Річкові системи і їх типи. Гідрографічні характеристики річок.

Всі річки, які протікають на певній території утворюють річкову систему (сітку), яка разом з озерами, болотами, штучними водоймами і тимчасовими водостоками входить до гідрографічної сітки.

Річкова система включає головну річку, назву якої вона й отримує, і притоки. Притоки головної річки є притоками 1-го порядку, а їх притоки вже є притоками 2-го порядку і т.д. У багатьох річкових системах головна річка чітко виділяється лише в нижній течії, у середній і, особливо, верхній течії визначити її дуже важко.

Взагалі поняття головна річка має переважно історичний зміст, тобто такою річкою ставала та, яку люди знали раніше і краще за інші. В якості ознак головної річки можна прийняти: 1) довжину, 2) водність, 3) осьове положення в річковій системі, 4) відносний вік річкової долини. Проте головні річки більшості річкових систем не відповідають всім цим ознакам одночасно (Муррей коротший за Дарлінг; Кама і Волга в місці їх злиття приносять однаковий об’єм води; Іртиш довший за Об, а Міссурі за Міссісіпі).

Будова річкових систем може бути дуже різноманітною. В найпростішому випадку це головна річка і ряд приток з правого і лівого боку, що нагадують гіллясте дерево. Якщо з обох боків річки притоки розподілені більш-менш рівномірно, то таку систему називають симетричною (Амазонка, Волга, Дніпро та ін.). Коли ж притоки мають явно однобоке розташування, то систему називають асиметричною (Єнісей, Лєна та ін.).

В залежності від геологічних та геоморфологічних умов території формуються різні типи річкової мережі:

1. – радіальний

Басейн, водозбір, вододіл. Фізико-географічні та морфометричні характеристики басейнів.

Площа, в межах якої розташовується річкова система називається річковим басейном. До річкового басейну, крім самих річок, належать також і невеликі області внутрішнього стоку. Найбільшими в світі річковими басейнами є басейни Амазонки (7.18 млн. км²) та Конго (3.82 млн. км²). Басейн кожної річкової системи складається з басейнів приток першого порядку, які, в свою чергу, складаються з басейнів другого порядку і т.д.

Площу, з якої річка і її притоки збирають воду називають водозбором, або водозбірною площею басейну. У більшості випадків водозбір за площею буває меншим за річковий басейн.

Слід зауважити, що басейни річок входять у басейни морів і океанів. Всі води суші належать до п’яти основних басейнів: 1) Атлантичного, 2) Індійського, 3) Тихого і 4) Льодовитого та 5) області внутрішнього стоку.

Кожен басейн відокремлюється від сусіднього ВОДОДІЛОМ, лінією на земній поверхні, що ділить стік атмосферних опадів по двох протилежних схилах. Лінія вододілів дуже добре просліджується в горах, а на рівнинах вона буває виражена не чітко. В деяких місцях проводити вододіли взагалі неможливо. Це трапляється в умовах біфуркації, коли маса води однієї річки ділиться на дві частини і спрямовується в різні річкові системи (Касік’яре – до Амазонки та Оріноко). Вододіли розмежовують не лише басейни річок, морів та океанів.

Головним вододілом нашої планети є лінія, що розподіляє річкові басейни, які відносяться до двох основних планетарних схилів: Тихоокеансько-Індійського (35.2 млн. км²) та Атлантико-Арктичного (67.4 млн. км²). Цю лінію називають ще СВІТОВИМ ВОДОДІЛОМ.

Положення вододілів не буває постійним. Воно весь час змінюється. Ці зміни визначаються тектонічними рухами земної кори, врізанням верхів’їв річок в результаті розвитку гідро мережі, а також внаслідок зміни кліматичних умов.

Кожен річковий басейн аналізується за морфометричними та фізико-географічними характеристиками.

Морфометричні характеристики:

площа (F, км²) – територія обмежена лінією вододілу;

довжина (L, км) – відстань по прямій (якщо басейн складний чи

вигнутий - то ламаній) від гирла річки до

найвіддаленішої точки басейну;

максимальна ширина (В макс., км) – довжина прямої,

проведеної перпендикулярно до довжини

басейну в його найширшому місці;

середня ширина (В сер., км) – відношення площі басейну до його

довжини:В сер.=F/L;

cередня висота (Н, м) – середнє значення висоти поверхні

басейну над рівнем моря;

похил басейну (І, % ) – відношення різниці між відмітками

висоти поверхні басейну у верхній і нижній

його частині до його довжини: (І=Н – Н / L);

напрямок стоку– основний напрямок стікання поверхневих вод;

симетричність або асиметричність відносно головної річки. Мірою асиметричності є коефіцієнт асиметрії, який визначається за формулою:

Ка = Fл – Fп /0.5F, де Fл, Fп – площі відповідно лівобережної і правобережної частини басейну, км²; F - загальна площа басейну, км².

Фізико-географічні характеристики:

фізико-географічне положення – координати крайніх точок; клімат – опади (кількість, товщина снігового покриву, інтенсивність дощів), t, вологість повітря; геотектонічна будова; гідрогеологічні умови; рельєф; озерніть; заболоченість; лісистість. Для характеристики трьох останніх показників вводяться коефіцієнти озерності, заболоченості та лісистості (відношення площі зайнятої цими об’єктами до загальної площі басейну: k = f/F).

