Viteza râurilor. Deversarea și scurgerea râurilor

viteza de curgere a apei de scurgere

Rolul apei curgătoare pe pământ este enorm și a atras mereu atenția omului, nu fără motiv, din cele mai vechi timpuri, multe râuri au fost personificate; iar în ochii științei moderne, râurile sunt cel mai activ element al geografiei fizice. Unele dintre ele sunt calme, au un curent lent și creșteri regulate ale apei, care sunt ușor de prevăzut; alții - transportă rapid și rapid apele furtunoase, își ridică brusc nivelul și la fel de brusc îl coboară.

Dar râurile nu sunt doar un factor geografic în sine, ci în sine, ele lucrează în același timp neobosit pentru a schimba pământul; Rezultatele acestei lucrări geologice a apei curgătoare, rezumate de-a lungul secolelor, sunt atât de mari încât țările își pierd complet aspectul inițial: acolo unde odată se ridicau munții înalți, în prezent nu găsim decât o câmpie ondulată și, pe de altă parte, platouri înalte transformate în zone muntoase sau deluroase.

Viața umană este în legătură atât de strânsă cu regimul apelor curgătoare, încât interesul ridicat manifestat de o persoană în raport cu râurile este de la sine înțeles. Marile râuri sunt cele mai ieftine mijloace naturale de comunicare în multe țări, iar în nordul îndepărtat sunt adesea singurele mijloace de comunicare, nu doar vara, ci și iarna, când suprafața lor înghețată oferă cea mai bună cale. Chiar și în țările deșertice, cum ar fi, de exemplu, în Sahara, albiile uscate determină direcția rutelor caravanelor. Din timpuri imemoriale, Amu Darya (vechiul Oxus), Syr Darya (vechiul Jaxart) au determinat direcția rutelor comerciale prin Asia Centrală. Colonizarea rapidă a anumitor țări, precum Canada, partea de mijloc a Statelor Unite ale Americii și Siberia, devine inteligibilă doar dacă se ține cont de locația râurilor în aceste țări. Comoditățile pe care râurile le oferă ca mijloace de comunicare atrag oamenii spre malurile lor și sunt unul dintre factorii apariției orașelor, în special la intersecțiile rutelor fluviale. Râurile sunt și mai importante ca intermediari între ocean și interiorul țărilor, nu fără motiv, nu departe de gurile lor, cele mai mari orașe comerciale precum Londra, Rotterdam, Anvers, Hamburg, Alexandria, Calcutta, Shanghai, Montreal, Quebec, New Orleans, Montevideo, Leningrad etc.

Pe de altă parte, inundațiile anumitor râuri, precum Nilul, Tigrul și Eufratul, au făcut posibilă dezvoltarea civilizațiilor chiar la granițele deșertului. Importanța râurilor în viața unei țări este atât de mare încât în ​​toate statele civilizate au apărut organizații speciale pentru studiul hidrografiei, iar un studiu sistematic al râurilor și al regimului lor a început de mult. În Franța, înființarea Service nydrometrique de la Seine a precedat înființarea stațiilor meteorologice, în Germania au fost publicate o serie de monografii valoroase privind studiul tuturor râurilor mari, de la Rin până la Vistula, în Statele Unite ale Americii, un studiu sistematic al râurilor este realizat de către Institutul Geologic. Viiturile puternice și devastatoare ale Dunării, și mai ales afluenții săi Tissa, Maros și alții din Ungaria, au dus la crearea unei întregi rețele de instituții hidrologice cu o stație centrală la Budapesta. Dintre râurile CSI, Nipru, Volga și o serie de alte râuri au fost supuse unui studiu mai detaliat în secolul al XIX-lea; la sfârșitul secolului al XIX-lea, în Rusia europeană, în plus, o expediție specială a lucrat pentru a cerceta izvoarele celor mai importante râuri, sub conducerea generală a lui A.A. arterele principale de apă. Cea mai caracteristică trăsătură a fiecărui râu este regimul său, adică schimbarea în cursul anului a nivelurilor sale: debit, sediment, temperatură, chimie etc. Pentru a afla regimul unui râu, este necesar să se determine relația care există între cantitatea de precipitații care a căzut în bazinul său și o masă de apă care curge în josul râului.

Pentru a determina aceasta din urmă, este suficient să cunoaștem aria secțiunii transversale a râului (așa-numita secțiune de viață) și viteza medie a curgerii sale într-un loc dat, deoarece produsul acestor două mărimi. ne oferă cantitatea necesară de apă care curge pe lângă râu într-o anumită unitate de timp, de exemplu, pe secundă, pe minut etc. Totuși, determinarea debitului de apă într-un râu pe o perioadă mai mult sau mai puțin semnificativă de timp și mai ales un an întreg, nu este o sarcină ușoară, deoarece atât debitul, cât și secțiunea de viață a râului se schimbă constant pe parcursul anului.

Determinarea vitezei curentului se realizează fie cu ajutorul unor flotoare simple, de tipul sticlelor, fie cu ajutorul unor dispozitive mai precise numite platouri turnante.

Observațiile arată că viteza debitului în râu scade de obicei de la izvoarele din aval. Motivul pentru aceasta este că, în timpul mișcării sale, apa experimentează frecare, atât extern cu fundul, țărmurile și împotriva aerului, cât și intern, din cauza vitezei inegale și a direcției diferite de mișcare a particulelor de apă. În final, obstacolele pe care le întâmpină apa în timpul deplasării acesteia sunt atât de mari încât absorb toată accelerația dobândită de apă la căderea de la surse la gură.

Din cauza frecării într-o anumită secțiune vie a râului, cea mai mare viteză (în cazul unui diametru obișnuit de râu) este la mijloc, dar nu la suprafață, ci la o adâncime mică, deoarece la suprafață apa suferă frecare. împotriva aerului. În cazul secțiunii de locuit asimetrice, viteza cea mai mare va fi peste cea mai adâncă adâncime a râului, mai aproape de unul dintre maluri. Conectând punctele secțiunilor transversale ale râului, în care curentul este cel mai rapid, obținem o linie de înfășurare, care se numește miezul sau axa râului. Un concept vizual al distribuției vitezelor într-o anumită secțiune vie a râului poate fi obținut prin conectarea liniilor - izotahii - puncte care au aceeași viteză. În mijlocul izotacului superior curge mijlocul râului.

Dacă nu există vânt și rugozitatea inferioară este normală, atunci pe fiecare verticală individuală cea mai mare viteză va fi de la suprafață la o distanță de aproximativ 1/5 din adâncimea verticalei.

Poziția punctului cu cea mai mare viteză este determinată de raportul dintre vitezele de suprafață și cele de fund (raportul de frecare de suprafață și longitudinală). O creștere a rugozității fundului va atrage după sine o scădere a vitezei inferioare și o apropiere corespunzătoare a punctului cu cea mai mare viteză la suprafață.

Nivelul apei din râu nu este întotdeauna același. În timpul creșterii (creșterii) apei, orizontul său din mijlocul canalului se ridică ușor, iar în timpul declinului coboară la mijloc și se ridică în apropierea malurilor. Acest lucru se datorează faptului că fundul canalului de lângă maluri creează rezistență la mișcarea apei.

Schema unui curent viu în timpul unei scăderi și cu o creștere bruscă a apei

Cu o scădere bruscă a apei, toate obiectele care plutesc pe râu (bușteni, moloz etc.) sunt atrase în partea sa mijlocie, într-o secțiune dreaptă a canalului și mai aproape de malul concav la cotul său. Acest lucru este evident mai ales în primăvară, când râul inundat intră în canal și slouri de gheață individuale și alte obiecte plutitoare se deplasează prin apă, conturând cu strictețe conturul tip panglică al tijei.

În timpul creșterii apei, diverse obiecte plutitoare se deplasează de-a lungul malurilor, alunecând de pe umflatura de apă formată în mijlocul pârâului. Stropirea este tăiată de curent, din care devine abruptă, apa are o culoare galben tern sau închis. Odată cu scăderea apei, stropirea crește și devine blândă.

Direcția tijei este deosebit de pronunțată acolo unde curentul este puternic, iar suprafața sa, ondulată de vânt, este o bandă ușoară, clar delimitată, ca o panglică, întreruptă pe alocuri.

Direcțiile și vitezele curenților pot fi determinate de navigator de-a lungul contururilor malurilor, pe baza faptului că miezul trece aproape de malurile concave. Dacă coasta este marginită, atunci curentul din imediata apropiere a acesteia este deosebit de rapid. Viteza curentului este mai mare, cu cât lățimea canalului este mai mică și cu atât panta acestuia este mai mare.

Direcția și viteza curentului pot fi determinate de diverse obiecte de coastă vizibile de pe vas: tufișuri, grămezi, pietre etc. La o viteză mare a curentului, apa se ridică deasupra acestor obiecte, formând un tăvălug.

Tufișurile inundate, sub presiunea curentului, se leagănă ritmic, vibrează, iar undele se îndepărtează de obiectele rigide - stâlpi, piloți, suporturi de pod. Cu cât viteza curgerii este mai mare, cu atât unghiul de formare a undei este mai ascuțit și unda este mai mare. Cu un curent mic, sub obiect este vizibilă o urmă slabă.

Directia si viteza aproximativa a curentului sunt determinate de obiectele care plutesc la suprafata apei, inclusiv de cele aruncate in apa special pentru aceasta, si de amplasarea unghiului plutelor pe care sunt instalate geamanduri. Cu cât curentul este mai puternic, cu atât geamandurile și reperele se înclină mai mult.

Vântul în contra, crescând frecarea, reduce viteza la suprafață și îndepărtează cea mai mare viteză de la suprafață. Dacă viteza de suprafață este egală cu cea de jos, cea mai mare viteză va fi în mijlocul verticalei. Iarna, sub gheață, cu o suprafață de fund foarte aspră, cea mai mare viteză se apropie de fund.

Vântul care sufla în direcția curentului nu va încetini straturile de apă de la suprafață, ci le va conduce, astfel încât cea mai mare viteză verticală va urca la suprafață.

Astfel, viteza curgerii este determinată de:

• 1) panta suprafeței râului,
• 2) forma canalului,
• 3) rugozitatea canalului.

În acest caz, trebuie avut în vedere faptul că viteza este determinată de panta suprafeței apei din râu, și nu de panta canalului. Dacă suprafața apei este orizontală (de exemplu, în fața unui baraj), atunci nu va exista curent.

Formula Chezy, dând dependența vitezei de factorii care o determină, face posibilă prevederea modului în care viteza se va schimba atunci când acești factori se schimbă.

Datorită vitezei inegale de mișcare a apei în secțiunea de locuit, suprafața râului nu este orizontală; pe măsură ce nivelul râului crește, mai multă apă curge spre mijloc decât spre margini, iar suprafața capătă o formă convexă, ceea ce se vede foarte clar, de exemplu, în râurile noastre înainte ca gheața să se spargă: din cauza creșterii apei. , gheața ia și ea o formă convexă spre mijloc, iar apele de topire de suprafață sunt colectate în apropierea țărmurilor, formând aici bălți lungi, în timp ce suprafața gheții din mijloc rămâne uscată. Când apele se potolesc, cea mai mare cantitate de apă curge în mijlocul râului, iar suprafața râului capătă o formă concavă. Diferența de nivel rezultată în Mississippi ajunge la 2 m.

În plus, profilul transversal al râului este distorsionat de forța centrifugă, de forța Coriolis rezultată din rotația pământului și de vânturile puternice care suflă peste râu. Există două tipuri de mișcare fluidă - laminară și turbulentă.

