- Режимы рек

Режимы рек

Любая река как динамическая система имеет несколько характерных режимов. К ним относятся:

•  водный режим;

•  русловой режим;

•  мпературный режим.

Каждый из указанных режимов имеет свои элементы.

Водный режим любой реки можно охарактеризовать основными элементами: питание водой и сток, колебание уровня воды, течение, его направление и скорость.

Питание водой и сток. Питание рек может быть подземным грунтовым и поверхностным. Поверхностное питание довольно многообразное — ледниковое, снеговое и дождевое. Чаще наблюдается смешанное питание, с преобладанием одного из видов в зависимости от периода года. Реки России получают сложное питание (грунтовое, снеговое, дождевое). Некоторые реки Дальнего Востока и Средней Азии кроме этого питаются и от ледников, и от высокогорных снежных запасов, тающих в июле-августе.

Количество поступающей в реку воды характеризуется стоком, т. е. количеством воды, пополняющей реку от всех видов питания и протекающей через поперечное сечение русла в данном месте за определенный период времени. Для удобства за расчетный пе­риод принимаются сутки, месяц, период года, год.

Рекомендуемые материалы

Речной сток выражается в кубических метрах или кубических километрах за определенный период времени.

Величина стока неодинакова по периодам года. Например, на реках Европейской части России самый большой сток наблюдается в весенний период за счет таяния снегов (половодье). Уровень воды для крупных рек в их среднем течении повышается на 8 —10 м.

Необходимо отметить, что характер половодья у рек, имеющих разное направление течения, различен. Так, у рек, текущих на юг, половодье наступает постепенно от устья к истоку вслед за вскрытием реки ото льда и имеет более или менее спокойный характер. У рек, текущих на север, половодье происходит бурно, так как взламывание льда происходит в результате напора воды и льда с вышележащих участков реки. Образующиеся заторы — нагромождения льда — способствуют резкому подъему уровня воды выше затора, в результате чего затопляется пойма.

По окончании половодья наступает меженный период (время от конца половодья до наступления осенних подъемов уровня реки от дождей). В этот период (река находится в меженных берегах) река получает питание в основном за счет грунтовых вод, сток и уровень воды относительно устойчивы.

Есть еще одно понятие увеличения стока. Это паводки, т.е. кратковременные увеличения стока за счет таяния ледников в горах, а также вследствие обильно выпавших дождей.

Направление и скорость течения. Направление течения на реке определяется по отношению к оси судового хода. На него в пер­вую очередь влияют очертание рельефа русла и колебания уровня воды. В половодье струи потока на отдельных участках реки могут изме-нять направление по отношению к струям меженного потока в значительных пределах (до 90°).

С подъемом уровня воды наблюдается растекание струй воды от стрежня к берегам, так как в области стрежня уровень воды в тот момент выше, чем у берегов, и наоборот, при спаде воды на стрежне уровень становится ниже, чем у берегов, и струи воды стекаются от берегов к стрежню.

На некоторых участках рек в силу местных причин в потоке образуются направленные и затрудняющие судоходство течения. К ним относятся прижимные, затяжные и свальные течения, майданы и суводи.

Прижимным называется течение, под действием которого суда сносятся (прижимаются) к берегу или какому-то объекту. Такие течения опасны для судов и составов, следующих по течению, так как на изгибе русла у судов (составов) дополнительно возникает сила, стремящаяся прижать их к вогнутому берегу.

Затяжными называются течения, имеющие направление в прораны и протоки. В паводки и половодье скорости этих течений настолько велики, что судам необходимо следовать как можно дальше от прораны или протоки.

Свальные течения пересекают ось судового хода под некоторым углом. Обычно они проходят через мелководье. Причина их появления — поперечный уклон водной поверхности. Эти течения опасны смещением движущегося судна с оси судового хода и последующей посадкой на мель.

Суводь — горизонтальное вращательное движение воды за выступами, вдающимися в русло реки. У суводей правого берега вода вращается по часовой стрелке, левого берега — против часовой стрелки. Суводь вызывает рыскливость судна на заданном курсе.

Майдан — вращательное движение воды за подводным препятствием или при слиянии двух скоростных потоков воды.

На скорость движения воды в речном потоке влияют три фактора: продольный уклон дна, расход воды, шероховатость русла.

Расход — количество воды, протекающей в 1 с через поперечное сечение русла, ограниченное его контуром и поверхностью воды.

Расход определяется по формуле:

Q = ωV_T

Где ω — площадь поперечного сечения русла, м²; V_T — средняя скорость течения в данном сечении русла, м/с.

Чем больше шероховатость русла, тем меньше скорость течения.

Кроме продольного поступательного движения воды, в русле реки существуют внутренние циркуляционные течения. Причин, вызывающих их, достаточно много (вращение Земли, сопротивление руслового рельефа и т.д.).