Поздовжній і поперечний профіль річки. Рівень річки.

Поздовжній профіль річки являє собою лінію, що сполучає точки витоку і гирла. Часто його виражають двома профілями - один будується для дна русла і являє собою хвилясту чи ступінчасту лінію, а другий для водної поверхні – являє собою плавну лінію.

Якщо не брати до уваги деталі, то поздовжній профіль більшості річок спрощено можна уявити у вигляді низхідної, злегка увігнутої, кривої, нахил якої зменшується від витоку до гирла.

Поздовжній профіль річки (рис. 13) залежить від її падіння (Δh = h-h) та похилу (і = Δ h/l), котрі визначаються геотектонічними умовами території, в межах якої протікає річка. На вигляд поздовжнього профілю серйозний вплив мають такі форми рельєфу русла як: плеса, перекати, водоспади і пороги. Він є результатом взаємодії водного потоку з геологічними породами, що складають русло і в залежності від порід, через які проходить водний потік поздовжній профіль буває чотирьох типів: 1) плавноувігнутий, 2) прямолінійний, 3) опуклий, 4) ступінчастий.

Рис.13.Поздовжній профіль річки

Поперечний профіль річки (переріз русла) – вертикальна площина, перпендикулярна до напрямку течії (рис. 14). В поперечному профілі річки необхідно розрізняти дві частини: поперечний профіль річкової долини і поперечний профіль самої річки.

Рис. 14. Поперечний профіль річки

Поперечний профіль річкової долини будується за результатами зйомки місцевості, а для одержання інформації про профіль самої річки, або, точніше, річкового русла, необхідно провести вимірювання глибин річки.

Для побудови профілю річки проводиться горизонтальна лінія, на якій по масштабу відкладаються точки промірів, кількість яких залежить від ширини річки. Від кожної точки вниз проводиться перпендикулярна лінія, на якій також за масштабом відкладаються одержані при вимірюванні глибини дані. З’єднавши нижні кінці вертикалей, ми одержуємо профіль. Виходячи з того, що глибина річок у порівнянні з шириною дуже незначна, при побудові профілю вертикальний масштаб беруть більший ніж горизонтальний. Через це профіль є неточним, але більш наглядним.

Маючи профіль русла річки можна вирахувати площу живого (водного) перерізу (F, м²), площу мертвої зони, ширину (В, м), довжину змоченого периметра (Р, м), найбільшу глибину (h max., м), середньо глибину (h ср., м) і гідравлічний радіус (R).

Живим перерізом річки (F, м²) називається поперечний переріз заповнений водою. Профіль русла, одержаний під час промірів, дає уявлення про живий переріз річки. Для обрахунку площі живого перерізу (F, м²) беруть креслення поперечного профілю річки, на якому вертикалі розбивають площі живого перерізу на ряд трапецій і два трикутники. Площа кожної окремої фігури визначається за формулами: (трикутника – S = а·h/ 2; трапеції - S = (h+h) · a/2). Потім додається сума всіх площ.

Б.А. Аполонов повязує площу живого перерізу з шириною (В) і максимальною глибиною (h max., м): F = 2/3 · В · h max.

Площа мертвої зони – частина площі поперечного перерізу, де немає течії води.

Ширина і найбільша глибина – визначаються шляхом безпосереднього вимірювання.

Змочений периметр (Р, м) – довжина лінії дна річки на профілі від одного урізу (висота води в річці) берега річки до іншого. Він визначається шляхом складання довжини всіх відрізків лінії дна на кресленні живого перерізу річки.

Гідравлічний радіус (R) – це відношення площі живого перерізу (F) до довжини змоченого периметра (Р): R = F/Р, м.Гідравлічний радіус характеризує форму русла в поперечному розрізі, оскільки залежить від співвідношення ширини і глибини.

Для рівнинних річок величина гідравлічного радіуса дуже близька до величини середньої глибини: (R = h ср.).

Середня глибина (h ср., м) – відношення площі живого перерізу до ширини річки: h ср = F/В.

Розглянуті елементи поперечного профілю змінюються разом іззміною рівня річки, який зазнає постійних коливань в залежності від приходу і витрати води. В цьому аспекті вивчення коливань річки набуває важливого значення. З цією метою створюються водомірні пости. Для них вибирають ділянку річки з прямолінійним руслом, поперечний переріз якого не ускладнений мілинами й островами. Спостереження за коливанням рівня річки ведуться за допомогою ФУТШТОКА (foot. – англ. - нога; stock – нім. - палка). Це встановлена біля берега рейка, поділена на метри і сантиметри. За нуль футштока приймається (по можливості) найнижчий рівень води в річці у даному місці. Вибраний один раз нуль залишається постійним для всіх наступних спостережень.

Нуль футштока зв’язується постійним репером. Репер (фр. - стовп) – закріплений на місцевості геодезичний знак, який служить опорою при нівелюванні (визначенні висот або перевищень точок місцевості). Спостереження за коливаннями рівня проводяться два рази на добу – (о 8ºº і 20ºº). На постах встановлюють також самописці – „лімніграфи”, які дають неперервний запис у вигляді кривої. На основі даних, одержаних під час спостережень за футштоком, складаються графіки коливання рівнів за певний період: століття, десять років, рік, сезон і т.д.