Kecepatan sungai. Debit dan limpasan sungai
kecepatan aliran air limpasan
Peran air yang mengalir di bumi sangat besar dan selalu menarik perhatian manusia, bukan tanpa alasan, sejak zaman kuno, banyak sungai telah dipersonifikasikan; dan di mata ilmu pengetahuan modern, sungai adalah elemen geografi fisik yang paling aktif. Beberapa dari mereka tenang, memiliki arus yang lambat dan kenaikan air yang teratur, yang mudah diramalkan; yang lain - dengan cepat dan cepat membawa air badai, tiba-tiba menaikkan levelnya dan tiba-tiba menurunkannya.
Tetapi sungai tidak hanya merupakan faktor geografis dalam dirinya sendiri, tetapi dalam dirinya sendiri, mereka pada saat yang sama bekerja tanpa lelah untuk mengubah bumi; hasil karya geologis dari air yang mengalir ini, yang diringkas selama berabad-abad, begitu besar sehingga negara-negara itu sama sekali kehilangan penampilan aslinya: di mana dulu gunung-gunung tinggi naik, saat ini kita hanya menemukan dataran bergelombang, dan, di sisi lain, dataran tinggi dataran tinggi berubah menjadi daerah pegunungan atau perbukitan.
Kehidupan manusia sangat erat hubungannya dengan rezim air yang mengalir sehingga minat yang tinggi yang ditunjukkan oleh seseorang dalam kaitannya dengan sungai sudah terbukti dengan sendirinya. Sungai-sungai besar adalah sarana komunikasi alami termurah di banyak negara, dan di ujung utara sungai sering menjadi satu-satunya sarana komunikasi, tidak hanya di musim panas tetapi juga di musim dingin, ketika permukaan esnya menawarkan cara terbaik. Bahkan di negara-negara gurun, seperti, misalnya, di Sahara, dasar sungai yang kering menentukan arah rute karavan. Sejak dahulu kala, Amu Darya (Oxus kuno), Syr Darya (Jaxart kuno) menentukan arah jalur perdagangan melalui Asia Tengah. Penjajahan yang cepat di negara-negara tertentu, seperti Kanada, Amerika Serikat bagian tengah, dan Siberia, menjadi jelas hanya jika seseorang memperhitungkan lokasi sungai di negara-negara ini. Fasilitas yang menghadirkan sungai sebagai sarana komunikasi menarik orang ke tepiannya dan menjadi salah satu faktor munculnya kota, terutama di persimpangan jalur sungai. Sungai bahkan lebih penting sebagai mediator antara lautan dan pedalaman negara, bukan tanpa alasan, tidak jauh dari mulutnya, kota-kota perdagangan terbesar seperti London, Rotterdam, Antwerpen, Hamburg, Alexandria, Calcutta, Shanghai, Montreal, Quebec, New Orleans, Montevideo, Leningrad, dll.
Di sisi lain, banjir sungai tertentu, seperti Nil, Tigris dan Efrat, memungkinkan untuk mengembangkan peradaban di perbatasan gurun. Pentingnya sungai dalam kehidupan negara begitu besar sehingga di semua negara beradab organisasi khusus telah muncul untuk studi hidrografi, dan studi sistematis tentang sungai dan rezimnya telah lama dimulai. Di Prancis, pendirian Layanan nydrometrique de la Seine mendahului pendirian stasiun meteorologi, di Jerman sejumlah monografi berharga diterbitkan tentang studi semua sungai besar, dari Rhine hingga Vistula, di Amerika Serikat, studi sistematis sungai dilakukan oleh Survei Geologi. Banjir yang kuat dan menghancurkan di Danube dan terutama anak-anak sungainya Tissa, Maros dan lainnya di Hongaria menyebabkan terciptanya seluruh jaringan lembaga hidrologi dengan stasiun pusat di Budapest. Dari sungai-sungai CIS, Dnieper, Volga dan sejumlah sungai lainnya menjadi sasaran survei yang lebih rinci pada abad ke-19; pada akhir abad ke-19, di Rusia Eropa, di samping itu, sebuah ekspedisi khusus bekerja untuk mengamati sumber-sumber sungai yang paling penting, di bawah kepemimpinan umum A.A. Tillo, yang menyediakan materi berharga tentang hidrologi hulu Anda arteri air utama. Ciri yang paling khas dari setiap sungai adalah rejimnya, yaitu perubahan level sepanjang tahun: aliran, sedimen, suhu, kimia, dll. Untuk mengetahui rejim suatu sungai, perlu ditentukan hubungan yang ada antara jumlah curah hujan yang jatuh di cekungan, dan massa air yang mengalir ke sungai.
Untuk menentukan yang terakhir ini, cukup mengetahui luas penampang sungai (yang disebut bagian hidup) dan kecepatan rata-rata alirannya di tempat tertentu, karena produk dari dua besaran ini memberi kita jumlah air yang dibutuhkan yang mengalir di sungai dalam satuan waktu tertentu, misalnya, per detik, per menit, dll. Namun, menentukan aliran air di sungai selama periode waktu yang kurang lebih signifikan, dan terutama sepanjang tahun, bukanlah tugas yang mudah, karena laju aliran dan bagian hidup sungai terus berubah sepanjang tahun.
Penentuan kecepatan arus dilakukan baik dengan bantuan pelampung sederhana, seperti botol, atau dengan bantuan perangkat yang lebih akurat yang disebut meja putar.
Pengamatan menunjukkan bahwa kecepatan aliran di sungai biasanya menurun dari hulu ke hilir. Alasan untuk ini adalah bahwa selama gerakannya, air mengalami gesekan, baik secara eksternal terhadap dasar, pantai dan terhadap udara, dan secara internal, karena kecepatan yang tidak sama dan arah pergerakan partikel air yang berbeda. Pada akhirnya, hambatan yang dialami air selama pergerakannya begitu besar sehingga menyerap semua percepatan yang diperoleh air ketika jatuh dari sumber ke mulut.
Karena gesekan di bagian sungai yang hidup, kecepatan tertinggi (dalam kasus diameter sungai biasa) ada di tengah, tetapi tidak di permukaan, tetapi pada kedalaman yang dangkal, karena di permukaan air mengalami gesekan melawan udara. Dalam kasus bagian hidup asimetris, kecepatan tertinggi akan melewati cekungan terdalam sungai, lebih dekat ke salah satu tepian. Menghubungkan titik-titik penampang sungai, di mana arusnya paling cepat, kita mendapatkan garis berliku, yang disebut inti, atau sumbu, sungai. Konsep visual dari distribusi kecepatan di bagian sungai yang hidup tertentu dapat diperoleh dengan menghubungkan garis - isotach - titik yang memiliki kecepatan yang sama. Di tengah isotach atas mengalir di tengah sungai.
Jika tidak ada angin dan kekasaran dasar normal, maka pada setiap individu vertikal kecepatan tertinggi akan dari permukaan pada jarak kira-kira 1/5 dari kedalaman vertikal.
Posisi titik dengan kecepatan tertinggi ditentukan oleh rasio antara kecepatan permukaan dan bawah (perbandingan gesekan permukaan dan longitudinal). Peningkatan kekasaran dasar akan menyebabkan penurunan kecepatan dasar dan pendekatan yang sesuai dari titik dengan kecepatan tertinggi ke permukaan.
Ketinggian air di sungai tidak selalu sama. Selama kenaikan (naik) air, cakrawalanya di tengah saluran naik sedikit, dan selama penurunan itu turun di tengah dan naik di dekat tepian. Ini disebabkan oleh fakta bahwa bagian bawah saluran di dekat tepian menciptakan resistensi terhadap pergerakan air.
Skema arus hidup selama penurunan dan dengan peningkatan tajam dalam air
Dengan penurunan tajam dalam air, semua benda yang mengambang di sungai (batang kayu, puing-puing, dll.) ditarik ke bagian tengahnya, di bagian saluran yang lurus dan lebih dekat ke tepi cekung di tikungannya. Ini terutama terlihat di musim semi, ketika sungai yang banjir memasuki saluran dan es yang mengapung dan benda-benda terapung lainnya bergerak melalui air, dengan tegas menguraikan kontur batang yang seperti pita.
Selama naiknya air, berbagai benda terapung bergerak di sepanjang tepian, meluncur dari tonjolan air yang terbentuk di tengah sungai. Percikan dipotong oleh arus, dari mana ia menjadi curam, airnya berwarna kuning kusam atau gelap. Dengan penurunan air, percikan meningkat dan menjadi lembut.
Arah batang terutama diucapkan di tempat yang arusnya kuat, dan permukaannya, bergelombang karena angin, adalah strip seperti pita yang ringan dan jelas, terputus di beberapa tempat.
Arah dan kecepatan arus dapat ditentukan oleh navigator di sepanjang kontur tepian, berdasarkan fakta bahwa inti melewati tepian cekungan. Jika pantai bermata, maka arus di sekitarnya sangat cepat. Kecepatan arus semakin besar, semakin kecil lebar saluran dan semakin besar kemiringannya.
Arah dan kecepatan arus dapat ditentukan oleh berbagai objek pantai yang terlihat dari kapal: semak-semak, tumpukan, batu, dll. Pada kecepatan arus yang tinggi, air naik di atas objek-objek ini, membentuk aliran balik.
Semak-semak yang banjir, di bawah tekanan arus, bergoyang berirama, bergetar, dan gelombang menjauh dari benda-benda kaku - pilar, tiang, penyangga jembatan. Semakin besar kecepatan aliran, semakin tajam sudut pembentukan gelombang dan semakin tinggi gelombang. Dengan arus kecil, jejak lemah terlihat di bawah objek.
Arah dan perkiraan kecepatan arus ditentukan oleh benda-benda yang mengapung di permukaan air, termasuk benda-benda yang dilemparkan ke dalam air khusus untuk ini, dan oleh lokasi sudut rakit tempat pelampung dipasang. Semakin kuat arus, semakin banyak pelampung dan tonggak miring.
Angin sakal, meningkatkan gesekan, mengurangi kecepatan permukaan dan menghilangkan kecepatan tertinggi dari permukaan. Jika kecepatan permukaan sama dengan yang di bawah, kecepatan tertinggi akan berada di tengah vertikal. Di musim dingin, di bawah es, dengan permukaan dasar yang sangat kasar, kecepatan terbesar bergerak mendekati dasar.
Angin yang bertiup searah arus tidak akan memperlambat lapisan permukaan air, tetapi akan mendorongnya, sehingga kecepatan vertikal tertinggi akan naik ke permukaan.
Dengan demikian, kecepatan aliran ditentukan oleh:
- 1) kemiringan permukaan sungai,
- 2) bentuk saluran,
- 3) kekasaran saluran.
Dalam hal ini, harus diingat bahwa kecepatan ditentukan oleh kemiringan permukaan air di sungai, dan bukan oleh kemiringan saluran. Jika permukaan air mendatar (misalnya di depan bendungan), maka tidak akan ada arus.
Rumus Chezy, memberikan ketergantungan kecepatan pada faktor-faktor yang menentukannya, memungkinkan untuk meramalkan bagaimana kecepatan akan berubah ketika faktor-faktor ini berubah.
Karena kecepatan gerakan air yang tidak seimbang di bagian yang hidup, permukaan sungai tidak horizontal; saat permukaan sungai naik, lebih banyak air mengalir ke tengah daripada ke tepi, dan permukaannya berbentuk cembung, yang sangat jelas terlihat, misalnya, di sungai kita sebelum es pecah: karena peningkatan air , es juga berbentuk cembung ke arah tengah, dan air lelehan permukaan terkumpul di dekat pantai, membentuk genangan air panjang di sini, sementara permukaan es di tengah tetap kering. Saat air surut, jumlah air terbesar mengalir di tengah sungai, dan permukaan sungai berbentuk cekung. Perbedaan ketinggian yang dihasilkan di Mississippi mencapai 2 m.
Selain itu, profil melintang sungai terdistorsi oleh gaya sentrifugal, gaya Coriolis akibat rotasi bumi, dan gelombang angin yang bertiup melintasi sungai. Ada dua jenis gerakan fluida - laminar dan turbulen.
