemiehen on noustava jokea pitkin, hän pysyy rantaa vasten; kun hänen täytyy mennä alas nopeasti, hän pysyy keskellä jokea.

Tarkemmat havainnot joissa ja keinotekoisissa viroissa (joissa on säännöllinen kaukalomainen uima) osoittivat, että väylän välittömässä läheisyydessä oleva vesikerros liikkuu pohjaan ja väylän seiniin kohdistuvan kitkan seurauksena pienimmällä nopeudella. Seuraavalla kerroksella on jo suuri nopeus, koska se ei ole kosketuksessa kanavaan (joka on liikkumaton), vaan hitaasti liikkuvan ensimmäisen kerroksen kanssa. Kolmannella kerroksella on vielä suurempi nopeus jne. Lopuksi suurin nopeus löytyy kanavan pohjasta ja seinistä kauimpana olevasta virran osasta. Jos otamme virtauksen poikkileikkauksen ja yhdistämme saman virtausnopeuden paikat viivoilla (isotaksit), niin saadaan kaavio, joka kuvaa selkeästi erinopeuksisten kerrosten sijainnin (kuva 113). Tätä omituista kerrostettua virtauksen liikettä, jossa nopeus kasvaa jatkuvasti kanavan pohjalta ja seiniltä keskiosaan, kutsutaan ns. laminaarinen. Laminaariliikkeen tyypillisiä piirteitä voidaan kuvata lyhyesti seuraavasti:

1) virtauksen kaikkien hiukkasten nopeudella on yksi vakiosuunta;

2) nopeus lähellä seinää (lähellä pohjaa) on aina nolla, ja seinistä etäisyydellä se kasvaa vähitellen virtauksen keskikohtaa kohti.

Meidän on kuitenkin sanottava, että joissa, joissa uoman muoto, suunta ja luonne eroavat suuresti keinotekoisen virtauksen säännöllisestä kourun muotoisesta kanavasta, säännöllistä laminaarista liikettä ei havaita melkein koskaan. Jo vain yhdellä mutkalla kanavassa keskipakovoimien vaikutuksesta koko kerrosjärjestelmä siirtyy äkillisesti kohti koveraa pankkia, mikä puolestaan ​​aiheuttaa useita muita

liikkeet. Jos kanavan pohjassa ja reunoilla on ulkonemia, syntyy pyörteitä, vastavirtoja ja muita erittäin voimakkaita poikkeamia, jotka vaikeuttavat kuvaa entisestään. Erityisen voimakkaita muutoksia veden liikkeessä tapahtuu joen matalissa paikoissa, joissa virtaus murtuu viuhkamaisiksi suihkuiksi.

Kanavan muodon ja suunnan lisäksi virran nopeuden kasvulla on suuri vaikutus. Laminaariliike jopa keinotekoisissa virtauksissa (oikealla kanavalla) muuttuu dramaattisesti virtausnopeuden kasvaessa. Nopeasti liikkuvissa virroissa ilmaantuu pitkittäisiä kierteisiä suihkuja, joihin liittyy pieniä pyörreliikkeitä ja eräänlaista pulsaatiota. Kaikki tämä vaikeuttaa suuresti liikkeen luonnetta. Näin ollen joissa laminaarisen liikkeen sijasta havaitaan useimmiten monimutkaisempi liike, ns myrskyisä. (Pyörittelemme pyörteisten liikkeiden luonnetta myöhemmin, kun tarkastellaan virtauskanavan muodostumisen ehtoja.)

Kaiken sanotun perusteella on selvää, että joen nopeuden tutkiminen on monimutkainen asia. Siksi teoreettisten laskelmien sijasta on useammin turvauduttava suoriin mittauksiin.

Virtausnopeuden mittaus. Yksinkertaisin ja helpoin tapa mitata virtausnopeus on mitata käyttämällä kelluu. Tarkkailemalla (kellolla) aikaa, joka kuluu kellukkeen ohittamiseen kahdesta joen varrella tietyllä etäisyydellä toisistaan ​​sijaitsevasta pisteestä, voidaan aina laskea haluttu nopeus. Tämä nopeus ilmaistaan ​​yleensä metreinä sekunnissa.

Esittämämme menetelmä mahdollistaa vain ylimmän vesikerroksen nopeuden määrittämisen. Syvempien vesikerrosten nopeuden määrittämiseen käytetään kahta pulloa (kuva 114). Tässä tapauksessa yläpullo antaa keskinopeuden molempien pullojen välillä. Kun tiedämme veden virtauksen keskinopeuden pinnalla (ensimmäinen menetelmä), voimme helposti laskea nopeuden halutulla syvyydellä. Jos V 1 pinnalla on nopeutta, V 2 - keskinopeus, a V on sitten haluttu nopeus V 2 =( V 1 + V)/2 , mistä haluttu nopeus v = 2 v 2 - v 1 .

Verrattoman tarkempia tuloksia saadaan mittaamalla erikoislaitteella ns levysoittimet. Levysoittimia on monenlaisia, mutta niiden laitteen periaate on sama ja se on seuraava. Vaaka-akseli, jonka päässä on lapapotkuri, on liikkuvasti kiinnitetty runkoon, jonka takapäässä on ohjauskynä (kuva 115). Veteen laskettu laite peräsintä totellen nousee juuri virtaa vastaan,

ja lapapotkuri alkaa pyöriä vaaka-akselin mukana. Akseleissa on loputon ruuvi, joka voidaan liittää tiskiin. Katsoessaan kelloa tarkkailija käynnistää laskurin, joka alkaa laskea kierrosten määrää. Tietyn ajan kuluttua laskuri sammuu, ja tarkkailija määrittää virtausnopeuden kierrosten lukumäärällä.

Näiden menetelmien lisäksi he käyttävät mittausta erityisillä batometreillä, dynamometreillä ja lopuksi meille pohjaveden virtausnopeuden tutkimisesta tutuilla kemiallisilla menetelmillä. Esimerkki batometrista on prof. V. G. Glushkova, joka on kumipallo, jonka aukko on kohti virtausta. Veden määrä, joka onnistuu pääsemään ilmapalloon aikayksikössä, mahdollistaa virtausnopeuden määrittämisen. Dynamometrit määrittävät paineen voiman. Painevoiman avulla voit laskea nopeuden.

Kun on saatava yksityiskohtainen käsitys nopeuksien jakautumisesta joen poikkileikkauksessa (elävässä osassa), toimi seuraavasti:

1. Piirretään joen poikittaisprofiili, ja mukavuussyistä pystysuora mittakaava on 10 kertaa suurempi kuin vaakasuuntainen.

2. Pystysuorat viivat piirretään pisteisiin, joissa virtanopeuksia mitattiin eri syvyyksillä.

3. Jokaisessa pystysuorassa asteikolla on merkitty vastaava syvyys ja vastaava nopeus.

Yhdistämällä pisteitä, joilla on yhtäläinen nopeus, saadaan käyräjärjestelmä (isotookit), joka antaa visuaalisen esityksen nopeuksien jakautumisesta tietyssä elävässä joen osassa.

Keskinopeus. Monia hydrologisia laskelmia varten tarvitaan tietoja joen elävän osan veden keskimääräisestä virtausnopeudesta. Mutta keskimääräisen veden nopeuden määrittäminen on melko vaikea tehtävä.

Olemme jo sanoneet, että veden liike virrassa ei ole vain monimutkaista, vaan myös epätasaista ajallisesti (pulsaatio). Havaintosarjan perusteella meillä on kuitenkin aina mahdollisuus laskea keskimääräinen virtausnopeus mille tahansa joen virtausalueen pisteelle. Kun pisteen keskinopeuden arvo on, voimme kuvata nopeusjakauman ottamaanamme pystysuoraan kaavioon. Tätä varten kunkin pisteen syvyys piirretään pystysuunnassa (ylhäältä alas) ja virtausnopeus vaakasuunnassa (vasemmalta oikealle). Teemme samoin muiden otamme pystysuoran pisteiden kanssa. Yhdistämällä vaakasuuntaisten (nopeuksia kuvaavien) viivojen päät saamme piirustuksen, joka antaa selkeän kuvan virtojen nopeuksista ottamamme pystysuoran eri syvyyksillä. Tätä piirrosta kutsutaan nopeuskaavioksi tai nopeushodografiksi.

Lukuisten havaintojen mukaan on käynyt ilmi, että täydellisen kuvan saamiseksi virtausnopeuksien jakautumisesta pystysuoraan riittää, että määritetään nopeudet seuraavissa viidessä pisteessä: 1) pinnalla, 2) 0,2:llah, 3) 0,6:llah, 4) 0,8:llahja 5) alareunassa laskettuna h - pystysyvyys pinnasta pohjaan.

