Меню

Продольный профиль участка реки

Продольный профиль реки.

продольный профиль реки. Это профиль водной поверхности реки при меженном (низком) уровне от истока до устья (базиса эрозии).

Рис. 6.2. Продольные профили рек: выработанный (А) и невыработанный (Б)

То есть количество переносимых рекой наносов соответствует ее транспортирующей способности. Невыработанный продольный профиль часто является крутым, с уступами и водопадами. Такой профиль характерен для многих горных рек, особенно врезающихся. Продольные профили равнинных рек обычно пологие и близки равновесным, и лишь на отдельных участках, где реки пересекают растущие поднятия, профили становятся ступенчатыми, невыра- ботанными. К выработанному продольному профилю стремятся все реки.

Рельеф русел. Рельеф самих русел, их дна находится в непрерывном изменении. Влекомый по дну и взвешенный обломочный материал — русловой аллювий — образует гряды различного типа, перемещаемые вниз по течению, размеры которых зависят от глубины русла, динамики водного потока, его режима и количества наносов. Самые маленькие формы (наноформы) представляют собой песчаную рябь, образующуюся на мелководье. Более крупные гряды — перекаты — пересекают русло реки под углом 20-30°. У крупных глубоководных рек их высота колеблется от нескольких до 10-15 ми более, а длина может достигать сотен метров и первые километры. В продольном профиле склон переката, обращенный против течения, пологий, а обращенный по течению — крутой (рис.

Рис. 6.3. Продольный профиль переката (по В. В. Иванову, В. Н. Коротаеву и др.)

Кроме перекатов выделяется еще целый ряд форм — песчаных волн, которые существуют самостоятельно или накладываются друг на друга (рис. 6.4).

Однако все они постоянно перемещаются, главным образом, вниз по течению, поэтому все время переформировываются.

При меандрировании река последовательно подмывает то один, то другой берег, таким образом производя боковую эрозию и расширяя долину Ширина долины зависит от ширины меандрового пояса. Последний измеряется шириной дна долины между вершинами смежных излучин (см. рис. 6.1 Б). Размеры излучин зависят от водности реки и уклонов русла. Чем крупнее река и больше уклоны русла, тем больше расстояние между вершинами излучин и между соседними излучинами. Если уклоны русла малы, то расстояния между излучинами сокращаются. Меандры свободно смещаются вниз по течению, при этом некоторые из них отмирают, образуя старицы — участки прежнего русла, оторванные от основного. Если же меандры врезаны, то это может свидетельствовать о происходящем тектоническом поднятии этого участка долины.

В меандрирующем русле прямолинейно направленный поток, ударяясь в вогнутый берег, подмывает и разрушает его с образованием обрыва (рис. 6.5), который постепенно отступает.

Возникающее винтообразное движение воды углубляет русло, и у вогнутого берега образуется плес — глубокий участок русла. В нем аккумулируется самый грубый и практически не окатанный материал, образующийся при разрушении берега. Менее крупный

материал донными поперечными струями переносится к противоположному выпуклому берегу, где и откладывается в виде валов, или грив, постепенно выступающих над водой. В результате на выпуклом берегу формируется и наращивается путем прислонения осадков прирусловая отмель (рис. 6.6).

Она сложена косослоистым песчано-гравийным у равнинных и га- лечниковым материалом у горных рек. Между плесами располагаются перекаты — мелководные участки русла в виде перемещающихся гряд, сложенных преимущественно песком у равнинных рек и галечником у горных, поступающим с плесовых участков. Таким образом, река перекатывается от одного берега к другому, расширяя долину, перенося и аккумулируя аллювий. При этом одновременно со смещением русла вниз по течению смещаются или наращиваются все его формы: плесы, перекаты, прирусловые отмели. Отложения плесов, прирусловых отмелей, перекатов и других русловых гряд представляют рг/словг/ю фацию[ аллювия, часто имеющую косую слоистость. Русловой аллювий выстилает дно долины в пределах меандрового пояса.

