Как найти уклон реки это

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.

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]

Литература[править | править код]

• Чеботарёв А. И. Гидрологический словарь. — Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

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

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

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:

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.

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

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