Nopeuksien hodografi antaa selkeän kuvan nopeuksien muutoksista virran pinnasta pohjaan tietyllä pystysuoralla. Pienin nopeus virran pohjalla johtuu pääasiassa kitkasta. Mitä suurempi pohjan karheus, sitä voimakkaammin virran nopeudet pienenevät. Talvella, kun joen pinta on jään peitossa, jään pinnalle syntyy myös kitkaa, joka vaikuttaa myös virran nopeuteen.

Nopeushodografin avulla voimme laskea joen keskinopeuden tiettyä pystysuoraa pitkin.

Keskimääräinen virtausnopeus pystysuoralla virtausosuudella on helpoin määrittää kaavalla:

missä ώ on nopeushodografin pinta-ala ja H on tämän alueen korkeus. Toisin sanoen keskimääräisen virtausnopeuden määrittämiseksi pystysuuntaisen virtauksen poikkileikkauksella nopeushodografin pinta-ala on jaettava sen korkeudella.

Nopeushodografin pinta-ala määritetään joko planimetrillä tai analyyttisesti (eli jakamalla se yksinkertaisiin kuvioihin - kolmioihin ja puolisuunnikkaan).

Keskimääräinen virtausnopeus määritetään eri tavoin. Helpoin tapa on kertoa maksiminopeus (Vmax) karheuskertoimesta (P). Vuoristojokien karheuskertoimeksi voidaan katsoa noin 0,55, soralla uomilla 0,65 ja epätasaisen hiekka- tai savipohjan karkeuskertoimeksi 0,85.

Virtauksen elävän osan keskimääräisen virtausnopeuden määrittämiseksi tarkasti käytetään erilaisia ​​kaavoja. Yleisin on Chezy-kaava.

missä v - keskimääräinen virtausnopeus, R - hydraulinen säde, J- pintavirtauksen kaltevuus ja Kanssa- nopeustekijä. Mutta tässä nopeuskertoimen määrittäminen aiheuttaa merkittäviä vaikeuksia.

Nopeuskerroin määritetään erilaisilla empiirisilla kaavoilla (eli saatujen lukuisten havaintojen tutkimisesta ja analysoinnista). Yksinkertaisin kaava on:

missä P- karheuskerroin, a R - meille jo tuttu hydraulisäde.

Kulutus. Sisällä olevan veden määrä m, Joen tietyn elävän osan läpi sekunnissa virtaavaa kutsutaan joen virtaus(tälle kohteelle). Teoreettisesti kulutus (a) helppo laskea: se on yhtä suuri kuin joen elävän osan pinta-ala ( F), kerrottuna keskimääräisellä virtausnopeudella ( v), eli a= fv. Joten esimerkiksi jos joen asuinosan pinta-ala on 150 m 2, ja nopeus 3 m/s siis kulutus tulee olemaan 450 m 3 sekunnissa. Virtausnopeutta laskettaessa otetaan kuutiometri vesiyksikköä kohden ja sekunti aikayksikköä kohden.

Olemme jo sanoneet, että ei ole vaikeaa teoreettisesti laskea joen virtausta yhdelle tai toiselle pisteelle. Tämän tehtävän suorittaminen käytännössä on paljon vaikeampaa. Pysähdytään yksinkertaisimpiin teoreettisiin ja käytännön menetelmiin, joita useimmin käytetään jokien tutkimuksessa.

On monia eri tapoja määrittää veden virtaus joissa. Mutta ne kaikki voidaan jakaa neljään ryhmään: tilavuusmenetelmä, sekoitusmenetelmä, hydraulinen ja hydrometrinen.

Volumetrinen menetelmä käytetään menestyksekkäästi pienimpien jokien (lähteet ja purot) virtauksen määrittämiseen, joiden virtaama on 5-10 litraa (0,005- 0,01 m 3) sekunnissa. Sen olemus piilee siinä, että puro padotaan ja vesi laskee kourua pitkin. Kourun alle asetetaan ämpäri tai säiliö (riippuen virran koosta). Astian tilavuus on mitattava tarkasti. Astian täyttöaika mitataan sekunneissa. Osamäärä, joka jaetaan astian tilavuuden (metreinä) ajalla, joka kuluu astian täyttymiseen (sekunteina) as. kertaa ja antaa halutun arvon. Volumetrinen menetelmä antaa tarkimmat tulokset.

Sekoitusmenetelmä perustuu siihen, että jossain vaiheessa jokea päästetään puroon jonkinlaista suola- tai maaliliuosta. Määritettäessä suolan tai maalin pitoisuus toisessa alemmassa virtauspisteessä lasketaan vesivirtaus (yksinkertaisin kaava

missä q - suolaveden kulutus, k 1 - suolaliuoksen pitoisuus vapautuessa, 2 on suolaliuoksen pitoisuus alavirran pisteessä). Tämä menetelmä on yksi parhaista myrskyisille vuoristojoille.

hydraulinen menetelmä Se perustuu erilaisten hydraulisten kaavojen käyttöön, kun vesi virtaa sekä luonnollisten kanavien että keinotekoisten patojen kautta.

Annamme yksinkertaisimman esimerkin spillway-menetelmästä. Rakennuksessa on pato, jonka yläosassa on ohut seinä (puuta, betonia). Seinään leikataan suorakulmion muotoinen pato, jonka pohjan mitat ovat tarkasti määritellyt. Vesi valuu yli padon läpi ja virtausnopeus lasketaan kaavalla

(t - patokerroin, b - padon kynnyksen leveys, H- paine vuotoaukon reunan yli, g -painovoiman kiihtyvyys), Vuotoputken avulla on mahdollista mitata virtausnopeuksia 0,0005 - 10 m 3 / s. Sitä käytetään erityisen laajalti hydraulisissa laboratorioissa.

Hydrometrinen menetelmä perustuu avoimen alueen ja virtausnopeuden mittaukseen. Se on yleisin. Laskelma suoritetaan kaavan mukaan, kuten olemme jo sanoneet.

Stock. Joen tietyn elävän osan läpi sekunnissa virtaavaa vesimäärää kutsutaan virtaukseksi. Veden määrää, joka virtaa tietyn elävän joen osan läpi pidemmän ajanjakson aikana, kutsutaan valua. Virtauksen määrä voidaan laskea päivälle, kuukaudelle, vuodenajalle, vuodelle ja jopa useille vuosille. Useimmiten virtaama lasketaan vuodenaikojen mukaan, koska useimpien jokien vuodenaikojen vaihtelut ovat erityisen voimakkaita ja ominaisia. Maantieteellisesti erittäin tärkeitä ovat vuosivirtojen arvot ja erityisesti keskimääräisen vuotuisen virtauksen arvo (pitkän aikavälin tiedoista laskettu virtaus). Keskimääräinen vuotuinen virtaama mahdollistaa joen keskimääräisen virtaaman laskemisen. Jos virtaama ilmaistaan ​​kuutiometreinä sekunnissa, niin vuotuinen virtaus (erittäin suurien lukujen välttämiseksi) ilmaistaan ​​kuutiokilometreinä.

Virtaustiedon avulla voimme myös saada tietoa virtauksesta joltakin ajanjaksolta (kerrottamalla virtausnopeus otetun ajanjakson sekuntien lukumäärällä). Vuotoarvo ilmaistaan ​​tässä tapauksessa tilavuudellisesti. Suurten jokien virtaama ilmaistaan ​​yleensä kuutiokilometreinä.

Joten esimerkiksi Volgan keskimääräinen vuotuinen virtaus on 270 km 3, Dnipro 52 km 3, Obi 400 km 3, Jenisei 548 km 3, Amazonit 3787 km, 3 jne.

Jokia karakterisoitaessa on erittäin tärkeä valuma-altaan suuruuden suhde ottamamme joen valuma-alueen sateen määrään. Sateen määrä, kuten tiedämme, ilmaistaan ​​vesikerroksen paksuudella millimetreinä. Siksi valuman vertaamiseksi sademäärään on valuma ilmaistava myös vesikerroksen paksuudella millimetreinä. Tätä varten tietyn ajanjakson valumamäärä, ilmaistuna tilavuuksina, jaetaan tasaiseksi kerrokseksi koko havaintopisteen yläpuolella olevalle vesistöalueelle. Tämä arvo, jota kutsutaan viemärin korkeudeksi (A), lasketaan kaavalla:

MUTTA on tyhjennysaukon korkeus millimetreinä, K -kulut, T- ajanjakso, 10 3 käytetään metrien muuntamiseen millimetreiksi ja 10 6 neliökilometrien muuntamiseen neliömetreiksi.

Vuotomäärän suhdetta sateen määrään kutsutaan valumakerroin. Jos valumakerroin on merkitty kirjaimella a, ja sademäärä millimetreinä ilmaistuna, - h, sitten

Vuotokerroin, kuten mikä tahansa suhde, on abstrakti suure. Se voidaan ilmaista prosentteina. Joten esimerkiksi r. Neva A = 374 mm, h= 532 mm; siten, a= 0,7 tai 70 %. Tässä tapauksessa valumakerroin p. Neva antaa meille mahdollisuuden sanoa, että joen altaaseen putoavien sateiden kokonaismäärästä. Neva, 70% virtaa mereen ja 30% haihtuu. Näemme joella täysin toisenlaisen kuvan. Niili. Tässä A = 35 mm, h =826 mm; näin ollen a = 4 %. Tämä tarkoittaa, että 96 % Niilin altaan kaikista sateista haihtuu ja vain 4 % pääsee mereen. Jo annetuista esimerkeistä käy selväksi, mikä valtava arvo valumakertoimella on maantieteilijöille.

