Отношение средней ширины водосбора к длине реки

Характеристика формы водосбора	Площадь водосбора, км2
Широкий (округлый) Обычный (грушевидный) Узкий (вытянутый)	0,85 0,40 0,20	0,65 0,30 0,15	0,55 0,26 0,13	0,50 0,24 0,12

Ширина водосборной площади реки не остается постоянной, она изменяется по длине реки. Изменение ширины водосбора сказывается на количестве притекающей воды к руслу реки на различных участках, если на водосбор равномерно по его площади поступает вода, например от снеготаяния или дождя. Изменение ширины водосбора по длине реки может быть представлено в форме графика (идограммы). При построении этого графика (рис. 14) совмещают по оси абсцисс длины всех притоков с длиной основ­ного водотока и откладывают последовательно на оси ординат средние ширины частных площадей водосбора.

Исходные данные для построения графика получают следующим образом. На плане водосбора (рис. 14а)выделяют бассейны более или менее крупных прито­ков и участки, где сток непо­средственно поступает в основ­ную реку, и для каждого из них по данным о длине и площади определяют средние ширины.

Затем по оси абсцисс от­кладывают в масштабе гидро­графическую длину реки. Вдоль этой линии, как показано на рис. 14б,вначале откладыва­ют частные ширины так назы­ваемых бесприточных участков основного водотока 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, а затем ширины водосборов притоков А, В, С; частная ширина первого при­тока А отложена вправо на протяжении 45 км от точки, находящейся на расстоянии 15 км по оси абсцисс от устья; эта частная ширина в соответ­ствии с длиной притока А расположилась над шириной участков 3-4, 2-3, 1-2. Частная ширина второго притока В отложена от точки, находящейся на расстоянии 32 км по оси абсцисс; эта ши­рина отложена над суммарной шириной участков 2—3 и над шириной участка 1—2 и т. д. В результате получаем график, поз­воляющий судить об изменении ширины бассейна по длине реки. Это построение иногда называют графиком единичных ширин.

Рис. 14. Схема построения графика из­менения ширины водосбора по

длине реки (идограмма).

Описанная схема построения графика изменения ширины водосбора по длине реки может быть представлена в форме непрерывной кривой. У такой кривой каждая ордината представляет собой ширину водосбора в любой фиксированной точке х, удаленной от устья на расстояние L. Это расстояние, очевидно, может быть выражено и в форме времени, которое требуется порции воды, стекающей со скоростью v м/с, чтобы достичь устья. Это время называется временем добегания τ = L/v.

Физико-географические характеристики бассейна(геогра­фическое положение, климат, геологическое строение, почва, рас­тительность и рельеф) оказывают существенное влияние на про­цессы стока. Поэтому при исследовании реки и режима ее стока необходимо детальное их изучение.

В настоящем разделе приводится краткое пояснение применяю­щихся понятий и в отдельных случаях рассматривается влияние их на режим рек.

Более подробное изложение взаимосвязи режима вод суши с физико-географическими факторами дается в дальнейшем при рассмотрении различных элементов режима.

Географическое положениебассейна определяется географиче­скими координатами (широта и долгота), между которыми он на­ходится. Общее, но достаточно ясное представление о географиче­ском положении бассейна дает указание о его расположении по отношению к бассейнам других рек, горных хребтов и т. д.

Климатические (метеорологические) условияявляются в боль­шинстве случаев решающими факторами, определяющими водный режим водоема. Из метеорологических факторов главнейшими в смысле влияния их на сток являются количество осадков, ха­рактер их выпадения, температура воздуха и дефицит влажности воздуха.

Геологическое строение и почвыбассейна определяют характер и размер подземного питания рек, потери осадков на просачива­ние, появление заболоченных пространств и пр. При исследовании малых бассейнов желательно геологическое строение и почвы оха­рактеризовать на основании специальных исследований.

Рельеф, влияя на количество, характер выпадения и распреде­ление осадков по территории бассейна, температуру воздуха и ус­ловия протекания воды по земной поверхности, является существенным фактором, опреде­ляющим водность рек и характер их режима. По­этому данные о рельефе имеют весьма важное значение в выяснении об­щих условий стока.

