|
к фиктивному: |
Qд |
= k, что при одинаковых уровнях воды в реке есть не что |
|
|
Q |
|||
|
ф |
иное как отношение скоростей: средней к поверхностной. Поэтому чтобы надежно определить K, лучше одновременно, в один день, определить средние (вертушкой) и поверхностные (поплавком) скорости и на их основе вычислить Qд и Qф. Их отношение дает значение искомого коэффициента K, величина которого, как упоминалось ранее, для естественных водотоков обычно находится в пределах 0,7–0,9.
Действительный расход без измерений можно определить по формуле Qд = QфK1, где K1 – коэффициент, определяемый по табл. 1.
Таблица 1 Коэффициент K1 перехода от фиктивного расхода воды к действительному
|
Характеристика русел и пойм |
Глубина воды, м |
|||
|
< 1 |
1–5 |
> 5 |
||
|
Русла прямые, чистые, глинистые, песчаные, галечные, гравийные |
0,8 |
0,84 |
0,86 |
|
|
Русла извилистые, частично заросшие травой, каменистые; поймы, |
0,75 |
0,8 |
0,83 |
|
|
сравнительно разработанные с растительностью (трава, редкий кус- |
||||
|
тарник) |
||||
|
Русла и поймы значительно заросшие, с глубокими промоинами |
0,65 |
0,74 |
0,8 |
|
|
Русла извилистые, сложенные из валунов; поймы со сложными ко- |
0,57 |
0,69 |
0,75 |
|
|
соструйными течениями; поймы сплошь лесные, таежного типа |
Важнейшим гидравлическим элементом потока является уклон поверхности воды, который можно без измерений использовать для определения скорости течения по формуле Шези.
Падение h рек на каком-то участке находят как разность отметок Н1 и Н2 урезов в начале Н1 и конце Н2 участка:
Н1 – Н2 = h.
Тогда уклон i водной поверхности этого участка реки будет
|
i = |
H2 − H1 |
. |
(8) |
|
L |
|||
|
2−1 |
Здесь L2 – 1 – длина участка.
Уклоны рек изменяются в довольно широких пределах; они больше на горных реках и меньше на равнинных. Продольный уклон непрерывно изменяется и в пределах одной реки: в верховье он обычно больше, а по мере продвижения к устью убывает. При изучении продольного профиля реки можно выделить в ней отдельные участки, характеризующиеся сравнительно большими глубинами и спокойным течением – это плесы и участки с малыми глубинами и
19
более быстрым течением – перекаты. Уклоны водотоков изменяются во времени, а также при проходе паводков.
Линия, соединяющая точки русла с наибольшими глубинами, называется динамической осью потока, стрежнем или фарватером.
Уклоны реки выражаются десятичными дробями. Например, р. Ока в среднем течении имеет уклон i = 0,00011. Для упрощения записи, а следовательно, уменьшения возможности ошибок, уклоны записывают в тысячных (промилле) и сопровождают знаком ‰. Тогда уклон Оки следует записывать так: i = 0,11 ‰, что на 1 км длины реки соответствует падению 0,11 м, или 11 см.
Уклоны могут быть найдены по карте по имеющимся на ней отметкам урезов воды или, что точнее, непосредственно на местности путем нивелирования урезов воды.
Следующие характеристики реки относятся к ее живому сечению. Живым, или водным, сечением называется площадь, нормально расположен-
ная к направлению течения реки и заполненная текущей водой (рис. 10). Живое сечение характеризуется площадью ω, шириной В, средней глубиной hср, гидравлическимрадиусомR, среднейскоростью Uср′ , расходомQ.
Среднюю глубину hср в живом сечении подсчитывают по формуле
ср b
Гидравлический радиус R находят из отношения
В приведенных формулах приняты обозначения: ω – площадь живого сечения; b – ширина реки (АE); р – смоченный периметр (длина ломаной А, В, С, D, E, по которой вода соприкасается с ложем реки; зимой к этой длине нужно прибавить расстояние от берега до берега по нижней кромке льда, рис. 10).