1 Фация — комплекс одновозрастных отложений одного генетического типа, отличающийся составом и условиями образования.

Рис. 6.6. Строение меандрирующего русла: а —в плане; 6 — в разрезе
/>

В прямолинейных руслах почти всегда имеются условия, отклоняющие ось потока от середины русла. Это выступы берега и мысы, оползневые массы, конусы выноса боковых притоков. Из-за этого так же, как и в меандрирующем русле, образуются участки размыва и аккумуляции с плесами и перекатами.

Источник



Регулирование русел — Принципы формирования русел рек

При проектировании берегоукреплений на реках важно знать теоретические принципы формирования русел рек и законы их динамического изменения во времени.

1 ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ

Продольный профиль реки в общем случае представляет собой кривую, обращенную выпуклостью вниз. Плавность этой кривой нарушается периодическими перекатам, которые образуются из-за выходов на поверхность твердых неразмываемых пород. От истока реки к устью уклон дна постепенно уполаживается, и снижается скорость воды, но растет ее расход. В верховьях реки имеют место высокие скорости воды, которые приводят здесь к интенсивной эрозии — размыву русла и образованию массива наносов (взвешенных и влекомых). По длине реки скорости воды снижаются, что приводит к уменьшению частиц наносов, которые река еще может переносить вниз по течению. Таким образом, малые скорости воды в низовьях ведут к аккумуляции — осаждению наносов, размытых в верховьях. Весь этот процесс постепенно изменяет продольный профиль реки — в верховьях уклон дна ещё больше увеличивается, а в низовьях — еще больше уполаживается (рисунок 1).

Рисунок 1 — Продольный профиль речного русла

Продольный профиль реки в крупном масштабе представляет собой чередование плёсов и перекатов. Плёс — длинный участок с большими глубинами и слабыми уклонами. Перекат — наоборот, короткий участок с малыми глубинами и крутыми уклонами. Таким образом геометрически продольный профиль реки напоминает лестничный марш.

В межень перекаты усиленно размываются. Это происходит из-за того, что из-за малых глубин здесь имеют место большие скорости потока. С наступлением половодья или паводка происходит принципиальное изменение процесса руслоформирования: плёсы ещё сильнее размываются, а смытые с них наносы намываются на перекатах.

Читайте также:  Над рекою в замке жил кудесник один

2 ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ

Поперечный профиль реки, также, как и продольный профиль, зависит от конкретного участка реки (рисунок 2):

– в верховьях: ущелье;

– в среднем течении: пойма с одной или несколькими террасами

– в низовьях, ближе к устью: в древнем конусе выноса с несколькими протоками, часто с возвышением над окружающей долиной.

Рисунок 2 — Характерные поперечные профили русел рек

а — верховья, б — среднее течение, в — низовья

3 КРИВОЛИНЕЙНОСТЬ РУСЛА

На излучинах реки происходит изменение движения наносов — их поток переходит от выпуклого берега к вогнутому.

Происходящие в периоды половодий и паводков размывы плёсов имеют особенную интенсивность у вогнутых берегов. Это происходит из-за образования здесь повышенных скоростей, вызываемых так называемым свалом течения — с переката на плёс. При этом стрежень реки (линия вдоль реки с максимальной скоростью течения) меняет направление в сторону вогнутого берега (рисунок 3), дно которого и начинает интенсивно размываться. В результате дно у вогнутого берега углубляется, а у выпуклого — мелеет.

В целом весь этот процесс является следствием поперечной циркуляции потока, возникающей на поворотах реки: поверхностные слои воды движутся к вогнутому берегу, а донные — к выпуклому.

Одним из следствий описанной механики движения наносов и воды является тот важный факт, что криволинейные участки рек всегда более устойчивы, чем прямолинейные. С течением времени криволинейность русла на каждом конкретном участке все более увеличивается — вплоть до появления ярко выраженных S-образных кривых (петель). В конце концов края двух соседних S-образных участков касаются друг друга, они сливаются в новое русло с увеличившимся уклоном, после чего весь процесс начинается заново.