Dacă viteza în fiecare punct este reprezentată ca un vector (o săgeată care indică direcția vitezei și mărimea acesteia), atunci în timpul mișcării laminare vectorul viteză în fiecare punct dat va fi constant și nu se va modifica. O astfel de mișcare a fluidului este observată în tuburi înguste la viteze mici. În natură, mișcarea apei subterane prin pori mici se apropie de laminare. Un caz special de mișcare laminară va fi jetul paralel.

Mișcarea turbulentă este caracterizată prin inconsecvență, variabilitate a vectorului viteză în fiecare punct dat al secțiunii active sau verticală. Această variabilitate se numește pulsație. Astfel, în timpul mișcării turbulente, fiecare particulă individuală de apă, care ajunge într-un punct dat, o va trece în direcții diferite și cu viteze liniare diferite. Mișcarea turbulentă este răspândită în natură. Toate apele de suprafață cu curgere destul de rapidă sunt turbulente. Este sigur să spunem că râurile au doar debit turbulent. Un caz special de mișcare turbulentă este vortexul (vârtejuri, pâlnii etc.).

Vectorul viteză al mișcării turbulente poate fi descompus în componente - orizontală, verticală și laterală. Componenta orizontală caracterizează deriva de-a lungul cursului, iar componenta verticală caracterizează mișcarea particulelor de apă în sus sau în jos.

Semnificația turbulenței debitului râului este extrem de mare. Determină amestecarea apei de râu și transportul materialului în suspensie.

Cantitatea (volumul) de apă care curge prin suprafața de locuit pe unitatea de timp se numește debitul râului. Debitul pe o perioadă lungă de timp se numește scurgere. De obicei, există scurgeri anuale, lunare, zilnice.

Cunoscând masa de apă care curge pe lângă râu în diferite perioade ale anului, ne putem face o idee despre regimul acestuia. Pentru claritate, modificarea debitului de apă poate fi exprimată grafic, indicând cantitatea de apă care curge la un moment dat cu dreptunghiuri proporționale cu masele de apă corespunzătoare. Deoarece determinarea debitului este asociată cu mari dificultăți și s-a făcut pentru un număr mic de râuri, acestea sunt adesea limitate doar la observații asupra gabaritului apei asupra fluctuațiilor nivelului râului, iar pe baza acestor fluctuații se limitează judeca si modificarea debitului, obtinand formule empirice pentru dependenta debitului de inaltimea nivelului. Aceste formule își pierd sensul dacă canalul este instabil (spălat sau acoperit).

Precipitatele depuse la suprafață sunt cunoscute că curg, se dizolvă și se percolează. Apa scursă, mai devreme sau mai târziu, fie se va evapora, fie se va alătura scurgerii, prin urmare, în medie, pe o perioadă lungă de timp, se poate considera că apa precipitată se evaporă parțial și se scurge parțial. Dacă coeficientul de scurgere este de 30%, atunci aceasta înseamnă că din cantitatea totală de precipitații, 30% este sticlă, iar restul de 70% s-a evaporat.

Valoarea coeficientului de scurgere este determinată de situația geografică generală - climă, relief, vegetație. Deci, pentru râurile din nordul Europei - Neva, Dvina de Nord, Pechora etc. - coeficientul de scurgere este mai mare de 60%, pentru Don este de aproximativ 15%, pentru Nil - aproximativ 4%, pentru Amazon - aproximativ 30%. Evaporarea uriașă în bazinul Nilului și slabă în nordul Europei și oferă un contrast atât de puternic. În ani diferiți, pentru același râu, coeficientul de scurgere variază în funcție de cantitatea de precipitații. În anii umezi, coeficientul de scurgere este mai mare, în anii secetoși este mai mic.

În zonele fără scurgere, coeficientul de scurgere este zero.

Dintre motivele care determină coeficientul de scurgere, trebuie pusă pe primul loc clima zonei. Temperatura influențează forma precipitațiilor și cursul evaporării. Temperaturile ridicate și umiditatea scăzută reduc scurgerea la suprafață și opresc izvoarele de mică adâncime. În timpul repausului de iarnă, evaporarea vegetației se oprește, solul înghețat împiedică pătrunderea apei în adâncuri. În zonele cu ierni lungi și reci, zăpada căzută pentru iarnă rămâne până în primăvară. Primavara, coeficientul de scurgere este mult crescut de apa de topire.

Relieful afectează și valoarea coeficientului de scurgere: o pantă semnificativă facilitează scurgerea chiar și pe roci permeabile. Pâraiele de munte dupa ploaie transporta o cantitate enorma de apa, iar in lipsa ploii aproape se usuca, nu din lipsa precipitatiilor, ci din cauza faptului ca apele lor se scurg prea repede. Rocile permeabile provoacă o scurgere mai uniformă, roci impermeabile - regimul de curgere.

În zonele muntoase, pădurea are un efect benefic asupra regimului râurilor, încetinind curgerea apei și protejând astfel versanții muntilor de eroziune. În general, pădurea are un efect reglator asupra debitului râului, reducând dimensiunea viiturii și menținând rezervele de umiditate până la începutul verii. Mlaștinile, contrar credinței populare, sunt nefavorabile pentru hrănirea râurilor. Turba, ca un burete, absoarbe multă apă în perioadele umede și se evaporă mult pe vreme caldă. Potrivit cercetărilor lui Oppokov, drenarea mlaștinilor nu numai că nu implică reducerea adâncimii râurilor, dar contribuie la o alimentație mai adecvată a acestora.

Pe lângă coeficientul de scurgere, modulul de scurgere este utilizat și pentru a caracteriza scurgerea.

Modulul de scurgere este cantitatea de apă, exprimată în litri, care curge în medie într-o secundă de la 1 mp. km de zona bazinului. Inginerul Kocherin a construit o hartă de contur a modulului de scurgere pentru teritoriul Uniunii Europene. Cunoscând modulul de scurgere mediu al bazinului, se poate calcula valoarea anuală a scurgerii prin înmulțirea modulului de scurgere cu numărul de secunde dintr-un an și cu suprafața bazinului. De asemenea, este clar că modulul de scurgere este strâns legat de cantitatea de precipitații, evaporare, topografie, vegetație și caracterul suprafeței.

Panta râului. Cea mai caracteristică trăsătură a oricărui râu este acea mișcare continuă a apei de la sursă la gură, care se numește curgere. Motivul curgerii este înclinarea canalului, de-a lungul căruia, supunând forței gravitaționale, apa se mișcă cu o viteză mai mare sau mai mică. În ceea ce privește viteza, aceasta depinde direct de panta canalului. Panta canalului este determinată de raportul dintre diferența de înălțime a două puncte și lungimea secțiunii situate între aceste puncte. Deci, de exemplu, dacă de la sursa Volgăi până la Kalinin 448 km, iar diferența de înălțime între sursa Volgăi și Kalin și nom este de 74,6 m, atunci panta medie a Volgăi în această secțiune este de 74,6 m,împărțit la 448 km, adică 0,00017. Aceasta înseamnă că pentru fiecare kilometru din lungimea Volgăi din această secțiune, căderea este de 17 cm.

Profilul longitudinal al râului. Să trasăm lungimea diferitelor secțiuni ale râului secvențial de-a lungul liniei orizontale și înălțimile acestor secțiuni de-a lungul liniilor verticale. Prin conectarea capetelor verticalelor cu o linie, obținem un desen al profilului longitudinal al râului (Fig. 112). Dacă nu acordați prea multă atenție detaliilor, atunci profilul longitudinal al majorității râurilor poate fi simplificat ca o curbă descendentă, ușor concavă, a cărei panta scade progresiv de la sursă la gura de vărsare.

Panta profilului longitudinal al râului nu este aceeași pentru diferite secțiuni ale râului. Deci, de exemplu, pentru secțiunea superioară a Volgăi, așa cum am văzut deja, este 0,00017, pentru secțiunea situată între Gorki și gura Kama 0,00005, iar pentru secțiunea de la Stalingrad la Astrakhan - 0,00002.

Aproximativ la fel lângă Nipru, unde în secțiunea superioară (de la Smolensk la Orsha) panta este de 0,00011, iar în secțiunea inferioară (de la Kakhovka la Herson) 0,00001. În secțiunea în care sunt situate repezirile (de la Lotsmanskaya Kamenka la Nikopol), panta medie a profilului longitudinal al râului este de 0,00042, adică de aproape patru ori mai mare decât între Smolensk și Orsha.

Exemplele date arată că profilul longitudinal al diferitelor râuri este departe de a fi același. Acesta din urmă este de înțeles: profilul longitudinal al râului reflectă relieful, structura geologică și multe alte caracteristici geografice ale zonei.

De exemplu, luați în considerare „treptele” de pe profilul longitudinal al râului. Yenisei. Aici vedem secțiuni de versanți mari în zona de intersecție a Sayanului de Vest, apoi a Sayanului de Est și, în cele din urmă, la vârful nordic al crestei Yenisei (Fig. 112). Natura în trepte a profilului longitudinal al râului. Yenisei indică faptul că ridicările în zonele acestor munți au avut loc (geologic) relativ recent, iar râul nu a avut încă timp să niveleze curba longitudinală a canalului său. Același lucru trebuie spus despre munții Bureinsky, tăiați de râu. Cupidon.

Până acum am vorbit despre profilul longitudinal al întregului râu. Dar când se studiază râurile, uneori este necesar să se determine panta râului într-o anumită zonă mică. Această pantă se determină direct prin nivelare.

Profil transversal al râului. În profilul transversal al râului distingem două părți: profilul transversal al văii râului și profilul transversal al râului însuși. Avem deja o idee despre profilul transversal al văii râului. Se obține ca rezultat al topografiei convenționale a terenului. Pentru a vă face o idee despre profilul râului în sine, sau, mai precis, canalul râului, este necesar să faceți măsurători ale adâncimii râului.

Măsurătorile se fac fie manual, fie mecanic. Pentru măsurătorile manuale, se folosește un lot de bătut sau manual. Ungerea este un stâlp din lemn flexibil și rezistent (molid, frasin, alun) de secțiune rotundă cu diametrul de 4-5. cm, lungime de la 4 la 7 m.

Capătul inferior al ungirii este finisat cu fier (fierul previne despicarea și ajută la greutatea sa). Ungerea este vopsită în alb și marcată în zecimi de metru. Diviziunea zero corespunde capătului inferior al balsamului. Cu toată simplitatea dispozitivului, ungerea oferă rezultate precise.

Măsurătorile de adâncime se fac și cu un lot manual. Odată cu debitul râului, lotul se abate de la verticală la un anumit unghi, ceea ce face necesară efectuarea unei corectări corespunzătoare.

Sondajele pe râuri mici se fac de obicei din poduri. Pe râuri care ajung la 200-300 m lățime, la un debit de cel mult 1,5 m pe secundă, măsurătorile pot fi făcute de la o barcă de-a lungul unui cablu întins de la un mal pe altul. Coarda trebuie să fie întinsă. Cu o lățime a râului de peste 100 m este necesara ancorarea unei barci in mijlocul raului pentru a sustine cablul.

Pe râurile cu o lățime mai mare de 500 m, linia de sondare este determinată de conducător indicatoare amplasate pe ambele maluri, iar punctele de sondare sunt determinate cu instrumente goniometrice de pe mal. Numărul de sondaje de-a lungul aliniamentului depinde de natura fundului. Dacă topografia de jos se schimbă rapid, ar trebui să fie mai multe sondaje; dacă fundul este uniform, ar trebui să fie mai puține. Este clar că cu cât sunt mai multe măsurători, cu atât profilul râului este mai precis.