Пользуясь приведенными формулами и полученными замерами глубин и расстояний между соседними промерными вертикалями (рис. 10), определяются площади промерных вертикалей (от № 1 до № 16). Общая площадь живого сечения находится как сумма площадей всех промерных вертикалей. Для приведенного примера площадь живого сечения составляет 240,7 м2.
Ширина реки, или живое сечение, В, определяется как сумма расстояний между промерными вертикалями. Значение В для рассматриваемого примера (рис. 10) составляет 172,8 м. Средняя глубина
hср = ωb = 172240,,87 =1,4 м.
Смоченный периметр р, по которому вода соприкасается с ложем реки, находится расчетным путем по геометрическим фигурам промерных вертикалей и составляет 172,3 м.
20
Находим гидравлический радиус:
R = ωp = 172240,,37 =1,4 м.
Для естественных русел равнинных рек величины R и hср оказываются очень близкими, т. к. при сравнительно большой ширине реки имеют небольшую глубину и р = В. Близость значений рср и R позволяет в ряде формул заменять строгое выражение для R, подсчет которого более трудоемок, его приближенным значением hср.
Весьма важная характеристика реки – скорость течения, т. е. путь частицы воды в единицу времени. В живом сечении скорость меняется в зависимости от глубины и ширины реки. Для определения скоростей течения существует много различных средств и приборов. Для определения скорости без измерений пользуются формулой Шези для равномерного движения открытого потока
Uср′ =С
Ri,
где С – коэффициент Шези; R – гидравлический радиус; i – продольный уклон водной поверхности участка реки.
Для нахождения коэффициента С существует несколько формул. Наиболее употребительна формула Н. Н. Павловского:
|
C = |
1 |
Ry . |
(12) |
|
|
n |
||||
Здесь n – коэффициент шероховатости (табл. 2); y – показатель степени, зависящий от гидравлического радиуса R и n.
Для приближенных расчетов принимают:
у= 1,5 
n, при 0,1 < R < 1,0 м;
у= 1,3 
n, при 1,0 < R < 3,0 м.
|
В |
рассмотренном |
примере R |
= 1,4, |
принимается показатель степени |
||
|
у = 1,3 |
n = 1,3 0,025 =0,2. |
|||||
|
Определяем коэффициент Шези: |
||||||
|
С = |
1 R y = |
1 |
1,40,2 = |
1 5 1,4 |
= 43,2. |
|
|
n |
0,025 |
0,025 |
Определяем скорость течения Vср′ =С
Ri. При уклоне поверхности воды i = 0,00011
Vср′ = 43,2 1,4 0,00011 = 0,54 м/с.
21
Таблица 2
Коэффициент шероховатости
|
Характеристика русла |
Коэффициент |
|
|
шероховатости |
||
|
1. |
Естественное русло в весьма благоприятных условиях (чистое, прямое, |
|
|
незасоренное, земляное, со свободным течением) |
0,025–0,033 |
|
|
2. |
То же, с камнями |
0,03–0,04 |
|
3. |
Периодические потоки (большие и малые) при очень хорошем состоя- |
|
|
нии поверхности и формы ложа |
0,033 |
|
|
4. |
Земляные русла сухих логов в относительно благоприятных условиях |
0,04 |
|
5. |
Русла периодических водотоков, несущих во время паводка заметное |
0,05 |
|
количество наносов, с крупногалечниковым или покрытым растительно- |
||
|
стью ложем. Периодические водотоки сильно засоренные и извилистые |
||
|
6. |
Чистое извилистое ложе с небольшим числом промоин и отмелей |
0,033–0,045 |
|
7. |
То же, но слегка заросшее и с камнями |
0,035–0,05 |
|
8. |
Значительно заросшие участки реки с очень медленным течением и |
|
|
глубокими промоинами |
0,05–0,08 |
|
|
9. |
Очень сильно заросшие участки рек болотного типа |
0,075–0,15 |
|
10. Поймы больших и средних рек; сравнительно разработанные, покры- |
||
|
тые растительностью (трава, кусты) |
0,05 |
|
|
11. Поймы весьма значительно заросшие, со слабым течением и больши- |
||
|
ми глубокими промоинами |
0,08 |
|
|
12. Тоже, носсильнонеправильнымкосоструйнымтечением, заводямиипр. |
0,1 |
|
|
13. Поймы лесистые с очень большими мертвыми пространствами, мест- |
||
|
ными углублениями, озерами и пр. |
0,133 |
|
|
14. Глухие поймы, сплошные заросли (лесные, таежного типа) |
0,2 |
Наиболее объемлющей характеристикой живого сечения является расход воды. Расходом воды Q (м³/с) называется количество воды, протекающей через живое сечение и в единицу времени. Расход воды обычно находят по формуле
В рассматриваемом примере расход воды составляет
Q = 240,7 · 0,54 = 130 м³/с.