Рисунок 3 — Стрежень на излучине реки

Если насыщенный наносами поток воды имеет мутность ρ (греческая буква ро) больше некоторого предельного значения (ρ > ρпред), то происходит выпадение наносов на дно, его заиление и подъем. Если ρ 1 ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ

Продольный профиль реки в общем случае представляет собой кривую, обращенную выпуклостью вниз. Плавность этой кривой нарушается периодическими перекатам, которые образуются из-за выходов на поверхность твердых неразмываемых пород. От истока реки к устью уклон дна постепенно уполаживается, и снижается скорость воды, но растет ее расход. В верховьях реки имеют место высокие скорости воды, которые приводят здесь к интенсивной эрозии — размыву русла и образованию массива наносов (взвешенных и влекомых). По длине реки скорости воды снижаются, что приводит к уменьшению частиц наносов, которые река еще может переносить вниз по течению. Таким образом, малые скорости воды в низовьях ведут к аккумуляции — осаждению наносов, размытых в верховьях. Весь этот процесс постепенно изменяет продольный профиль реки — в верховьях уклон дна ещё больше увеличивается, а в низовьях — еще больше уполаживается (рисунок 1).

Рисунок 1 — Продольный профиль речного русла

Продольный профиль реки в крупном масштабе представляет собой чередование плёсов и перекатов. Плёс — длинный участок с большими глубинами и слабыми уклонами. Перекат — наоборот, короткий участок с малыми глубинами и крутыми уклонами. Таким образом геометрически продольный профиль реки напоминает лестничный марш.

В межень перекаты усиленно размываются. Это происходит из-за того, что из-за малых глубин здесь имеют место большие скорости потока. С наступлением половодья или паводка происходит принципиальное изменение процесса руслоформирования: плёсы ещё сильнее размываются, а смытые с них наносы намываются на перекатах.

2 ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ

Поперечный профиль реки, также, как и продольный профиль, зависит от конкретного участка реки (рисунок 2):

– в верховьях: ущелье;

– в среднем течении: пойма с одной или несколькими террасами

– в низовьях, ближе к устью: в древнем конусе выноса с несколькими протоками, часто с возвышением над окружающей долиной.

Рисунок 2 — Характерные поперечные профили русел рек

а — верховья, б — среднее течение, в — низовья

3 КРИВОЛИНЕЙНОСТЬ РУСЛА

На излучинах реки происходит изменение движения наносов — их поток переходит от выпуклого берега к вогнутому.

Происходящие в периоды половодий и паводков размывы плёсов имеют особенную интенсивность у вогнутых берегов. Это происходит из-за образования здесь повышенных скоростей, вызываемых так называемым свалом течения — с переката на плёс. При этом стрежень реки (линия вдоль реки с максимальной скоростью течения) меняет направление в сторону вогнутого берега (рисунок 3), дно которого и начинает интенсивно размываться. В результате дно у вогнутого берега углубляется, а у выпуклого — мелеет.

В целом весь этот процесс является следствием поперечной циркуляции потока, возникающей на поворотах реки: поверхностные слои воды движутся к вогнутому берегу, а донные — к выпуклому.

Одним из следствий описанной механики движения наносов и воды является тот важный факт, что криволинейные участки рек всегда более устойчивы, чем прямолинейные. С течением времени криволинейность русла на каждом конкретном участке все более увеличивается — вплоть до появления ярко выраженных S-образных кривых (петель). В конце концов края двух соседних S-образных участков касаются друг друга, они сливаются в новое русло с увеличившимся уклоном, после чего весь процесс начинается заново.

Рисунок 3 — Стрежень на излучине реки

Если насыщенный наносами поток воды имеет мутность ρ (греческая буква ро) больше некоторого предельного значения (ρ > ρпред), то происходит выпадение наносов на дно, его заиление и подъем. Если ρ

Источник

Составление продольного профиля участка реки

Продольный профиль исследуемого участка реки составляется на основании имеющегося плана участка в изобатах и данных однодневной (мгновенной) связки уровней воды. За ось профиля принимается ось судового хода или линия наибольших глубин.