Pentru a desena profilul râului, se trasează o linie orizontală, pe care sunt trasate punctele de măsurare în funcție de scară. Din fiecare estr este trasată o linie perpendiculară, pe care sunt trasate și adâncimile obținute din măsurători pe o scară. Conectând capetele inferioare ale verticalelor, obținem un profil. Datorită faptului că adâncimea râurilor este foarte mică în comparație cu lățimea, la desenarea unui profil, scara verticală este luată mai mare decât cea orizontală. Prin urmare, profilul este distorsionat (exagerat), dar mai vizual.

Având în vedere profilul albiei râului, putem calcula aria liberă (sau aria secțiunii de apă) a râului (fm 2 ), lățimea râului (B), lungimea perimetrului umezit al râului ( Rm), cea mai mare adâncime (hmaxm ), adâncimea medie a râului ( h cpm) iar raza hidraulică a râului.

O secțiune transversală vie a râului numită secțiunea transversală a unui râu plin cu apă. Profilul canalului, obținut în urma măsurătorilor, oferă doar o idee despre secțiunea vie a râului. Suprafața secțiunii de locuit a râului este în mare parte calculată analitic (mai rar este determinată din desen cu ajutorul unui planimetru). Pentru a calcula suprafața deschisă ( Fm 2) luați un desen al profilului transversal al râului, pe care verticalele împart aria secțiunii de locuit într-o serie de trapeze, iar secțiunile de coastă arată ca triunghiuri. Aria fiecărei figuri individuale este determinată de formulele cunoscute de noi din geometrie, iar apoi se ia suma tuturor acestor suprafețe.

Lățimea unui râu este pur și simplu determinată de lungimea liniei orizontale superioare reprezentând suprafețele râului.

perimetrul umezit - aceasta este lungimea liniei de fund a râului pe profilul de la o margine la alta a malului râului. Se calculează prin adăugarea lungimii tuturor segmentelor liniei de jos în desenul secțiunii vie a râului.

Raza hidraulică este coeficientul ariei deschise împărțit la lungimea perimetrului umezit ( R= F/R m).

Adâncime medie este coeficientul suprafeței secțiunii de locuit

râuri până la lățimea râului ( h mier = F/ Bm).

Pentru râurile de câmpie, raza hidraulică este de obicei foarte apropiată de adâncimea medie ( R≈ h cp).

Cea mai mare adâncime restaurat conform măsurătorilor.

Nivelul râului. Lățimea și adâncimea râului, suprafața deschisă și alte cantități date de noi pot rămâne neschimbate doar dacă nivelul râului rămâne neschimbat. De fapt, acest lucru nu se întâmplă niciodată, deoarece nivelul râului se schimbă tot timpul. Din aceasta reiese destul de clar că în studiul unui râu, măsurarea fluctuațiilor nivelului râului este cea mai importantă sarcină.

Pentru stația de măsurare, este selectată o secțiune adecvată a râului cu un canal drept, a cărei secțiune transversală nu este complicată de bancuri sau insule. Observarea fluctuațiilor nivelului râului se realizează de obicei folosind picior. Footstock este un stâlp sau șină, împărțită în metri și centimetri, instalată în apropierea țărmului. Piciorul zero este considerat (dacă este posibil) ca fiind cel mai jos orizont al râului într-un loc dat. Zero ales o dată rămâne constant pentru toate observațiile ulterioare. Zeroul piciorului este legat permanent rapper .

Fluctuațiile de nivel sunt de obicei observate de două ori pe zi (la 8 și 20 de ore). La unele posturi sunt instalate limnigrafii cu auto-înregistrare, care dau o înregistrare continuă sub forma unei curbe.

Pe baza datelor obținute din observațiile stocului de picior, se întocmește un grafic al fluctuațiilor de nivel pentru una sau alta perioadă: pentru un sezon, pentru un an, pentru un număr de ani.

Viteza râurilor. Am spus deja că viteza curgerii râului depinde direct de panta canalului. Cu toate acestea, această dependență nu este atât de simplă pe cât ar părea la prima vedere.

Oricine este chiar puțin familiarizat cu râul știe că viteza curentului în apropierea malurilor este mult mai mică decât la mijloc. Acest lucru este bine cunoscut mai ales navigatorilor. Ori de câte ori barcagiul trebuie să urce râul, se ține pe mal; când are nevoie să coboare repede, se ține la mijlocul râului.

Observații mai precise făcute în râuri și pâraie artificiale (care au un canal obișnuit în formă de jgheab) au arătat că stratul de apă imediat adiacent canalului, ca urmare a frecării cu fundul și pereții canalului, se mișcă cu cea mai mică viteză. Următorul strat are deja o viteză mare, deoarece nu este în contact cu canalul (care este nemișcat), ci cu primul strat care se mișcă încet. Cel de-al treilea strat are o viteză și mai mare, și așa mai departe. În cele din urmă, cea mai mare viteză se găsește în porțiunea pârâului cea mai îndepărtată de fundul și pereții canalului. Dacă luăm secțiunea transversală a fluxului și conectăm locuri cu aceeași viteză de curgere cu linii (izotahii), atunci vom obține o diagramă care descrie în mod clar locația straturilor cu viteze diferite (Fig. 113). Această mișcare ciudată stratificată a fluxului, în care viteza crește constant de la fundul și pereții canalului până la partea de mijloc, se numește laminare. Caracteristicile tipice ale mișcării laminare pot fi caracterizate pe scurt după cum urmează:

1) viteza tuturor particulelor fluxului are o direcție constantă;

2) viteza în apropierea peretelui (în apropierea fundului) este întotdeauna egală cu zero, iar odată cu distanța de la pereți crește treptat spre mijlocul fluxului.

Cu toate acestea, trebuie să spunem că în râurile în care forma, direcția și caracterul canalului sunt foarte diferite de canalul obișnuit în formă de jgheab al unui flux artificial, mișcarea laminară regulată nu este aproape niciodată observată. Deja cu o singură curbă în canal, ca urmare a acțiunii forțelor centrifuge, întregul sistem de straturi se deplasează brusc spre malul concav, ceea ce, la rândul său, provoacă o serie de alte straturi.

miscarile. În prezența proeminențelor în partea de jos și de-a lungul marginilor canalului, apar mișcări turbioare, contracurenți și alte abateri foarte puternice, care complică și mai mult imaginea. Modificări deosebit de puternice în mișcarea apei au loc în locuri puțin adânci ale râului, unde curentul se sparge în jeturi în formă de evantai.

Pe lângă forma și direcția canalului, o creștere a vitezei curentului are o mare influență. Mișcarea laminară chiar și în fluxurile artificiale (cu canalul drept) se modifică dramatic odată cu creșterea vitezei de curgere. În fluxurile cu mișcare rapidă apar jeturi elicoidale longitudinale, însoțite de mici mișcări de vortex și un fel de pulsație. Toate acestea complică foarte mult natura mișcării. Astfel, în râuri, în locul mișcării laminare, se observă cel mai adesea o mișcare mai complexă, numită turbulent. (Ne vom opri asupra naturii mișcărilor turbulente mai târziu, când luăm în considerare condițiile de formare a canalului de curgere.)

Din tot ce s-a spus, este clar că studiul vitezei unui râu este o chestiune complexă. Prin urmare, în loc de calcule teoretice, mai des trebuie să recurgă la măsurători directe.

Măsurarea vitezei curgerii. Cel mai simplu și mai accesibil mod de a măsura viteza curgerii este măsurarea utilizând plutește. Observând (cu un ceas) timpul necesar plutitorului pentru a trece de două puncte situate de-a lungul râului la o anumită distanță unul de celălalt, putem calcula întotdeauna viteza dorită. Această viteză este de obicei exprimată în metri pe secundă.

Metoda indicată de noi face posibilă determinarea vitezei doar a stratului superior de apă. Pentru a determina viteza straturilor mai adânci de apă, se folosesc două sticle (Fig. 114). În acest caz, sticla de sus oferă viteza medie între ambele sticle. Cunoscând viteza medie a debitului de apă la suprafață (prima metodă), putem calcula cu ușurință viteza la adâncimea dorită. În cazul în care un V 1 va fi viteză la suprafață, V 2 - viteza medie, A V este viteza dorită, atunci V 2 =( V 1 + V)/2 , de unde viteza dorită v = 2 v 2 - v 1 .

Rezultate incomparabil mai precise se obțin la măsurarea cu un dispozitiv special numit platouri turnante. Există multe tipuri de platine, dar principiul dispozitivului lor este același și este după cum urmează. O axă orizontală cu o elice cu pale la capăt este fixată mobil într-un cadru cu un stilou de direcție la capătul din spate (Fig. 115). Dispozitivul, coborât în ​​apă, supunând cârmei, se ridică tocmai împotriva curentului,

iar elicea cu pale începe să se rotească împreună cu axa orizontală. Axa are un șurub fără sfârșit care poate fi conectat la contor. Privind ceasul, observatorul pornește contorul, care începe să numere numărul de rotații. După o anumită perioadă de timp, contorul se oprește, iar observatorul determină debitul după numărul de rotații.

Pe lângă aceste metode, se folosesc și măsurarea cu batometre speciale, dinamometre și, în sfârșit, metode chimice cunoscute nouă din studierea vitezei curgerii apei subterane. Un exemplu de batometru este Prof. V. G. Glushkova, care este un balon de cauciuc, a cărui deschidere este orientată spre flux. Cantitatea de apă care reușește să intre în balon pe unitatea de timp face posibilă determinarea debitului. Dinamometrele determină forța de presiune. Forța presiunii vă permite să calculați viteza.

Când este necesar să obțineți o idee detaliată a distribuției vitezelor în secțiunea transversală (secțiunea vie) a râului, procedați după cum urmează:

1. Se trasează un profil transversal al râului, iar pentru comoditate, scara verticală este luată de 10 ori mai mare decât cea orizontală.

2. Liniile verticale sunt trasate în punctele în care s-au măsurat vitezele curente la diferite adâncimi.

3. Pe fiecare verticală se marchează adâncimea corespunzătoare pe scară și se indică viteza corespunzătoare.

Prin conectarea punctelor cu viteze egale, obținem un sistem de curbe (izotohii), care oferă o reprezentare vizuală a distribuției vitezelor într-o secțiune vie dată a râului.

Viteza medie. Pentru multe calcule hidrologice, este necesar să existe date despre debitul mediu al apei în secțiunea vie a râului. Dar determinarea vitezei medii a apei este o sarcină destul de dificilă.

Am spus deja că mișcarea apei într-un pârâu nu este doar complexă, ci și neuniformă în timp (pulsație). Cu toate acestea, pe baza unei serii de observații, avem întotdeauna posibilitatea de a calcula viteza medie a curgerii pentru orice punct din zona de curgere a râului. Având valoarea vitezei medii în punct, putem reprezenta distribuția vitezelor de-a lungul verticalei pe care am luat-o pe grafic. Pentru a face acest lucru, adâncimea fiecărui punct este reprezentată vertical (de sus în jos), iar viteza curgerii pe orizontală (de la stânga la dreapta). Facem același lucru cu alte puncte ale verticalei pe care le-am luat. Conectând capetele liniilor orizontale (prezentând viteze), obținem un desen care oferă o idee clară despre vitezele curenților la diferite adâncimi ale verticalei pe care am luat-o. Acest desen se numește diagramă de viteză sau odograf de viteză.