Растительный покровбассейна обычно харак­теризуется сведениями об основных видах расти­тельности, распространен­ной в пределах водосбора с указанием размеров за­нимаемых ими площа­дей. Важно знать, где расположены лесные мас­сивы (в верхней, средней или нижней частях водо­сбора, на водоразделах или в долине реки), иметь характеристику сельско­хозяйственного освоения территории водосбора (размеры пахотных угодий) и т. д. Количественной характеристикой степени залесенности речных бассейнов является коэффициент лесистости,пред­ставляющий собой отношение площади лесов, расположенных в бассейне, к общей площади бассейна. Указанный коэффициент может вычисляться как для водосбора в целом, так и для отдель­ных створов, например, по которым имеются данные о стоке реки. Коэффициент лесистости выражается или в процентах, или в до­лях единицы.

Озерность, заболоченность, распределение вечной мерзлоты и наличие ледниковдолжны быть учтены достаточно полно по имею­щимся материалам или на основании специальных исследований.

В частности, важно установить так называемые коэффициенты озерностии заболоченности, представляющие собой соответственно отношение площади, занятой озерами или болотами, к общей пло­щади речного бассейна.

В условиях горных водосборов водность реки существенно из­меняется по высоте. Это изменение водности можно характеризо­вать гидрографической кривой бассейна. Она ана­логична гипсографической кривой, характеризующей нарастание по высоте площади бассейна. Гидрографическая кривая, кривая связи стока с высотой и гипсографическая кривая являются основ­ными характеристиками, наглядно иллюстрирующими распределе­ние среднего стока по площади и высотным зонам бассейна.

Речные долины

Элементы долины и поймы. Долинаминазываются отно­сительно узкие и вытянутые в длину, большей частью извилистые пониженные формы рельефа, характеризующиеся общим наклоном своего ложа к устью. Долины, встречаясь между собой, никогда не пересекаются, а сливаются вместе в одно общее понижение. Размеры долин, равно как и их очертания, а отчасти и происхож­дение, могут быть весьма различны, но отмеченные особенности свойственны всем долинам.

В долине различают следующие составные части:

1. Самая низкая часть долины — дно, или ложе. Линия, соеди­няющая самые глубокие точки долинного ложа, называется таль­вегом. Тальвег в общем совпадает с направлением линии наиболь­ших поверхностных скоростей течения речного потока. Часть ложа долины, занятая водами реки, называется руслом. В долинах, по которым сток имеет место в редких случаях, наиболее глубоко вре­занную часть их называют сухим руслом.

2.Повышенные участки суши, ограничивающие с боков ложе долины, называются склонами долины.

3. Места сопряжения дна долины со склонами отмечаются ча­сто более или менее заметным изломом в поперечном профиле и называются подошвой склонов.

4. Зона сопряжения склонов долины с прилегающей местностью называется бровкой долины.

5. Относительно горизонтальные площадки, располагающиеся уступами по высоте в пределах дна и склонов долины, называются террасами.

Терраса, расположенная в пределах дна долины и заливаемая речными водами во время половодья, носит название поймы. Тер­раса, залегающая непосредственно над дном долины (поймой), счи­тается первой террасой, следующая за ней, располагающаяся выше — второй и т. д.

В поперечном разрезе поймы различаются следующие ее ча­сти:

а) наиболее возвышенная полоса, непосредственно прилегаю­щая к руслу реки, называемая прирусловой поймой;

б) средняя часть поймы, обычно более низкая и ровная, назы­ваемая центральной поймой;

в) наиболее пониженная часть, имеющая иногда вид заболо­ченной ложбины, прилегающая к коренному берегу долины, назы­вается притеррасной поймой. Пойма может отсутствовать, напри­мер, у горных рек, которые не имеют развитой долины и проте­кают в глубоких и узких расщелинах гор.

6. Самая верхняя (по течению) часть долины, где тальвег ис­чезает, а склоны утрачивают свои отчетливые очертания, называ­ется в зависимости от своей формы началом долины, или долин­ным замыканием. В равнинных и холмистых странах долины в вер­ховьях часто незаметно переходят в широкие, расплывчатые, без ясно выраженных склонов ложбины, которые служат путями для стока атмосферных вод и потому называются ложбинами стока.

Долина, служащая вместилищем водотока, называется речной долиной.

Долинное ложе обычно бывает извилистым в плане и изменчи­вым по ширине: расширения чередуются с более или менее рез­кими и внезапными сужениями. Это чаще всего наблюдается в до­линах, пересекающих на своем пути различные горные гряды, раз­деленные понижениями, или же полосы пород различного состава и различной сопротивляемости выветриванию и размыву. Сужения долин могут нередко обусловливаться и другими причинами, на­пример выносами продуктов размыва из боковых долин в главную (конусы выноса), обвалами, осыпями и пр.