Otetaan esimerkkinä joidenkin Neuvostoliiton Euroopan osan jokien keskimääräinen sademäärä ja valuma.

Antamissamme esimerkeissä sademäärä, valuma-arvot ja siten valumakertoimet on laskettu vuosikeskiarvoina pitkän aikavälin tietoihin perustuen. On sanomattakin selvää, että valumakertoimet voidaan johtaa mille tahansa ajanjaksolle: päivä, kuukausi, vuodenaika jne.

Joissakin tapauksissa virtaus ilmaistaan ​​litroina sekunnissa per 1 km 2 allasalue. Tätä virtausnopeutta kutsutaan tyhjennysmoduuli.

Pitkän aikavälin keskimääräisen valuman arvo voidaan laittaa kartalle isolinoiden avulla. Tällaisella kartalla nielu ilmaistaan ​​altaan yksikköinä. Se antaa käsityksen siitä, että unionimme alueen tasaisten osien vuotuinen keskimääräinen valuma on luonteeltaan vyöhykeluonteista, ja valuman suuruus pienenee pohjoista kohti. Tällaisesta kartasta näkee kuinka suuri helpotus on valumalle.

Joen ravitsemus. Jokien ruokintaa on kolme päätyyppiä: pintavesien ruokinta, pohjavesien ruokinta ja sekaravinto.

Pintavesivarasto voidaan jakaa sateeseen, lumiseen ja jäätiköön. Sateen ruokinta on ominaista trooppisten alueiden joille, useimmille monsuunialueille sekä monille Länsi-Euroopan alueille, joilla on leuto ilmasto. Lumen ravinto on tyypillistä maille, joihin kerääntyy paljon lunta kylmän aikana. Tämä sisältää suurimman osan Neuvostoliiton alueen joista. Keväällä niille on ominaista voimakkaat tulvat. Erityisesti on syytä erottaa korkeiden vuoristomaiden lumet, jotka antavat suurimman määrän vettä myöhään keväällä ja kesällä. Tämä ruoka, jota kutsutaan vuoristo-lumiruoaksi, on lähellä jääkauden ruokaa. Jäätiköt, kuten vuoristolumet, tarjoavat vettä pääasiassa kesällä.

Pohjavettä syötetään kahdella tavalla. Ensimmäinen tapa on syöttää jokia syvemmällä pohjavesikerroksella, jotka menevät ulos (tai kuten sanotaan kiilautuvat) joenuomaan. Tämä on melko kestävä ruoka kaikkina vuodenaikoina. Toinen tapa on pohjaveden syöttäminen jokeen suoraan yhteydessä oleviin tulvakerroksiin. Korkealla seisovan veden aikana tulva kyllästyy vedellä, ja vesien alenemisen jälkeen se palauttaa hitaasti varansa jokeen. Tämä ruokavalio on vähemmän kestävä.

Joet, jotka saavat ravintoa joko pinta- tai pohjavedestä, ovat harvinaisia. Joet, joissa on sekaravintoa, ovat paljon yleisempiä. Joinakin vuodenaikoina (kevät, kesä, alkusyksy) pintavedet ovat heille vallitsevia, muina aikoina (talvella tai kuivuuden aikana) pohjaveden ravitsemus on ainoa.

Mainittakoon myös lauhdevesien ruokkimat joet, jotka voivat olla sekä pinta- että maanalaisia. Tällaiset joet ovat yleisempiä vuoristoalueilla, joissa lohkareiden ja kivien kerääntyminen huipuille ja rinteille tiivistää kosteutta huomattavia määriä. Nämä vedet voivat vaikuttaa valuman lisääntymiseen.

Jokien ravintoolosuhteet eri vuodenaikoina. Kipu talvellaSuurin osa joistamme saa ruokintaa yksinomaan pohjavedestä. Tämä ravinto on melko tasaista, joten useimpien jokien talvivirtaama voidaan luonnehtia tasaisimmaksi, ja se vähenee hieman talven alusta kevääseen.

Keväällä valuman luonne ja yleensä jokien koko järjestelmä muuttuu dramaattisesti. Talven aikana lumena kertynyt sade sulaa nopeasti ja suuret sulamisvedet sulautuvat jokiin. Tuloksena syntyy kevättulva, joka vesistön maantieteellisistä olosuhteista riippuen kestää enemmän tai vähemmän pitkään. Puhumme kevättulvien luonteesta hieman myöhemmin. Tässä tapauksessa huomaamme vain yhden tosiasian: keväällä maahan lisätään valtava määrä keväällä sulanutta lumivettä, mikä lisää valumista moninkertaisesti. Joten esimerkiksi Kamalla keskimääräinen virtaama keväällä ylittää talvivirran 12 ja jopa 15 kertaa, Okalla 15-20 kertaa; Dneprin virtaama Dnepropetrovskin lähellä keväällä ylittää joinakin vuosina 50 kertaa talvivirran, pienissä joissa ero on vieläkin merkittävämpi.

Kesällä joet (leveysasteillamme) ruokkivat toisaalta pohjavettä ja toisaalta suoraa sadeveden valumaa. Havaintojen mukaan akad. Oppokova Dneprin yläosan altaassa tämä suora sadeveden valuma kesäkuukausina on 10 %. Vuoristoalueilla, joilla valumaolosuhteet ovat suotuisammat, tämä prosenttiosuus kasvaa merkittävästi. Mutta se saavuttaa erityisen suuren arvon niillä alueilla, joille on ominaista ikiroudan laaja levinneisyys. Täällä jokaisen sateen jälkeen jokien pinta nousee nopeasti.

Syksyllä, kun lämpötila laskee, haihtuminen ja haihtuminen vähenevät vähitellen ja pintavirtaus (sadeveden valuma) lisääntyy. Tämän seurauksena syksyllä valuma yleisesti ottaen lisääntyy siihen asti, kun nestemäinen sade (sade) korvataan kiinteällä sateella (lumi). Syksyllä siis esim

meillä on maaperää ja saderavintoa, ja sade vähitellen vähenee ja loppuu kokonaan talven alkuun mennessä.

Tällainen on tavallisten jokien ravinto leveysasteillamme. Vuoristoisissa maissa vuoristolumien ja jäätiköiden sulamisvesiä lisätään kesällä.

Aavikon ja kuivien arojen alueilla vuoristolumen ja jään sulamisvedet ovat hallitsevassa asemassa (Amu-Darya, Syr-Darya jne.).

jokien vedenpinnan vaihtelut. Olemme juuri puhuneet jokien ravinto-olosuhteista eri vuodenaikoina, ja tämän yhteydessä todettiin, kuinka virtaama muuttuu eri vuodenaikoina. Nämä muutokset näkyvät selkeimmin jokien vedenkorkeuden vaihtelukäyrässä. Tässä on kolme kaaviota. Ensimmäinen kaavio antaa käsityksen jokien tason vaihteluista Neuvostoliiton Euroopan osan metsävyöhykkeellä (kuva 116). Ensimmäisessä kaaviossa (Volga-joki) on ominaista

nopea ja korkea nousu kestoltaan noin 1/2 kuukautta.

Kiinnitä nyt huomiota toiseen kuvaajaan (kuva 117), joka on tyypillinen Itä-Siperian taiga-vyöhykkeen joille. Keväällä on voimakas nousu ja sarja nousuja kesällä sateiden ja ikiroudan vuoksi, mikä lisää valumisen nopeutta. Saman ikiroudan läsnäolo, joka vähentää talven maaperän ruokintaa, johtaa talvella erityisen alhaiseen vedenpinnan tasoon.

Kolmas kaavio (kuva 118) näyttää jokien pinnan vaihtelukäyrän Kaukoidän taiga-vyöhykkeellä. Täällä ikiroudan vuoksi sama erittäin alhainen taso kylmällä kaudella ja jatkuvat jyrkät pinnan vaihtelut lämpiminä aikoina. Ne johtuvat keväällä ja alkukesällä lumen sulamisesta ja myöhemmin sateesta. Vuorten ja ikiroudan esiintyminen kiihdyttää valumista, mikä vaikuttaa erityisen voimakkaasti pinnan vaihteluihin.

Saman joen korkeuksien vaihtelu eri vuosina ei ole sama. Tässä on kaavio p:n tasojen vaihteluista. Kamas eri vuosille (kuva 119). Kuten näet, joella on eri vuosina hyvin erilainen vaihtelumalli. Totta, tässä valitaan jyrkimpien poikkeamien vuodet normista. Mutta tässä meillä on toinen kaavio p:n tasojen vaihteluista. Volga (kuva 116). Täällä kaikki vaihtelut ovat samantyyppisiä, mutta vaihteluväli ja vuodon kesto ovat hyvin erilaisia.