Jika kecepatan di setiap titik digambarkan sebagai vektor (panah yang menunjukkan arah kecepatan dan besarnya), maka selama gerak laminar vektor kecepatan di setiap titik yang diberikan akan konstan dan tidak akan berubah. Gerakan fluida tersebut diamati dalam tabung sempit pada kecepatan rendah. Di alam, pergerakan air tanah melalui pori-pori kecil mendekati laminar. Kasus khusus gerak laminer akan menjadi pancaran paralel.
Gerak turbulen dicirikan oleh inkonsistensi, variabilitas vektor kecepatan pada setiap titik tertentu dari bagian hidup atau vertikal. Variabilitas ini disebut riak. Jadi, selama gerakan turbulen, setiap partikel air, yang tiba di titik tertentu, akan melewatinya dalam arah yang berbeda dan dengan kecepatan linier yang berbeda. Gerak turbulen tersebar luas di alam. Semua air permukaan yang mengalir cukup cepat bergolak. Aman untuk mengatakan bahwa sungai hanya memiliki aliran turbulen. Kasus khusus dari gerakan turbulen adalah pusaran (pusaran air, corong, dll.).
Vektor kecepatan gerak turbulen dapat didekomposisi menjadi komponen-komponen - horizontal, vertikal dan lateral. Komponen horizontal mencirikan hanyut ke hilir, dan komponen vertikal mencirikan pergerakan partikel air ke atas atau ke bawah.
Arti penting dari turbulensi aliran sungai sangat tinggi. Ini menentukan pencampuran air sungai dan pengangkutan material dalam suspensi.
Banyaknya (volume) air yang mengalir melalui ruang hidup per satuan waktu disebut aliran sungai. Aliran dalam jangka waktu yang lama disebut limpasan. Biasanya ada limpasan tahunan, bulanan, harian.
Mengetahui massa air yang mengalir di sungai pada waktu yang berbeda sepanjang tahun, kita bisa mendapatkan gambaran tentang rezimnya. Untuk kejelasan, perubahan aliran air dapat dinyatakan secara grafis, yang menunjukkan jumlah air yang mengalir pada waktu tertentu dengan persegi panjang yang sebanding dengan massa air yang sesuai. Karena penentuan debit dikaitkan dengan kesulitan besar dan telah dibuat untuk sejumlah kecil sungai, seringkali hanya terbatas pada pengamatan pada pengukur air atas fluktuasi tinggi sungai, dan atas dasar fluktuasi ini mereka juga menilai perubahan debit, memperoleh formula empiris untuk ketergantungan debit pada ketinggian level. Rumus-rumus ini kehilangan maknanya jika saluran tidak stabil (terhapus atau tertutup).
Endapan yang diendapkan di permukaan diketahui mengalir, larut, dan meresap. Air yang bocor cepat atau lambat akan menguap atau bergabung dengan saluran, oleh karena itu, rata-rata, dalam jangka waktu yang lama, dapat dianggap bahwa air yang diendapkan sebagian menguap dan sebagian mengalir. Jika koefisien limpasan adalah 30%, maka ini berarti bahwa dari total curah hujan, 30% adalah kaca, dan 70% sisanya telah menguap.
Nilai koefisien limpasan ditentukan oleh situasi geografis umum - iklim, relief, vegetasi. Jadi, untuk sungai-sungai di Eropa utara - Neva, Dvina Utara, Pechora, dll. - koefisien limpasan lebih dari 60%, untuk Don sekitar 15%, untuk Sungai Nil - sekitar 4%, untuk Amazon - sekitar 30%. Penguapan besar di cekungan Nil dan lemah di utara Eropa dan memberikan kontras yang begitu tajam. Pada tahun yang berbeda, untuk sungai yang sama, koefisien limpasan bervariasi tergantung pada jumlah curah hujan. Pada tahun basah, koefisien limpasan lebih besar, pada tahun kering lebih kecil.
Di daerah tanpa drainase, koefisien limpasan adalah nol.
Di antara alasan yang menentukan koefisien limpasan, iklim daerah harus ditempatkan di tempat pertama. Suhu mempengaruhi bentuk presipitasi dan jalannya evaporasi. Suhu tinggi dan kelembaban rendah mengurangi limpasan permukaan dan menutup mata air dangkal. Selama dormansi musim dingin, penguapan vegetasi berhenti, tanah beku mencegah penetrasi air ke kedalaman. Di daerah dengan musim dingin yang panjang, salju yang turun untuk musim dingin tetap ada sampai musim semi. Di musim semi, koefisien limpasan sangat meningkat oleh air yang meleleh.
Relief juga mempengaruhi nilai koefisien limpasan: kemiringan yang signifikan memfasilitasi limpasan bahkan pada batuan yang permeabel. Aliran gunung setelah hujan membawa sejumlah besar air, dan jika tidak ada hujan, mereka hampir mengering, bukan karena kurangnya curah hujan, tetapi karena fakta bahwa airnya mengalir terlalu cepat. Batuan permeabel menyebabkan limpasan yang lebih seragam, batuan kedap air - rezim aliran.
Di daerah pegunungan, hutan memiliki efek menguntungkan pada rezim sungai, memperlambat aliran air dan dengan demikian melindungi lereng gunung dari erosi. Secara umum, hutan memiliki efek mengatur aliran sungai, mengurangi ukuran banjir dan mempertahankan cadangan kelembaban pada awal musim panas. Rawa, bertentangan dengan kepercayaan populer, tidak menguntungkan untuk memberi makan sungai. Gambut, seperti spons, menyerap banyak air di musim hujan, dan banyak menguap di cuaca panas. Menurut penelitian Oppokov, drainase rawa tidak hanya menyebabkan pendangkalan sungai, tetapi juga berkontribusi pada nutrisi yang lebih tepat.
Selain koefisien limpasan, modulus limpasan juga digunakan untuk mengkarakterisasi limpasan.
Modul limpasan adalah jumlah air, dinyatakan dalam liter, mengalir rata-rata dalam satu detik dari 1 sq. km dari daerah cekungan. Insinyur Kocherin membuat peta kontur modul limpasan untuk Wilayah Uni Eropa. Mengetahui modulus limpasan rata-rata cekungan, seseorang dapat menghitung nilai limpasan tahunan dengan mengalikan modulus limpasan dengan jumlah detik dalam setahun dan dengan luas cekungan. Modulus limpasan juga sangat erat kaitannya dengan jumlah curah hujan, penguapan, topografi, vegetasi, dan karakter permukaan.
Kemiringan sungai. Ciri yang paling khas dari setiap sungai adalah pergerakan air yang terus menerus dari sumber ke muara, yang disebut mengalir. Alasan alirannya adalah kemiringan saluran, di mana, mengikuti gaya gravitasi, air bergerak dengan kecepatan yang lebih besar atau lebih kecil. Adapun kecepatan, secara langsung tergantung pada kemiringan saluran. Kemiringan saluran ditentukan oleh rasio perbedaan ketinggian dua titik dengan panjang bagian yang terletak di antara titik-titik ini. Jadi, misalnya, jika dari sumber Volga ke Kalinin 448 km, dan perbedaan ketinggian antara sumber Volga dan Kalin dan nom adalah 74,6 m, maka rata-rata kemiringan Volga pada bagian ini adalah 74,6 m, dibagi 448 km, yaitu 0,00017. Artinya untuk setiap kilometer panjang Volga di bagian ini, jatuhnya adalah 17 cm.
Profil memanjang sungai. Mari kita plot sepanjang garis horizontal berturut-turut panjang berbagai bagian sungai, dan sepanjang garis vertikal, ketinggian bagian-bagian ini. Dengan menghubungkan ujung vertikal dengan garis, kami mendapatkan gambar profil memanjang sungai (Gbr. 112). Jika Anda tidak terlalu memperhatikan detailnya, maka profil memanjang sebagian besar sungai dapat disederhanakan sebagai kurva jatuh, sedikit cekung, yang kemiringannya semakin menurun dari sumber ke mulut.
Kemiringan profil memanjang sungai tidak sama untuk bagian sungai yang berbeda. Jadi, misalnya, untuk bagian atas Volga, seperti yang telah kita lihat, itu adalah 0,00017, untuk bagian yang terletak di antara Gorky dan mulut Kama 0,00005, dan untuk bagian dari Stalingrad ke Astrakhan - 0,00002.
Kira-kira sama di dekat Dnieper, di mana di bagian atas (dari Smolensk ke Orsha) kemiringannya 0,00011, dan di bagian bawah (dari Kakhovka ke Kherson) 0,00001. Di bagian di mana jeram berada (dari Lotmanskaya Kamenka ke Nikopol), kemiringan rata-rata profil memanjang sungai adalah 0,00042, yaitu, hampir empat kali lebih besar daripada antara Smolensk dan Orsha.
Contoh yang diberikan menunjukkan bahwa profil longitudinal sungai yang berbeda jauh dari sama. Yang terakhir dapat dimengerti: profil memanjang sungai mencerminkan relief, struktur geologis, dan banyak fitur geografis lainnya di daerah tersebut.
Misalnya, pertimbangkan "tangga" pada profil memanjang sungai. Yenisei. Di sini kita melihat bagian lereng besar di daerah persimpangan Sayan Barat, kemudian Sayan Timur dan, akhirnya, di ujung utara Pegunungan Yenisei (Gbr. 112). Sifat loncatan dari profil memanjang sungai. Yenisei menunjukkan bahwa pengangkatan di daerah pegunungan ini terjadi (secara geologis) relatif baru-baru ini, dan sungai belum sempat meratakan kurva longitudinal salurannya. Hal yang sama harus dikatakan tentang pegunungan Bureinsky, yang dipotong oleh sungai. Dewa asmara.
Sejauh ini, kita telah berbicara tentang profil memanjang dari seluruh sungai. Tetapi ketika mempelajari sungai, terkadang perlu untuk menentukan kemiringan sungai di area kecil tertentu. Kemiringan ini ditentukan secara langsung dengan meratakan.
Profil lintas sungai. Dalam profil melintang sungai, kita membedakan dua bagian: profil melintang lembah sungai dan profil melintang sungai itu sendiri. Kami sudah memiliki gambaran tentang profil melintang lembah sungai. Ini diperoleh sebagai hasil survei konvensional terhadap medan. Untuk mendapatkan gambaran tentang profil sungai itu sendiri, atau lebih tepatnya alur sungai, perlu dilakukan pengukuran kedalaman sungai.
Pengukuran dilakukan secara manual atau mekanis. Untuk pengukuran dengan tangan, digunakan pengolesan atau lot tangan. Pengolesan adalah tiang yang terbuat dari kayu yang lentur dan tahan lama (cemara, abu, hazel) berbentuk bulat dengan diameter 4-5 cm, panjang dari 4 sampai 7 m.
Ujung bawah pengolesan selesai dengan besi (besi mencegah membelah dan membantu dengan beratnya). Pengolesan dicat putih dan ditandai dalam sepersepuluh meter. Pembagian nol sesuai dengan ujung bawah pengolesan. Dengan segala kesederhanaan perangkat, pengolesan memberikan hasil yang akurat.
Pengukuran kedalaman juga dilakukan dengan lot manual. Dengan aliran sungai, lot menyimpang dari vertikal dengan sudut tertentu, yang membuatnya perlu untuk membuat koreksi yang tepat.
Bunyi di sungai kecil biasanya dibuat dari jembatan. Di sungai yang mencapai 200-300 m lebar, pada laju aliran tidak lebih dari 1,5 m per detik, pengukuran dapat dilakukan dari perahu di sepanjang kabel yang direntangkan dari satu tepi sungai ke tepi sungai lainnya. Tali harus kencang. Dengan lebar sungai lebih dari 100 m perlu menambatkan perahu di tengah sungai untuk menopang kabel.
Di sungai dengan lebar lebih dari 500 m, garis suara ditentukan oleh yang terkemuka tanda-tanda ditempatkan di kedua tepi, dan titik-titik suara ditentukan oleh instrumen goniometrik dari pantai. Jumlah bunyi di sepanjang alinyemen tergantung pada sifat dasar. Jika topografi bagian bawah berubah dengan cepat, seharusnya ada lebih banyak suara; jika bagian bawahnya seragam, seharusnya lebih sedikit. Jelas bahwa semakin banyak pengukuran, semakin akurat profil sungai.