Читайте также:  Описание реки кальмиус кратко

Продольный профиль реки строится на листе миллиметровой бумаги формата А3 в карандаше. Масштабы продольного профиля в зависимости от длины исследуемого участка принимаются: горизонтальный — от 1:2000 до 1:100000; вертикальный — от 1:20 до 1:100. В курсовой работе рекомендуется принимать следующие масштабы профиля: горизонтальный — 1:5000; вертикальный — 1:50 или 1:100.

Рис. 2. Отчетный план переката

Продольный профиль дна и свободной поверхности воды на заданном участке реки строится в следующей последовательности.

1. На плане участка реки проводится ось судового хода (линия наибольших глубин), которая принимается за ось продольного профиля. Затем мысленно строятся нормали от точек однодневной связки (ТОСов) к оси продольного профиля (рис. 3). Полученным таким образом на оси профиля точкам «передаются» высотные отметки ТОСов, а также определяются расстояния между этими точками (это можно легко сделать при помощи циркуля-измерителя с постоянным раствором 1 см, что соответствует пятидесяти метрам в масштабе плана 1:5000).

2. На продольный профиль по данным однодневной связки уровней наносится положение рабочего уровня воды, причем расстояния между точками однодневной связки берутся по оси продольного профиля. Отметки рабочего уровня Z РАБ и длины участков между ТОСами выписываются в соответствующие строки вспомогательной таблицы под профилем.

3. На продольный профиль наносится положение проектного уровня воды. Отметки проектного уровня Z ПР получают вычитанием срезки ΔH 2 из отметок рабочего уровня (высотных отметок ТОСов).

4. Определяются и выписываются во вспомогательную таблицу под профилем глубины в точках пересечения оси судового хода (линии наибольших глубин) с изобатами на плане участка реки.

5. Находятся отметки дна по оси продольного профиля путем вычитания глубин из средней отметки проектного уровня воды. Отметки дна получают с точностью до 5 см.

6. Подсчитываются и записываются во вспомогательную таблицу под профилем уклоны свободной поверхности при рабочем уровне воды:

где — падение свободной поверхности воды на участке ме-

жду точками однодневной связки; Dl — расстояние между ними по оси продольного профиля).

Пример построенного продольного профиля приведен на рис. 4.

Источник

Продольный профиль и уклон реки

Продольный профиль реки показывает изменение высотных отметок уровня воды в реке или дна реки или лога по их длине.

Продольный профиль строится на основании данных о протяженности отдельных характерных участков реки и высотных отметок границ этих участков.

Границами участков могут быть места резкого увеличения или уменьшения глубин, пороги, перекаты, острова, устья притоков, места появления подпора, изменения ширины русла и др.

Высотные отметки урезов воды, определенные при обследовании, приводятся к так называемому мгновенному уровню. Мгновенным называется уровень в один и тот же момент времени для всех точек определения. Приводка осуществляется по данным водомерных постов.

Продольный профиль может быть построен по топографической карте. На карте по реке измеряются расстояния от устья до всех пересекающих реку горизонталей и других точек с нанесенными высотными отметками. Снимаются отметки всех горизонталей и определяются отметки истока и устья реки. По всем этим данным строится продольный профиль реки (рисунок 2).

По горизонтальной оси откладываются расстояния от истока до границ характерных участков или мест пересечения реки горизонталями и положение других точек с известными отметками, по вертикальной оси — высотные отметки. Полученные точки соединяются прямыми отрезками.

Уклоном называется отношение разности высотных отметок в начале и конце участка, называемой падением, к длине участка. Уклон обычно выражается в относительных единицах. Иногда употребляется выражение уклона в промиллях (‰), что означает падение, выраженное в тысячных долях от длины участка.

Принято различать средний и средневзвешенный уклоны реки и участка.