Conform numeroaselor observații, s-a dovedit că, pentru a obține o imagine completă a distribuției vitezelor de curgere de-a lungul verticală, este suficientă determinarea vitezelor în următoarele cinci puncte: 1) la suprafață, 2) cu 0,2h, 3) cu 0,6h, 4) cu 0,8hși 5) în partea de jos, numărând h - adancime verticala de la suprafata pana la fund.

Hodograful vitezelor oferă o idee clară a schimbării vitezelor de la suprafață la fundul curentului pe o anumită verticală. Cea mai mică viteză în partea de jos a fluxului se datorează în principal frecării. Cu cât este mai mare rugozitatea fundului, cu atât scăderea vitezei curente este mai accentuată. Iarna, când suprafața râului este acoperită cu gheață, apare și frecarea pe suprafața gheții, care afectează și viteza curentului.

Hodograful vitezei ne permite să calculăm viteza medie a râului de-a lungul unei anumite verticale.

Viteza medie a curgerii de-a lungul secțiunii de curgere verticală este cel mai ușor de determinat prin formula:

unde ώ este aria hodografului de viteză și H este înălțimea acestei zone. Cu alte cuvinte, pentru a determina viteza medie a curgerii de-a lungul secțiunii transversale a curgerii verticale, aria hodografului de viteză trebuie împărțită la înălțimea sa.

Aria hodografului vitezelor este determinată fie folosind un planimetru, fie analitic (adică, împărțind-o în figuri simple - triunghiuri și trapeze).

Debitul mediu este determinat în diferite moduri. Cel mai simplu mod este de a multiplica viteza maximă (Vmax) asupra coeficientului de rugozitate (P). Coeficientul de rugozitate pentru râurile de munte poate fi considerat aproximativ 0,55, pentru râurile cu canale căptușite cu pietriș, 0,65, pentru râurile cu albii de nisip sau argilo neuniforme, 0,85.

Pentru a determina cu precizie viteza medie de curgere a secțiunii vii a fluxului, se folosesc diverse formule. Cea mai comună este formula Chezy.

Unde v - viteza medie a curgerii, R - raza hidraulică, J- panta curgerii de suprafata si Cu- factorul de viteza. Dar aici determinarea coeficientului de viteză prezintă dificultăți semnificative.

Coeficientul de viteză este determinat de diverse formule empirice (adică, obținute din studiul și analiza unui număr mare de observații). Cea mai simplă formulă este:

Unde P- coeficientul de rugozitate, A R - deja familiară pentru noi raza hidraulică.

Consum. Cantitatea de apă din m, care curge printr-o anumită secțiune vie a râului pe secundă se numește cursul râului(pentru acest articol). Teoretic consumul (A) ușor de calculat: este egal cu aria secțiunii vie a râului ( F), înmulțit cu viteza medie a curgerii ( v), adică A= fv. Deci, de exemplu, dacă aria secțiunii de locuit a râului este de 150 m 2, si viteza 3 m/s, atunci consumul va fi de 450 m 3 pe secunda. Când se calculează debitul, se ia un metru cub per unitate de apă și o secundă pe unitatea de timp.

Am spus deja că nu este dificil să calculezi teoretic debitul unui râu pentru un punct sau altul. A îndeplini această sarcină în practică este mult mai dificil. Să ne oprim asupra celor mai simple metode teoretice și practice cele mai des folosite în studiul râurilor.

Există multe moduri diferite de a determina debitul de apă în râuri. Dar toate pot fi împărțite în patru grupe: metoda volumetrică, metoda de amestecare, hidraulică și hidrometrică.

Metoda volumetrică utilizat cu succes pentru a determina debitul celor mai mici râuri (izvoare și pâraie) cu un debit de 5 până la 10 litri (0,005- 0,01 m 3) pe secunda. Esența sa constă în faptul că pârâul este îndiguit și apa coboară pe jgheab. Sub jgheab se pune o găleată sau un rezervor (în funcție de mărimea pârâului). Volumul vasului trebuie măsurat cu precizie. Timpul de umplere al vasului este măsurat în secunde. Coeficientul de împărțire a volumului vasului (în metri) la timpul necesar umplerii vasului (în secunde) ca. ori și dă valoarea dorită. Metoda volumetrică oferă cele mai precise rezultate.

Metoda de amestecare se bazează pe faptul că la un anumit punct al râului este admisă în pârâu o soluție de sare sau vopsea. Determinând conținutul de sare sau vopsea într-un alt punct de curgere inferior, se calculează debitul de apă (cea mai simplă formulă

Unde q - consumul de saramură, k 1 - concentrația soluției de sare la eliberare, la 2 este concentrația soluției de sare în punctul din aval). Această metodă este una dintre cele mai bune pentru râurile de munte furtunoase.

metoda hidraulica Se bazează pe utilizarea diferitelor tipuri de formule hidraulice atunci când apa curge atât prin canale naturale, cât și prin baraje artificiale.

Dăm cel mai simplu exemplu al metodei deversorului. Se construiește un baraj al cărui vârf are un perete subțire (din lemn, beton). În perete este tăiat un deversor sub formă de dreptunghi, cu dimensiuni precis definite ale bazei. Apa se revarsă prin baraj, iar debitul este calculat prin formula

(t - coeficientul de var, b - lățimea pragului de prag, H- presiune peste marginea deversorului, g -accelerarea gravitației), Cu ajutorul unui deversor, se pot măsura debite de la 0,0005 la 10 m 3 / sec. Este utilizat în special pe scară largă în laboratoarele hidraulice.

Metoda hidrometrică se bazează pe măsurarea zonei deschise și a vitezei curgerii. Este cea mai comună. Calculul se efectuează conform formulei, așa cum am spus deja.

Stoc. Cantitatea de apă care curge printr-o anumită secțiune vie a râului pe secundă, o numim debit. Se numește cantitatea de apă care curge printr-o anumită secțiune vie a râului pe o perioadă mai lungă scurgere. Cantitatea de scurgere poate fi calculată pentru o zi, o lună, un sezon, un an și chiar un număr de ani. Cel mai adesea, debitul este calculat pentru anotimpuri, deoarece schimbările sezoniere pentru majoritatea râurilor sunt deosebit de puternice și caracteristice. De mare importanță în geografie sunt valorile debitelor anuale și, în special, valoarea debitului mediu anual (debit calculat din date pe termen lung). Debitul mediu anual face posibilă calcularea debitului mediu al râului. Dacă debitul este exprimat în metri cubi pe secundă, atunci debitul anual (pentru a evita numerele foarte mari) este exprimat în kilometri cubi.

Având informații despre debit, putem obține și date despre debit pentru una sau alta perioadă de timp (prin înmulțirea debitului cu numărul de secunde din perioada de timp luată). Valoarea scurgerii în acest caz este exprimată volumetric. Debitul râurilor mari este de obicei exprimat în kilometri cubi.

Deci, de exemplu, debitul mediu anual al Volgăi este de 270 km 3, Dnipro 52 km 3, Obi 400 km 3, Yenisei 548 km 3, Amazons 3787 km, 3 etc.

La caracterizarea râurilor, raportul dintre mărimea scurgerii și cantitatea de precipitații care cad pe zona bazinului râului pe care l-am luat este foarte important. Cantitatea de precipitații, după cum știm, este exprimată prin grosimea stratului de apă în milimetri. Prin urmare, pentru a compara scurgerea cu cantitatea de precipitații, este necesar să se exprime scurgerea și prin grosimea stratului de apă în milimetri. Pentru a face acest lucru, cantitatea de scurgere pentru o anumită perioadă, exprimată în măsuri volumetrice, este distribuită într-un strat uniform pe întreaga zonă a bazinului hidrografic situat deasupra punctului de observare. Această valoare, numită înălțimea canalului de scurgere (A), este calculată prin formula:

DAR este înălțimea canalului de scurgere, exprimată în milimetri, Q -cheltuiala, T- perioada de timp, 10 3 este folosit pentru a converti metri în milimetri și 10 6 pentru a converti kilometri pătrați în metri pătrați.

Se numește raportul dintre cantitatea de scurgere și cantitatea de precipitații coeficientul de scurgere. Dacă coeficientul de scurgere este notat cu litera A,și cantitatea de precipitații, exprimată în milimetri, - h, apoi

Coeficientul de scurgere, ca orice raport, este o mărime abstractă. Poate fi exprimat ca procent. Deci, de exemplu, pentru r. Neva A=374 mm, h= 532 mm; prin urmare, A= 0,7 sau 70%. În acest caz, coeficientul de scurgere p. Neva ne permite să spunem că din cantitatea totală de precipitații care se încadrează în bazinul râului. Neva, 70% se varsă în mare, iar 30% se evaporă. Observăm o imagine complet diferită pe râu. Nil. Aici A=35 mm, h =826 mm; deci a=4%. Aceasta înseamnă că 96% din toate precipitațiile din bazinul Nilului se evaporă și doar 4% ajung în mare. Deja din exemplele date, este clar ce valoare uriașă are coeficientul de scurgere pentru geografi.

Să dăm ca exemplu valoarea medie a precipitațiilor și scurgerii pentru unele râuri din partea europeană a URSS.

În exemplele pe care le-am dat, cantitatea de precipitații, valorile de scurgere și, în consecință, coeficienții de scurgere sunt calculate ca medii anuale pe baza datelor pe termen lung. Este de la sine înțeles că coeficienții de scurgere pot fi derivați pentru orice perioadă de timp: zi, lună, sezon etc.

În unele cazuri, debitul este exprimat ca număr de litri pe secundă pe 1 km 2 zona piscinei. Acest debit se numește modul de scurgere.

Valoarea scurgerii medii pe termen lung poate fi pusă pe hartă cu ajutorul izoliniilor. Pe o astfel de hartă, chiuveta este exprimată în unități ale chiuvetei. Dă o idee că scurgerea medie anuală pe părțile plane ale teritoriului Uniunii noastre are un caracter zonal, iar amploarea scurgerii scade spre nord. Dintr-o astfel de hartă se poate vedea cât de mare este relieful pentru scurgere.

Nutriția râului. Există trei tipuri principale de alimentare râului: alimentare cu apă de suprafață, alimentare cu apă subterană și alimentare mixtă.

Alimentarea cu apă de suprafață poate fi împărțită în ploaie, zăpadă și glaciară. Hrănirea prin ploaie este caracteristică râurilor din regiunile tropicale, majoritatea regiunilor musonice, precum și multor zone din Europa de Vest, care au o climă blândă. Nutriția zăpezii este tipică pentru țările în care se acumulează multă zăpadă în perioada rece. Aceasta include majoritatea râurilor de pe teritoriul URSS. Primăvara se caracterizează prin inundații puternice. În special, este necesar să se evidențieze zăpezile din țările muntoase înalte, care dau cea mai mare cantitate de apă la sfârșitul primăverii și vara. Această hrană, care se numește hrană de munte-zăpadă, este aproape de hrana glaciară. Ghețarii, precum zăpezile de munte, furnizează apă în principal vara.

Apa subterană este alimentată în două moduri. Prima modalitate este alimentarea râurilor cu acviferele mai adânci care ies (sau, după cum se spune, înghețate) în albia râului. Acesta este un aliment destul de durabil pentru toate anotimpurile. A doua modalitate este alimentarea cu apă subterană a straturilor aluviale conectate direct cu râul. În perioadele de apă stagnantă, aluviunile sunt saturate cu apă, iar după scăderea apelor își returnează încet rezervele râului. Această dietă este mai puțin durabilă.