Untuk menggambar profil sungai, garis horizontal ditarik, di mana titik-titik pengukuran diplot sesuai dengan skala. Garis tegak lurus ditarik dari setiap estrus, di mana kedalaman yang diperoleh dari pengukuran juga diplot pada skala. Dengan menghubungkan ujung bawah vertikal, kami mendapatkan profil. Karena kedalaman sungai sangat kecil dibandingkan dengan lebarnya, saat menggambar profil, skala vertikal diambil lebih besar daripada skala horizontal. Karena itu, profilnya terdistorsi (dibesar-besarkan), tetapi lebih visual.
Mengingat profil dasar sungai, kita dapat menghitung luas bebas (atau luas bagian air) sungai (fm 2 ), lebar sungai (B), panjang keliling basah sungai ( rm), kedalaman terbesar (hmaxm ), kedalaman rata-rata sungai ( hcpm) dan radius hidrolik sungai.
Potongan melintang sungai yang hidup disebut penampang sungai yang berisi air. Profil saluran, yang diperoleh sebagai hasil pengukuran, hanya memberikan gambaran tentang bagian sungai yang hidup. Luas bagian hidup sungai sebagian besar dihitung secara analitis (lebih jarang ditentukan dari gambar menggunakan planimeter). Untuk menghitung area terbuka ( Fm 2) ambil gambar profil melintang sungai, di mana vertikal membagi area bagian hidup menjadi serangkaian trapesium, dan bagian pantai terlihat seperti segitiga. Area setiap gambar individu ditentukan oleh rumus yang kita ketahui dari geometri, dan kemudian jumlah semua area ini diambil.
Lebar sungai hanya ditentukan oleh panjang garis horizontal atas yang mewakili permukaan sungai.
keliling basah - ini adalah panjang garis dasar sungai pada profil dari satu tepi tepi sungai ke tepi lainnya. Itu dihitung dengan menambahkan panjang semua segmen garis bawah dalam gambar bagian hidup sungai.
radius hidrolik adalah hasil bagi area terbuka dibagi dengan panjang keliling basah ( R= F/Rm).
Kedalaman rata-rata adalah hasil bagi dari luas bagian hidup
sungai dengan lebar sungai ( h Menikahi = F/ Bm).
Untuk sungai dataran rendah, nilai radius hidrolik biasanya sangat dekat dengan nilai kedalaman rata-rata ( R≈ hcp).
Kedalaman terbesar dikembalikan sesuai dengan pengukuran.
Tingkat sungai. Lebar dan kedalaman sungai, area terbuka dan besaran lain yang diberikan oleh kami dapat tetap tidak berubah hanya jika ketinggian sungai tetap tidak berubah. Sebenarnya hal ini tidak pernah terjadi, karena ketinggian sungai selalu berubah. Dari sini cukup jelas bahwa dalam studi tentang sungai, pengukuran fluktuasi ketinggian sungai adalah tugas yang paling penting.
Untuk pengukur air, bagian sungai yang sesuai dengan saluran lurus dipilih, yang penampangnya tidak rumit oleh beting atau pulau. Pengamatan fluktuasi tinggi muka air sungai biasanya dilakukan dengan menggunakan pijakan kaki. Footstock adalah tiang atau rel, dibagi menjadi meter dan sentimeter, dipasang di dekat pantai. Footstock zero diambil (jika mungkin) sebagai horizon terendah sungai di tempat tertentu. Nol yang dipilih sekali tetap konstan untuk semua pengamatan berikutnya. Nol dari footstock terikat secara permanen rapper .
Fluktuasi level biasanya diamati dua kali sehari (pada 8 dan 20 jam). Di beberapa pos dipasang limnigraf yang merekam sendiri, yang memberikan rekaman kontinu dalam bentuk kurva.
Berdasarkan data yang diperoleh dari pengamatan footstock, grafik fluktuasi level digambar untuk satu atau beberapa periode: untuk satu musim, selama satu tahun, selama beberapa tahun.
Kecepatan sungai. Kami telah mengatakan bahwa kecepatan aliran sungai secara langsung tergantung pada kemiringan saluran. Namun, ketergantungan ini tidak sesederhana kelihatannya pada pandangan pertama.
Siapa pun yang bahkan sedikit akrab dengan sungai tahu bahwa kecepatan arus di dekat tepian jauh lebih kecil daripada di tengah. Ini sangat dikenal oleh para pelaut. Setiap kali tukang perahu harus naik ke sungai, dia tetap di tepi sungai; ketika dia perlu turun dengan cepat, dia terus ke tengah sungai.
Pengamatan yang lebih akurat yang dilakukan di sungai dan aliran buatan (memiliki saluran berbentuk palung yang teratur) menunjukkan bahwa lapisan air yang berbatasan langsung dengan saluran, sebagai akibat gesekan terhadap bagian bawah dan dinding saluran, bergerak dengan kecepatan terendah. Lapisan berikutnya sudah memiliki kecepatan tinggi, karena tidak bersentuhan dengan saluran (yang tidak bergerak), tetapi dengan lapisan pertama yang bergerak lambat. Lapisan ketiga memiliki kecepatan yang lebih tinggi, dan seterusnya.Akhirnya, kecepatan tertinggi terdapat pada bagian sungai yang terjauh dari dasar dan dinding saluran. Jika kita mengambil penampang aliran dan menghubungkan tempat-tempat dengan kecepatan aliran yang sama dengan garis (isotach), maka kita akan mendapatkan diagram yang menggambarkan dengan jelas letak lapisan-lapisan yang kecepatannya berbeda (Gbr. 113). Gerakan aliran berlapis yang aneh ini, di mana kecepatan terus meningkat dari dasar dan dinding saluran ke bagian tengah, disebut berlapis-lapis. Ciri-ciri khas gerak laminer dapat dicirikan secara singkat sebagai berikut:
1) kecepatan semua partikel aliran memiliki satu arah konstan;
2) kecepatan di dekat dinding (dekat bagian bawah) selalu sama dengan nol, dan dengan jarak dari dinding secara bertahap meningkat ke arah tengah aliran.
Namun, kita harus mengatakan bahwa di sungai-sungai di mana bentuk, arah dan karakter saluran sangat berbeda dari saluran berbentuk palung biasa dari aliran buatan, gerakan laminar teratur hampir tidak pernah diamati. Sudah dengan hanya satu tikungan di saluran, sebagai akibat dari aksi gaya sentrifugal, seluruh sistem lapisan tiba-tiba bergerak menuju tepi cekung, yang pada gilirannya menyebabkan sejumlah lainnya
gerakan. Di hadapan tonjolan di bagian bawah dan di sepanjang tepi saluran, muncul gerakan pusaran, arus berlawanan, dan penyimpangan yang sangat kuat lainnya, yang semakin memperumit gambar. Perubahan yang sangat kuat dalam pergerakan air terjadi di bagian sungai yang dangkal, di mana arus pecah menjadi semburan berbentuk kipas.
Selain bentuk dan arah saluran, peningkatan kecepatan arus memiliki pengaruh yang besar. Gerakan laminar bahkan dalam aliran buatan (dengan saluran yang tepat) berubah secara dramatis dengan meningkatnya kecepatan aliran. Dalam aliran yang bergerak cepat, jet heliks memanjang muncul, disertai dengan gerakan pusaran kecil dan semacam denyut. Semua ini sangat memperumit sifat gerakan. Jadi, di sungai, alih-alih gerakan laminar, gerakan yang lebih kompleks paling sering diamati, yang disebut bergolak. (Kita akan membahas sifat gerakan turbulen nanti ketika mempertimbangkan kondisi untuk pembentukan saluran aliran.)
Dari semua yang telah dikatakan, jelas bahwa studi tentang kecepatan sungai adalah masalah yang kompleks. Oleh karena itu, alih-alih perhitungan teoretis, seseorang lebih sering harus menggunakan pengukuran langsung.
Pengukuran kecepatan aliran. Cara paling sederhana dan paling mudah untuk mengukur kecepatan aliran adalah dengan mengukur menggunakan mengapung. Dengan mengamati (dengan jam) waktu yang diperlukan pelampung untuk melewati dua titik yang terletak di sepanjang aliran sungai pada jarak tertentu satu sama lain, kita selalu dapat menghitung kecepatan yang diinginkan. Kecepatan ini biasanya dinyatakan dalam meter per detik.
Metode yang kami tunjukkan memungkinkan untuk menentukan kecepatan hanya lapisan air paling atas. Untuk menentukan kecepatan lapisan air yang lebih dalam, digunakan dua botol (Gbr. 114). Dalam hal ini, botol atas memberikan kecepatan rata-rata antara kedua botol. Mengetahui kecepatan rata-rata aliran air di permukaan (metode pertama), kita dapat dengan mudah menghitung kecepatan pada kedalaman yang diinginkan. Jika sebuah V 1 akan ada kecepatan di permukaan, V 2 - kecepatan rata-rata, sebuah V adalah kecepatan yang diinginkan, maka V 2 =( V 1 + V)/2 , dari mana kecepatan yang diinginkan v = 2 v 2 - v 1 .
Hasil yang jauh lebih akurat diperoleh saat mengukur dengan perangkat khusus yang disebut meja putar. Ada banyak jenis meja putar, tetapi prinsip perangkatnya sama dan adalah sebagai berikut. Sumbu horizontal dengan baling-baling berbilah di ujungnya dipasang secara bergerak dalam bingkai dengan pena kemudi di ujung belakang (Gbr. 115). Perangkat, diturunkan ke dalam air, mematuhi kemudi, naik melawan arus,
dan baling-baling berbilah mulai berputar bersama dengan sumbu horizontal. Sumbu memiliki sekrup tak berujung yang dapat dihubungkan ke penghitung. Melihat jam, pengamat menyalakan penghitung, yang mulai menghitung jumlah putaran. Setelah jangka waktu tertentu, penghitung mati, dan pengamat menentukan laju aliran dengan jumlah putaran.
Selain metode ini, pengukuran juga digunakan dengan bathometer khusus, dinamometer, dan, akhirnya, metode kimia yang kita ketahui dari studi laju aliran air tanah. Contoh bathometer adalah Prof. V.G. Glushkova, yang merupakan balon karet, yang bukaannya menghadap aliran. Jumlah air yang berhasil masuk ke dalam balon per satuan waktu memungkinkan untuk menentukan laju aliran. Dinamometer menentukan gaya tekanan. Kekuatan tekanan memungkinkan Anda menghitung kecepatan.
Ketika diperlukan untuk mendapatkan gambaran rinci tentang distribusi kecepatan di penampang (bagian hidup) sungai, lakukan sebagai berikut:
1. Sebuah profil melintang sungai digambar, dan untuk kenyamanan, skala vertikal diambil 10 kali lebih besar dari skala horizontal.
2. Garis vertikal ditarik pada titik-titik di mana kecepatan arus diukur pada kedalaman yang berbeda.
3. Pada setiap vertikal, kedalaman yang sesuai ditandai pada skala dan kecepatan yang sesuai ditunjukkan.
Dengan menghubungkan titik-titik dengan kecepatan yang sama, kita memperoleh sistem kurva (isotokh), yang memberikan representasi visual dari distribusi kecepatan di bagian sungai yang hidup.
Kecepatan rata-rata. Untuk banyak perhitungan hidrologi, perlu memiliki data rata-rata laju aliran air di bagian hidup sungai. Tetapi menentukan kecepatan air rata-rata adalah tugas yang agak sulit.
Kami telah mengatakan bahwa pergerakan air di sungai tidak hanya kompleks, tetapi juga tidak merata dalam waktu (denyut). Namun, berdasarkan serangkaian pengamatan, kami selalu memiliki kesempatan untuk menghitung kecepatan aliran rata-rata untuk setiap titik di daerah aliran sungai. Dengan memiliki nilai kecepatan rata-rata di titik tersebut, kita dapat menggambarkan distribusi kecepatan sepanjang vertikal yang telah kita ambil pada grafik. Untuk melakukan ini, kedalaman setiap titik diplot secara vertikal (dari atas ke bawah), dan kecepatan aliran secara horizontal (dari kiri ke kanan). Kami melakukan hal yang sama dengan titik vertikal lainnya yang telah kami ambil. Dengan menghubungkan ujung-ujung garis horizontal (menggambarkan kecepatan), kita mendapatkan gambar yang memberikan gambaran yang jelas tentang kecepatan arus pada berbagai kedalaman vertikal yang telah kita ambil. Gambar ini disebut grafik kecepatan atau speed hodograph.