Yhteenvetona on todettava, että jokien pinnan vaihteluiden tutkimuksella on tieteellisen merkityksen lisäksi suuri käytännön merkitys. Puretut sillat, tuhoutuneet padot ja rannikkorakenteet, tulvineet ja joskus täysin tuhoutuneet ja huuhtoutuneet kylät ovat jo pitkään saaneet ihmiset kiinnittämään huomiota näihin ilmiöihin ja tutkimaan niitä. Ei ole ihme, että jokien vedenkorkeuden vaihteluhavaintoja on tehty muinaisista ajoista lähtien (Egypti, Mesopotamia, Intia, Kiina jne.). Jokiliikenne, tienrakennus ja erityisesti rautatiet vaativat tarkempia havaintoja.

Venäjän jokien korkeuden vaihteluiden havainnointi alkoi ilmeisesti hyvin kauan sitten. Kroonikoissa alkaen XV in., kohtaamme usein viitteitä joen tulvien korkeudesta. Moskova ja Oka. Havaintoja Moskva-joen tason vaihteluista tehtiin jo päivittäin. Ensiksi XIX sisään. päivittäisiä havaintoja tehtiin jo kaikkien purjehduskelpoisten jokien kaikilla tärkeimmillä laitureilla. Vuosi vuodelta hydrometriasemien määrä on kasvanut jatkuvasti. Vallankumousta edeltävinä aikoina meillä oli Venäjällä yli tuhat vedenmittauspylvästä. Mutta nämä asemat saavuttivat erityisen kehityksen Neuvostoliiton aikana, mikä on helppo nähdä alla olevasta taulukosta.

Kevättulva. Kevään lumen sulamisen aikana jokien vedenpinta nousee jyrkästi, ja yleensä väylän yli valuva vesi valuu rantojen yli ja usein tulvittaa tulva-alueen. Tätä useimmille joillemme ominaista ilmiötä kutsutaan kevättulva.

Tulvan alkamisaika riippuu alueen ilmasto-oloista ja tulva-ajan kestosta, lisäksi altaan koosta, jonka osat voivat olla erilaisissa ilmasto-oloissa. Joten esimerkiksi r. Dneprin (Kiovan lähellä olevien havaintojen mukaan) tulvan kesto on 2,5-3 kuukautta, kun taas Dneprin sivujokien - Sulan ja Psyolin - tulvan kesto on vain noin 1,5-2 kuukautta.

Kevättulvan korkeus riippuu monista tekijöistä, mutta tärkeimmät niistä ovat: 1) lumen määrä valuma-alueella sulan alkaessa ja 2) kevään sulan voimakkuus.

Myös vesistöalueen maaperän vesikyllästysaste, ikirouta tai sula maa, kevätsateet jne. ovat jonkin verran tärkeitä.

Useimmille Neuvostoliiton Euroopan osan suurille joille on ominaista veden keväinen nousu jopa 4 asteeseen m. Kuitenkin eri vuosina kevättulvan korkeus vaihtelee erittäin voimakkaasti. Joten esimerkiksi Volgalla lähellä Gorkin kaupunkia, veden nousu on 10-12 m, lähellä Uljanovskia 14 asti m; r:lle. Dnepri 86 vuoden havainnot (1845-1931) 2,1 m 6-7 ja jopa 8.53 asti m(1931).

Suurin veden nousu johtaa tulviin, jotka aiheuttavat suuria vahinkoja väestölle. Esimerkkinä Moskovan tulva vuonna 1908, jolloin merkittävä osa kaupungista ja Moskova-Kursk-rautatie olivat veden alla kymmeniä kilometrejä. Useat Volgan kaupungit (Rybinsk, Jaroslavl, Astrakhan jne.) kokivat erittäin voimakkaan tulvan joen veden epätavallisen korkean nousun seurauksena. Volga keväällä 1926

Suurilla Siperian joilla veden nousu saavuttaa liikenneruuhkista johtuen 15-20 metriä tai enemmän. Joten joella Jenisei alle 16 m, ja joella Lene (Bulunissa) 24-vuotiaaksi asti m.

Tulvat. Ajoittain toistuvien kevättulvien lisäksi vesissä on äkillisiä nousuja, jotka johtuvat joko rankkasateiden tai muista syistä. Näitä äkillisiä veden nousuja joissa, toisin kuin ajoittain toistuvat kevättulvat, kutsutaan tulvat. Tulvat, toisin kuin tulvat, voivat esiintyä mihin aikaan vuodesta tahansa. Tasaisilla alueilla, joissa jokien kaltevuus on erittäin alhainen, nämä tulvat voivat aiheuttaa voimakkaita nousuja tasolla 1, pääasiassa pienissä joissa. Vuoristoisissa olosuhteissa tulvia esiintyy myös suuremmissa joissa. Erityisen voimakkaita tulvia havaitaan Kaukoidässämme, jossa vuoristo-olosuhteiden lisäksi meillä on äkillisiä pitkittyneitä sadekuuroja, jotka aiheuttavat yli 100 mm sademäärä. Täällä kesätulvat ovat usein voimakkaita, joskus tuhoisia tulvia.

Tiedetään, että metsät vaikuttavat suuresti tulvien korkeuteen ja valuman luonteeseen yleensä. Ne tarjoavat ensisijaisesti hidasta lumen sulamista, mikä pidentää tulvan kestoa ja vähentää tulvan korkeutta. Lisäksi metsäpohja (pudonneet lehdet, neulat, sammalet jne.) pitää kosteuden haihtumisesta. Tästä johtuen metsän pintavalumiskerroin on kolme-neljä kertaa pienempi kuin peltoalueella. Näin ollen tulvan korkeus laskee 50 prosenttiin.

Tulvien vähentämiseksi ja valumien yleisen säätelemiseksi Neuvostoliitossamme hallitus on kiinnittänyt erityistä huomiota metsien suojeluun jokien ravintoalueilla. Päätös (päivätty 2/VII1936) säätelee metsien suojelua jokien molemmilla rannoilla. Samaan aikaan jokien yläjuoksulla metsäkaistaleita 25 km leveys ja alajuoksulla 6 km.

Mahdollisuudet edelleen torjua vuotoja ja kehittää pintavalumia sääteleviä toimenpiteitä maassamme ovat, voisi sanoa, rajattomat. Metsän suojavyöhykkeiden ja tekoaltaiden luominen säätelee valumia laajoilla alueilla. Valtavan kanavaverkoston ja jättimäisten altaiden luominen alistaa virtauksen sosialistisen yhteiskunnan ihmisen tahdolle ja suurimmalle hyödylle vielä enemmän.

Matala vesi. Sinä aikana, jolloin joki elää lähes yksinomaan pohjaveden saannin vuoksi ilman sadevesihuoltoa, joen pinta on alimmillaan. Tätä joen alimman vedenpinnan ajanjaksoa kutsutaan matala vesi. Matalaveden alkamista pidetään kevättulvan taantuman päättymisenä ja matalan veden loppua syksyn tasonnousun alkamisena. Tämä tarkoittaa, että useimpien jokien matalavesijakso tai matalavesikausi vastaa kesäkautta.

Jäätäviä jokia. Kylmien ja lauhkeiden maiden joet ovat jään peitossa kylmänä vuodenaikana. Jokien jäätyminen alkaa yleensä rantojen läheltä, missä virtaus on heikoin. Tulevaisuudessa veden pinnalle ilmestyy kiteitä ja jääneuloja, jotka kerääntyessään suuria määriä muodostavat niin sanotun "iahran". Veden jäähtyessä jokeen ilmestyy jäälauttoja, joiden määrä vähitellen lisääntyy. Joskus jatkuva syysjään ajautuminen kestää useita päiviä, ja tyynellä pakkasella joki "nousee" melko nopeasti, varsinkin mutkissa, joihin kerääntyy suuri määrä jäälautoja. Kun joki on peittynyt jäällä, se siirtyy pohjaveteen ja veden pinta usein laskee ja joen jää laskeutuu.

Alhaalta kasvaessaan jää paksunee vähitellen. Jääpeiteen paksuus voi ilmasto-olosuhteista riippuen olla hyvinkin erilainen: muutamasta sentistä 0,5-1 m, ja joissain tapauksissa (Siperiassa) jopa 1,5- 2 m Saadun lumen sulamisesta ja jäätymisestä jää voi paksuuntua ylhäältä.

Useiden lähteiden ulostulot, jotka tuovat lämpimämpää vettä, johtavat joissakin tapauksissa "polynyan" eli jäätymättömän alueen muodostumiseen.

