ВОДОСБОРНОГО БАССЕЙНА
ЗАДАНИЕ 1. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Изучение водосборов начинается с выявления основных характеристик их бассейнов, т.е. территорий, с которых происходит сток в данный район предполагаемого водоотвода . Гидрологические характеристики водосборного бассейна играют важную роль в проектных работах гидротехнических сооружений, особенно в тех случаях, когда расчеты выполняются при недостаточном количестве материалов наблюдений или при их полном отсутствии.
К основным гидрографическим характеристикам относятся морфометрические показатели, характеризующие величину и форму бассейна и гидросети: площадь, длина, ширина, асимметричность и конфигурация, длина, извилистость, уклон, густота речной сети, а также лесистость, озерность и заболоченность бассейна.
Для определения этих характеристик используются картографические материалы, при этом чем крупнее масштабы карт, тем точнее будут полученные данные.
Определить по карте (выкопировке из Карты Татарстана или соседних республик Поволжья) масштаба 1:500000 гидрографические характеристики водосборного бассейна в районе предполагаемого дорожного строительства (выбираете сами и согласуете после этого предварительно выбранное вами место с преподавателем).
1. Провести водораздельную линию, определить ее длину.
2. Определить площадь бассейна.
3. Определить для бассейна: а) длину, б) среднюю и наибольшую ширину, в/ коэффициенты асимметрии и развития водораздельной линии.
4. Определить озерность, заболоченность и лесистость бассейна.
7. Определить падение и продольный уклон в направлении вашего проектируемого слива.
8. Построить гидрографическую схему водосборного бассейна.
Для выполнения задания необходимо снять на кальку с физической карты (из физико-географической карты Татарстана или соседних областей Поволжья масштаба 1:500000, Национального атласа или электронной карты масштаба 1:200000) по возможности крупного масштаба район предполагаемого проектируемого гидротехнического дорожного объекта (малый мост или водосборная труба), ограниченного водораздельной линией. Карту местности с водосборным бассейном, площадь бассейна желательно выделить штриховкой или отмывкой, затем привести таблицы с основными его характеристиками (площадь, длина и уклон главного лога, расчетные расходы воды весеннего половодья и дождевых паводков).
На выкопировке внутри бассейна условными знаками должны быть показаны участки лесов, болот, ограниченные контуром; высотные отметки истоков и главного водостока; на водораздельной линии — характерные высотные отметки, через которые она проведена.
I. Границей водосбора служит водораздельная линия, отделяющая данный бассейн от соседних и являющаяся раздельной линией для поверхностного стока в данный или соседний бассейн. Водораздельную линию проводят, сообразуясь с рельефом местности по наиболее высоким отметкам (вершинам холмов, хребтам, седловинам) с учетом горизонталей и берг-штрихов; она должна замыкаться в направлении главного водостока или у расчетного замыкающего створа (штриховая линия на рис. 1). Длина водораздельной линии S в км определяется в масштабе карты при помощи циркуля-измерителя с раствором 2 мм.
2. Площадь бассейна F является его основной характеристикой, так как процессы стока зависят, в первую очередь, от площади бассейна. Величина площади бассейна в км вычисляется при помощи планиметра (или палетки). Все вычисления заносятся в ведомость (табл. 1). Измерение площади бассейна необходимо провести раздельно для правого (Рп) и левого (Рл) частей от направления главного водостока, так как эти данные необходимы при вычислении коэффициента асимметрии. Затем в бассейне измеряют площади лесов, озер, болот для определения соответствующих показателей.
Площадь водосборного бассейна А находится по карте местности, при помощи палетки, либо подсчетом количества клеток при наложении кальки с контурами бассейна на миллиметровую бумагу; также площадь водосборного бассейна можно разбить на элементарные геометрические фигуры. Пример выделения контура водосборного бассейна показан
3) Длина бассейна (Lб, км) при правильной его форме определяется расстоянием по прямой от замыкающего створа водосбора к его главному истоку до наиболее удаленной точки водораздельной линии (рис. 2, а). При изогнутых формах бассейна его длину измеряют циркулем по медиане (рис. 2, б). В данном случае пользуются прозрачной палеткой с рядом концентрических окружностей и отверстием в центре для наколки. Для определения средних по ширине бассейна точек накладывают палетки так, чтобы какая-либо окружность касалась двух противоположных сторон бассейна, накалывают ряд точек, затем по ним проводят медианную линию.
б/ Средняя ширина бассейна Вср в км вычисляется по формуле:
где F — площадь бассейна в км 2 , Lб — длина бассейна в км.
Наибольшая ширина бассейна В определяется длиной наибольшего перпендикуляра к линии длины бассейна.
в/ Коэффициент асимметрии бассейна α, характеризующий неравномерность распределения площадей правой и левой частей бассейна (по отношению к направлению главного водостока), вычисляется по формуле:
где Fл — площадь левой и Fп – правой части бассейна в км 2 .