Перекаты, перевалы и их элементы. Нормальный и сдви­нутый перекаты. Эволюция перекатов в пределах перекатных уча­стков.Закономерно связано с очертанием русла равнинных рек в плане распределение глубин. Произведя промеры глубин, можно на плане изобразить русло в изобатах (линиях равных глубин). Расположение изобат показывает, что равнинные реки представ­ляют собой чередование плесов (глубоких участков) и перекатов (мелких частей).

Перекатомназывается более или менее устойчивое образова­ние в русле, обычно в виде косого поперечного вала из наносов, пересекающего русло. Перекаты имеют следующие основные эле­менты (рис. 15):

Рис. 15. Общая схема переката.

а — план, б — продольный профиль по фарватеру;

1 — верхняя коса (пески), 2 — нижняя коса (пески), 3 — верхняя плёсовая лощина, 4 — нижняя плёсовая лощина, 5 — седловина, 6 — корыто, 7 — напорный скат, 8 — подвалье, 9 — гребень (вал), 10 — фарватер, 11 — изобаты, 12 —затонская часть нижней плесовой лощины.

1) верхняя коса, или верхние пески, расположена выше (счи­тая по течению) корыта переката;

2) нижняя коса, или нижние пески, расположена ниже корыта переката.

Иногда верхнюю косу называют верхним побочнем, а нижнюю косу — нижним побочнем.

3) верхняя плёсовая лощина, или ложбина,— глубокая часть русла выше переката;

4) нижняя плёсовая лощина, или ложбина,— глубокая часть русла ниже переката;

5) седловина, или гребень,— наиболее повышенная часть вала из наносов, соединяющего верхнюю и нижнюю косы переката;

6) корыто переката — наиболее глубокая часть седловины, где обычно проходит фарватер;

7) напорный (верхний) скат — верховая часть седловины пе­реката, обращенная к верхней плесовой лощине, обычно более пологая, чем низовая часть (подвалье);

8) подвалье — низовая часть, или тыловой скат, седловины переката, лежащая ниже вала переката и обращенная в сторону нижней плесовой лощины, обычно более крутая, чем напорный скат;

9) гребень (вал),

10) фарватер – линия, соединяющая самые глубокие точки дна реки по ее длине,

11) изобаты,

12) затонская часть нижней плесовой лощины.

Перечисленные выше основные элементы переката в каждом отдельном случае имеют тот или иной вид в плане и в профиле и находятся в том или ином положении относительно друг друга, в зависимости от чего образуются перекаты различных типов. В отдельных случаях в местах перегиба русла образуются плоские возвышения дна, имеющие меньшую глубину, чем прилегающие к ним плёсовые лощины и опускающиеся полого, без резковыраженного подвалья (рис. 16). Такие возвышения дна между плесовыми лощинами носят название перевалов.

Глубокие участки русла реки соответствуют изогнутым в плане частям русла, а перекаты — прямолинейным участкам, располо­женным между закруглениями.

Рис. 16. Схема переката и образование перевалов

В расположении перекатов в основном возможны два случая:

1) если фарватер плавно переходит из одного плеса в другой, а оси изобат плесов находятся на продолжении одной линии, перекат называется нормальным(рис. 17).

Рис. 17. Схема нормального переката.

2) если фарватер представля­ет собой искривленную линию, а оси изобат плесов сдвинуты от­носительно друг друга в попереч­ном направлении, перекат назы­вается сдвинутым(рис. 18).

Рис. 18. Схема сдвинутого переката.

Глу­бины на нормальном перекате обычно бывают больше, чем на сдвинутом, поэтому с точки зре­ния судоходства первый называ­ют хорошим перекатом, а вто­рой — плохим.

С течением времени перекаты и плесы могут передвигаться по течению так же, как передвигаются извилины реки.

Перекатные участки, включающие в себя группы последовательно расположенных один за другим перека­тов, в течение длительных периодов времени сохраняют свое об­щее местоположение, в то время как каждый отдельный перекат группы непрерывно смещается вниз по течению. При этом по мере того как песчаные скопления (побочни) самого нижнего из группы переката сносятся в пределы нижерасположенного плеса и перекат как таковой исчезает, песчаные отложения, образую­щиеся по выходе из вышерасположенного плеса, дают начало об­разованию нового переката в верхней части участка.