Jokien jäätymisprosessi alkaa ylemmän vesikerroksen jäähtymisestä ja ohuiden jääkalvojen muodostumisesta, ns. rasvaa. Virtauksen turbulenttisen luonteen seurauksena vesi sekoittuu, mikä johtaa koko vesimassan jäähtymiseen. Samaan aikaan veden lämpötila voi olla hieman alle 0° (Neva-joella jopa -0°,04, Jenisei-joella -0°,1): Ylijäähdytetty vesi luo suotuisat olosuhteet jääkiteiden muodostumiselle, tuloksena ns syvää jäätä. Pohjaan muodostunutta syvää jäätä kutsutaan pohja jää. Suspensiossa olevaa syvää jäätä kutsutaan lietettä. Liete voi olla suspensiossa tai kellua pintaan.

Pohjajää, joka vähitellen kasvaa, irtoaa pohjasta ja kelluu pienemmän tiheytensä vuoksi pintaan. Samaan aikaan pohjajää, joka irtoaa pohjasta, vangitsee mukanaan osan maaperästä (hiekkaa, kiviä ja jopa kiviä). Pintaan kelluvaa pohjajäätä kutsutaan myös lietteeksi.

Jään muodostumisen piilevä lämpö kuluu nopeasti ja joen vesi pysyy alijäähtyneenä koko ajan jääpeitteen muodostumiseen asti. Mutta heti kun jääpeite muodostuu, lämmön häviäminen ilmaan suurelta osin pysähtyy ja vesi ei enää alijäähdyte. On selvää, että jääkiteiden (ja siten syvän jään) muodostuminen pysähtyy.

Merkittävällä virtausnopeudella jääpeitteen muodostuminen hidastuu suuresti, mikä puolestaan ​​johtaa syvän jään muodostumiseen valtavia määriä. Esimerkkinä r. Angara. Tässä on lietettä. ja. pohjajää, tukkii kanavan, muoto ruuhkia. Kanavan tukkeutuminen johtaa korkeaan vedenpinnan nousuun. Jääpeitteen muodostumisen jälkeen syvän jään muodostumisprosessi vähenee jyrkästi ja joen pinta laskee nopeasti.

Jääpeiteen muodostuminen alkaa rannoilta. Täällä pienemmällä virrannopeudella jää muodostuu todennäköisemmin (suojaa). Mutta tämä jää kulkeutuu usein virran mukana ja aiheuttaa yhdessä lietemassan kanssa ns. syksyinen jään ajautuminen. Syksyiseen jään ajautumiseen liittyy toisinaan ruuhka, eli jääpatojen muodostumista. Tukkeumat (samoin kuin tukokset) voivat aiheuttaa merkittävää veden nousua. Liikenneruuhkia esiintyy yleensä kapeilla joen osilla, jyrkillä käännöksillä, jyrkänneillä sekä keinotekoisten rakenteiden läheisyydessä.

Suurilla pohjoiseen virtaavilla joilla (Ob, Jenisei, Lena) jokien alajuoksut jäätyvät aikaisemmin, mikä edistää erityisen voimakkaiden tukosten muodostumista. Nouseva vedenpinta voi joissain tapauksissa luoda olosuhteet käänteisvirtojen esiintymiselle sivujokien alaosissa.

Jääpeitteen muodostumisesta lähtien joki siirtyy jäätymisjaksoon. Tästä eteenpäin jäätä kertyy hitaasti alhaalta. Jääpeiteen paksuuteen vaikuttaa lämpötilan lisäksi suuresti lumipeite, joka suojaa joen pintaa jäähtymiseltä. Keskimäärin jään paksuus Neuvostoliiton alueella saavuttaa:

polynyas. Ei ole harvinaista, että jotkin joen osat eivät jäädy talvella. Näitä alueita kutsutaan polynyas. Syyt niiden muodostumiseen ovat erilaisia. Useimmiten niitä havaitaan nopean virtauksen alueilla, paikoissa, joissa suuri määrä lähteitä tulee ulos, paikassa, jossa tehdasvedet valuvat jne. Joissakin tapauksissa samanlaisia ​​alueita havaitaan myös joen lähteessä syvästä järvestä. Joten esimerkiksi r. Angara järven uloskäynnissä. Baikal ei jääty 15 kilometriin, joskus jopa 30 kilometriin (Angara “imee” Baikalin lämpimämpää vettä, joka jäähtyy hetken kuluttua jäätymispisteeseen).

Joen avautuminen. Kevään auringonvalon vaikutuksesta jäällä oleva lumi alkaa sulaa, minkä seurauksena jään pinnalle muodostuu linssimäisiä vesikertymiä. Rannoilta alas virtaavat vesivirrat tehostavat erityisesti rantojen läheisyydessä jään sulamista, mikä johtaa vanteiden muodostumiseen.

Yleensä ennen avaamista on jään liike. Tässä tapauksessa jää alkaa sitten liikkua ja sitten pysähtyy. Liikennehetki on vaarallisin rakenteille (padot, padot, siltatuet). Siksi rakenteiden läheltä jää murtuu etukäteen. Alkuperäinen vesien nousu murtaa jään, mikä johtaa lopulta jään ajautumiseen.

Kevään jään ajautuminen on yleensä paljon voimakkaampaa kuin syksyinen, mikä johtuu paljon suuremmasta vesi- ja jäämäärästä. Myös keväällä jäät ovat suurempia kuin syksyllä. Erityisen suuria ne saavuttavat pohjoisilla joilla, joissa jokien avautuminen alkaa ylhäältä. Joen tuoma jää viipyy alemmilla alueilla, joissa jää on vielä vahvaa. Tämän seurauksena muodostuu voimakkaita jääpatoja, jotka 2-3 tunnissa nostaa veden tasoa useita metrejä. Myöhempi padon murtuminen aiheuttaa erittäin vakavaa tuhoa. Otetaan esimerkki. Ob-joki hajoaa lähellä Barnaulia huhtikuun lopussa ja lähellä Salekhardia kesäkuun alussa. Barnaulin lähellä olevan jään paksuus on noin 70 cm, ja Obin alajuoksulla noin 150 cm. Siksi ruuhka-ilmiö on melko yleinen täällä. Ruuhkan muodostuessa (tai kuten he kutsuvat "tukoksia"), veden pinta nousee 4-5 tunnissa. m ja vähenee yhtä nopeasti jääpatojen läpimurron jälkeen. Suurenmoiset vesi- ja jäävirrat voivat tuhota metsiä laajoilla alueilla, tuhota rantoja, rakentaa uusia kanavia. Ruuhkat voivat helposti tuhota vahvimmatkin rakenteet. Siksi rakenteita suunniteltaessa on tarpeen ottaa huomioon rakenteiden sijainti, varsinkin kun ruuhkaa esiintyy yleensä samoilla alueilla. Jokilaivaston rakenteiden tai talvileirien suojelemiseksi jää näillä alueilla yleensä räjähtää.

Veden nousu liikenneruuhkien aikana Ob-joella on 8-10 metriä ja joen alajuoksulla. Lena (lähellä Bulunia) - 20-24 m.

hydrologinen vuosi. Virtaus ja muut jokien elämän ominaispiirteet, kuten olemme jo nähneet, ovat erilaisia ​​eri vuodenaikoina. Vuodenajat joen elämässä eivät kuitenkaan täsmää tavanomaisten kalenterikausien kanssa. Joten esimerkiksi joen talvikausi alkaa siitä hetkestä, kun sadehuolto loppuu ja joki siirtyy talvimaahantuloon. Neuvostoliiton alueella tämä hetki tapahtuu lokakuussa pohjoisilla alueilla ja joulukuussa eteläisillä alueilla. Siten ei ole yhtä tarkasti määriteltyä hetkeä, joka sopisi kaikille Neuvostoliiton joille. Sama on sanottava muista vuodenajoista. On sanomattakin selvää, että vuoden alku joen elämässä tai, kuten sanotaan, hydrologisen vuoden alku, ei voi olla sama kuin kalenterivuoden alku (1. tammikuuta). Hydrologisen vuoden alkua pidetään hetkenä, jolloin joki siirtyy yksinomaan maaperän ravintoon. Eri paikoissa edes yhden osavaltiomme alueella hydrologisen vuoden alku ei voi olla sama. Suurimmalla osalla Neuvostoliiton joista hydrologisen vuoden alku osuu ajanjaksolle 15.XI15/X astiII.