Râurile care se hrănesc fie din apele de suprafață, fie din apele subterane sunt rare. Râurile cu hrănire mixtă sunt mult mai frecvente. În unele perioade ale anului (primăvara, vara, începutul toamnei), pentru ei predomină apele de suprafață, în alte perioade (iarna sau în perioadele de secetă) alimentația apelor subterane devine singura.

Mai putem aminti râurile alimentate cu ape de condensare, care pot fi atât de suprafață, cât și subterane. Astfel de râuri sunt mai frecvente în regiunile muntoase, unde acumulările de bolovani și pietre pe vârfuri și versanți condensează umiditatea în cantități vizibile. Aceste ape pot influența creșterea scurgerii.

Condițiile de alimentare ale râurilor în diferite perioade ale anului. Durere în timpul ierniiMajoritatea râurilor noastre sunt alimentate exclusiv din apă subterană. Această hrănire este destul de uniformă, astfel încât scurgerea de iarnă pentru majoritatea râurilor noastre poate fi caracterizată ca fiind cea mai uniformă, scăzând foarte ușor de la începutul iernii până la primăvară.

Primavara, natura scurgerii si, in general, intregul regim al raurilor se schimba dramatic. Precipitațiile acumulate în timpul iernii sub formă de zăpadă se topesc rapid, iar cantități mari de apă de topire se contopesc în râuri. Rezultă o viitură de primăvară, care, în funcție de condițiile geografice ale bazinului hidrografic, durează mai mult sau mai puțin. Despre natura inundațiilor de primăvară vom vorbi puțin mai târziu. În acest caz, remarcăm un singur fapt: primăvara, o cantitate imensă de apă de zăpadă topită de primăvară se adaugă la rezervele de sol, ceea ce mărește scurgerea de multe ori. Deci, de exemplu, pentru Kama, debitul mediu primăvara depășește de 12 și chiar de 15 ori debitul de iarnă, pentru Oka de 15-20 de ori; debitul Niprului lângă Dnepropetrovsk primăvara în unii ani depășește de 50 de ori debitul de iarnă, în râurile mici diferența este și mai semnificativă.

Vara, râurile (la latitudinile noastre) sunt alimentate, pe de o parte, cu apele subterane, iar pe de altă parte, prin scurgerea directă a apei pluviale. Conform observaţiilor lui acad. Oppokovaîn bazinul Niprului superior, această scurgere directă a apei pluviale în lunile de vară ajunge la 10%. În regiunile muntoase, unde condițiile de scurgere sunt mai favorabile, acest procent crește semnificativ. Dar atinge o valoare deosebit de mare în acele zone care se caracterizează printr-o distribuție largă a permafrostului. Aici, după fiecare ploaie, nivelul râurilor crește rapid.

Toamna, pe măsură ce temperaturile scad, evaporarea și transpirația scad treptat, iar scurgerea de suprafață (scurgerea apei de ploaie) crește. Ca urmare, toamna, scurgerea, în general, crește până în momentul în care precipitațiile lichide (ploaia) sunt înlocuite cu precipitații solide (zăpada). Astfel, toamna, ca

avem sol plus nutriție de ploaie, iar ploaia scade treptat și se oprește cu totul până la începutul iernii.

Acesta este cursul alimentării râurilor obișnuite la latitudinile noastre. În țările cu munți înalți, vara se adaugă apele topite ale zăpezilor montane și ghețarilor.

În regiunile deșertice și de stepă uscată, apele de topire ale zăpezilor de munte și ale gheții joacă un rol dominant (Amu-Darya, Syr-Darya etc.).

fluctuații ale nivelului apei în râuri. Tocmai am vorbit despre condițiile de alimentare ale râurilor în diferite perioade ale anului și, în legătură cu aceasta, am observat cum se modifică debitul în diferite perioade ale anului. Aceste schimbări sunt cel mai clar arătate de curba fluctuațiilor nivelului apei din râuri. Aici avem trei grafice. Primul grafic oferă o idee despre fluctuațiile nivelului râurilor din zona forestieră a părții europene a URSS (Fig. 116). Pe primul grafic (râul Volga) este caracteristic

rapid și mare cu o durată de aproximativ 1/2 lună.

Acum acordați atenție celui de-al doilea grafic (Fig. 117), care este tipic pentru râurile din zona taiga din Siberia de Est. Se înregistrează o creștere bruscă primăvara și o serie de creșteri vara din cauza ploilor și a prezenței permafrostului, care mărește viteza de scurgere. Prezența aceluiași permafrost, care reduce hrănirea solului de iarnă, duce la un nivel deosebit de scăzut al apei iarna.

Cel de-al treilea grafic (Fig. 118) arată curba de fluctuație a nivelului râurilor în zona taiga din Orientul Îndepărtat. Aici, din cauza permafrostului, același nivel foarte scăzut în perioada rece și fluctuațiile continue bruște ale nivelului în perioadele calde. Ele sunt cauzate primăvara și începutul verii de topirea zăpezii și mai târziu de ploaie. Prezența munților și a permafrostului accelerează scurgerea, ceea ce are un efect deosebit de puternic asupra fluctuațiilor de nivel.

Natura fluctuațiilor nivelurilor aceluiași râu în ani diferiți nu este aceeași. Aici avem un grafic al fluctuațiilor nivelurilor p. Kamas pentru ani diferiți (Fig. 119). După cum puteți vedea, râul în diferiți ani are un model foarte diferit de fluctuații. Adevărat, anii celor mai puternice abateri de la normă sunt selectați aici. Dar aici avem al doilea grafic al fluctuațiilor nivelurilor p. Volga (Fig. 116). Aici, toate fluctuațiile sunt de același tip, dar intervalul de fluctuații și durata scurgerii sunt foarte diferite.

În concluzie, trebuie spus că studiul fluctuațiilor nivelului râului, pe lângă semnificația științifică, are și o mare importanță practică. Poduri demolate, diguri și structuri de coastă distruse, satele inundate și uneori complet distruse și spălate au făcut de multă vreme oamenii să acorde atenție acestor fenomene și să le studieze. Nu este de mirare că observațiile fluctuațiilor nivelului râului au fost efectuate încă din cele mai vechi timpuri (Egipt, Mesopotamia, India, China etc.). Navigația fluvială, construcția de drumuri și în special căile ferate au necesitat observații mai precise.

Observarea fluctuațiilor nivelului râurilor din Rusia a început, se pare, cu foarte mult timp în urmă. În cronici, începând cu XV in., întâlnim adesea indicii ale înălțimii viiturilor râului. Moscova și Oka. Observații asupra fluctuațiilor nivelului râului Moskva au fost deja făcute zilnic. La început XIX în. observațiile zilnice au fost deja efectuate la toate digurile majore ale tuturor râurilor navigabile. De la an la an, numărul stațiilor hidrometrice este în continuă creștere. În vremurile prerevoluționare, aveam peste o mie de posturi de măsurare a apei în Rusia. Dar aceste stații au atins o dezvoltare deosebită în vremea sovietică, ceea ce este ușor de observat din tabelul de mai jos.

Viitură de primăvară. În perioada de topire a zăpezii de primăvară, nivelul apei din râuri crește brusc, iar apa, de obicei revărsând canalul, revarsă malurile și deseori inundă lunca inundabilă. Acest fenomen, caracteristic majorității râurilor noastre, se numește viitură de primăvară.

Momentul declanșării viiturii depinde de condițiile climatice ale zonei, precum și de durata perioadei de inundație, în plus, de dimensiunea bazinului, dintre care unele părți pot fi în condiții climatice diferite. Deci, de exemplu, pentru r. Nipru (conform observațiilor din apropierea Kievului), durata viiturii este de la 2,5 până la 3 luni, în timp ce pentru afluenții Niprului - Sula și Psyol - durata viiturii este de doar aproximativ 1,5-2 luni.

Înălțimea viiturii de primăvară depinde de mulți factori, dar cei mai importanți dintre aceștia sunt: ​​1) cantitatea de zăpadă din bazinul hidrografic la începutul dezghețului și 2) intensitatea dezghețului de primăvară.

De asemenea, este de o oarecare importanță gradul de saturație cu apă a solului din bazinul hidrografic, solul permafrost sau dezghețat, precipitațiile de primăvară etc.

Majoritatea râurilor mari din partea europeană a URSS se caracterizează printr-o creștere a apei de izvor de până la 4 m. Cu toate acestea, în diferiți ani, înălțimea viiturii de primăvară este supusă unor fluctuații foarte puternice. Deci, de exemplu, pentru Volga din apropierea orașului Gorki, creșterile de apă ajung la 10-12 m, lângă Ulyanovsk până la 14 m; pentru r. Nipru pentru 86 de ani de observații (din 1845 până în 1931) de la 2,1 m până la 6-7 și chiar 8,53 m(1931).

Cele mai mari creșteri ale apei duc la inundații, care provoacă pagube mari populației. Un exemplu este inundația de la Moscova din 1908, când o parte semnificativă a orașului și șina căii ferate Moscova-Kursk erau sub apă pe zeci de kilometri. Un număr de orașe din Volga (Rybinsk, Yaroslavl, Astrakhan etc.) au suferit o inundație foarte puternică ca urmare a unei creșteri neobișnuit de mare a apei râului. Volga în primăvara anului 1926

Pe râurile mari din Siberia, din cauza blocajelor de trafic, creșterea apei ajunge la 15-20 de metri sau mai mult. Deci, pe râu Yenisei sub 16 ani m, iar pe râu Lene (la Bulun) până la 24 m.

Inundații. Pe lângă inundațiile de primăvară care se repetă periodic, există și creșteri bruște ale apei cauzate fie de ploi abundente, fie de alte motive. Aceste creșteri bruște de apă în râuri, spre deosebire de inundațiile de primăvară repetate periodic, sunt numite inundații. Inundațiile, spre deosebire de inundații, pot avea loc în orice moment al anului. În condițiile zonelor plane, unde panta râurilor este foarte scăzută, aceste viituri pot provoca creșteri abrupte ale nivelului 1, în special în râurile mici. În condiții de munte, inundațiile au loc și pe râurile mai mari. În Orientul nostru Îndepărtat se observă inundații deosebit de puternice, unde, pe lângă condițiile montane, avem averse bruște prelungite, dând peste 100 de mm precipitare. Aici, inundațiile de vară capătă adesea caracterul de inundații puternice, uneori distructive.

Se știe că înălțimea inundațiilor și natura scurgerii în general sunt foarte influențate de păduri. Ele asigură în primul rând topirea lentă a zăpezii, care prelungește durata viiturii și reduce înălțimea inundației. În plus, podeaua pădurii (frunze căzute, ace, mușchi etc.) reține umiditatea din evaporare. Drept urmare, coeficientul de scurgere de suprafață în pădure este de trei până la patru ori mai mic decât în ​​terenul arabil. Prin urmare, înălțimea viiturii scade la 50%.

Pentru a reduce inundațiile și a reglementa în general scurgerea, în URSS-ul nostru guvernul a acordat o atenție deosebită conservării pădurilor în zonele în care se alimentează râurile. Rezoluție (din data de 2/VII1936) prevede conservarea pădurilor de pe ambele maluri ale râurilor. În același timp, în cursul superior al râurilor, fâșii de pădure de 25 km lățime, iar în partea inferioară ajunge la 6 km.