Berdasarkan berbagai pengamatan, ternyata untuk memperoleh gambaran yang lengkap tentang distribusi kecepatan aliran sepanjang vertikal, cukup untuk menentukan kecepatan pada lima titik berikut: 1) di permukaan, 2) sebesar 0,2h, 3) sebesar 0,6h, 4) sebesar 0,8hdan 5) di bagian bawah, menghitung h - kedalaman vertikal dari permukaan ke bawah.
Hodografi kecepatan memberikan gambaran yang jelas tentang perubahan kecepatan dari permukaan ke dasar sungai pada vertikal tertentu. Kecepatan terendah di dasar sungai terutama disebabkan oleh gesekan. Semakin besar kekasaran bagian bawah, semakin tajam penurunan kecepatan arus. Di musim dingin, ketika permukaan sungai tertutup es, gesekan juga terjadi di permukaan es, yang juga mempengaruhi kecepatan arus.
Hodograph kecepatan memungkinkan kita untuk menghitung kecepatan rata-rata sungai sepanjang vertikal tertentu.
Kecepatan aliran rata-rata sepanjang penampang aliran vertikal paling mudah ditentukan dengan rumus:
di mana adalah luas hodogram kecepatan, dan H adalah tinggi bidang ini. Dengan kata lain, untuk menentukan kecepatan aliran rata-rata di sepanjang penampang aliran vertikal, luas hodogram kecepatan harus dibagi dengan tingginya.
Area hodograph kecepatan ditentukan baik menggunakan planimeter atau secara analitis (yaitu, memecahnya menjadi bentuk sederhana - segitiga dan trapesium).
Laju aliran rata-rata ditentukan dengan berbagai cara. Cara termudah adalah dengan mengalikan kecepatan maksimum (Vmax) pada koefisien kekasaran (P). Koefisien kekasaran untuk sungai pegunungan dapat dianggap kira-kira 0,55, untuk sungai dengan saluran yang dilapisi kerikil, 0,65, untuk sungai dengan dasar pasir atau tanah liat yang tidak rata, 0,85.
Untuk secara akurat menentukan kecepatan aliran rata-rata dari bagian aliran yang hidup, berbagai rumus digunakan. Yang paling umum adalah formula Chezy.
di mana v - kecepatan aliran rata-rata, R - radius hidrolik, J- kemiringan aliran permukaan dan DARI- faktor kecepatan. Tapi di sini penentuan koefisien kecepatan menghadirkan kesulitan yang signifikan.
Koefisien kecepatan ditentukan oleh berbagai rumus empiris (yaitu, diperoleh dari studi dan analisis sejumlah besar pengamatan). Rumus paling sederhana adalah:
di mana P- koefisien kekasaran, sebuah R - sudah tidak asing lagi bagi kita radius hidrolik.
Konsumsi. Banyaknya air dalam m, mengalir melalui bagian tertentu sungai per detik disebut aliran sungai(untuk barang ini). Secara teoritis konsumsi (sebuah) mudah dihitung: itu sama dengan luas bagian sungai yang hidup ( F), dikalikan dengan kecepatan aliran rata-rata ( v), yaitu sebuah= fv. Jadi, misalnya, jika luas bagian sungai yang hidup adalah 150 m 2, dan kecepatan 3 m/s, maka konsumsi akan menjadi 450 m 3 per detik. Saat menghitung laju aliran, satu meter kubik diambil per unit air, dan satu detik diambil per unit waktu.
Kami telah mengatakan bahwa tidak sulit untuk secara teoritis menghitung aliran sungai untuk satu atau lain titik. Untuk melaksanakan tugas ini dalam praktiknya jauh lebih sulit. Mari kita membahas metode teoretis dan praktis paling sederhana yang paling sering digunakan dalam studi sungai.
Ada banyak cara yang berbeda untuk menentukan aliran air di sungai. Tetapi semuanya dapat dibagi menjadi empat kelompok: metode volumetrik, metode pencampuran, hidrolik dan hidrometri.
Metode volumetrik berhasil digunakan untuk menentukan debit sungai terkecil (mata air dan sungai) dengan debit 5 sampai 10 liter (0,005- 0,01 m 3) per detik. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa sungai dibendung dan air mengalir ke selokan. Ember atau tangki ditempatkan di bawah selokan (tergantung pada ukuran aliran). Volume kapal harus diukur secara akurat. Waktu pengisian bejana diukur dalam hitungan detik. Hasil bagi dari volume kapal (dalam meter) dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengisi kapal (dalam detik) sebagai. kali dan memberikan nilai yang diinginkan. Metode volumetrik memberikan hasil yang paling akurat.
Metode pencampuran didasarkan pada kenyataan bahwa pada suatu titik tertentu di sungai, larutan semacam garam atau cat dimasukkan ke dalam sungai. Menentukan kandungan garam atau cat di titik aliran lain yang lebih rendah, aliran air dihitung (rumus paling sederhana
di mana q - konsumsi air garam, k 1 - konsentrasi air garam saat dilepaskan, ke 2 adalah konsentrasi larutan garam di titik hilir). Metode ini adalah salah satu yang terbaik untuk sungai pegunungan yang berangin.
metode hidrolik Hal ini didasarkan pada penggunaan berbagai macam formula hidrolik ketika air mengalir melalui saluran alami dan bendung buatan.
Kami memberikan contoh paling sederhana dari metode spillway. Sebuah bendungan sedang dibangun, yang bagian atasnya memiliki dinding tipis (terbuat dari kayu, beton). Bendung dalam bentuk persegi panjang dipotong di dinding, dengan dimensi alas yang ditentukan secara tepat. Air meluap melalui bendung, dan laju aliran dihitung dengan rumus
(t - koefisien bendung, b - lebar ambang bendung, H- tekanan di atas tepi pelimpah, g -percepatan gravitasi), Dengan bantuan spillway, dimungkinkan untuk mengukur laju aliran dari 0,0005 hingga 10 m3 / detik. Hal ini terutama banyak digunakan di laboratorium hidrolik.
Metode hidrometri berdasarkan pengukuran area terbuka dan kecepatan aliran. Ini adalah yang paling umum. Perhitungan dilakukan sesuai dengan rumus, seperti yang telah kami katakan.
Saham. Jumlah air yang mengalir melalui bagian tertentu dari sungai per detik, kita sebut aliran. Banyaknya air yang mengalir melalui bagian tertentu dari sungai selama periode yang lebih lama disebut mengeringkan. Jumlah limpasan dapat dihitung untuk sehari, sebulan, satu musim, satu tahun, bahkan beberapa tahun. Paling sering, aliran dihitung untuk musim, karena perubahan musim untuk sebagian besar sungai sangat kuat dan khas. Yang sangat penting dalam geografi adalah nilai aliran tahunan dan, khususnya, nilai aliran tahunan rata-rata (aliran yang dihitung dari data jangka panjang). Aliran tahunan rata-rata memungkinkan untuk menghitung aliran rata-rata sungai. Jika debit dinyatakan dalam meter kubik per detik, maka aliran tahunan (untuk menghindari jumlah yang sangat besar) dinyatakan dalam kilometer kubik.
Memiliki informasi tentang aliran, kita juga dapat memperoleh data tentang aliran untuk satu atau beberapa periode waktu (dengan mengalikan laju aliran dengan jumlah detik dari periode waktu yang diambil). Nilai limpasan dalam hal ini dinyatakan secara volumetrik. Aliran sungai besar biasanya dinyatakan dalam kilometer kubik.
Jadi, misalnya, aliran tahunan rata-rata Volga adalah 270 km 3, Dnipro 52 km 3, Obi 400 km 3, Yenisei 548 km 3, Amazon 3787 km, 3 dll.
Ketika mengkarakterisasi sungai, rasio besarnya limpasan dengan jumlah curah hujan yang jatuh pada area cekungan sungai yang telah kita ambil sangat penting. Jumlah curah hujan, seperti yang kita ketahui, dinyatakan dengan ketebalan lapisan air dalam milimeter. Oleh karena itu, untuk membandingkan limpasan dengan jumlah curah hujan, limpasan perlu dinyatakan juga dengan ketebalan lapisan air dalam milimeter. Untuk melakukan ini, jumlah limpasan untuk periode tertentu, yang dinyatakan dalam ukuran volumetrik, didistribusikan dalam lapisan yang seragam di seluruh wilayah DAS yang terletak di atas titik pengamatan. Nilai ini, yang disebut ketinggian saluran (A), dihitung dengan rumus:
TETAPI adalah ketinggian saluran, dinyatakan dalam milimeter, Q - biaya, T- periode waktu, 10 3 digunakan untuk mengubah meter menjadi milimeter dan 10 6 untuk mengubah kilometer persegi menjadi meter persegi.
Perbandingan antara jumlah limpasan dengan jumlah curah hujan disebut koefisien limpasan. Jika koefisien limpasan dilambangkan dengan huruf sebuah, dan jumlah curah hujan, dinyatakan dalam milimeter, - h, kemudian
Koefisien limpasan, seperti rasio apapun, adalah kuantitas abstrak. Itu dapat dinyatakan sebagai persentase. Jadi, misalnya, untuk r. Neva A=374 mm, h= 532mm; Akibatnya, sebuah= 0,7, atau 70%. Dalam hal ini, koefisien limpasan p. Neva memungkinkan kita untuk mengatakan bahwa dari jumlah total curah hujan yang jatuh di lembah sungai. Neva, 70% mengalir ke laut, dan 30% menguap. Kami mengamati gambar yang sama sekali berbeda di sungai. Nil. Di Sini A=35mm, h =826 mm; maka a = 4%. Ini berarti bahwa 96% dari semua curah hujan di cekungan Nil menguap dan hanya 4% yang mencapai laut. Sudah dari contoh-contoh yang diberikan, jelas betapa besar nilai koefisien limpasan bagi para ahli geografi.
Mari kita berikan sebagai contoh nilai rata-rata curah hujan dan limpasan untuk beberapa sungai di bagian Eropa Uni Soviet.
Dalam contoh yang telah kami berikan, jumlah curah hujan, nilai limpasan, dan, akibatnya, koefisien limpasan dihitung sebagai rata-rata tahunan berdasarkan data jangka panjang. Tak perlu dikatakan bahwa koefisien limpasan dapat diturunkan untuk setiap periode waktu: hari, bulan, musim, dll.
Dalam beberapa kasus, aliran dinyatakan sebagai jumlah liter per detik per 1 km 2 Area kolam. Laju aliran ini disebut modul pembuangan.
Nilai rata-rata limpasan jangka panjang dapat dipetakan dengan bantuan isoline. Pada peta seperti itu, wastafel dinyatakan dalam unit wastafel. Ini memberikan gambaran bahwa rata-rata limpasan tahunan di bagian datar wilayah Persatuan kita memiliki karakter zonal, dengan besarnya limpasan menurun ke arah utara. Dari peta seperti itu orang dapat melihat betapa besar kelegaan untuk limpasan.
Nutrisi sungai. Ada tiga jenis utama pemberian makan sungai: pemberian makan air permukaan, pemberian makan air tanah, dan pemberian makan campuran.
Pasokan air permukaan dapat dibagi menjadi hujan, salju dan glasial. Pemberian makan hujan adalah karakteristik sungai-sungai di daerah tropis, sebagian besar wilayah monsun, serta banyak wilayah Eropa Barat, yang memiliki iklim sedang. Nutrisi salju khas untuk negara-negara di mana banyak salju menumpuk selama periode dingin. Ini termasuk sebagian besar sungai di wilayah Uni Soviet. Di musim semi, mereka dicirikan oleh banjir yang kuat. Sangat penting untuk memilih salju di negara-negara pegunungan yang tinggi, yang memberikan jumlah air terbesar di akhir musim semi dan di musim panas. Makanan ini, yang disebut makanan gunung-salju, dekat dengan makanan glasial. Gletser, seperti salju gunung, menyediakan air terutama di musim panas.
Air tanah diberi makan dengan dua cara. Cara pertama adalah memberi makan sungai dengan akuifer yang lebih dalam yang keluar (atau, seperti yang mereka katakan, terjepit) ke dasar sungai. Ini adalah makanan yang cukup berkelanjutan untuk semua musim. Cara kedua adalah suplai air tanah ke strata aluvial yang berhubungan langsung dengan sungai. Selama periode genangan air yang tinggi, aluvium jenuh dengan air, dan setelah penurunan air, perlahan-lahan mengembalikan cadangannya ke sungai. Diet ini kurang berkelanjutan.