Jokien ilmastoluokitus. Jo sanotun perusteella noin eri vuodenaikoina, on selvää, että ilmastolla on valtava vaikutus jokiin. Riittää esimerkiksi verrata Itä-Euroopan jokia Länsi- ja Etelä-Euroopan jokiin eron havaitsemiseksi. Jokemme jäätyvät talveksi, hajoavat keväällä ja nostavat vettä poikkeuksellisen paljon kevättulvan aikana. Länsi-Euroopan joet jäätyvät hyvin harvoin eivätkä kevättulvat juuri koskaan. Mitä tulee Etelä-Euroopan jokiin, ne eivät jäädy ollenkaan, ja niiden vedenkorkeus on korkein talvella. Löydämme vielä jyrkemmän eron muiden maiden jokien välillä, jotka sijaitsevat muilla ilmastoalueilla. Riittää, kun muistetaan Aasian monsuunialueiden joet, Pohjois-, Keski- ja Etelä-Afrikan joet, Etelä-Amerikan, Australian joet jne. Kaikki tämä yhdessä antoi ilmastotutkijamme Voeikoville perustan jokien luokittelulle ilmaston mukaan. olosuhteet, joissa ne sijaitsevat. Tämän luokituksen (hieman myöhemmin muokatun) mukaan kaikki maapallon joet jaetaan kolmeen tyyppiin: 1) joet, jotka saavat ravintoa lähes yksinomaan lumen ja jään sulamisvedestä, 2) joet, jotka saavat ravintoa vain sadevedestä ja 3) joet, jotka saavat vettä. vettä molemmilla edellä mainituilla tavoilla.

Ensimmäisen tyypin joet ovat:

a) aavikkojoet, joita reunustavat korkeat vuoret ja lumiset huiput. Esimerkkejä ovat: Syr-Darya, Amu-Darya, Tarim jne.;

b) napa-alueiden (Pohjois-Siperia ja Pohjois-Amerikka) joet, jotka sijaitsevat pääasiassa saarilla.

Toisen tyypin joet ovat:

a) Länsi-Euroopan joet, joissa sataa enemmän tai vähemmän tasaisesti: Seine, Main, Mosel ja muut;

b) Välimeren maiden joet, joissa on talvitulva: Italian, Espanjan ja muiden joet;

c) trooppisten maiden joet ja monsuunialueet, joilla on kesätulvia: Ganges, Indus, Niili, Kongo jne.

Kolmannen tyypin joet, joita ruokkivat sekä sulamis- että sadevesi, sisältävät:

a) Itä-Euroopan tai Venäjän, tasangon, Länsi-Siperian, Pohjois-Amerikan ja muiden joet, joissa on kevättulva;

b) korkeilta vuorilta saatavat joet, joissa on kevät- ja kesätulva.

On muitakin uudempia luokituksia. Niiden joukossa on luokitus M. I. Lvovich, joka otti perustana saman Voeikov-luokituksen, mutta selvyyden vuoksi otti huomioon paitsi laadulliset, myös kvantitatiiviset indikaattorit jokien ravintolähteistä ja valuman kausittaisesta jakautumisesta. Joten hän esimerkiksi ottaa vuotuisen valuman arvon ja määrittää, kuinka suuri osuus valumasta johtuu tästä tai tuosta ravintolähteestä. Jos jonkin lähteen valuma-arvo on yli 80 %, tälle lähteelle annetaan poikkeuksellinen merkitys; jos valuma on 50 - 80%, se on vallitseva; alle 50 % - hallitseva. Tämän seurauksena hän saa 38 jokivesijärjestelmän ryhmää, jotka yhdistetään 12 tyyppiin. Nämä tyypit ovat:

1. Amazonin tyyppi - lähes yksinomaan sadetta ruokittava ja syksyn valuma, toisin sanoen niinä kuukausina, joita pidetään lauhkean vyöhykkeen syksynä (Amazon, Rio Negro, Sininen Niili, Kongo jne.).

2. Nigerialainen tyyppi - pääasiassa sadetta ruokkivat pääasiassa syksyn valumia (Niger, Lualaba, Niili jne.).

3. Mekong-tyyppi - lähes yksinomaan sade, jota ruokkii pääasiassa kesän valuma (Mekong, Madeiran yläjuoksu, Maranyon, Paraguay, Parana jne.).

4. Amursky - pääasiassa sade-ruokittu ja vallitseva kesän valuma (Amur, Vitim, Olekman yläjuoksu, Yana jne.).

5. Välimeri - yksinomaan tai pääosin sateen ruokkima ja talven valumien hallitseva alue (Mosel, Ruhr, Thames, Agri Italiassa, Alma Krimillä jne.).

6. Oderian - sateen ruokinnan ja kevään valumien hallitsevuus (Po, Tisza, Oder, Morava, Ebro, Ohio jne.).

7. Volzhsky - pääasiassa lumen ruokittu keväällä (Volga; Mississippi, Moskova, Don, Ural, Tobol, Kama jne.).

8. Yukon - vallitseva lumitarjonta ja kesän valuma-asema (Yukon, Kuola, Athabasca, Colorado, Vilyui, Pyasina jne.).

9. Nurinsky - lumiravinteen ja lähes yksinomaan kevään valumien hallitsevuus (Nura, Eruslan, Buzuluk, B. Uzen, Ingulets jne.).

10. Grönlanti - yksinomaan jääkauden ravintoa ja lyhytaikaista valumista kesällä.

11. Kaukasialainen - vallitseva tai pääosin jääkauden ravinto ja kesän valuma-asema (Kuban, Terek, Rhône, Inn, Aare jne.).

12. Laina - yksinomainen tai pääasiallinen pohjaveden saanti ja tasainen virtauksen jakautuminen ympäri vuoden (R. Loa Pohjois-Chilessä).

Monet joet, erityisesti ne, jotka ovat pitkiä ja joilla on suuri ravintoalue, voivat olla erillisiä osia itsestään eri ryhmissä. Esimerkiksi Katun- ja Biya-joet (joiden yhtymäkohdasta Ob muodostuu) ruokkivat pääasiassa vuoristolumen ja jäätiköiden sulamisvettä, jonka vesi nousee kesällä. Taiga-vyöhykkeellä Obin sivujokia ruokkivat sulanut lumi ja sadevedet, joihin liittyy tulvia keväällä. Ob-joen alajuoksulla sivujoet kuuluvat kylmävyöhykkeen jokiin. Irtysh-joella itsessään on monimutkainen luonne. Kaikki tämä on tietysti otettava huomioon.

- Lähde-

Polovinkin, A.A. Yleisen maantieteen perusteet / A.A. Polovinkin.- M.: RSFSR:n opetusministeriön valtiollinen koulutus- ja pedagoginen kustanta, 1958.- 482 s.

Viestin katselukerrat: 444

Jokien virtausnopeuksia (tai virtauskinematiikkaa) tutkitaan yksityiskohtaisesti hydrauliikkakurssilla. Tässä kiinnitämme huomiota vain niihin virtauskinematiikan ominaisuuksiin, jotka on tarpeen tietää hydrologian pääosien ymmärtämiseksi.

Jokien vesi liikkuu painovoiman vaikutuksesta. Virtausnopeus riippuu virtauksen pituuskaltevuuden linjan suuntaisen painovoimakomponentin suuruuden ja pohjan ja rannan välisen liikkuvan vesimassan kitkan seurauksena virtauksessa syntyvän vastusvoiman välisestä suhteesta. . Painovoiman pitkittäiskomponentin suuruus riippuu kanavan kaltevuudesta ja vastusvoima - kanavan karheusasteesta. Jos vastus on yhtä suuri kuin käyttövoima, veden liike muuttuu tasaiseksi. Jos käyttövoima ylittää vastusvoiman, liike saa kiihtyvyyden; kun näiden voimien suhde käännetään, liike hidastuu. Veden liikettä on kaksi luokkaa - laminaarinen ja turbulentti.

Laminaariliike on yhdensuuntaista suihkuliikettä. Laminaariliike erottuu seuraavista ominaisuuksista: 1) Kaikki virtaushiukkaset liikkuvat samassa yleissuunnassa ilman poikittaispoikkeamia; 2) veden virtausnopeus kasvaa vähitellen nollasta lähellä kanavan seinämää maksimiin vapaalla pinnalla; 3) virtausnopeus on suoraan verrannollinen vapaan pinnan kaltevuuteen ja riippuu nesteen viskositeetista.

Pyörteisellä liikkeellä on seuraavat ominaisuudet: 1) virtausnopeudet sykkivät, ts. nopeuden suunta ja suuruus kussakin pisteessä vaihtelevat koko ajan; 2) Virtausnopeus nollasta seinällä kasvaa nopeasti ohuen pohjakerroksen sisällä; edelleen, kohti veden pintaa, nopeus kasvaa hitaasti; 3) veden virtausnopeus ei riipu tai melkein ei riipu nesteen viskositeetista ja viskositeetin vaikutuksen puuttuessa on verrannollinen kaltevuuden neliöjuureen .; 4) vesihiukkaset eivät liiku vain virtausta pitkin, vaan myös pysty- ja poikittaissuunnassa, ts. koko virtaava vesimassa syrjäytetään.

Näin ollen pyörteisessä liikkeessä on todettu, että avoimissa virtauksissa pulsaatioiden amplitudi kasvaa pinnasta pohjaan. Virran poikkileikkauksessa pulsaatioamplitudi kasvaa virtauksen akselilta rantaan.