Средним уклоном реки (участка) называется отношение разности отметок дна или поверхности воды в истоке и устье (в начале и конце участка) ΔН к длине реки (участка)

Рисунок 2. Продольный профиль р.Куртун

Падение и длина выражаются в одних размерностях (в метрах или километрах), в этом случае уклон получается в относительных единицах. Для выражения уклона в промилле полученное значение умножают на 1000.

1. Карта-схема речного бассейна

2. Список рек и таблица определения расчетных характеристик речного бассейна.

3. Граф речной системы и ее порядковый состав.

4. Продольный профиль главной реки.

1. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. – М.: Изд-во АН СССР, 1955.

2. Нежиховский Р.А. Русловая сеть бассейна и процесс формирования стока воды. – Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1971. – 476 с.

3. Чеботарев А.И. Общая гидрология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 544 с.

4. Давыдов Л.К., Конкина Н.Г. Общая гидрология. – Л.: Гидрометеорологическое издание, 1958. – 488 с.

5. Ржаницын Н.А. Руслоформирующие процессы рек. – Л.: Гидромеоиздат, 1985. – 263 с.

6. Хортон Р. Эрозионное развитие рек и водосборных бассейнов. Гидрографический подход к количественной морфологии. — М.: Государственное издательство иностранной литературы, 1948. -158с.

7. Корытный Л.М. Морфометрические характеристики речного бассейна //География и природные ресурсы № 3, 1984. – С. 105 –112.

8. Российский гидрометеорологический энциклопедический словарь /Под ред.А.И. Бедрицкого, СПб.; М.: Летний сад, 2008, 2009. – Т.1-3.

9. Ржаницын Н.А. Морфологические и гидрологические закономерности строения речной сети. – Л.: Гидрометеоиздат, 1960. – 238 с.

10. Географические закономерности гидрологических процессов юга Восточной Сибири. – Иркутск: изд-во Института географии СО РАН, 2003. – 209 с.

Практическая работа №2

Построение поперечных профилей и вычисление морфометрических характеристик русла

Цель промерных работ — определить глубины и характер рельефа дна реки, озера, водохранилища. В результате промерных работ могут быть получены поперечные и продольные профили, а также план русла реки или ложа водоема в изобатах (линии равных глубин) или горизон­талях. Для рек по материалам промеров могут быть определены площа­ди водных сечений, а для озер и водохранилищ можно вычислить объем содержащейся в них воды.

Читайте также:  Сплав по реке заповедник

При производстве промерных работ требуется с достаточной на­дежностью определить три величины: координаты точки промера, глубину водного объекта в точке промера, уровень воды на водомерном посту в момент промера. Глубины, измеренные в разное время в одной и той же точке, могут иметь разное значение, так как уровень воды изменяется. При измерении глубин на значительном протяжении реки проходит много времени, за которое уровень может меняться. Это приведет к тому, что глубины, измеренные в разное время, будут несо­поставимы. Для устранения этого в конце работ все измеренные глуби­ны приводят к одному расчетному (условному) уровню, соответствую­щему конкретному моменту времени.

Основными инструментами для координирования промерных работ в гидрологии суши являются теодолит и мензула. На больших водных объектах в настоящее время используются навигационные системы. Измерение глубин производится по назначенному створу или по пред­варительно назначенному маршруту движения лодки.

Практическая работа выполняется по материалам, полученным во время работы на средней (большой) реке.

Цель работы. Приобретение навыков обработки промерных книжек, а также построения и анализа профиля водного сечения.

Задание. Построить график профиля водного сечения, используя — данные стандартного журнала промеров, и провести анализ его морфометрических особенностей.