Posibilitățile de continuare a luptei împotriva scurgerilor și elaborarea măsurilor de reglementare a scurgerii de suprafață în țara noastră sunt, s-ar putea spune, nelimitate. Crearea de centuri de adăpostire forestieră și lacuri de acumulare reglează scurgerea pe suprafețe vaste. Crearea unei rețele uriașe de canale și rezervoare colosale subordonează fluxul voinței și celui mai mare beneficiu al omului societății socialiste într-o și mai mare măsură.

Apă scăzută. În perioada în care râul trăiește aproape exclusiv datorită alimentării cu apă subterană în absența alimentării cu apă pluvială, nivelul râului este cel mai scăzut. Această perioadă a celui mai scăzut nivel al apei din râu se numește apă scăzută.Începutul apei joase este considerat sfârșitul recesiunii viiturii de primăvară, iar sfârșitul apei joase este începutul creșterii de toamnă a nivelului. Aceasta înseamnă că perioada de apă scăzută sau perioada de apă scăzută pentru majoritatea râurilor noastre corespunde perioadei de vară.

Râuri înghețate. Râurile din țările reci și temperate sunt acoperite cu gheață în timpul sezonului rece. Înghețarea râurilor începe de obicei în apropierea malurilor, unde curentul este cel mai slab. Pe viitor, la suprafața apei apar cristale și ace de gheață care, adunându-se în cantități mari, formează așa-numita „untură”. Pe măsură ce apa se răcește în continuare, în râu apar bancuri de gheață, numărul cărora crește treptat. Uneori, plutirea continuă a gheții de toamnă durează câteva zile, iar pe vreme calmă și geroasă râul „se ridică” destul de repede, mai ales la coturile unde se acumulează un număr mare de slouri de gheață. După ce râul este acoperit cu gheață, acesta trece la apele subterane, iar nivelul apei scade adesea, iar gheața de pe râu scade.

Gheața, crescând de jos, se îngroașă treptat. Grosimea stratului de gheață, în funcție de condițiile climatice, poate fi foarte diferită: de la câțiva centimetri până la 0,5-1 m, iar în unele cazuri (în Siberia) până la 1,5- 2 m De la topirea și înghețarea zăpezii căzute, gheața se poate îngroșa de sus.

Prizele unui număr mare de surse care aduc apă mai caldă, în unele cazuri duc la formarea unei „polinii”, adică a unei zone fără îngheț.

Procesul de înghețare a râului începe cu răcirea stratului superior de apă și formarea de pelicule subțiri de gheață, cunoscute sub numele de gras. Ca urmare a naturii turbulente a fluxului, apa este amestecată, ceea ce duce la răcirea întregii mase de apă. În același timp, temperatura apei poate fi puțin sub 0° (pe râul Neva până la -0°.04, pe râul Yenisei -0°.1): Apa suprarăcită creează condiții favorabile pentru formarea cristalelor de gheață, rezultând aşa-numitul gheață adâncă. Gheața adâncă formată în partea de jos se numește gheata de jos. Se numește gheață adâncă în suspensie nămol. Nămolul poate fi în suspensie, precum și poate pluti la suprafață.

Gheața de fund, care crește treptat, se desprinde de fund și, datorită densității sale mai mici, plutește la suprafață. În același timp, gheața de jos, desprinzându-se de fund, captează cu ea o parte din sol (nisip, pietricele și chiar pietre). Gheața de fund care plutește la suprafață se mai numește și nămol.

Căldura latentă de formare a gheții este rapid consumată, iar apa râului rămâne suprarăcită tot timpul, până la formarea unui strat de gheață. Dar de îndată ce se formează stratul de gheață, pierderea de căldură în aer se oprește în mare măsură și apa nu mai este suprarăcită. Este clar că formarea cristalelor de gheață (și, în consecință, a gheții adânci) se oprește.

Cu o viteză semnificativă a curentului, formarea unei acoperiri de gheață este foarte încetinită, ceea ce duce, la rândul său, la formarea de gheață adâncă în cantități uriașe. De exemplu, r. Angara. Aici este nămolul. și. gheață de jos, înfundarea canalului, formă congestionare. Blocarea canalului duce la o creștere mare a nivelului apei. După formarea stratului de gheață, procesul de formare a gheții de adâncime este redus brusc, iar nivelul râului scade rapid.

Formarea stratului de gheață începe de la țărmuri. Aici, la o viteză de curent mai mică, este mai probabil să se formeze (protejeze) gheața. Dar această gheață este adesea dusă de curent și, împreună cu masa de nămol, provoacă așa-numita deriva de gheata de toamna. Derivarea gheții de toamnă este uneori însoțită de congestionare, adică formarea de baraje de gheață. Blocajele (precum și blocajele) pot provoca creșteri semnificative ale apei. Blocajele în trafic apar de obicei în porțiuni înguste ale râului, în viraje strânse, pe puști, precum și în apropierea structurilor artificiale.

Pe râurile mari care curg spre nord (Ob, Yenisei, Lena), cursurile inferioare ale râurilor îngheață mai devreme, ceea ce contribuie la formarea de blocaje deosebit de puternice. Creșterea nivelului apei în unele cazuri poate crea condiții pentru apariția curenților inversi în părțile inferioare ale afluenților.

Din momentul formării stratului de gheață, râul intră într-o perioadă de îngheț. Din acest moment, gheața se acumulează încet de jos. Grosimea stratului de gheață, pe lângă temperatură, este foarte influențată de stratul de zăpadă, care protejează suprafața râului de răcire. În medie, grosimea gheții de pe teritoriul URSS ajunge la:

polinii. Nu este neobișnuit ca unele porțiuni ale râului să nu înghețe iarna. Aceste zone sunt numite polinii. Motivele formării lor sunt diferite. Cel mai adesea se observă în zone cu curgere rapidă, în locul în care ies un număr mare de izvoare, în locul în care se scurge apele fabricii etc. În unele cazuri, zone similare se observă și atunci când un râu părăsește un lac adânc. Deci, de exemplu, r. Angara la iesirea din lac. Baikal nu îngheață timp de 15 kilometri, iar în unii ani chiar și 30 de kilometri (Angara „aspiră” apa mai caldă a Baikalului, care se răcește până la punctul de îngheț după un timp).

Deschiderea râului. Sub influența luminii solare de primăvară, zăpada de pe gheață începe să se topească, drept urmare pe suprafața gheții se formează acumulări lenticulare de apă. Fluxurile de apă care curg dinspre țărm intensifică topirea gheții, mai ales în apropierea țărmurilor, ceea ce duce la formarea de ramuri.

De obicei, înainte de deschidere, există mișcarea gheții.În acest caz, gheața începe apoi să se miște, apoi se oprește. Momentul deplasarii este cel mai periculos pentru structuri (baraje, baraje, cule de pod). Prin urmare, în apropierea structurilor, gheața se rupe în avans. Începutul ridicării apelor sparge gheața, ceea ce duce în cele din urmă la o derivă de gheață.

Derivarea gheții de primăvară este de obicei mult mai puternică decât cea de toamnă, ceea ce se datorează unei cantități mult mai mari de apă și gheață. Gemurile de gheață primăvara sunt și ele mai mari decât toamna. Ele ating dimensiuni deosebit de mari pe râurile nordice, unde deschiderea râurilor începe de sus. Gheața adusă de râu persistă în zonele inferioare unde gheața este încă puternică. Ca urmare, se formează baraje puternice de gheață, care în 2-3 ore ridica nivelul apei câțiva metri. Ruperea ulterioară a barajului provoacă pagube foarte grave. Să luăm un exemplu. Râul Ob se desprinde lângă Barnaul la sfârșitul lunii aprilie și lângă Salekhard la începutul lunii iunie. Grosimea gheții de lângă Barnaul este de aproximativ 70 cm, iar în cursurile inferioare ale Ob circa 150 cm. Prin urmare, fenomenul de aglomerație este destul de comun aici. Odată cu formarea congestiei (sau, așa cum o numesc ei, „blocuri”), nivelul apei crește cu 4-5 în 1 oră. mși la fel de repede scade după ruperea barajelor de gheață. Fluxurile grandioase de apă și gheață pot distruge pădurile pe suprafețe mari, pot distruge malurile, pot crea noi canale. Aglomerația poate distruge cu ușurință chiar și cele mai puternice structuri. Prin urmare, la planificarea structurilor, este necesar să se țină cont de amplasarea structurilor, mai ales că aglomerația apare de obicei în aceleași zone. Pentru a proteja structurile sau taberele de iarnă ale flotei fluviale, gheața din aceste zone explodează de obicei.

Ridicarea apei în timpul blocajelor de pe Ob ajunge la 8-10 m, iar în cursul inferior al râului. Lena (lângă Bulun) - 20-24 m.

an hidrologic. Debitul și alte trăsături caracteristice ale vieții râurilor, așa cum am văzut deja, sunt diferite în diferite perioade ale anului. Cu toate acestea, anotimpurile din viața râului nu coincid cu anotimpurile calendaristice obișnuite. Deci, de exemplu, sezonul de iarnă pentru un râu începe din momentul în care aprovizionarea cu ploaie se oprește și râul trece la aprovizionarea solului de iarnă. Pe teritoriul URSS, acest moment are loc în octombrie în regiunile nordice, iar în decembrie în regiunile sudice. Astfel, nu există un moment stabilit cu precizie, potrivit pentru toate râurile URSS. Același lucru trebuie spus și pentru celelalte sezoane. Este de la sine înțeles că începutul anului în viața râului sau, după cum se spune, începutul anului hidrologic, nu poate coincide cu începutul anului calendaristic (1 ianuarie). Începutul anului hidrologic este considerat momentul în care râul trece la alimentarea exclusiv terestră. Pentru diferite locuri de pe teritoriul chiar și al unuia dintre statele noastre, începutul anului hidrologic nu poate fi același. Pentru majoritatea râurilor din URSS, începutul anului hidrologic se încadrează în perioada de la 15/XIpână la 15/XII.

Clasificarea climatică a râurilor. Deja din cele spuse despre modul râurilor în diferite anotimpuri, este clar că clima are un impact uriaș asupra râurilor. Este suficient, de exemplu, să compari râurile din Europa de Est cu râurile din Europa de Vest și de Sud pentru a observa diferența. Râurile noastre îngheață iarna, se despart primăvara și produc o creștere excepțională de mare a apei în timpul inundațiilor de primăvară. Râurile din Europa de Vest foarte rar îngheață și aproape niciodată inundații de primăvară. În ceea ce privește râurile din sudul Europei, acestea nu îngheață deloc și au cel mai ridicat nivel al apei în timpul iernii. Găsim o diferență încă mai accentuată între râurile din alte țări care se află în alte regiuni climatice. Este suficient să ne amintim râurile din regiunile musoonale din Asia, râurile din nordul, centrul și sudul Africii, râurile din America de Sud, Australia etc. Toate acestea luate împreună au oferit climatologului nostru Voeikov o bază pentru clasificarea râurilor în funcție de climatul. condiţiile în care se află. Conform acestei clasificări (puțin modificate ulterior), toate râurile Pământului sunt împărțite în trei tipuri: 1) râuri care sunt alimentate aproape exclusiv cu apa de topire din zăpadă și gheață, 2) râuri care sunt alimentate numai cu apa de ploaie și 3 ) râuri care primesc apă în ambele moduri indicate mai sus .

Râurile de primul tip sunt:

a) râuri deșertice mărginite de munți înalți cu vârfuri înzăpezite. Exemple sunt: ​​Syr-Darya, Amu-Darya, Tarim etc.;

b) râurile din regiunile polare (nordul Siberiei și America de Nord), situate în principal pe insule.