Коэффициент развития водораздельной линии бассейна m, характеризующий его конфигурацию, представляет собой отношение длины водораздельной линии (S, км) к длине окружности круга (S’, км), площадь которого равна площади бассейна F, т.е.
Наименьшее возможное значение коэффициента m равно единице; с его увеличением форма речного бассейна больше отличается от формы круга.
4. Для оценки влияния озер, болот, залесенности водосборных бассейнов на гидрологический режим и величину стока определяет коэффициенты озерности (Коз),заболоченности (Кб), лесистости (Кл):
5. Длина главной линии стока (L, км) определяются по карте двукратным измерением (от устья до истока, затем в обратном направлении) при помощи циркуля-измерителя с постоянным раствором 1 или 2 мм. Допустимое расхождение между количеством отложений раствора циркуля при двух измерениях не должно превышать 2% и для подсчета берется их среднее значение.
Например, счет километров для реки ведут от устья стока, как от более определенной точки, чем исток, до первого притока, затем от первого до второго притока и т.д. Такое деление главной реки на участки требуется для построения гидрографической схемы. При измерении циркулем определяются не длины дуг, а хорды и длина реки получается заниженной, поэтому измеренная длина реки (участка) или притока умножается на поправочный коэффициент на извилистость (К), который выбирается в соответствии с типом извилистости (рис. 3).
Полученная длина реки (водосборного участка) или притока называется вычисленной и является окончательной. Данный способ определения длины основан на методе Ю.М.Шокальского (Апполов Б.А. Учение о реках. М., 1963, с. 45). Результаты вычислений длины главной реки и длины притоков заносятся в ведомости табл. 2 . Длина главной реки получается как нарастающая величина ее участков от устья до истока.
6. Коэффициент извилистости реки Киз определяется как отношение вычисленной длины реки (L) к длине прямой l, соединяющей устье и исток:
Результаты вычислений заносятся в табл. 2.
Густота речной сети бассейна D определяется как отношение вычисленной длины всех рек бассейна к площади бассейна: D= (D L + Σl)/F , км/км , где Σl — сумма длин притоков в км.
7. Разность отметок (Δh) водной поверхности истока (Ни) и устья (Н0) или двух каких-либо точек по длине предполагаемого водостока, выражаемом в метрах на весь участок или в м/км, называется падением стока. Отношение величины падения (Δh) к длине (L) данного участка называется его уклоном:
Уклон участка (J) представляет собой величину безразмерную; он выражается в виде десятичной дроби или промилле, т.е. указывает среднее падение уровня в метрах на 1 км протяженности длины.
Дата добавления: 2015-07-25 ; просмотров: 424 | Нарушение авторских прав
Источник
Характеристики бассейна и реки
В практических инженерных гидрологических расчетах используются эмпирические формулы с расчетными параметрами гидрографических и морфометрических, геологических, климатических показателей реки, речного бассейна.
1. Гидрографические характеристики в свою очередь определяется тремя показателями: длиной реки, коэффициентом извилистости реки и густотой речной сети.
Длина реки L — это расстояние от истока до её устья. Длина рек определяется по крупномасштабным картам циркулем или курвиметром в прямом и обратном направлении и вычисляется по формуле:
L = ак ± (а 1 · 
) ,
где ак — средний отчет по шкале курвиметра, см;
а 1 — раствор циркуля в масштабе карты, мм;
— поправка на одно деление шкалы, которая прилагается в свидетельстве к прибору.
Коэффициент извилистости реки 
представляет собой отношение фактической длины реки L к длине 
по прямой, соединяющей исток и устье. Выделено 13 видов образцов извилистости рек.
Густота речной сети 
– это длина речной сети, приходящаяся на квадратный километр:
(км/км 2 ); 
Густота речной сети является показателем развития поверхностного стока территории.
2. Морфометрические характеристики реки и речного бассейна состоят из таких показателей как площадь водосбора, длина бассейна, средняя ширина бассейна, средняя высота речного бассейна, уклон реки, коэффициенты озерности, заболоченности, залесенности, живое сечение реки.
Площадь водосбора F (км 2 ) – это часть земной поверхности, включая толщу почво-грунтов, откуда вода поступает к водному объекту. Измерение площадей водосборов выполняют по топографическим картам планиметром или наметкой, предварительно проводится линия водоразделов. Бассейн реки включает в себя поверхностный и подземный водосборы. Водораздельная линия проходит по наиболее высоким точкам и отделяет склоны, с которых вода скатывается в соседние реки. Формы речных бассейнов многообразны, но чаще имеют грушевидную форму.
Длина бассейна L (км) – расстояние по прямой от устья (замыкающего створа реки) до наиболее удаленной точки водораздельной линии.
Средняя ширина бассейна Bср= 
(км).
Средняя высота речного бассейна Hср. вычисляется по формулам:
,
где fn — частные площади водосбора, заключенные между горизонталями;
hn — средние высоты между горизонталями;
F — общая площадь водосбора.