Sungai-sungai yang menerima makanannya dari air permukaan atau air tanah saja jarang. Sungai dengan makanan campuran jauh lebih umum. Dalam beberapa periode tahun (musim semi, musim panas, awal musim gugur), air permukaan dominan bagi mereka, pada periode lain (di musim dingin atau selama periode kekeringan) nutrisi air tanah menjadi satu-satunya.
Kami juga dapat menyebutkan sungai yang dialiri oleh air kondensasi, yang dapat berupa permukaan dan bawah tanah. Sungai seperti itu lebih umum di daerah pegunungan, di mana akumulasi batu-batu besar dan batu di puncak dan lereng memadatkan uap air dalam jumlah yang nyata. Perairan ini dapat mempengaruhi peningkatan limpasan.
Kondisi pemberian makan sungai pada waktu yang berbeda sepanjang tahun. Sakit di musim dinginSebagian besar sungai kami diberi makan secara eksklusif oleh air tanah. Pemberian makan ini cukup seragam, sehingga limpasan musim dingin untuk sebagian besar sungai kita dapat dicirikan sebagai yang paling seragam, menurun sangat sedikit dari awal musim dingin ke musim semi.
Di musim semi, sifat limpasan dan, secara umum, seluruh rezim sungai berubah secara dramatis. Curah hujan yang terakumulasi selama musim dingin dalam bentuk salju dengan cepat mencair, dan sejumlah besar air yang meleleh bergabung ke sungai. Akibatnya, banjir musim semi diperoleh, yang, tergantung pada kondisi geografis daerah aliran sungai, berlangsung untuk waktu yang kurang lebih lama. Kita akan berbicara tentang sifat banjir musim semi nanti. Dalam hal ini, kami hanya mencatat satu fakta: di musim semi, sejumlah besar mata air yang melelehkan air salju ditambahkan ke pasokan tanah, yang meningkatkan limpasan berkali-kali lipat. Jadi, misalnya, untuk Kama, aliran rata-rata di musim semi melebihi aliran musim dingin sebanyak 12 dan bahkan 15 kali, untuk Oka sebanyak 15-20 kali; aliran Dnieper dekat Dnepropetrovsk di musim semi dalam beberapa tahun melebihi aliran musim dingin sebanyak 50 kali, di sungai kecil perbedaannya bahkan lebih signifikan.
Di musim panas, sungai (di garis lintang kami) diberi makan, di satu sisi, oleh air tanah, dan di sisi lain, oleh limpasan langsung air hujan. Menurut pengamatan acad. Oppokova di cekungan Dnieper atas, limpasan langsung air hujan selama bulan-bulan musim panas mencapai 10%. Di daerah pegunungan, di mana kondisi limpasan lebih baik, persentase ini meningkat secara signifikan. Tetapi mencapai nilai yang sangat besar di daerah-daerah yang ditandai dengan distribusi permafrost yang luas. Di sini, setelah setiap hujan, ketinggian sungai naik dengan cepat.
Di musim gugur, saat suhu menurun, penguapan dan transpirasi secara bertahap menurun, dan limpasan permukaan (limpasan air hujan) meningkat. Akibatnya, di musim gugur, limpasan, secara umum, meningkat hingga saat presipitasi cair (hujan) digantikan oleh presipitasi padat (salju). Jadi, di musim gugur, seperti
kami memiliki tanah ditambah nutrisi hujan, dan hujan berangsur-angsur berkurang dan berhenti sama sekali pada awal musim dingin.
Begitulah cara memberi makan sungai biasa di garis lintang kita. Di negara-negara pegunungan tinggi, air lelehan salju gunung dan gletser ditambahkan di musim panas.
Di daerah gurun dan padang rumput yang kering, air yang mencair dari salju gunung dan es memainkan peran dominan (Amu-Darya, Syr-Darya, dll.).
fluktuasi muka air sungai. Kami baru saja berbicara tentang kondisi aliran sungai pada waktu yang berbeda sepanjang tahun, dan sehubungan dengan ini kami mencatat bagaimana aliran berubah pada waktu yang berbeda sepanjang tahun. Perubahan ini paling jelas ditunjukkan oleh kurva fluktuasi ketinggian air di sungai. Di sini kita memiliki tiga grafik. Grafik pertama memberikan gambaran tentang fluktuasi tingkat sungai di zona hutan bagian Eropa Uni Soviet (Gbr. 116). Pada grafik pertama (Sungai Volga) adalah karakteristik
cepat dan tinggi dengan durasi sekitar 1/2 bulan.
Sekarang perhatikan grafik kedua (Gbr. 117), yang khas untuk sungai-sungai di zona taiga Siberia Timur. Ada kenaikan tajam di musim semi dan serangkaian kenaikan di musim panas karena hujan dan adanya lapisan es, yang meningkatkan kecepatan limpasan. Kehadiran lapisan es yang sama, yang mengurangi makan tanah di musim dingin, menyebabkan tingkat air yang sangat rendah di musim dingin.
Grafik ketiga (Gbr. 118) menunjukkan kurva fluktuasi level sungai di zona taiga di Timur Jauh. Di sini, karena permafrost, tingkat yang sama sangat rendah selama periode dingin dan fluktuasi tajam yang terus-menerus pada level selama periode hangat. Mereka disebabkan pada musim semi dan awal musim panas oleh pencairan salju dan kemudian oleh hujan. Kehadiran pegunungan dan permafrost mempercepat limpasan, yang memiliki efek yang sangat tajam pada fluktuasi level.
Sifat fluktuasi ketinggian sungai yang sama pada tahun yang berbeda tidak sama. Di sini kita memiliki grafik fluktuasi tingkat p. Kamas untuk tahun yang berbeda (Gbr. 119). Seperti yang Anda lihat, sungai di tahun yang berbeda memiliki pola fluktuasi yang sangat berbeda. Benar, tahun-tahun penyimpangan paling tajam dari norma dipilih di sini. Tapi di sini kita memiliki grafik kedua fluktuasi tingkat p. Volga (Gbr. 116). Di sini, semua fluktuasi memiliki jenis yang sama, tetapi rentang fluktuasi dan durasi tumpahan sangat berbeda.
Sebagai kesimpulan, harus dikatakan bahwa studi tentang fluktuasi ketinggian sungai, selain signifikansi ilmiah, juga sangat penting secara praktis. Hancurnya jembatan, hancurnya bendungan dan bangunan pantai, banjir, dan terkadang desa yang hancur total dan hanyut telah lama memaksa seseorang untuk memperhatikan fenomena ini dan mempelajarinya. Tidak heran jika pengamatan fluktuasi ketinggian sungai telah dilakukan sejak zaman kuno (Mesir, Mesopotamia, India, Cina, dll). Navigasi sungai, pembangunan jalan, dan khususnya perkeretaapian, memerlukan pengamatan yang lebih akurat.
Pengamatan fluktuasi tingkat sungai di Rusia tampaknya sudah dimulai sejak lama. Dalam kronik, dimulai dengan XV dalam, kita sering menemui indikasi ketinggian banjir sungai. Moskow dan Ok. Pengamatan fluktuasi tingkat Sungai Moskow sudah dilakukan setiap hari. Pertama XIX di. pengamatan harian telah dilakukan di semua dermaga utama dari semua sungai yang dapat dilayari. Dari tahun ke tahun, jumlah stasiun hidrometri terus meningkat. Di masa pra-revolusioner, kami memiliki lebih dari seribu pos pengukur air di Rusia. Tetapi stasiun-stasiun ini mencapai perkembangan khusus di masa Soviet, yang mudah dilihat dari tabel di bawah ini.
Banjir musim semi. Selama periode pencairan salju musim semi, permukaan air di sungai naik tajam, dan air, biasanya meluap ke saluran, meluap ke tepian dan sering membanjiri dataran banjir. Fenomena ini, karakteristik sebagian besar sungai kita, disebut banjir musim semi.
Waktu terjadinya banjir tergantung pada kondisi iklim daerah tersebut, dan lamanya periode banjir, selain itu, pada ukuran cekungan, beberapa bagian di antaranya mungkin berada di bawah kondisi iklim yang berbeda. Jadi, misalnya, untuk r. Dnieper (menurut pengamatan di dekat Kyiv), durasi banjir adalah 2,5 hingga 3 bulan, sedangkan untuk anak sungai Dnieper - Sula dan Psyol - durasi banjir hanya sekitar 1,5-2 bulan.
Ketinggian banjir musim semi tergantung pada banyak faktor, tetapi yang paling penting adalah: 1) jumlah salju di daerah aliran sungai pada awal pencairan dan 2) intensitas pencairan musim semi.
Tingkat kejenuhan air tanah di daerah aliran sungai, lapisan es atau tanah yang dicairkan, presipitasi musim semi, dll., juga penting.
Sebagian besar sungai besar di bagian Eropa Uni Soviet dicirikan oleh kenaikan mata air hingga 4 m. Namun, pada tahun yang berbeda, ketinggian banjir musim semi mengalami fluktuasi yang sangat kuat. Jadi, misalnya, untuk Volga di dekat kota Gorky, kenaikan air mencapai 10-12 m, dekat Ulyanovsk hingga 14 m; untuk r. Dnieper selama 86 tahun pengamatan (dari 1845 hingga 1931) dari 2,1 m hingga 6-7 dan bahkan 8,53 m(1931).
Kenaikan tertinggi dalam air menyebabkan banjir, yang menyebabkan kerusakan besar pada penduduk. Contohnya adalah banjir di Moskow pada tahun 1908, ketika sebagian besar kota dan jalur kereta api Moskow-Kursk terendam air sejauh puluhan kilometer. Sejumlah kota Volga (Rybinsk, Yaroslavl, Astrakhan, dll.) mengalami banjir yang sangat kuat sebagai akibat dari kenaikan air sungai yang luar biasa tinggi. Volga pada musim semi 1926
Di sungai besar Siberia, karena kemacetan lalu lintas, kenaikan air mencapai 15-20 meter atau lebih. Jadi, di sungai Yenisei di bawah 16 tahun m, dan di sungai Lene (di Bulun) hingga 24 m.
Banjir. Selain banjir musim semi yang berulang secara berkala, ada juga kenaikan air secara tiba-tiba yang disebabkan oleh hujan lebat atau beberapa alasan lainnya. Naiknya air secara tiba-tiba di sungai, berbeda dengan banjir musim semi yang berulang secara berkala, disebut banjir. Banjir, tidak seperti banjir, dapat terjadi kapan saja sepanjang tahun. Pada kondisi daerah datar, dimana kemiringan sungai sangat rendah, banjir ini dapat menyebabkan kenaikan tajam pada level 1, terutama pada sungai-sungai kecil. Pada kondisi pegunungan, banjir juga terjadi pada sungai-sungai yang lebih besar. Banjir yang sangat kuat diamati di Timur Jauh kami, di mana, selain kondisi pegunungan, kami mengalami hujan deras yang tiba-tiba, memberikan lebih dari 100 mm pengendapan. Di sini, banjir musim panas sering kali bersifat kuat, terkadang banjir yang merusak.
Diketahui bahwa ketinggian banjir dan sifat limpasan pada umumnya sangat dipengaruhi oleh hutan. Mereka terutama memberikan pencairan salju yang lambat, yang memperpanjang durasi banjir dan mengurangi ketinggian banjir. Selain itu, lantai hutan (daun jatuh, jarum, lumut, dll.) mempertahankan kelembaban dari penguapan. Akibatnya, koefisien aliran permukaan di hutan tiga sampai empat kali lebih kecil daripada di tanah yang subur. Sehingga ketinggian banjir berkurang hingga 50%.
Untuk mengurangi banjir dan secara umum mengatur limpasan, di Uni Soviet kami, pemerintah telah memberikan perhatian khusus pada pelestarian hutan di daerah tempat sungai mengalir. Resolusi (tanggal 2/VII1936) mengatur konservasi hutan di kedua tepi sungai. Pada saat yang sama, di hulu sungai, jalur hutan 25 km lebar, dan di bagian bawah mencapai 6 km.