В поперечном сечении русла наибольшие скорости течения соответствуют наибольшей глубине, по высоте они наблюдаются примерно на 0,2 глубины от поверхности воды.

Главная струя потока — стрежень — совпадает с наибольшими глубинами и направлена по его динамической оси.

Скорости течения в направлении к берегам и дну уменьшаются.

Кроме направления и скорости течения водный режим рек характеризуют колебания уровня воды. Причины колебаний — неравномерность стока, искусственное регулирование стока, форма русла, приливные явления, заторы, сгонно-нагонные явления в устьях рек.

Наиболее показательны нагонные явления в устье реки Невы, когда низовой ветер большой силы и продолжительности поднимает уровень воды в некоторых случаях до 4 м и более.

Приливные явления наблюдаются в устьях рек, впадающих в море (Амур, Северная Двина и др.).

Русловой режим рек обусловлен взаимодействием русла и водного потока. Главные факторы: неравномерность стока, а в связи с этим частые изменения скоростей и направления течения, неустойчивость грунтов, воздействие весеннего и осеннего ледоходов.

Сочетание этих факторов по-разному влияет на реки различного типа и на отдельные участки одних и тех же рек.

Наиболее интенсивным переформированиям подвержены реки и участки одной и той же реки, где русло и пойма сложены из песчаных грунтов, а также наблюдаются резкие колебания уровня воды. Более устойчивы реки с руслом, сложенным из относительно крупных частиц грунта, и с каменистым ложем.

В результате взаимодействия водного потока и русла в одних местах идет разлив, а в других — отложение наносов. Размыв про­исходит у вогнутых берегов, а отложение наносов — преимущественно у выпуклых берегов.

Вследствие размывания вогнутых берегов и отложения наносов у выпуклых с течением времени происходит смещение изгибов русла по течению реки и сужение перешейков между ними. В дальнейшем, особенно в периоды половодий, перешейки нередко промываются, образуется вначале узкая прорва, которая затем потоком воды расширяется и углубляется, а старое русло заносится, мелеет, превращаясь в старицу или озеро.

К характерным наносным отложениям относятся заструги, косы, закоски, побочни, высыпки, осередки, шалыги, перевалы и перекаты.

Заструги бывают донные и прибрежные. Первые представ­ляют собой небольшой вал с гребнем, пологим верхним напор­ным скатом и подвальем, у основания которого имеется впадина. Прибрежные заструги имеют форму зубьев пилы, примыкающих основанием к пескам и вдающихся своими клиньями в русло реки.

Коса — песчаная отмель в виде клина, примыкающая к берегу и вдающаяся далеко в русло.

Закосок — подводная коса, примыкающая к большой косе или берегу.

Побочень — песчаная отмель у вогнутого берега.

Высыпка — отложение наносов в русле реки вследствие вы­носа грунта потоком из притоков и оврагов. Высыпки нередко бывают из твердого грунта.

Осередок — подводное или надводное наносное возвышение дна русла на некотором удалении от берегов, не имеющее растительности.

Шалыга — песчаное возвышение в русле ниже какого-либо затонувшего предмета.

Перевал — сравнительно устойчивое пологое возвышение дна в виде косого вала, пересекающего русло в местах сопряже­ния изгибов разных направлений.

Шивера — крупнокаменистая россыпь по всей ширине русла реки, образует извилистый узкий судовой ход с водоворотами. Скорость течения повышается.

Одинец — крупный камень, отдельно лежащий в русле.

П е ч и н а — отмель из неразмываемого грунта. Может быть надводной и подвод-ной. Обычно ниже печины наблюдается суводь.

Опечек — небольшая галечная мель в русле реки.

Лещадь — подводная пологая галечная мель, вытянутая по долине реки.

Особое место при характеристике руслового режима реки занимают пороги и перекаты.

Пороги — места скопления камней во всю ширину русла, обычно образуются при пересечении рекой отрогов горных хреб­тов (моренных отложений).

Гряда — разновидность порога, узкая россыпь камней поперек русла.

Пороги и гряды препятствуют судоходству, так как образуют резкое падение реки с бурным течением.

Перекаты — скопление наносов по всей ширине русла, вызывают местное уменьшение глубины, а в период низких уров­ней — подпор воды на вышележащем участке (плесе). Перекаты располагаются в одиночку и группами, образуя перекатные участки. Чаще всего они размещаются в местах сопряжения изгибов разных направлений, при разделении русла на рукава, при слиянии двух рек. Перекаты бывают разнообразными. Большая часть из них существует постоянно на одних и тех же местах, некоторые же периодически появляются и исчезают.

Одним из наиболее важных элементов, влияющих на судоходные качества переката, является его подвалье. Существует несколько разновидностей подвалья.