22
Онлайн калькулятор
Посчитать расстояние
Уклон α = Превышение h = Расстояние L = Просто введите значения и выберите единицы измерения уклона.
Теория
Для того чтобы посчитать уклон вам, для начала, необходимо знать расстояние (L) и превышение (h). Далее следуйте формулам:
Пример
Для примера рассчитаем уклон дороги в процентах: на дистанции в L = 500 м дорога поднимается на h = 30 м:
Уклон дороги = 30/500 ⋅ 100 = 6%
Чтобы вычислить превышение (h), надо знать расстояние (L) и уклон (в процентах, в промилле или в градусах).
Для того чтобы посчитать расстояние (L) необходимо знать превышение (h) и уклон (в процентах, в промилле или в градусах).
Пример
Для примера посчитаем расстояние (L), которое потребуется железной дороге, чтобы подняться на (h =) 6 м при угле подъёма 30‰:
L = 6 / 30 ⋅1000 = 200 м
Падение и уклон Волги
Решать подобные задачи учат в школе, на уроках по географии в 8 классе. Возьмем в качестве примера крупнейший водоток Европы – Волгу. Попробуем рассчитать падение и уклон реки.
Волга течет в европейской части России, в пределах 15-ти субъектов федерации. Она неоднократно меняет свое направление. Это важнейшая водная артерия страны, крупнейшая река мира из числа тех водотоков, которые не впадают в море или океан.
Волга берет свое начало на Валдайской возвышенности, на высоте в 228 метров над уровнем моря. В пределах Астраханской области она впадает в Каспийское море. При этом устье расположено на высоте (–28) метров. Таким образом, общее падение Волги – 256 метров. Теперь рассчитаем уклон реки.
Волга имеет общую протяженность 3530 км. При этом она собирает свои воды с огромной территории площадью 1,36 млн. кв. км. Это в четыре раза больше, чем площадь Германии! Для вычисления уклона Волги следует выполнить следующее математическое действие: 256 метров / 3530 км = 0,07 м/км.
Что такое уклон реки?
Итак, что такое падение реки, мы уже разобрались. Но с этой величиной тесно связано еще одно гидрологическое понятие, о котором тоже нужно рассказать подробнее.
Уклон реки – это соотношение величины падения к общей длине водотока. Оно обозначается латинской литерой I и выражается в метрах на километр (м/км). Реже – в процентах или промилле.
Величина уклона реки зависит в первую очередь от рельефа местности, геологического строения, а также почвенного покрова той или иной территории. При этом его значения могут колебаться в огромных пределах. Так, уклоны равнинных рек ничтожно малы и обычно не превышают 0,2 м/км. В то же время уклоны горных водотоков могут быть в десятки, а то и в сотни раз выше.
Определение уклона реки чрезвычайно важно не только для науки, но и для целей народного хозяйства. Например, эти данные используются при планировании водных транспортных маршрутов, сооружении плотин или проектировании гидроэлектростанций. Правда, значение общего уклона какой-либо реки само по себе не очень информативно. Поэтому гидрологи чаще всего определяют этот показатель для отдельных участков русла водотока.
Падение и уклон реки Печора
Печора – довольно крупная российская река, протекающая в пределах Республики Коми и Ненецкого автономного округа. Свое начало она берет в горах Северного Урала, на высоте 630 метров над уровнем моря. Печора впадает в одноименную губу Баренцева моря, образуя обширную дельту. Высота устья – 0 метров. Рассчитаем падение и уклон реки.