Kemungkinan untuk memerangi tumpahan lebih lanjut dan pengembangan langkah-langkah untuk mengatur limpasan permukaan di negara kita, bisa dikatakan, tidak terbatas. Penciptaan sabuk perlindungan hutan dan waduk mengatur limpasan di wilayah yang luas. Penciptaan jaringan kanal-kanal dan waduk-waduk raksasa yang sangat besar membuat aliran itu tunduk pada kehendak dan manfaat terbesar dari manusia masyarakat sosialis ke tingkat yang lebih besar lagi.
air rendah. Selama periode ketika sungai hidup hampir secara eksklusif karena pasokan air tanah tanpa adanya pasokan air hujan, permukaan sungai berada pada titik terendah. Periode permukaan air terendah di sungai disebut air rendah. Awal dari air rendah dianggap sebagai akhir dari resesi banjir musim semi, dan akhir dari air rendah adalah awal dari kenaikan level musim gugur. Ini berarti bahwa periode air rendah atau periode air rendah untuk sebagian besar sungai kita sesuai dengan periode musim panas.
Sungai-sungai yang membeku. Sungai-sungai di negara-negara dingin dan beriklim sedang tertutup es selama musim dingin. Pembekuan sungai biasanya dimulai di dekat tepian, di mana arusnya paling lemah. Di masa depan, kristal dan jarum es muncul di permukaan air, yang, berkumpul dalam jumlah besar, membentuk apa yang disebut "lemak babi". Saat air semakin dingin, es yang mengapung muncul di sungai, yang jumlahnya meningkat secara bertahap. Kadang-kadang aliran es musim gugur yang berkelanjutan berlangsung selama beberapa hari, dan dalam cuaca dingin yang tenang, sungai "naik" agak cepat, terutama di tikungan di mana sejumlah besar gumpalan es menumpuk. Setelah sungai tertutup es, ia beralih ke air tanah, dan permukaan air sering turun, dan es di sungai melorot.
Es, dengan tumbuh dari bawah, secara bertahap mengental. Ketebalan lapisan es, tergantung pada kondisi iklim, bisa sangat berbeda: dari beberapa sentimeter hingga 0,5-1 m, dan dalam beberapa kasus (di Siberia) hingga 1,5- 2 m Dari pencairan dan pembekuan salju yang turun, es bisa menebal dari atas.
Outlet dari sejumlah besar sumber yang membawa air lebih hangat, dalam beberapa kasus mengarah pada pembentukan "polynya", yaitu, area yang tidak membeku.
Proses pembekuan sungai dimulai dengan pendinginan lapisan atas air dan pembentukan lapisan tipis es, yang dikenal sebagai gemuk. Sebagai hasil dari sifat turbulen aliran, air bercampur, yang menyebabkan pendinginan seluruh massa air. Pada saat yang sama, suhu air bisa sedikit di bawah 0° (di sungai Neva hingga -0°.04, di sungai Yenisei -0°.1): Air yang sangat dingin menciptakan kondisi yang menguntungkan untuk pembentukan kristal es, menghasilkan apa yang disebut es yang dalam. Es dalam yang terbentuk di bagian bawah disebut es bawah. Es yang dalam dalam suspensi disebut lumpur. Lumpur bisa dalam suspensi, serta mengapung ke permukaan.
Es dasar, yang tumbuh secara bertahap, terlepas dari dasar dan, karena kepadatannya yang lebih rendah, mengapung ke permukaan. Pada saat yang sama, es dasar, yang terlepas dari dasar, menangkap sebagian tanah (pasir, kerikil, dan bahkan batu). Es dasar yang mengapung ke permukaan disebut juga lumpur.
Panas laten pembentukan es dengan cepat dikonsumsi, dan air sungai tetap sangat dingin sepanjang waktu, sampai pembentukan lapisan es. Tetapi segera setelah lapisan es terbentuk, hilangnya panas ke udara sebagian besar berhenti dan air tidak lagi menjadi sangat dingin. Jelas bahwa pembentukan kristal es (dan, akibatnya, es yang dalam) berhenti.
Dengan kecepatan arus yang signifikan, pembentukan lapisan es sangat melambat, yang pada gilirannya mengarah pada pembentukan es dalam dalam jumlah besar. Sebagai contoh, r. Angara. Berikut adalah lumpur. dan. dasar es, menyumbat saluran, membentuk penyumbatan. Tersumbatnya saluran menyebabkan kenaikan tinggi muka air. Setelah pembentukan lapisan es, proses pembentukan es dalam berkurang tajam, dan permukaan sungai berkurang dengan cepat.
Pembentukan lapisan es dimulai dari pantai. Di sini, pada kecepatan arus yang lebih rendah, es lebih mungkin terbentuk (melindungi). Tetapi es ini sering terbawa arus dan, bersama dengan massa lumpur, menyebabkan apa yang disebut pergeseran es musim gugur. Pergeseran es musim gugur terkadang disertai dengan penyumbatan, yaitu, pembentukan bendungan es. Penyumbatan (serta penyumbatan) dapat menyebabkan kenaikan air yang signifikan. Kemacetan lalu lintas biasanya terjadi di bagian sungai yang menyempit, di tikungan tajam, di riffle, serta di dekat bangunan buatan.
Di sungai besar yang mengalir ke utara (Ob, Yenisei, Lena), bagian hilir sungai membeku lebih awal, yang berkontribusi pada pembentukan kemacetan yang sangat kuat. Naiknya muka air dalam beberapa kasus dapat menimbulkan kondisi terjadinya arus balik di bagian hilir anak sungai.
Dari saat pembentukan lapisan es, sungai memasuki periode pembekuan. Mulai saat ini, es perlahan terbentuk dari bawah. Ketebalan lapisan es, selain suhu, sangat dipengaruhi oleh lapisan salju, yang melindungi permukaan sungai dari pendinginan. Rata-rata, ketebalan es di wilayah Uni Soviet mencapai:
Polinya. Tidak jarang beberapa bagian sungai tidak membeku di musim dingin. Daerah-daerah ini disebut polinya. Alasan pembentukan mereka berbeda. Paling sering mereka diamati di daerah aliran cepat, di tempat di mana sejumlah besar mata air keluar, di tempat air pabrik mengalir, dll. Dalam beberapa kasus, daerah serupa juga diamati ketika sungai meninggalkan danau yang dalam. Jadi, misalnya, r. Angara di pintu keluar dari danau. Baikal tidak membeku selama 15 kilometer, dan dalam beberapa tahun bahkan selama 30 kilometer (Angara "menyedot" air hangat Baikal, yang mendingin ke titik beku setelah beberapa saat).
Pembukaan sungai. Di bawah pengaruh sinar matahari musim semi, salju di atas es mulai mencair, akibatnya akumulasi air lenticular terbentuk di permukaan es. Aliran air yang mengalir turun dari pantai mengintensifkan pencairan es, terutama di dekat pantai, yang mengarah pada pembentukan tepian.
Biasanya, sebelum dibuka, ada gerakan es. Dalam hal ini, es kemudian mulai bergerak, lalu berhenti. Momen pergerakan adalah yang paling berbahaya untuk struktur (bendungan, bendungan, penyangga jembatan). Karena itu, di dekat struktur, es pecah terlebih dahulu. Kenaikan awal air memecah es, yang pada akhirnya mengarah pada pergeseran es.
Pergeseran es musim semi biasanya jauh lebih kuat daripada musim gugur, yang disebabkan oleh jumlah air dan es yang jauh lebih besar. Selai es di musim semi juga lebih besar daripada di musim gugur. Mereka mencapai ukuran yang sangat besar di sungai utara, di mana pembukaan sungai dimulai dari atas. Es yang dibawa oleh sungai tetap ada di daerah yang lebih rendah dimana esnya masih kuat. Akibatnya, bendungan es yang kuat terbentuk, yang dalam 2-3 jam menaikkan level air beberapa meter. Jebolnya bendungan berikutnya menyebabkan kerusakan yang sangat parah. Mari kita ambil contoh. Sungai Ob pecah di dekat Barnaul pada akhir April, dan dekat Salehard pada awal Juni. Ketebalan es di dekat Barnaul sekitar 70 cm, dan di bagian bawah Ob sekitar 150 cm. Oleh karena itu, fenomena kemacetan cukup sering terjadi di sini. Dengan pembentukan kemacetan (atau, sebagaimana mereka menyebutnya, "kemacetan"), ketinggian air naik 4-5 dalam 1 jam. m dan dengan cepat berkurang setelah pecahnya bendungan es. Aliran air dan es yang besar dapat menghancurkan hutan di area yang luas, menghancurkan tepian, membangun saluran baru. Kemacetan dapat dengan mudah menghancurkan bahkan struktur yang paling kuat sekalipun. Oleh karena itu, ketika merencanakan struktur, perlu memperhitungkan lokasi struktur, terutama karena kemacetan biasanya terjadi di area yang sama. Untuk melindungi struktur atau kamp musim dingin armada sungai, es di daerah ini biasanya meledak.
Ketinggian air saat macet di Ob mencapai 8-10 m, dan di hilir sungai. Lena (dekat Bulun) - 20-24 m.
tahun hidrologi. Aliran dan ciri khas lain dari kehidupan sungai, seperti yang telah kita lihat, berbeda pada waktu yang berbeda sepanjang tahun. Namun, musim dalam kehidupan sungai tidak bertepatan dengan musim kalender biasa. Jadi, misalnya, musim dingin untuk sungai dimulai dari saat pasokan hujan berhenti dan sungai mengalir ke pasokan tanah musim dingin. Di wilayah Uni Soviet, momen ini terjadi pada bulan Oktober di wilayah utara, dan pada bulan Desember di wilayah selatan. Dengan demikian, tidak ada satu momen pun yang tepat yang cocok untuk semua sungai di Uni Soviet. Hal yang sama harus dikatakan untuk musim-musim lainnya. Tak perlu dikatakan bahwa awal tahun dalam kehidupan sungai, atau, seperti yang mereka katakan, awal tahun hidrologi, tidak dapat bertepatan dengan awal tahun kalender (1 Januari). Awal tahun hidrologi dianggap sebagai momen ketika sungai mengalir ke tanah secara eksklusif. Untuk tempat yang berbeda di wilayah bahkan salah satu negara bagian kita, awal tahun hidrologi tidak boleh sama. Untuk sebagian besar sungai di Uni Soviet, awal tahun hidrologi jatuh pada periode 15/XIhingga 15/XII.
Klasifikasi iklim sungai. Sudah dari apa yang telah dikatakan tentang sungai di musim yang berbeda, jelas bahwa iklim memiliki dampak besar pada sungai. Cukuplah, misalnya, untuk membandingkan sungai-sungai di Eropa Timur dengan sungai-sungai di Eropa Barat dan Selatan untuk melihat perbedaannya. Sungai kami membeku selama musim dingin, pecah di musim semi, dan menghasilkan kenaikan air yang sangat tinggi selama banjir musim semi. Sungai-sungai di Eropa Barat sangat jarang membeku dan hampir tidak pernah banjir musim semi. Adapun sungai-sungai di Eropa Selatan, mereka tidak membeku sama sekali, dan memiliki tingkat air tertinggi di musim dingin. Kami menemukan perbedaan yang lebih tajam antara sungai-sungai di negara lain yang terletak di wilayah iklim lainnya. Cukuplah untuk mengingat sungai-sungai di wilayah monsun Asia, sungai-sungai di utara, tengah dan selatan Afrika, sungai-sungai di Amerika Selatan, Australia, dll. Semua ini digabungkan memberi ahli iklim Voeikov dasar untuk mengklasifikasikan sungai-sungai tergantung pada iklim. kondisi di mana mereka berada. Menurut klasifikasi ini (sedikit dimodifikasi kemudian), semua sungai di Bumi dibagi menjadi tiga jenis: 1) sungai yang dialiri hampir secara eksklusif oleh air lelehan dari salju dan es, 2) sungai yang hanya dialiri air hujan, dan 3 ) sungai-sungai yang menerima air dengan kedua cara tersebut di atas.
Sungai-sungai jenis pertama adalah:
a) sungai gurun yang dibatasi oleh pegunungan tinggi dengan puncak bersalju. Contohnya adalah: Syr-Darya, Amu-Darya, Tarim, dll;
b) sungai-sungai di daerah kutub (Siberia utara dan Amerika Utara), terutama terletak di pulau-pulau.