Kierteisyyden ja erilaisten kanavien vuoksi veden virtaus jokissa ei ole lähes koskaan yhdensuuntainen rantojen kanssa ja vesivirtaus jakautuu erillisiksi ns. sisävirroiksi. Nämä virrat syövyttävät kanavaa, kuljettavat eroosiotuotteita (sedimenttejä) ja laskeutuvat kanavaan aiheuttaen sylkejä, keskipalkkeja, halkeamia, solmia ja muita vedenalaisia ​​esteitä.

Joen virtauksessa on seuraavat sisäiset virrat: 1) uoman kaarevuuden aiheuttama virta; 2) virtaus, joka syntyy, kun maa pyörii akselinsa ympäri; 3) veden pyörivä (pyörre) liike, joka johtuu kanavamuotojen riittämättömästä virtaviivaistamisesta.

Erota hetkellinen nopeus ja paikallinen nopeus virtauksen pisteessä. Välitön nopeus (U) (katso kuva 1) on nopeus tietyssä virtauksen pisteessä tietyllä hetkellä. Suorakaiteen muotoisessa koordinaattijärjestelmässä hetkellisen nopeuden pituussuuntainen komponentti on suunnattu vaakasuoraan pitkin virtauksen pituusakselia ja pystykomponentti, joka on suunnattu pitkin virtauksen pystyakselia.

Käytännön laskelmissa on pääsääntöisesti käsiteltävä virtausnopeuksia, jotka on laskettu ajan mukaan. Virtausnopeutta virtauspisteessä riittävän pitkän ajanjakson aikana laskettuna, kutsutaan paikalliseksi nopeudeksi ja se määräytyy lausekkeella

(1)

missä on nopeussykekäyrän pinta-ala ajanjakson sisällä T(Kuva 1).

Riisi. 1. Kaavio veden virtausnopeuden pitkittäiskomponentin pulsaatioista.

Nopeusjakauma jokivirtauksessa.

Veden virtausnopeuksien jakautuminen joen virtauksessa vaihtelee ja riippuu joen tyypistä (tasainen, vuoristoinen jne.), morfometrisista ominaisuuksista, uoman epätasaisuudesta ja vedenpinnan kaltevuudesta. Kaikesta monimuotoisuudesta huolimatta nopeuksien jakautumisessa joen syvyydessä ja leveydessä on joitain yleisiä malleja.

Harkitse pituussuuntaisten nopeuksien jakautumista eri pystysuoralla syvyydellä. Jos nopeusarvot on asetettu sivuun pystysuunnassa ja niiden päät on yhdistetty tasaisella viivalla, tämä viiva on nopeusprofiili. Nopeusprofiilin, pystysuoran suunnan, vedenpinnan ja pohjan viivojen rajaamaa kuvaa kutsutaan nopeusdiagrammiksi (kuva 2). Kuten kuvasta 2 voidaan nähdä, suurin nopeus (avovirrassa) havaitaan yleensä pinnalla (U sur). Nopeutta virran pohjassa kutsutaan pohjanopeudeksi (U d).

Jos mittaamme nopeuskaavion alueen ja jaamme sen pystysuoran syvyydellä, saamme arvon, jota kutsutaan keskimääräinen pystynopeus ja se ilmaistaan ​​kaavalla

(2)

Keskimääräinen nopeus avoimen virran pystysuorassa sijaitsee noin syvyydellä pinnasta 0.6h.

Kuvan nopeusprofiilin normaalinäkymä. 2, luonnollisten vesistöjen olosuhteissa se voi vääristyä eri tekijöiden vaikutuksesta: pohjan epätasaisuudet, vesikasvillisuus, tuuli, jäämuodostelmat jne.

Merkittävällä pohjan epätasaisuudella nopeus pohjassa voi laskea jyrkästi, suunnilleen kuten kuvassa 2 on esitetty. 3.

Myötätuulen myötä pintanopeudet voivat nousta ja vedenpinta laskea jonkin verran; kun tuuli on vastavirtaan, havaitaan käänteinen kuva (kuva 4).

Kuten pystysuorat nopeuskaaviot, voidaan rakentaa nopeuskaavio joen leveydeltä (kuva 5), ​​esimerkiksi pinta- tai keskinopeudet pystysuorassa, juonen ääriviivat seuraavat yleensä pohjan ääriviivoja; suurimman nopeuden sijainti on suunnilleen sama kuin suurimman syvyyden sijainti.

Jääpeiteen esiintyessä jään alemman pinnan karheuden vaikutus aiheuttaa maksiminopeuden siirtymisen tietylle syvyydelle pinnasta, yleensä (0,3–0,4)h (Kuva 6a). Jos jään alla on sohjoa, maksiminopeuden siirtyminen alaspäin voi olla vieläkin merkittävämpi, jopa (0,6-0,7)h (Kuva 6b).

Minun on heti sanottava, että tähän on kirjoitettu vain yleiset periaatteet. Kaikki on monimutkaisempaa, kala pysähtyy muuttuvan riippuen vedenpinnan ja veden lämpötilan muutosten yhdistelmästä. Yksinkertaisuuden vuoksi se on kuitenkin parempi järjestyksessä. Ja silti älä unohda, että kaikkea on tarkasteltava kokonaisuutena.

Yritetään selvittää, mitä joessa tapahtuu vedenpinnan muuttuessa. Jos kuvittelet teoreettisesti joen, jolla on täysin tasainen pohja, kuten vesikouru, niin kaikki on yksinkertaista. Veden tilavuuden pienentyessä virtaus hidastuu vähitellen. Käytännössä kaikki on vaikeampaa.

Kaikilla joilla on melko monimutkainen kohokuvio. Syvät kuopat ja venytykset korvataan nopeilla repeämillä. Joen pääkanava kiertyy rannalta toiselle muodostaen puristimia ja saaliita. Suuret kivet seisovat usein kanavassa muodostaen monimutkaisia ​​vesivirtauksen pyörteitä.

Siksi joen vedenpinnan muutos aiheuttaa erilaisia ​​muutoksia virran nopeudessa joen eri osissa. Tärkeää: mitä korkeampi vedenpinta, sitä tasaisempi virtaus. Mitä matalampi vedenkorkeus, sitä suurempi on ero virran nopeudessa, riippuen joen uoman topografiasta.

Virran nopeus tietyllä joen osuudella on erilainen eri syvyyksissä. Esimerkiksi veden pinnalla virran nopeus on suurin, ja pohjassa, jossa keskikokoisetkin kivet aiheuttavat veden pyörteitä, virran nopeus on suhteellisen pieni.

Yritetään nyt etsiä kalapysähdyspaikkoja eri vedenkorkeuksilta. Haun perussäännöt:

1. Mukava syvyys. Kalat pysähtyvät sinne, missä se tuntuu turvalliselta. Tiedätkö sanonnan - kala etsii mistä se on syvemmällä, ja ihminen - missä on parempi? Joten hän etsii paikkoja, joiden syvyys on vähintään 1,5 m ja syvemmät. Vaikka pienissä joissa, joissa on pikkukivipohja ja matalat kanavan syvyydet, se voi nousta matalammissa paikoissa, mutta joka tapauksessa se on siellä jonkin verran syvempää kuin lähellä. Mitä suurempi kala, sitä enemmän syvyyttä se yrittää miehittää joessa.
2. Virtausnopeus. Kalat pysähtyvät sinne, missä virta ei ole kovin voimakas, se säästää energiaa. Toisaalta virran on oltava riittävä, jotta kalat saavat hyvän happijärjestelmän. Tästä ongelmat alkavat. Tällaisia ​​paikkoja on vaikea löytää syvistä joista, joissa on monimutkainen pohjatopografia. Raivoissakin koskeissa on kivisiä halkeamia, joista kalat voivat nousta ja tuntea olonsa mahtavaksi. Rannalla tällaisia ​​paikkoja voi olla erittäin vaikea havaita. Virran nopeuden eroihin eri syvyyksissä liittyy muitakin vaikeuksia. On tarpeen jatkuvasti tutkia joen pohjan helpotusta - tämä on parasta tehdä matalalla vedenpinnalla. Eikä koskaan pidä tehdä hätiköityjä johtopäätöksiä. Et ole kala, mutta se näkee silti paljon paremmin missä seisoa. Meidän on jatkuvasti kokeiltava - kaikki on kaukana siitä, mitä näemme rannalta.
3. Käänteinen virtaus. Kalat voivat usein seistä paikoissa, joissa virtaus on käänteinen, ts. pää alaspäin joen pääjoen suhteen. Vaikeus on, että tällaiset purot eivät aina näy rannalta. Siinä on vain kätevä ja mukava peruutusvirtaus, joten se seisoo paikallaan, eikä se häiritse häntä ollenkaan. Ja sinä?
4. Isoja kiviä joenuomassa. Kalat houkuttelevat maagisesti joenuoman suuret kivet. Ne luovat voimakkaita pyörteitä veteen. Tällaisen kiven edestä virta huuhtelee useimmiten pienen reiän, nämä ovat lohen suosikkiparkkipaikkoja. Jos kiven edessä ei ole tällaista reikää tai se on varattu, kala voi seistä kiven kyljessä. Se seisoo harvoin suoraan kiven takana - siellä huuhdellaan hiekkaa, joka muodostaa kumon. Useimmiten siellä voi olla vieraita kaloja - taimen, harjus tai kirjava lohi. Syvissä joissa, joissa vedenkorkeus on korkea, sellaiset kivet eivät välttämättä näy - tämä on toinen syy tutkia joenuomaa matalassa vedessä.
5. Syviä pitoa lähellä rantaa. Rannan läheisyys ei pelota kaloja ollenkaan. Hän pystyy seisomaan puristimessa puolen metrin päässä veden rajasta, jos syvyys ja virtausnopeus ovat riittävät. Siksi kannattaa lähestyä varovasti sopivan syvyydeltään lähellä rantaa olevaa kohtaa ja, Jumala varjelkoon, heti kiivetä vyötäröä myöten veteen ja lyödä kärpänen kaikin voimin keskelle jokea.