Печора имеет общую длину 1809 км. Падение реки составляет 630 метров. Площадь речного бассейна Печоры в сравнении с Волгой и Амуром невелика – всего 330 тыс. кв. км. Для вычисления уклона реки Печоры следует выполнить следующее математическое действие: 630 метров / 1809 км = 0,35 м/км.
Как мы видим, среди трех рассмотренных в этой статье рек самый большой уклон характерен для Печоры. В целом определение этого показателя помогает гидрологам в изучении долины конкретной реки, ее водного режима и русловых процессов.
Теги
Укло́н реки́ — отношение падения реки (или другого водотока) на каком-либо участке к длине этого участка. Различают частный, средний и средневзвешенный уклоны водотока. Таким образом, для всей реки может быть определён, например, средневзвешенный уклон, который вычисляется осреднением ряда частных уклонов[1][2].
Уклон реки выражается в промилле, иногда в процентах, соответственно обозначается (‰) или (%). Уклон также может выражаться в м/км (численное значение в этом случае такое же, как при выражении уклона в промилле), а также в см/км; при выражении уклона в таких единицах его часто называют километрическим падением или удельным падением[3]. Для горных рек и водопадов иногда используется измерение в угловых градусах.
Средний и средневзвешенный уклоны[править | править код]
Средний уклон русла реки как отношение разности высотных отметок истока и уреза воды в устье (в пункте наблюдений) к соответствующей длине водотока может использоваться при гидрологических расчётах только для рек с относительно ровным продольным профилем[1][4]:62—67, то есть его определяют лишь в ряде случаев[4]:7. Для рек с частными уклонами, значительно отличающимися от среднего уклона русла реки, вычисляется средневзвешенный уклон — по специальным методикам и в зависимости от применяемой для вычисления модели[1][4]:62—67.
4.2.1.3 Средневзвешенный уклон водотока представляет собой условный выровненный уклон ломаного профиля, эквивалентный сумме частных средних уклонов профиля водотока.
Средневзвешенный уклон определяют только для незарегулированных водотоков, а также для участков рек, расположенных в нижних бьефах водохранилищ согласно СП 33-101.
— [4]:7
Примеры[править | править код]
Уклоны рек в равнинных частях территории обычно малы и не превосходят 0,1—0,2 ‰ (соответствующие им падения уреза воды равны 10—20 сантиметров на километр водотока), что во много раз меньше уклонов рек в горных районах[5]. Например, средний уклон Волги 0,07 ‰, а средний уклон Терека достигает почти 5 ‰, что более чем в 100 раз превышает средний уклон Оби (0,04 ‰). Характерен уклон горно-равнинной реки Кубани: до Невинномысска — 6 ‰, а ниже Краснодара — 0,1 ‰, хотя средний уклон для всей реки 1,46 ‰[2].
Если рассматривать не средние, а частные уклоны, то на реках Кавказа, Алтая и других горных районов России они достигают 20—40 и даже 100 ‰. От уклона зависит скорость течения — у равнинных рек она обычно 0,3—0,5 м/с, а у горных до 3—6 м/с, местами они низвергаются водопадами[5].
Характеристики[править | править код]
Обычно уклоны рек уменьшаются в направлении от истока к устью, то есть наибольшие уклоны сосредоточены в верховьях. Однако имеются исключения, например, когда наибольшие уклоны наблюдаются в нижней части течения. В зависимости от характера распределения уклонов по длине реки выделяют несколько типов продольных профилей — обычно четыре основных типа[5]:
- профиль равновесия (наиболее распространённый случай) — характеризуется кривой гиперболического вида;
- прямолинейный профиль — отличается более или менее одинаковыми уклонами по всей длине реки;
- сбросовый профиль — характеризуется кривой параболического вида, с малыми уклонами в верхней части и большими в нижней;
- ступенчатый профиль — отличается чередованием участков, имеющих малые уклоны с короткими перепадами.
Определение уклонов по участкам производят по уровням воды в период межени. Уклон реки, а также уклон долины часто используются как один из параметров в гидролого-морфологических зависимостях и критериальных отношениях, определяющих тип русловых процессов. Средний уклон водной поверхности обычно близок к среднему уклону дна водотока.