Jenis sungai yang kedua adalah:
a) sungai-sungai di Eropa Barat dengan curah hujan yang kurang lebih seragam: Seine, Main, Moselle, dan lain-lain;
b) sungai-sungai di negara-negara Mediterania dengan banjir musim dingin: sungai-sungai Italia, Spanyol, dan lainnya;
c) sungai negara tropis dan daerah monsun dengan banjir musim panas: Gangga, Indus, Nil, Kongo, dll.
Sungai-sungai jenis ketiga, yang dialiri oleh lelehan dan air hujan, meliputi:
a) sungai-sungai di Eropa Timur, atau Rusia, dataran, Siberia Barat, Amerika Utara, dan lainnya dengan banjir musim semi;
b) sungai yang bersumber dari pegunungan tinggi, dengan banjir musim semi dan musim panas.
Ada klasifikasi baru lainnya. Diantaranya adalah klasifikasi M.I.Lvovich, yang mengambil klasifikasi Voeikov yang sama sebagai dasar, tetapi untuk klarifikasi, memperhitungkan tidak hanya indikator kualitatif, tetapi juga kuantitatif dari sumber aliran sungai dan distribusi limpasan musiman. Jadi, misalnya, ia mengambil nilai limpasan tahunan dan menentukan berapa persentase limpasan yang disebabkan oleh sumber makanan ini atau itu. Jika nilai limpasan dari suatu sumber lebih dari 80%, maka sumber ini dianggap sangat penting; jika limpasan dari 50 hingga 80%, maka itu dominan; kurang dari 50% - dominan. Hasilnya, ia mendapatkan 38 kelompok rejim air sungai yang digabung menjadi 12 jenis. Jenis-jenis ini adalah:
1. Jenis Amazon - hampir secara eksklusif memberi makan hujan dan dominasi limpasan musim gugur, yaitu, pada bulan-bulan yang dianggap musim gugur di zona beriklim sedang (Amazon, Rio Negro, Nil Biru, Kongo, dll.).
2. Jenis Nigeria - sebagian besar tadah hujan dengan dominasi limpasan musim gugur (Niger, Lualaba, Nil, dll.).
3. Tipe Mekong - hampir secara eksklusif tadah hujan dengan dominasi limpasan musim panas (Mekong, hulu Madeira, Maranyon, Paraguay, Parana, dll.).
4. Amursky - sebagian besar tadah hujan dengan dominasi limpasan musim panas (Amur, Vitim, hulu Olekma, Yana, dll.).
5. Mediterania - secara eksklusif atau sebagian besar tadah hujan dan dominasi limpasan musim dingin (Mosel, Ruhr, Thames, Agri di Italia, Alma di Krimea, dll.).
6. Oderian - dominasi makanan hujan dan limpasan musim semi (Po, Tisza, Oder, Morava, Ebro, Ohio, dll.).
7. Volzhsky - terutama tadah salju dengan dominasi limpasan musim semi (Volga; Mississippi, Moskow, Don, Ural, Tobol, Kama, dll.).
8. Yukon - pasokan salju yang dominan dan dominasi limpasan musim panas (Yukon, Kola, Athabasca, Colorado, Vilyui, Pyasina, dll.).
9. Nurinsky - dominasi nutrisi salju dan hampir secara eksklusif limpasan musim semi (Nura, Eruslan, Buzuluk, B. Uzen, Ingulets, dll.).
10. Greenland - makanan glasial eksklusif dan limpasan jangka pendek di musim panas.
11. Kaukasia - nutrisi glasial dominan atau dominan dan dominasi limpasan musim panas (Kuban, Terek, Rhone, Inn, Aare, dll.).
12. Pinjaman - pasokan eksklusif atau dominan dari air tanah dan distribusi aliran yang seragam sepanjang tahun (R. Loa di Chili utara).
Banyak sungai, terutama yang panjang dan memiliki tempat makan yang luas, mungkin merupakan bagian yang terpisah dari diri mereka sendiri dalam kelompok yang berbeda. Misalnya, sungai Katun dan Biya (dari pertemuan di mana Ob terbentuk) dialiri terutama oleh air yang meleleh dari salju gunung dan gletser dengan kenaikan air di musim panas. Di zona taiga, anak-anak sungai Ob diberi makan oleh salju yang meleleh dan air hujan dengan banjir di musim semi. Di bagian hilir Ob, anak-anak sungai milik sungai-sungai di zona dingin. Sungai Irtysh sendiri memiliki karakter yang kompleks. Semua ini, tentu saja, harus diperhitungkan.
- Sumber-
Polvinkin, A.A. Dasar-dasar geografi umum / A.A. Polovinkin.- M.: Rumah Penerbitan Pendidikan dan Pedagogis Negara Kementerian Pendidikan RSFSR, 1958.- 482 hal.
Tampilan Postingan: 444
Kecepatan aliran sungai (atau kinematika aliran) dipelajari secara rinci dalam kursus hidrolika. Di sini, kita hanya akan memperhatikan fitur-fitur kinematika aliran yang perlu diketahui untuk memahami bagian utama hidrologi.
Air di sungai bergerak di bawah pengaruh gravitasi. Kecepatan aliran tergantung pada perbandingan antara besar komponen gravitasi yang sejajar dengan garis kemiringan memanjang aliran dan gaya tahanan yang timbul pada aliran sebagai akibat gesekan massa air yang bergerak antara dasar dan dasar aliran. pantai. Besarnya komponen gravitasi longitudinal tergantung pada kemiringan saluran, dan gaya resistensi - pada tingkat kekasaran saluran. Jika hambatan sama dengan gaya penggerak, maka pergerakan air menjadi seragam. Jika gaya penggerak melebihi gaya resistensi, gerakan memperoleh percepatan; ketika rasio kekuatan ini dibalik, gerakan melambat. Ada dua kategori pergerakan air - laminar dan turbulen.
Gerak laminar merupakan gerak pancaran paralel. Gerak laminar dibedakan oleh ciri-ciri berikut: 1) Semua partikel aliran bergerak dalam arah umum yang sama tanpa mengalami deviasi transversal; 2) laju aliran air meningkat secara bertahap dari nol di dekat dinding saluran hingga maksimum di permukaan bebas; 3) kecepatan aliran berbanding lurus dengan kemiringan permukaan bebas dan tergantung pada viskositas fluida.
Gerak turbulen memiliki ciri-ciri sebagai berikut: 1) kecepatan aliran berdenyut, yaitu arah dan besarnya kecepatan pada setiap titik berfluktuasi sepanjang waktu; 2) Kecepatan aliran dari nol pada dinding meningkat dengan cepat di dalam lapisan bawah yang tipis; selanjutnya, menuju permukaan air, kecepatan meningkat perlahan; 3) kecepatan aliran air tidak tergantung atau hampir tidak tergantung pada viskositas cairan dan, jika tidak ada pengaruh viskositas, sebanding dengan akar kuadrat dari kemiringan; 4) partikel air bergerak tidak hanya sepanjang aliran, tetapi juga secara vertikal dan melintang, yaitu. seluruh massa air yang mengalir dipindahkan.
Jadi, dalam gerakan turbulen telah ditetapkan bahwa dalam aliran terbuka amplitudo pulsasi meningkat dari permukaan ke bawah. Pada penampang aliran, amplitudo pulsasi meningkat dari sumbu aliran ke tepian.
Karena berliku-liku dan berbagai bentuk saluran, aliran air di sungai hampir tidak pernah sejajar dengan tepian, dan aliran air dibagi menjadi apa yang disebut arus internal. Arus ini mengikis saluran, membawa produk erosi (sedimen) dan menyimpannya di saluran, mengakibatkan spits, middle bar, rift, pass dan rintangan bawah air lainnya.
Pada aliran sungai terdapat arus dalam sebagai berikut: 1) arus yang disebabkan oleh kelengkungan saluran; 2) aliran yang terjadi pada saat bumi berputar pada porosnya; 3) gerakan rotasi (pusaran) air, karena perampingan bentuk saluran yang tidak memadai.
Bedakan antara kecepatan sesaat dan kecepatan lokal pada suatu titik dalam aliran. Instan kecepatan (U) (lihat Gambar 1) adalah kecepatan pada titik tertentu dalam aliran pada saat tertentu. Dalam sistem koordinat persegi panjang, kecepatan sesaat memiliki komponen longitudinal yang diarahkan secara horizontal sepanjang sumbu longitudinal aliran dan komponen vertikal yang diarahkan sepanjang sumbu vertikal aliran.
Dalam perhitungan praktis, sebagai aturan, kita harus berurusan dengan kecepatan aliran rata-rata dari waktu ke waktu. Kecepatan aliran pada suatu titik aliran, rata-rata selama periode waktu yang cukup lama, disebut kecepatan lokal dan ditentukan oleh ekspresi
| (1) |
di mana luas grafik denyut kecepatan dalam periode waktu T(Gbr. 1).
Beras. 1. Grafik pulsasi komponen longitudinal kecepatan aliran air.
Distribusi kecepatan pada aliran sungai.
Distribusi kecepatan aliran air di suatu aliran sungai bervariasi dan tergantung pada jenis sungai (datar, pegunungan, dll), fitur morfometrik, kekasaran saluran, dan kemiringan permukaan air. Dengan segala keragaman tersebut, terdapat beberapa pola umum dalam distribusi kecepatan di kedalaman dan lebar sungai.
Pertimbangkan distribusi kecepatan longitudinal pada berbagai kedalaman vertikal. Jika nilai-nilai kecepatan dikesampingkan dari arah vertikal dan ujung-ujungnya dihubungkan oleh garis halus, maka garis ini akan menjadi profil kecepatan. Gambar yang dibatasi oleh profil kecepatan, arah vertikal, garis permukaan air dan dasar air disebut diagram kecepatan (Gbr. 2). Seperti dapat dilihat dari Gambar 2, kecepatan tertinggi (dalam aliran terbuka) biasanya diamati di permukaan (U sur). Kecepatan di dasar sungai disebut kecepatan dasar (U d).
Jika kita mengukur luas diagram kecepatan dan membaginya dengan kedalaman vertikal, kita mendapatkan nilai yang disebut kecepatan vertikal rata-rata dan dinyatakan dengan rumus
 | (2) |
Kecepatan rata-rata pada vertikal aliran terbuka terletak pada kedalaman dari permukaan sama dengan kira-kira 0,6 jam.
Tampilan normal dari profil kecepatan ditunjukkan pada Gambar. 2, dalam kondisi aliran air alami, dapat terdistorsi oleh pengaruh berbagai faktor: ketidakteraturan dasar, vegetasi air, angin, formasi es, dll.
Dengan kekasaran dasar yang signifikan, kecepatan di bagian bawah dapat menurun tajam, kira-kira seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3.
Dengan angin hilir, kecepatan permukaan dapat meningkat, dan permukaan air mungkin sedikit berkurang; ketika angin hulu, gambar sebaliknya diamati (Gbr. 4).
Seperti diagram kecepatan pada garis vertikal, seseorang dapat membuat diagram kecepatan sepanjang lebar sungai (Gbr. 5), misalnya, kecepatan permukaan atau rata-rata pada vertikal, garis besar plot biasanya mengikuti garis dasar; lokasi kecepatan terbesar kira-kira bertepatan dengan posisi kedalaman terbesar.
Dengan adanya lapisan es, pengaruh kekasaran permukaan bawah es menyebabkan pergeseran kecepatan maksimum ke kedalaman tertentu dari permukaan, biasanya dengan (0,3-0,4) jam (Gbr. 6a). Jika ada lumpur di bawah es, maka pergeseran ke bawah dari kecepatan maksimum bisa lebih signifikan, hingga (0,6-0,7) jam (Gbr. 6b).
Saya harus segera mengatakan bahwa hanya prinsip-prinsip umum yang ditulis di sini. Semuanya lebih rumit dari itu, ikan berhenti berubah tergantung pada kombinasi perubahan ketinggian air dan suhu air. Namun, untuk kesederhanaan, lebih baik diurutkan. Namun jangan lupa bahwa semuanya harus dipertimbangkan secara keseluruhan.
Mari kita coba mencari tahu apa yang terjadi di sungai ketika ketinggian air berubah. Jika Anda membayangkan secara teoritis sebuah sungai dengan dasar yang benar-benar datar, seperti selokan, maka semuanya sederhana. Dengan penurunan volume air, aliran secara bertahap melambat. Dalam praktiknya, semuanya lebih sulit.