Joten mennään kohta kohdalta. Kuvittele, että vedenpinta laskee ensin korkealta matalalle ja nousee sitten uudelleen.

1. Mukava syvyys. Täällä kaikki on melko yksinkertaista. Vedenpinta on laskenut eikä syvyys ole kasvanut tarpeeksi suureksi - kalat lähtevät tästä paikasta syvemmille kohtiin. Kun vesi nousee, kalat ilmestyvät tänne taas.
2. Virtausnopeus. Täällä kaikki on paljon monimutkaisempaa. Virran nopeuden muutos tavalla tai toisella riippuu pohjatopografian monimuotoisuudesta. Harkitse kolmea pohjimmiltaan erilaista joen osaa:



Maanalainen kuoppa. Kuvittelemme rullan tai kynnyksen, joka virtaa kuoppaan. Korkealla tasolla valtavat vesimassat syöksyvät kaivoon suurella nopeudella ja luovat siihen pitkän virran "häntän", jos sitä ei ole lähellä kuopan rantoja. Kalat voivat seistä hieman tällaisen hännän sivussa ja suihkun alla, mutta etäisyys suihkun sisäänkäynnistä kuoppaan kalapysähdykseen vaihtelee vedenpinnan mukaan. Mitä matalampi taso - mitä pienemmät vesimassat tulevat kuoppaan, virran "häntä" kuoppassa lyhenee, vastaavasti kalapysähdykset sekoittuvat [lähempänä kuopan alkua - siellä luodaan mukava kaloille (virran nopeus. Vedenpinnan noustessa virtaus voimistuu ja | kala siirtyy pois reiän alusta.






Pieni halkeama syvällä joessa. Isossa vedessä tämä paikka ei erotu ollenkaan. Joki vain virtaa tasaisesti (ainakin sen pintakerrokset). Kalastus täällä korkealla vedenpinnalla on turhaa - kalat voivat seistä missä tahansa. Voit ampua vain joihinkin kiviin, vaikka taas sinun on tiedettävä ne - korkealla vedenpinnalla ne eivät ole näkyvissä. Virtauksen tasaisuus korkealla vedenkorkeudella johtuu

I "vahva suvanto. Vedenpinnan laskun myötä kaikki muuttuu paljon mielenkiintoisemmaksi - virtauksen nopeuksien ero pohjan topografiasta riippuen kasvaa. Erilaisia ​​noroja alkaa ilmaantua, joen virtaus muodostaa mielenkiintoisia potentiaalisia parkkipaikkoja lohille. Syvillä paikoilla ylä- ja alavirtaan halkeama heikkeni, ja lohi [etsii paikkoja, joissa virtaus on voimakkaampi.






Luumut kynnyksen edessä. Luumut voivat olla syviä ja matalia.

Syvissä luumuissa kala seisoo aina, liikkuen hieman lähemmäs tai kauemmas siitä riippuen mukavasta virtausnopeudesta. Suoraan viemärissä voit tavata useimmiten keskikokoisia kaloja. Krupnyak seisoo hieman kauempana viemäristä, missä syvyys on suurempi.

IB pienet luumut, kala pysähtyy vain erittäin korkealla vedenkorkeudella, tason laskulla se lähtee näistä paikoista, nousulla se palaa.

3. Käänteinen virtaus. Korkealla vedenkorkeudella joki muodostaa usein käänteisiä virtauksia. Se esiintyy kuopan yhtymäkohdassa, lähellä rantaa olevissa puristimissa. Vedenpinnan laskun myötä vastavirtauksen voima heikkenee. Joissakin paikoissa on kuitenkin päinvastainen virtaus myös matalalla vedenkorkeudella. Kalat seisovat usein paluuköissä. Mutta jos paluulinja on liian heikko, kala jättää sen. Kyllä, ja erittäin heikon paluulinjan kärpänen on raahattava nauhoilla, ts. vedä siimaa hieman itseäsi kohti paremman lennon suorituskyvyn saavuttamiseksi.
4. Isoja kiviä joenuomassa. Kalat seisovat niiden lähellä melkein missä tahansa vedenkorkeudessa, jos virran voimakkuus ja joen syvyys sallivat (mukavuuden syvyyttä ei pidä unohtaa). Korkealla vedenkorkeudella kaikki nämä kivet eivät ole näkyvissä. Niistä ei edes näe katkaisijoita. Täällä sinun täytyy tietää joki. Kun vedenpinta on matala, suurin osa näistä kivistä on jo näkyvissä. Tietyllä vedenkorkeudella joidenkin kivien päälle muodostuu voimakas meluisa katkaisija. Semga ei pidä hänestä. Ja mitä mieltä olet yläkerroksen naapureiden meluisasta remontista? Kalat siirtyvät pois ja löytävät uuden pysäkin lähistöltä. Olosuhteiden suotuisan myötä paikka entisen meluisan kiven luona on jälleen kalan vallassa.
5. Syviä pitoa lähellä rantaa. Korkean vedenpinnan vuoksi jokien nopeilla osilla nämä ovat varsin lupaavia paikkoja. Kun puristimien vedenpinta laskee liikaa, virta heikkenee liikaa eikä kaloilla ole siellä mitään tekemistä.

Luulenpa, että selvyyttä on tulossa? Kaikki kirjoitettu on kuitenkin täyttä hölynpölyä, jos et ota aihetta huomioon joen veden lämpötilan muutosten dynamiikassa. Tätä varten luemme aiheesta

Amazon liikkuu 15 km/h nopeudella

Amazon-jokea pidetään maailman nopeimpana joena, jolla on jo useita "eniten eniten". Niistä sellaiset nimet kuin täyteläisin (7 180 000 km 2), syvin (sen syvyys paikoin jopa 135 metriä), pisin (7 100 km) ja levein (joissain paikoissa Amazonin suiston leveys on n. 200 km). Amazonin alajuoksulla veden keskimääräinen virtaama on noin 200-220 tuhatta kuutiometriä, mikä vastaa joen virtausnopeutta 4,5-5 m/s tai 15 km/h! Sadekaudella tämä luku nousee 300 tuhanteen m 3:een.

Jokaisen joen kulku koostuu ylä-, keski- ja alajuoksesta. Samaan aikaan yläjuoksulle on ominaista suuret rinteet, mikä edistää sen suurempaa eroosioaktiivisuutta. Alaradalle on ominaista suurin vesimassa ja pienempi nopeus.

Miten virtausnopeus mitataan?

Joen nopeuden mittayksiköt ovat metriä sekunnissa. Samalla ei pidä unohtaa, että veden virtausnopeus ei ole sama joen eri osissa. Se kasvaa vähitellen lähteen kanavan pohjasta ja seinistä ja saamaan suurimman voiman virran keskiosassa. Keskimääräinen virtausnopeus lasketaan useissa kanavan osissa tehtyjen mittausten perusteella. Lisäksi kullekin joen osuudelle tehdään vähintään viisi pistemittausta.

Vesivirran nopeuden mittaamiseen käytetään erityistä mittauslaitetta - hydrometristä kääntöpöytää, joka laskeutuu tiettyyn syvyyteen tiukasti kohtisuoraan veden pintaan ja kahdenkymmenen sekunnin kuluttua voit ottaa lukemia laitteesta. Joen keskinopeus ja sen likimääräinen poikkipinta-ala otetaan huomioon joen vesivirtaama.

Amazonin käänteinen virtaus

Lisäksi Amazon-joki omistaa käänteisen virran, joka tapahtuu valtamerten vuorovesien aikana. Vesi virtaa suurella nopeudella - 25 km/h tai 7 m/s, ajetaan takaisin mantereelle. Aallot saavuttavat samanaikaisesti 4-5 metrin korkeuden. Mitä kauemmaksi aalto kulkee maalla, sitä vähemmän sen tuhoisa vaikutus muuttuu. Vuorovedet pysähtyvät jopa 1 400 kilometrin etäisyydellä Amazonista ylävirtaan. Tällaista luonnonilmiötä kutsuttiin "pororokaksi" - jyliseväksi vedeksi.