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3 Руководство по определению гидрографических характеристик картометрическим способом. Архивная копия от 16 января 2021 на Wayback Machine 5.1.3. Средний уклон реки. (1984)
- ↑ 1 2 Уклон реки: Географический словарь. ecosystema.ru. Дата обращения: 14 января 2021. Архивировано 16 января 2021 года.
- ↑ Михайлов В. Н., Добролюбов С. А. Гидрология : учебник для вузов. — М., Берлин: Директ-Медиа, 2017. — С. 284. — 752 с. — ISBN 978-5-4475-4463-8.
- ↑ 1 2 3 4 Рекомендации Р 52.08.874 — 2018. Определение гидрографических характеристик картографическим способом. Архивная копия от 22 октября 2021 на Wayback Machine — Санкт-Петербург.
- ↑ 1 2 3 Соколов А. А. Уклоны и падения рек. Речная сеть // Гидрография СССР. — Л.: Гидрометеоиздат, 1952. Архивная копия от 21 января 2021 на Wayback Machine
Литература[править | править код]
- Чеботарёв А. И. Гидрологический словарь. — Л.: Гидрометеоиздат, 1978.
Падение реки – это разница высота истока и устья реки, которое измеряется в метрах.
Падение рассчитывается по следующей формуле:
Н = Н1 – Н2
где Н1 – абсолютная высота истока, а Н2 – абсолютная высота устья.
Пример расчёта падения реки рассмотрим на примере реки Волги. Высота истока (Н1) – 228 м., а высота устья (Н2) – 28 м., тогда 228 – 28 = 200 м. падение реки Волги.
Уклон реки – это отношения величины падения реки (в см.) к её длине (в км.), который измеряется в см/км.
Уклон реки рассчитывается по следующей формуле:
I = H : L
где Н – падение реки, а L – длина реки.
Зная, что длина реки Волги – 3530 км., можно легко определить её уклон. Однако перед этим необходимо перевести значение падения реки из метров в сантиметры:
Уклон Волги – 200 м. = 20000 см., тогда:
20000 : 3530 = 5,67 см/км – уклон реки Волга.
Как рассчитать уклон реки
Задачи на расчет уклона рек входят в программу обучения школьников восьмых классов по предмету география. Для того чтобы рассчитать этот показатель, необходимо знать длину реки и ее падение.
Инструкция
Определите падение реки. Этот вспомогательный показатель рассчитывается как разница абсолютных высот местности, где расположены исток и устье реки. Например, река Ангара вытекает из озера Байкал, абсолютная высота в этом месте составляет 456 метров над уровнем моря. Впадает Ангара в Енисей в точке, где высота равна 76 метров над уровнем моря. Таким образом, падение реки составляет 456-76=380 метров. Помните, что при расчете этого показателя для рек, впадающих в моря и океаны, за абсолютную высоту устья следует брать 0.
Выясните протяженность русла реки, то есть ее длину. Эту информацию можно найти в статистических справочниках и энциклопедиях. Например, длина реки Ангары составляет 1779 километров. Как правило, в условиях задач по географии для восьмого класса на расчет уклона реки дана информация о длине русла, а падение нужно определить самостоятельно.
Рассчитайте уклон реки по формуле:
Уклон=Падение реки/Длина реки.
Для этого выразите и показатель падения реки, и ее длину в одних единицах измерения, например, в километрах или, наоборот, в метрах. Перевод в одни единицы измерения позволит рассчитать уклон реки в процентах или промилле. В случае с рекой Ангарой вы получите следующее значение уклона реки:
Уклон реки Ангара=0,38 км/1779 км=0,0002136 или 0,02136% или 2,136 ‰.
Интерпретируйте полученное значение уклона реки и проверьте себя. Уклон в 2,136 ‰ означает, что на участке длиной в 1 километр высота местности, по которой протекает река, меняется на 21,36 сантиметров. Если вы получили чересчур большое значение уклона равнинной реки, значит, в расчеты закралась ошибка.
Помните, что средний уклон реки, то есть коэффициент, рассчитанный для всей протяженности русла, неинформативен. Лучше рассчитывать этот показатель для более коротких участков реки.
Источники:
- Продольный профиль и уклон реки Продольный профиль и уклон
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