Semua sungai memiliki relief yang agak rumit. Lubang dan peregangan yang dalam digantikan oleh keretakan cepat. Saluran utama sungai berkelok-kelok dari satu tepi ke tepi lainnya, membentuk klem dan tangkapan. Batu-batu besar sering berdiri di saluran, membentuk pusaran aliran air yang rumit.
Oleh karena itu, perubahan ketinggian air di sungai menciptakan berbagai perubahan kecepatan arus di berbagai bagian sungai. Penting: semakin tinggi level air, semakin seragam alirannya. Semakin rendah muka air, semakin besar perbedaan kecepatan arus, tergantung topografi dasar sungai.
Kecepatan arus di bagian tertentu sungai berbeda pada kedalaman yang berbeda. Misalnya, di permukaan air, laju aliran akan maksimum, dan di bagian bawah, di mana bahkan batu berukuran sedang membuat pusaran air, laju aliran akan relatif kecil.
Sekarang mari kita coba mencari pemberhentian ikan di ketinggian air yang berbeda. Aturan pencarian dasar:
- Kedalaman yang nyaman. Ikan akan berhenti di tempat yang dirasa aman. Anda tahu pepatah - ikan mencari tempat yang lebih dalam, dan pria - di mana lebih baik? Jadi dia akan mencari tempat dengan kedalaman minimal 1,5 m dan lebih dalam. Meskipun di sungai-sungai kecil dengan dasar berkerikil dan kedalaman dangkal di saluran, itu juga bisa naik di tempat-tempat yang lebih dangkal, tetapi bagaimanapun, itu akan lebih dalam di sana daripada di dekatnya. Semakin besar ikan, semakin dalam ia akan mencoba menempati sungai.
- Kecepatan aliran. Ikan akan berhenti di tempat yang arusnya tidak terlalu kuat, menghemat energi. Di sisi lain, arus harus cukup untuk menyediakan ikan dengan rezim oksigen yang baik. Di sinilah masalah dimulai. Tempat-tempat seperti itu sulit ditemukan di sungai-sungai yang dalam dengan topografi dasar yang kompleks. Bahkan di jeram yang mengamuk ada celah berbatu di mana ikan bisa bangun dan merasa hebat. Dari pantai, tempat-tempat seperti itu bisa sangat sulit dikenali. Ada kesulitan lain yang terkait dengan perbedaan kecepatan arus pada kedalaman yang berbeda. Penting untuk terus-menerus mempelajari relief dasar sungai - ini paling baik dilakukan pada permukaan air yang rendah. Dan Anda tidak boleh langsung mengambil kesimpulan. Anda bukan ikan, tetapi masih melihat jauh lebih baik di mana harus berdiri. Kita harus terus-menerus bereksperimen - semuanya jauh dari apa yang kita lihat dari pantai.
- Aliran terbalik. Ikan sering dapat berdiri di tempat dengan arus balik, mis. kepala ke bawah dalam kaitannya dengan jalur utama sungai. Kesulitannya adalah bahwa aliran seperti itu tidak selalu terlihat dari pantai. Hanya saja ada tetesan terbalik yang nyaman dan nyaman, jadi itu berdiri di sana, dan itu tidak mengganggunya sama sekali. Dan kau?
- Batu-batu besar di dasar sungai. Ikan secara ajaib tertarik pada batu-batu besar di dasar sungai. Mereka menciptakan pusaran yang kuat di dalam air. Di depan batu seperti itu, arus paling sering menyapu lubang kecil, ini adalah tempat parkir favorit salmon. Jika tidak ada lubang seperti itu di depan batu atau ditempati, ikan dapat berdiri di sisi batu. Jarang berdiri tepat di belakang batu - pasir dicuci di sana, yang membentuk gundukan. Paling sering ada ikan asing - trout coklat, uban atau salmon beraneka ragam. Di sungai yang dalam dengan ketinggian air yang tinggi, batu seperti itu mungkin tidak terlihat - ini adalah alasan lain untuk mempelajari dasar sungai di air rendah.
- Deep memegang dekat pantai. Kedekatan pantai tidak menakuti ikan sama sekali. Dia bisa berdiri di penjepit setengah meter dari tepi air, jika ada kedalaman dan kecepatan aliran yang cukup. Oleh karena itu, ada baiknya mendekati titik dengan kedalaman yang layak di dekat pantai dengan hati-hati dan, Tuhan melarang, segera naik setinggi pinggang ke dalam air dan pukul lalat dengan sekuat tenaga ke tengah sungai.
Jadi mari kita bahas poin demi poin. Bayangkan bahwa permukaan air pertama kali turun dari tinggi ke rendah, dan kemudian naik lagi.
- Kedalaman yang nyaman. Semuanya cukup sederhana di sini. Permukaan air telah turun dan kedalamannya tidak cukup besar - ikan meninggalkan tempat ini ke titik yang lebih dalam. Saat air naik, ikan akan muncul lagi di sini.
- Kecepatan aliran. Di sini semuanya jauh lebih rumit. Perubahan kecepatan arus dalam satu atau lain cara tergantung pada keragaman topografi bawah. Pertimbangkan tiga bagian sungai yang berbeda secara mendasar:
- Aliran terbalik. Pada tingkat air yang tinggi, sungai sering membentuk arus balik. Itu terjadi di pertemuan lubang, di klem dekat pantai. Dengan penurunan permukaan air, kekuatan aliran balik melemah. Namun, ada tempat di mana ada arus balik bahkan pada tingkat air yang rendah. Ikan sering berdiri di garis kembali. Tetapi jika tali kembali terlalu lemah, ikan akan meninggalkannya. Ya, dan seekor lalat di garis balik yang sangat lemah harus diseret dengan strip, mis. tarik tali sedikit ke arah Anda untuk performa terbang yang lebih baik.
- Batu-batu besar di dasar sungai. Ikan berdiri di dekat mereka di hampir semua permukaan air, jika kekuatan arus dan kedalaman sungai memungkinkan (kita tidak boleh melupakan kedalaman kenyamanan). Pada ketinggian air yang tinggi, tidak semua batu ini terlihat. Anda bahkan tidak dapat melihat pemutus dari mereka. Di sini Anda perlu tahu sungai. Saat ketinggian air surut, sebagian besar batu-batu ini sudah terlihat. Pada tingkat air tertentu, pemecah bising yang kuat terbentuk di atas beberapa batu. Semga tidak menyukainya. Dan bagaimana perasaan Anda tentang renovasi bising tetangga di lantai atas? Ikan akan menjauh dan menemukan pemberhentian baru di dekatnya. Ketika kondisi menjadi lebih menguntungkan, tempat di batu yang tadinya berisik akan kembali ditempati oleh ikan.
- Deep memegang dekat pantai. Dengan tingkat air yang tinggi di bagian sungai yang cepat, ini adalah tempat yang cukup menjanjikan. Ketika ketinggian air di klem turun terlalu banyak, arus melemah terlalu banyak dan ikan tidak ada yang bisa dilakukan di sana.
Lubang bawah tanah. Mari kita bayangkan gulungan atau ambang yang mengalir ke dalam lubang. Pada tingkat tinggi, sejumlah besar air mengalir ke dalam lubang dengan kecepatan tinggi dan menciptakan "ekor" panjang arus di dalamnya, jika tidak ada di dekat tepi lubang. Ikan dapat berdiri sedikit di samping ekor seperti itu dan di bawah jet, tetapi jarak dari pintu masuk jet ke dalam lubang ke pemberhentian ikan akan bervariasi tergantung pada ketinggian air. Semakin rendah level - semakin kecil massa air yang masuk ke dalam lubang, "ekor" arus di dalam lubang menjadi lebih pendek, masing-masing, pemberhentian ikan akan bercampur [lebih dekat ke awal lubang - terciptalah kenyamanan untuk ikan (kecepatan arus. Saat permukaan air naik, arus akan meningkat dan ikan akan menjauh dari awal lubang.
Sebuah celah kecil di bentangan sungai yang dalam. Di air besar, tempat ini tidak menonjol sama sekali. Hanya saja aliran sungainya merata (paling tidak lapisan permukaannya). Memancing di sini pada permukaan air yang tinggi tidak ada gunanya - ikan bisa berdiri di mana saja. Anda hanya dapat menembak beberapa kerikil, meskipun, sekali lagi, Anda perlu mengetahuinya - pada ketinggian air yang tinggi mereka tidak terlihat. Keseragaman aliran pada ketinggian air yang tinggi disebabkan oleh:
Saya "terbelakang kuat. Dengan penurunan permukaan air, semuanya menjadi jauh lebih menarik - perbedaan kecepatan arus, tergantung pada topografi bawah, meningkat. Berbagai tetesan mulai muncul, arus sungai membentuk tempat parkir potensial yang menarik untuk salmon. Di tempat-tempat yang dalam di atas dan [hilir dari celah melemah, dan salmon akan [mencari tempat dengan arus yang lebih kuat. Dan itu adalah - di sini, di dekat sini.
Plum di depan ambang pintu. Plum bisa dalam dan dangkal.
Di bak yang dalam, ikan akan selalu berdiri, bergerak sedikit lebih dekat atau lebih jauh darinya, tergantung pada kecepatan arus yang nyaman. Langsung di saluran pembuangan, Anda paling sering dapat bertemu ikan berukuran sedang. Krupnyak akan berdiri sedikit lebih jauh dari saluran pembuangan, di mana kedalamannya lebih besar.
IB plum kecil, ikan berhenti hanya pada ketinggian air yang sangat tinggi, dengan penurunan level, ia meninggalkan tempat-tempat ini, dengan peningkatan, ia kembali.
Yah, saya pikir beberapa kejelasan akan datang? Namun, semua yang ditulis adalah omong kosong, jika Anda tidak mempertimbangkan topik sehubungan dengan dinamika perubahan rezim suhu air di sungai. Untuk melakukan ini, kita membaca tentang
Amazon bergerak dengan kecepatan 15 km/jam
Sungai Amazon dianggap sebagai sungai tercepat di dunia, sudah memiliki beberapa gelar "paling banyak". Diantaranya, judul-judul seperti yang paling deras (7.180.000 km 2), terdalam (kedalamannya di beberapa tempat mencapai 135 meter), terpanjang (7.100 km) dan terluas (di beberapa tempat delta Amazon memiliki lebar 200km). Di bagian hilir Amazon, aliran air rata-rata adalah sekitar 200-220 ribu meter kubik, yang sesuai dengan kecepatan aliran sungai 4,5-5 m/s atau 15 km/jam! Pada musim hujan, angka ini meningkat menjadi 300 ribu m3.
Jalannya masing-masing sungai terdiri dari hulu, tengah dan hilir. Pada saat yang sama, hulu dicirikan oleh lereng besar, yang berkontribusi pada aktivitas erosifnya yang lebih besar. Jalur yang lebih rendah dibedakan oleh massa air terbesar dan kecepatan yang lebih rendah.
Bagaimana laju aliran diukur?
Satuan yang digunakan untuk mengukur kecepatan sungai adalah meter per detik. Pada saat yang sama, orang tidak boleh lupa bahwa kecepatan aliran air tidak sama di berbagai bagian sungai. Secara bertahap meningkat, berasal dari bagian bawah dan dinding saluran dan memperoleh kekuatan terbesar di bagian tengah sungai. Kecepatan aliran rata-rata dihitung berdasarkan pengukuran yang dilakukan di beberapa bagian saluran. Selain itu, setidaknya lima titik pengukuran dilakukan pada setiap bagian sungai.
Untuk mengukur kecepatan arus air, alat pengukur khusus digunakan - meja putar hidrometri, yang turun ke kedalaman tertentu tegak lurus dengan permukaan air dan setelah dua puluh detik Anda dapat mengambil pembacaan perangkat. Mengingat kecepatan rata-rata sungai dan perkiraan luas penampang, debit air sungai dihitung.
Aliran balik Amazon
Selain itu, Sungai Amazon adalah pemilik arus balik yang terjadi saat pasang surut air laut. Air mengalir dengan kecepatan tinggi - 25 km / jam atau 7 m / s, didorong kembali ke daratan. Gelombang pada saat yang sama mencapai ketinggian 4-5 meter. Semakin jauh gelombang melewati daratan, semakin kecil efek destruktifnya. Pasang surut berhenti pada jarak hingga 1.400 kilometer di hulu Amazon. Fenomena alam seperti itu disebut "pororoka" - air yang bergemuruh.
