Динамика водного потока

Ильин Денис

Лекция прочитана в КВТ МГУ 18 марта 2015 г.

При подготовке лекции использовались материалы Тимофея Орлова,

книга Валентина Юрина “Сольфеджио бурной воды”,

а так же материалы свободной энциклопедии “Википедия”

Эта лекция о реках с точки зрения туриста. В ней будут рассмотрены типовые элементы водного потока и особенности их поведения

Классификация рек.

По типу:

• Горные (Кавказ, Тянь-Шань, Памир, Алтай);
• Предгорные или горно-таежные (Урал, Саяны, Восточная Сибирь);
• Равнинные (Европейская часть, Зап. Сибирь).

По источникам питания:

• дождевое;
• снеговое;
• подземное;
• ледниковое.

Некоторые определения.

Бассейн реки — территория земной поверхности, с которой все поверхностные и грунтовые воды стекают в реку, включая различные её притоки.

Водосбор — часть земной поверхности, с которой вода поступает в отдельный водоток. Бассейн каждой реки включает в себя поверхностный и подземный водосборы.

Водораздел — условная топографическая линия на земной поверхности, разделяющая водосборы двух или нескольких рек, озёр, морей или океанов, направляя сток атмосферных осадков по двум противоположным склонам.

Течение — движение воды в русле водотока (реки, канала, ручья). Течение водотоков происходит под действием гравитации за счёт перепадов уровней воды.

–Течения реки бывают трёх видов:

• Верхнее течение образовывается в вершинах гор при скоплении воды из-за подземных вод и осадков, и оттуда река берёт своё начало.
• В Среднем течении река обычно повышает свою полноводность за счёт притоков.
• В Нижнем течении река обычно течёт медленно и плавно, зачастую образовывая извилины.

Расход воды — количество воды в кубических метрах, проходящее за 1 сек. через поперечное сечение русла.

Уклон — отношение разности урезов вод начала и конца данного участка реки к его длине (измеряется в м/км или записывается безразмерной десятичной дробью) .

Глубина и Скорость важные характеристики реки.

Модуль стока — количество воды в литрах, которое река получает с каждого квадратного километра площади бассейна за 1 сек., измеряется в л/сек.км2.

Урез воды — высота среднего меженного уровня ее в данной точке (принимаемая обычно за нулевую) над уровнем моря.

Тальвег (нем. Talweg, от Tal «долина» и Weg «дорога») — линия, соединяющая наиболее пониженные участки дна реки , долины, балки, оврага и др. вытянутых форм рельефа.

Стрежень — наиболее быстрая часть течения реки. Стрежень протягивается по длине реки в виде линии или полосы, соединяя точки или участки с максимальной поверхностной скоростью течения.

Фарватер (голл. vaarwater, от varen — плыть и water — вода) — судовой ход, безопасный в навигационном отношении и обозначенный на местности и/или карте проход по водному пространству, характеризующийся достаточными глубинами и отсутствием препятствий для судоходства.

Излучина — участок извилистого русла водотока между двумя смежными точками перегиба его осевой линии.

Извилина — участок русла с точкой перегиба.

Фазы водного режима

1 – Половодье — одна из фаз водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в один и тот же сезон года, — относительно длительное и значительное увеличение водности реки, вызывающее подъём её уровня; обычно сопровождается выходом вод из меженного русла и затоплением поймы.

2 – Паводок — фаза водного режима реки, сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды в реке, вызванное усиленным таянием снега, ледников или обилием дождей.

3 – Межень — фаза водного режима реки, характерна низким уровнем воды в реке. К летней (летне-осенней) межени относят период от конца половодья до осенних паводков, а при их отсутствии — до начала зимнего периода, то есть до появления на реке ледовых явлений. За зимнюю межень принимают период от начала зимнего периода до начала половодья.

Динамика водного потока

Язык, усы, улова

Язык	Усы	Улова

Валы

Прямой стоячий вал	Косой вал	Пирамидальный вал

Структуры с противотоком

• Бочки бывают поверхностные и глубинные.
• Бочки бывают прямые и косые.
• Особая разновидность бочки – котел.
• Восходящие течения, петухи – признаки неровного дна и скальных обломков.
• Много пены после крутопадающего слива – признак глубокой бочки.

Эволюция вала при изменении расхода воды

Эволюция формы вала при изменении глубины потока.	Эволюция формы вала при изменении скорости потока.

Сливы

Прямой слив	Наклонный слив
V-образный или подковообразный слив против течения	V-образный или подковообразный слив по течению

На что обратить внимание про оценке бочки

• Края бочки загнуты вверх или вниз по течению. Закрытая или открытая.
• Угол падения воды в бочку. Чем более вертикально падает в бочку вода, тем более жесткой и глубокой будет бочка.
• Глубина бочки: полная или частичная. Более вертикальный угол падения воды в бочку обычно означает, что выносная струя расположена глубоко, и возможно имеет невысокую скорость.
• Исключением из этого правила является тот случай, когда вода отражается от дна реки (полная глубина бочки) и меняет направление движения. В этом случае бочка будет хаотично пульсировать и менять свою высоту и конфигурацию.
• Форма противотока. Расстояние до шапки. От формы противотока зависит множество вещей. Оценивая противоток, следует обратить внимания, является ли он плоским, более высоким или углубленным по отношению к окружающей струе, сколько воды идет обратно в бочку и как быстро она идет, насколько насыщена вода воздухом. Чем больше расстояние от начала бочки до вершины ее шапки, тем меньше вероятность, что вы сможете выгрести или пронырнуть ее по центру.
• Направление выносной струи. Если направление выносной струи не совпадает с общим направлением струи перед бочкой, значит под водой находится что-то очень массивное и достаточно мощное, чтобы препятствовать движению больших масс воды (Дамбы, плотины).
• Стабильная или пульсирующая. Обычно, стабильные бочки сильнее держат. Пульсирующие бочки не такие удерживающие.

Поганки и воронки

Самое обычное место для образования воронок – это граница улова и струи.

Поганка – не всегда следствие воронки. Если вода в каком-то месте уходит вертикально вниз, то неподалеку должно быть и обратное движение. Поганки типичны для рек с большим расходом.

Воронка	Поганка

Обтекание камней и берегов

С обливного камня вода может либо срываться с его поверхности тонкой пленкой (“петушиным хвостом”), под которой образуется большая воздушная полость, либо падать отвесно вниз, образуя глубокую и жесткую бочку.

Отбойный вал может быть пологим если камень выходит под из воды под небольшим углом или, если препятствие вертикальное, вал может быть жестким и коротким.

Прижимы

Образуются на крутых поворотах реки и бывают нескольких видов:

– Внешний берег покрыт лесом, то возле него образуется залом.

– Внешний берег – скальная стенка, то возле нее образуется один или несколько отбойных валов.

– Внешний берег – скальная стенка с подводным гротом, наиболее явный признак – отсутствие отбойных валов.