Râurile de al doilea tip sunt:

a) râurile din Europa de Vest cu precipitații mai mult sau mai puțin uniforme: Sena, Main, Moselle și altele;

b) râurile din țările mediteraneene cu viitură de iarnă: râurile Italiei, Spaniei și altele;

c) râurile din țările tropicale și regiunile musonice cu inundații de vară: Gange, Indus, Nil, Congo etc.

Râurile de al treilea tip, alimentate atât cu apă de topire, cât și cu apă de ploaie, includ:

a) râuri din câmpia est-europeană sau rusă, Siberia de Vest, America de Nord și altele cu viitură de primăvară;

b) râuri alimentate din munţi înalţi, cu viitură de primăvară şi vară.

Există și alte clasificări mai noi. Printre acestea se numără și clasificarea M. I. Lvovich, care a luat ca bază aceeași clasificare Voeikov, dar de dragul clarificării, a luat în considerare nu numai indicatori calitativi, ci și cantitativi ai surselor de nutriție ale râului și distribuția sezonieră a scurgerii. Deci, de exemplu, el ia valoarea scurgerii anuale și stabilește ce procent din scurgere se datorează uneia sau aceleia surse de hrană. Dacă valoarea scurgerii oricărei surse este mai mare de 80%, atunci acestei surse i se acordă o importanță excepțională; dacă scurgerea este de la 50 la 80%, atunci este predominant; sub 50% - predominant. Ca rezultat, el obține 38 de grupuri de regim de apă fluvială, care sunt combinate în 12 tipuri. Aceste tipuri sunt:

1. Tipul amazonian - aproape exclusiv pluvial și predominarea scurgerii de toamnă, adică în acele luni care sunt considerate toamnă în zona temperată (Amazon, Rio Negro, Blue Nile, Congo etc.).

2. Tipul nigerian – alimentat predominant de ploaie cu predominanță a scurgerilor de toamnă (Niger, Lualaba, Nil etc.).

3. Tipul Mekong - alimentat aproape exclusiv de ploaie cu o predominanță a scurgerilor de vară (Mekong, cursurile superioare ale Madeira, Maranyon, Paraguay, Parana etc.).

4. Amursky - alimentat predominant de ploaie, cu o predominanță a scurgerilor de vară (Amur, Vitim, cursurile superioare ale Olekma, Yana etc.).

5. Mediterana - alimentată exclusiv sau predominant de ploaie și dominația scurgerii iernii (Mosel, Ruhr, Tamisa, Agri în Italia, Alma în Crimeea etc.).

6. Oderian - predominanța hrănirii prin ploaie și a scurgerilor de primăvară (Po, Tisza, Oder, Morava, Ebro, Ohio etc.).

7. Volzhsky - alimentat în principal cu zăpadă, cu o predominanță a scurgerilor de primăvară (Volga; Mississippi, Moscova, Don, Ural, Tobol, Kama etc.).

8. Yukon - aprovizionarea predominantă cu zăpadă și dominația scurgerii verii (Yukon, Kola, Athabasca, Colorado, Vilyui, Pyasina etc.).

9. Nurinsky - predominanța nutriției zăpezii și aproape exclusiv scurgerile de primăvară (Nura, Eruslan, Buzuluk, B. Uzen, Ingulets etc.).

10. Groenlanda – hrană exclusiv glaciară și scurgere de scurtă durată vara.

11. Caucazian - alimentație predominantă sau predominant glaciară și dominația scurgerii verii (Kuban, Terek, Rhone, Inn, Aare etc.).

12. Împrumut - alimentare exclusivă sau predominantă din apele subterane și distribuție uniformă a debitului pe tot parcursul anului (R. Loa în nordul Chile).

Multe râuri, în special cele care sunt lungi și au o zonă mare de hrănire, pot fi părți separate ale lor în grupuri diferite. De exemplu, râurile Katun și Biya (de la confluența cărora se formează Ob) sunt alimentate în principal de apa de topire din zăpezile de munte și ghețari cu o creștere a apei vara. În zona taiga, afluenții râului Ob sunt alimentați cu zăpadă topită și ape de ploaie cu inundații primăvara. În cursul inferior al Ob, afluenții aparțin râurilor din zona rece. Râul Irtysh în sine are un caracter complex. Toate acestea, desigur, trebuie luate în considerare.

- Sursă-

Polovinkin, A.A. Fundamente ale geografiei generale / A.A. Polovinkin.- M.: Editura Educațională și Pedagogică de Stat a Ministerului Educației din RSFSR, 1958.- 482 p.

Vizualizări post: 444

Vitezele curgerii râurilor (sau cinematica curgerii) sunt studiate în detaliu în cursul de hidraulică. Aici, vom acorda atenție doar acelor caracteristici ale cinematicii curgerii pe care este necesar să le cunoaștem pentru a înțelege principalele secțiuni ale hidrologiei.

Apa din râuri se mișcă sub influența gravitației. Viteza curgerii depinde de raportul dintre mărimea componentei gravitaționale paralelă cu linia pantei longitudinale a curgerii și forța de rezistență care apare în flux ca urmare a frecării masei de apă în mișcare între fund și țărm. . Mărimea componentei longitudinale a gravitației depinde de panta canalului, iar forța de rezistență - de gradul de rugozitate al canalului. Dacă rezistența este egală cu forța motrice, atunci mișcarea apei devine uniformă. Dacă forța motrice depășește forța de rezistență, mișcarea capătă accelerație; când raportul acestor forțe este inversat, mișcarea încetinește. Există două categorii de mișcare a apei - laminară și turbulente.

Mișcarea laminară este o mișcare cu jet paralel. Mișcarea laminară se distinge prin următoarele caracteristici: 1) Toate particulele de curgere se mișcă în aceeași direcție generală fără a experimenta abateri transversale; 2) debitul de apă crește treptat de la zero lângă peretele canalului până la un maxim pe suprafața liberă; 3) viteza curgerii este direct proporțională cu panta suprafeței libere și depinde de vâscozitatea fluidului.

Mișcarea turbulentă are următoarele caracteristici: 1) vitezele curgerii pulsa, adică direcția și magnitudinea vitezei în fiecare punct fluctuează tot timpul; 2) Viteza curgerii de la zero pe perete crește rapid în stratul inferior subțire; mai departe, spre suprafata apei, viteza creste lent; 3) viteza de curgere a apei nu depinde sau aproape nu depinde de vâscozitatea lichidului și, în absența influenței vâscozității, este proporțională cu rădăcina pătrată a pantei; 4) particulele de apă se mișcă nu numai de-a lungul fluxului, ci și vertical și transversal, de exemplu. întreaga masă de apă care curge este deplasată.

Astfel, în mișcarea turbulentă s-a stabilit că în curgeri deschise amplitudinea pulsațiilor crește de la suprafață spre fund. În secțiunea transversală a fluxului, amplitudinea pulsației crește de la axa curgerii la maluri.

Datorită tortuozității și diverselor forme de canale, curgerea apei în râuri nu este aproape niciodată paralelă cu malurile, iar debitul apei este împărțit în așa-numiți curenți interni separati. Acești curenți erodează canalul, transportă produse de eroziune (sedimente) și le depun în canal, rezultând scuipe, bare mijlocii, fisuri, treceri și alte obstacole subacvatice.

În curgerea râului, există următorii curenți interni: 1) curentul cauzat de curbura canalului; 2) curgerea care are loc atunci când pământul se rotește în jurul axei sale; 3) mișcarea de rotație (vortex) a apei, din cauza raționalizării insuficiente a formelor de canal.

Distingeți între viteza instantanee și viteza locală într-un punct din flux. instant viteza (U) (vezi fig. 1) este viteza într-un punct dat al fluxului la un moment dat. Într-un sistem de coordonate dreptunghiular, viteza instantanee are o componentă longitudinală direcționată orizontal de-a lungul axei longitudinale a fluxului și o componentă verticală direcționată de-a lungul axei verticale a fluxului.

În calculele practice, de regulă, trebuie să se ocupe de vitezele de curgere mediate în timp. Viteza curgerii într-un punct de curgere, mediată pe o perioadă suficient de lungă de timp, se numește viteza locală și este determinată de expresia

(1)

unde este aria graficului pulsației vitezei în perioada de timp T(Fig. 1).

Orez. 1. Graficul pulsațiilor componentei longitudinale a vitezei curgerii apei.

Distribuția vitezei într-un flux de râu.

Distribuția vitezelor de curgere a apei într-un debit râu este variată și depinde de tipul râului (plat, muntos etc.), de caracteristicile morfometrice, de rugozitatea canalului și de panta suprafeței apei. Cu toată diversitatea, există câteva modele generale în distribuția vitezelor în adâncime și lățime a râului.

Luați în considerare distribuția vitezelor longitudinale la diferite adâncimi verticale. Dacă valorile vitezelor sunt îndepărtate de direcția verticală și capetele lor sunt conectate printr-o linie netedă, atunci această linie va fi un profil de viteză. Figura delimitată de profilul de viteză, direcția verticală, liniile suprafeței apei și fundului, se numește diagramă de viteză (Fig. 2). După cum se poate observa din figura 2, cea mai mare viteză (într-un flux deschis) este de obicei observată la suprafață (U sur). Viteza din partea de jos a fluxului se numește viteza de jos (U d).

Dacă măsurăm aria diagramei de viteză și o împărțim la adâncimea verticalei, obținem o valoare numită viteza medie verticalăși se exprimă prin formula

(2)

Viteza medie pe verticala unui curent deschis este situată la o adâncime de la suprafață egală cu aproximativ 0,6 ore.

Vederea normală a profilului de viteză prezentată în Fig. 2, în condițiile cursurilor naturale de apă, poate fi distorsionată de influența diverșilor factori: neregularități ale fundului, vegetație acvatică, vânt, formațiuni de gheață etc.

Cu o rugozitate semnificativă a fundului, viteza de jos poate scădea brusc, aproximativ așa cum se arată în Fig. 3.

Cu vântul din aval, vitezele de suprafață pot crește, iar nivelul apei poate scădea oarecum; când vântul este în amonte, se observă imaginea inversă (Fig. 4).

Ca și diagramele de viteză pe verticale, se poate construi o diagramă de viteză de-a lungul lățimii râului (Fig. 5), de exemplu, viteze de suprafață sau medii pe verticale, contururile parcelei urmează de obicei contururile fundului; locația celei mai mari viteze coincide aproximativ cu poziția celei mai mari adâncimi.

În prezența unei acoperiri de gheață, influența rugozității suprafeței inferioare a gheții determină o schimbare a vitezei maxime la o anumită adâncime de la suprafață, de obicei cu (0,3–0,4)h (Fig. 6a). Dacă există nămoluri sub gheață, atunci deplasarea în jos a vitezei maxime poate fi și mai semnificativă, până la (0,6-0,7) h (Fig. 6b).

Trebuie să spun imediat că aici sunt scrise doar principii generale. Totul este mai complicat decât atât, peștii oprește se schimbă în funcție de combinația de modificări ale nivelului apei și ale temperaturii apei. Cu toate acestea, pentru simplitate, este mai bine în ordine. Și totuși nu uitați că totul trebuie considerat ca un întreg.

Să încercăm să ne dăm seama ce se întâmplă în râu când nivelul apei se schimbă. Dacă îți imaginezi teoretic un râu cu fundul absolut plat, ca un jgheab, atunci totul este simplu. Odată cu scăderea volumului de apă, fluxul încetinește treptat. În practică, totul este mai dificil.