Среднюю высоту бассейна можно определить по гипсографической кривой, которая характеризует нарастание площади водосбора по высотным зонам.
 |
 |
 |
Уклон реки i — это отношения падения уровней воды на расстояние между переломными точками, или разница между отметками высот истока и устья реки. Уклон реки вычисляется по формуле: i = 
Коэффициент озерности: 
.
Коэффициент заболоченности: 
.
Коэффициент залесенности: 
= 
.
Речная долина — это ложбинообразное углубление в земной коре, состоящее из склонов, бровки, дна, русла, поймы.
 |
Живое сечение русла реки плюс площадь мертвого пространства дает полную площадь водного сечения реки. Живое сечение реки характеризуется его площадью, шириной, средней глубиной, смоченным периметром и гидравлическим радиусом.
Площадь живого сечения реки вычисляется при данном уровне воды, как сумма площадей трапеций и треугольников (у урезов) по формуле:
(м 2 ).
Ширина сечения В определяется расстоянием между урезами воды по поперечному профилю русла.
Средняя глубина потока равна частному от деления площади главного сечения на ширину:
(м).
Смоченный периметр P – длина линии дна между урезами берегов по профилю:
.
Гидравлический радиус – частное от деления площади водного сечения w на смоченный периметр P. Он близок к средней глубине потока.
3. Геологические характеристики водосборного бассейна – т.е. состав горных пород, формы залегания, наличие карстов и т.д., оказывают существенное влияние на режим речного стока.
4. К климатическим характеристикам речного бассейна в первую очередь относится географическое положение бассейна (Заполярье или тропики), гидрографическое положение (горы, степь) вертикальная зональность, экспозиция склонов и положение бассейна к основному фронту движения воздушных масс (см. Приложение 13). От выше перечисленных факторов зависит количественное значение метеорологических элементов:
— температура и влажность воздуха;
— атмосферные осадки, испарения с водной поверхности, испарения с суши, трансформация растительности, характер подстилающей поверхности.
Существует пять способов расчета основных метеорологических элементов — X, E, t 0 C.
1. Измерение среднего слоя осадков на водосборе
среднеарифметический 
(мм);
2. Способ изогиет – строятся линии равных количеств осадков:
(мм);
где х1, х2, xn – полусуммы количества осадков соседних изогиет;
f1, fn – частные площади, заключенные между изогиетами.
3. Испарения с поверхности речного бассейна состоят из испарения с водной поверхности, испарения с суши и транспирации. Расчеты выполняются по нормативным документам.
4. При наличии наблюдений расчет количества испарений с водоемов выполняется по формуле:
где e0 – среднее значение упругости водяного пара, вычисленное по температуре поверхности водоема;
e200 – средняя упругость водяного пара (абсолютная влажность воздуха) на высоте 200 см. над поверхностью водоема;
И200 – средняя скорость ветра на высоте 200 см над водоемом;
n – число суток в расчетном интервале времени.
5. Средняя температура воздуха рассчитывается по формуле:
В «Рекомендациях по расчету испарения с поверхности суши, Л.: Гидрометиздат, 1976г.» подробно излагаются методики расчетов, приведены графики расчета испарения от средней температуры воздуха и по различным периодам года.
Количественными характеристиками стока являются:
1. Расход Q м 3 /сек; сток в ед. времени – сток в секунду; сток средний за сутки, декаду, месяц, год, и за несколько лет.
2. Норма стока 
м 3 /сек — средняя арифметическая величина стока из средних годовых расходов на ряд лет (n).
3. Модуль стока М есть частное от деления расхода воды Q м 3 /сек за какой либо период наблюдений на площадь бассейна F км 2
(л/сек с 1 км 2 )
1000 вводится для перевода м 3 в литры. Модуль стока дает представление о водности данной реки в сравнении с водностью других рек.
4. Объем стока W м 3 или км 3 . Объем среднего многолетнего стока вычисляется по формуле:
а) через расход W0=Q0 31,536 10 6 (м 3 /год);
где 31,536 10 6 = число секунд в году (86400 365)
б) через модуль 
=M0F× 31,536 10 3 (м 3 /год)
в) через слой стока W0 = h0F×10 3 (м 3 /год)
5. Слой стока — высота слоя воды в мм, которая получится при распределении среднего многолетнего объема стока по площади бассейна:
(мм/год)
через модуль стока:
(мм)
6. Модульный коэффициент K – отвлеченное число, представляющее собой отношение значения стока за какой либо период времени к норме стока:
7. Коэффициент стока h представляет собой отвлеченную величину, выражающую отношение слоя стока h к слою осадков Х за этот же период, т.е.
где h — показывает, какая доля осадков стекает с бассейна.
Дата добавления: 2014-07-23 ; просмотров: 2087 ; Нарушение авторских прав
Источник