Ровное подвалье расположено перпендикулярно оси корыта переката и совпадает с корытом по ширине. Течение в данном случае ровное и располагается параллельно стрежню; перекат с ровным подвальем наиболее удобен в судоходном отношении.

Выпуклое подвалье имеет возвышение в центральной части, течение на подвалье веерообразное, направление судового хода неустойчивое.

Подвалье с раскосьем образовано близкосходящимися верх­ней и нижней косами. Течение на таком подвалье сосредоточено в узком проходе между ухвостьями кос и особых затруднений для судов не представляет.

Подвалье под крутую косу имеет ровный свал воды из верхней плесовой лощины в нижнюю, но корыто переката расположено почти поперек реки.

Двойное подвалье может образоваться при отделении от верх­ней косы водным потоком осередка, в силу чего корыто переката по длине разделяется на две части небольшой плесовой лощиной. Течение на перекате с двумя подвальями — рассредоточенное, неровное.

Групповой перекат— перекатный участок из двух и более перекатов, расположенных недалеко друг от друга.

Каменистые перекаты встречаются на реках, пересекающих горные хребты (например, в нижнем течении реки Амур, когда река пересекает отроги горного хребта Сихоте-Алинь). Каменистые перекаты устойчивы, они затруднительны для прохода из-за узкого извилистого судового хода, больших скоростей течения и наличия камней.

Основные элементы переката:

верхняя и нижняя косы (побочни);

верхняя и нижняя плесовые лощины;

седловина — вал из наносов, соединяющий верхнюю и нижнюю косы;

напорный (верхний) скат — верховая пологая часть седловины;

 подвалье (тыловой или нижний скат) — низо­вая часть седловины, более крутая, чем напорный скат;

корыто — наиболее глубокая часть седловины, где обыч­но проходит судовой ход;

 гребень — верхняя кромка подвалья, имеющая наимень­шую глубину;

 затонная часть — верхняя часть нижней плесовой ло­щины, находящаяся за ухвостьем верхней косы;

 выбоина — разработанное потоком углубление в верхней части нижней косы, направленное своим устьем против течения;

 срезочный уровень — условный уровень, к которому приводятся глубины, измеренные при различных рабочих уровнях.

Температурный режим характеризуется периодами: навигаци­онным и зимним.

В навигационном периоде времени река свободна от ледового покрова, т.е. возможно плавание судов.

Зимний период — время замерзания, ледостава и вскрытия реки ото льда.

Процесс замерзания реки происходит при низких температу­рах воздуха. Последовательно в воде образуются ледяные иглы, ледовое сало, затем появляются донный лед, шуга, забереги.

И только после этого начинается ледоход.

С а л о — несмерзшееся ледяное поле на поверхности воды (застывшее сало), является предвестником льда.

Донный лед образуется на дне реки (на камнях, гальке) вследствие переохлаждения воды, затем течением его выносит на поверхность.

Шуга— мелкий, рыхлый, в виде кусочков лед, образуется из сала, всплывшего донного льда или комьев снега.

Забереги — полоски тонкого кристаллического льда, которые появляются у берегов на участках со слабым течением. Забереги также называют припаями.

Ледоход в стесненных местах русла образует заторы, в результате все русло реки забивается поверхностным льдом.

Рекомендация для Вас - Журналистская информация как товар.

Заторы нередко сопровождаются зажорами — скоплениями шуги под поверхностным льдом, забивающими все русло почти до дна.

У рек, текущих на юг, продолжительность ледохода больше по направлению течения, чем у рек, текущих на север. Эта продолжительность может составлять от нескольких дней до 22 сут.

При наступлении устойчивой морозной погоды река покрывается льдом. В отдельных районах реки образуются полыньи — незамерзающие участки, причиной образования которых является большая скорость течения.

С течением времени толщина льда увеличивается. Она зависит от климатических условий данного района и количества выпавших снежных осадков. Так, на реках Сибири и Дальнего Востока толщина льда достигает 1,5 м, в Европейской части России — до 1 м. Это позволяет в некоторых районах организовывать по льду автомобильные и даже железнодорожные переправы (до постройки железнодорожного моста через р. Амур в районе г. Комсомольска-на-Амуре в зимние месяцы поезда двигались по путям, проложенным прямо по льду).

Вскрытие рек происходит с наступлением теплой погоды под влиянием подъема уровня воды из-за поступления талых вод. Сначала у берегов появляются свободные ото льда узкие полосы воды, затем во льду появляются трещины, происходит подвижка льда. С дальнейшим повышением уровня воды лед ломается и наступает весенний ледоход.

На реках, текущих на север, ледоход проходит бурно, образуя заторы в русле. Зачастую приходится уничтожать заторы, расчищая путь воде бомбометанием, использованием взрывных устройств, привлекая к этим мероприятиям военных летчиков и саперов.