Toate râurile au un relief destul de complex. Gropile și întinderile adânci sunt înlocuite cu rupturi rapide. Canalul principal al râului șerpuiește de pe un mal pe altul, formând cleme și capturi. Pietrele mari stau adesea în canal, formând vârtejuri complexe ale fluxului de apă.

Prin urmare, o modificare a nivelului apei în râu creează o varietate de modificări ale vitezei curentului în diferite părți ale râului. Important: cu cât nivelul apei este mai mare, cu atât debitul este mai uniform. Cu cât nivelul apei este mai scăzut, cu atât diferența de viteză a curentului este mai mare, în funcție de topografia albiei râului.

Viteza curentului într-o anumită secțiune a râului este diferită la diferite adâncimi. De exemplu, la suprafața apei, viteza curentului va fi maximă, iar în partea de jos, unde chiar și pietrele de dimensiuni medii creează vârtejuri de apă, viteza curentului va fi relativ mică.

Să încercăm acum să căutăm popasuri de pește la diferite niveluri de apă. Reguli de bază de căutare:

1. Adâncime confortabilă. Peștele se va opri acolo unde se simte în siguranță. Știți zicala - peștele caută unde este mai adânc, iar omul - unde este mai bine? Așa că va căuta locuri cu adâncimi de cel puțin 1,5 m și mai adânc. Deși în râuri mici cu fund pietriș și adâncimi mici în canal, se poate ridica în locuri mai puțin adânci, dar în orice caz, acolo va fi ceva mai adânc decât în ​​apropiere. Cu cât peștele este mai mare, cu atât va încerca să ocupe mai multă adâncime în râu.
2. Viteza de curgere. Peștele se va opri acolo unde curentul nu este foarte puternic, economisește energie. Pe de altă parte, curentul trebuie să fie suficient pentru a asigura peștilor un regim bun de oxigen. Aici încep problemele. Astfel de locuri sunt greu de găsit în râurile adânci cu topografie complexă de fund. Chiar și în rapidurile furioase există fisuri stâncoase unde peștii se pot ridica și se pot simți grozav. De la mal, astfel de locuri pot fi foarte greu de detectat. Există și alte dificultăți asociate cu diferența de viteză a curentului la diferite adâncimi. Este necesar să se studieze în mod constant relieful fundului râului - acest lucru se face cel mai bine la niveluri scăzute ale apei. Și nu ar trebui să trageți niciodată concluzii. Nu ești un pește, dar tot vede mult mai bine unde să stea. Trebuie să experimentăm constant - totul este departe de ceea ce vedem de pe țărm.
3. Flux invers. Peștii pot sta adesea în locuri cu un curent invers, de exemplu. capul în jos în raport cu cursul principal al râului. Dificultatea este că astfel de pâraie nu sunt întotdeauna vizibile de pe țărm. Doar că există o curgere inversă convenabilă și confortabilă, așa că stă acolo și nu o deranjează deloc. Si tu?
4. Pietre mari în albia râului. Peștii sunt atrași magic de pietrele mari din albia râului. Ele creează vârtejuri puternice în apă. În fața unei astfel de pietre, curentul spală cel mai adesea o mică gaură, acestea sunt locurile de parcare preferate pentru somon. Dacă nu există o astfel de gaură în fața pietrei sau este ocupată, peștele poate sta pe partea laterală a pietrei. Rareori stă direct în spatele unei pietre - acolo se spală nisip, care formează o movilă. Cel mai adesea pot exista pești străini - păstrăv brun, lipan sau pestriță de somon. În râurile adânci cu niveluri ridicate de apă, astfel de pietre pot să nu fie vizibile - acesta este un alt motiv pentru a studia albia râului în apă joasă.
5. Cale adânci lângă țărm. Apropierea țărmului nu sperie deloc peștii. Ea poate sta în clemă la jumătate de metru de malul apei, dacă există suficientă adâncime și viteza de curgere. Prin urmare, merită să vă apropiați cu atenție de un punct cu o adâncime decentă în apropierea țărmului și, Doamne ferește, să urcați imediat până la brâu în apă și să loviți musca cu toată puterea în mijlocul râului.

Deci, să mergem punct cu punct. Imaginați-vă că nivelul apei scade mai întâi de la nivelul ridicat la cel scăzut, apoi crește din nou.

1. Adâncime confortabilă. Totul este destul de simplu aici. Nivelul apei a scăzut și adâncimea nu a devenit suficient de mare - peștele părăsește acest loc pentru punctele mai adânci. Când apa crește, peștii vor apărea din nou aici.
2. Viteza de curgere. Aici totul este mult mai complicat. Modificarea vitezei curente într-un fel sau altul depinde de diversitatea topografiei inferioare. Luați în considerare trei secțiuni fundamental diferite ale râului:



Groapă subterană. Să ne imaginăm o rolă sau un prag care se varsă într-o groapă. La un nivel înalt, mase uriașe de apă se repezi în groapă cu viteză mare și creează o „coadă” lungă a curentului în ea, în absența acestuia lângă malurile gropii. Peștele poate sta puțin în lateralul unei astfel de cozi și sub jet, dar distanța de la intrarea jetului în groapă până la oprirea peștilor va varia în funcție de nivelul apei. Cu cât nivelul este mai scăzut - cu atât masele de apă intră mai mici în groapă, „coada” curentului din groapă devine mai scurtă, respectiv, opririle de pește se vor amesteca [mai aproape de începutul gropii - se creează un confort confortabil. pentru pește (viteza curentă. Când nivelul apei crește, curentul se va intensifica și | peștele se va îndepărta de începutul gropii.






O mică ruptură într-o porțiune adâncă a râului. În apă mare, acest loc nu iese deloc în evidență. Doar că râul curge uniform (cel puțin straturile sale de suprafață). Pescuitul aici la un nivel ridicat al apei este inutil - peștele poate sta oriunde. Nu poți trage decât în ​​niște pietricele, deși, din nou, trebuie să le cunoști - la un nivel ridicat al apei nu sunt vizibile. Uniformitatea debitului la niveluri ridicate de apă este cauzată de

I "puternică apă. Odată cu scăderea nivelului apei, totul devine mult mai interesant - diferența de viteză a curentului, în funcție de topografia fundului, crește. Încep să apară diverse firicele, curentul râului formează potențiale parcări interesante pentru somon. În locuri adânci în sus și [în aval de rift s-a slăbit, iar somonul va [căuta locuri cu un curent mai puternic.






Prune în fața pragului. Prunele pot fi adânci și puțin adânci.

În chiuvete adânci, peștele va sta mereu, deplasându-se puțin mai aproape sau mai departe de el, în funcție de viteza confortabilă a curentului. Direct la scurgere, poti intalni cel mai adesea pesti de talie medie. Krupnyak va sta puțin mai departe de scurgere, unde adâncimea este mai mare.

IB prune mici, peștele se oprește doar la un nivel foarte mare al apei, cu o scădere a nivelului, pleacă din aceste locuri, cu creștere, se întoarce.

3. Flux invers. La niveluri ridicate ale apei, râul formează adesea curenți inversați. Are loc la confluența gropii, în clemele de lângă mal. Odată cu scăderea nivelului apei, forța fluxului invers scade. Cu toate acestea, există locuri în care există un flux invers chiar și la niveluri scăzute ale apei. Peștii stau adesea pe liniile de întoarcere. Dar dacă linia de întoarcere este prea slabă, peștele o părăsește. Da, iar o muscă într-o linie de întoarcere foarte slabă va trebui târâtă cu benzi, adică. trageți ușor linia spre dvs. pentru o performanță mai bună la zbor.
4. Pietre mari în albia râului. Peștii stau lângă ei la aproape orice nivel de apă, dacă puterea curentului și adâncimea râului ne permit (nu trebuie să uităm de adâncimea confortului). La niveluri ridicate ale apei, nu toate aceste pietre sunt vizibile. Nici măcar nu poți vedea întrerupătorii de la ei. Aici trebuie să cunoști râul. Când nivelul apei este scăzut, majoritatea acestor pietre sunt deja vizibile. La un anumit nivel de apă, peste unele pietre se formează un zgomot puternic. Semga nu-l place. Și ce părere aveți despre renovarea zgomotoasă a vecinilor de la etajul de deasupra? Peștii se vor îndepărta și vor găsi o nouă oprire în apropiere. Când condițiile devin mai favorabile, locul de la piatra cândva zgomotoasă va fi din nou ocupat de pești.
5. Cale adânci lângă țărm. Cu un nivel ridicat al apei în secțiunile rapide ale râurilor, acestea sunt locuri destul de promițătoare. Când nivelul apei din cleme scade prea mult, curentul slăbește prea mult și peștii nu au ce face acolo.

Ei bine, cred că vine ceva claritate? Cu toate acestea, tot ceea ce este scris este o prostie completă, dacă nu luați în considerare subiectul în legătură cu dinamica modificărilor regimului de temperatură al apei din râu. Pentru a face acest lucru, citim despre

Amazonul se deplasează cu o viteză de 15 km/h

Râul Amazon este considerat cel mai rapid râu din lume, având deja mai multe titluri dintre „cel mai mult”. Printre acestea, titluri precum cel mai curgător (7.180.000 km 2), cel mai adânc (adâncimea sa ajunge pe alocuri la 135 de metri), cel mai lung (7.100 km) și cel mai lat (în unele locuri delta Amazonului are o lățime de 200 km). În cursurile inferioare ale Amazonului, debitul mediu de apă este de aproximativ 200-220 de mii de metri cubi, ceea ce corespunde unei viteze de curgere a râului de 4,5-5 m/s sau 15 km/h! În sezonul ploios, această cifră crește la 300 mii m 3.

Cursul fiecărui râu este format din cursurile superioare, mijlocii și inferioare. În același timp, cursul superior este caracterizat de pante mari, ceea ce contribuie la o activitate erozivă mai mare. Cursul inferior se distinge prin cea mai mare masă de apă și viteza mai mică.

Cum se măsoară debitul?

Unitățile folosite pentru măsurarea vitezei unui râu sunt metri pe secundă. În același timp, nu trebuie uitat că viteza debitului apei nu este aceeași în diferite părți ale râului. Crește treptat, provenind din fundul și pereții canalului și câștigând cea mai mare putere în partea de mijloc a pârâului. Viteza medie a curgerii este calculată pe baza măsurătorilor efectuate în mai multe secțiuni ale canalului. În plus, se efectuează cel puțin cinci măsurători la fața locului pe fiecare secțiune a râului.

Pentru a măsura viteza curentului de apă, se folosește un dispozitiv special de măsurare - o placă rotativă hidrometrică, care coboară la o anumită adâncime strict perpendicular pe suprafața apei și după douăzeci de secunde puteți lua citiri de la dispozitiv. Având în vedere viteza medie a râului și aria sa aproximativă a secțiunii transversale, se calculează debitul de apă al râului.

Flux invers al Amazonului

În plus, râul Amazon este proprietarul unui curent invers care apare în timpul mareelor ​​oceanice. Apa curge cu viteză mare - 25 km / h sau 7 m / s, sunt conduse înapoi pe continent. Valurile ajung în același timp la 4-5 metri înălțime. Cu cât un val trece mai departe pe uscat, cu atât efectul său distructiv devine mai puțin. Mareele se opresc la o distanță de până la 1.400 de kilometri în amonte de Amazon. Un astfel de fenomen natural a fost numit „pororoka” - apă tunătoare.