Построение поперечных профилей

Поперечный профиль вычерчивается на миллиметровой бумаге. Формат выбирается исходя из 297×1 (мм), где L определяется с учетом выбранного масштаба. По горизонтальной оси отложить длину. У иного края чертежа провести линии шкал элементов и надписать их. Шкалы элементов следует разместить на вертикальной оси таким образом, чтобы линии графиков нигде не пересекались и равномерно занимали все поле чертежа. Профиль дна строится в координатах глубины и расстояния от ПН (постоянного начала). Все масштабы выбираются кратными 1, 2 или 5 и удобными для построения. «Подвал» является стандартным средством для объединения нескольких параметров на одной горизонтальной координате. Он начинается с наименований параметров, а ось ординат с глубинами проводится вертикально вверх правее наименований. Значения всех параметров выписываются друг под другом на соответствующем расстоянии от ПН. На данном графике такими параметрами являются номера промерных точек, расстояния от ПН, средняя глубина, отметки точек, номера скоростных вертикалей, грунт дна и др. В соответствующую для них строку записываются значения величин на каждой промерной вертикали.

Весь график с «подвалом» располагается таким образом, чтобы слева осталось поле стандартной ширины 3 см для подшивания в папку (рисунок 3).

При оформлении чертежа вверху указывается наименование рабо­ты, название реки, бассейна, к которому она относится, отметка нуля графика и номер профиля. Ниже размещается сам график. Справа от него вычерчивается небольшая вертикальная таблица с найденными основными характеристиками водного сечения. Под ней выписываются условные обозначения величин и их расшифровка. Работа должна быть выполнена черной тушью или черной гелиевой ручкой и подписана.

Провести анализ графика. Результаты анализа записать в свободной части чертежа в виде таблицы, где поместить следующие основные характеристики водного сечения:

а) h (м) — положение на графике горизонта воды над «О» графика;

б) В (м) — ширина реки по уровню воды;

в) ω (м 2 )- площадь водного сечения, которая находится планиметрированием площади, заключенной между положением на графике горизонта воды и графиком дна профиля реки;

г) h c р (м) — средняя глубина, находится по формуле Н = ω/В как отношение общей площади поперечного сечения реки (W) к ширине реки (В);

д) Н мах (м) — наибольшая глубина на профиле;

с) χ (м) — длина смоченного периметра;

ж) R (м) — гидравлический радиус.

Вычисление морфометрических характеристик

Для каждого профиля могут быть вычислены следующие морфометрические характеристики: площадь водного сечения ω,м 2 , ширина реки В, м; длина смоченного периметра χ, м; наибольшая глубина Н мах, м; средняя глубина h c р, м; гидравлический радиус R, м. Эти характеристики используются при вычислении расходов воды Qв м 3 /с, построениизависимостей Q=f(H), ω =f(H) и пр.

1. Площадь водного сечения определяется планиметрированием или аналитически. Промерные вертикали разбивают водное сечение на ряд трапеций, и только береговые участки его могут иметь форму прямоугольного треугольника, если глубина на урезе воды равна нулю, как показано на рисунке 4.

Аналитически общая площадь водного сечения получается как сумма частных площадей.

При наличии ледяного покрова кроме площади водного сечения вычисляют площади погруженного в воду кристаллического льда, шуги и общую площадь сечения профиля.

2. На гидрометрических створах, где измеряют расходы воды, помимо площади водного сечения определяют площадь живого сечения, которая при наличии течения воды в пределах всего сечения будет равна ему, а при наличии в нем застойной зоны (мертвой) будет меньше площади водного сечения на величину площади мертвого пространства.

3. Смоченный периметр χ, длина линии дна реки на профиле, заключенная между урезами воды. При наличии на реке ледяного покрова в понятие «смоченный периметр» кроме длины линии дна включается длина нижней поверхности ледяного покрова. Если под ледяным покровом есть слой шуги, то длина смоченного периметра рассчитывается с учетом длины нижней поверхности шуги.

4. Гидравлический радиус R— частное от деления площади водного сечения на длину смоченного периметра χ. Вычисление смоченного периметра и гидравлического радиуса обычно бывает необходимо для узких русел со значительной глубиной, так как в этом случае длина смоченного периметра может значительно отличаться от ширины реки.

Источник

Adblock
detector