Практическое задание по дисциплине «Гидрология» для ЭИОС СГУГиТ

ЗАДАНИЕ  Гидрографические характеристики реки и ее водосбора Цель занятия: Освоение простейших приемов определения некоторых морфометрических характеристик реки и ее водосбора. Необходимые материалы и оборудование: Карта водосбора реки, синяя тушь, ручка, карандаш, циркуль, линейка, калька, палетка или миллиметровка. Требуется:

1. Показать водосбор главной реки и в этом водосборе выделить водосборы ее притоков первого порядка.
2. Определить длины главной реки и ее притоков; расстояния от устья главной реки до места впадения в нее притоков.
3. Найти длину, наибольшую и среднюю ширину водосбора.
4. Рассчитать коэффициенты извилистости главной реки, густоты речной сети и длину склонов, коэффициенты озерности, болотистости, лесистости.
5. Рассчитать уклон реки.
6. Найти площадь водосбора реки и притоков первого порядка.
7. Показать гидрографическую схему реки.
8. Построить график нарастания площади водосбора реки.

Предварительное пояснение: Исток — место, с которого появляется постоянное течение воды в русле. Устье – место впадения реки в другую реку, озеро или море. Створ реки – всякое место на реке, пересеченное условной вертикальной плоскостью перпендикулярно руслу реки. Водораздел — граница между смежными водосборами. На карте водораздел представляет собой линию, соединяющую наивысшие точки между соседними водными объектами (реками). Водораздел не пересекает ни один водоток. Водосбор реки — часть земной поверхности и толщи почвогрунтов, ограниченная водораздельной линией, от которой вода поступает в данную реку. Началом этой линии является устье реки по одному берегу, концом — это же устье, но по другому берегу. Водосбор любой реки представляет собой совокупность водосборов ее притоков и территорий (межбассейновых пространств), откуда вода стекает в главную реку. Длина водосбора (L_в) — расстояние от устья реки до наиболее удаленной точки на линии водораздела. Если водосбор реки имеет более или менее правильную форму, то длину водосбора определяют как расстояние от устья реки до наиболее удаленной части водосбора по прямой. Если водосбор имеет ломаную форму, то сначала весь водосбор разбивают на отдельные более или менее правильные части секущими, перпендикулярными направлению главной реки. Находят середины этих секущих. Длину водосбора реки определяют длиной ломаной линии, проведенной от устья до наиболее удаленной точки водосбора через середины этих секущих. Длину этой линии определяют вначале в сантиметрах с помощью линейки, а затем, учитывая масштаб карты, выражают в километрах. Средняя ширина водосбора (В_св) определяется как отношение площади водосбора F к длине водосбора, т.е. В_cв = F / L_в. Единица измерения — километры. Дробная часть числа отбрасывается по правилам округления. Наибольшая ширина водосбора (В_наиб) – это наибольший перпендикуляр к длине водосбора. Его величину, как и длину водосбора, вначале определяют с помощью линейки, а затем переводят в километры, учитывая масштаб карты. Длина реки (участка реки)(L) — протяженность основного русла реки от принятого истока до устья (от начала до конца участка). Выражается в километрах. Приток первого порядка – приток, непосредственно впадающий в главную реку. Приток второго (и последующих) порядка – приток, впадающий в приток предыдущего порядка. Коэффициент извилистости реки (развитие реки) (К) — отношение длины реки (L) к длине прямой линии (l), соединяющей исток и устье: К = L/l. Гидрографическая сеть — совокупность всех водных объектов (водотоков и водоемов), расположенных в пределах какой-либо территории и находящихся во взаимосвязи и взаимодействии. Речная сеть – совокупность всех водотоков на данной территории. Речная сеть является частью гидрографической сети. Изображение речной сети принято представлять в форме «Гидрографической схемы реки». Густота речной сети — длина сети водотоков, приходящаяся на единицу площади водосбора. Для речных водосборов густоту речной сети (D) определяют как отношение суммы длин всех водотоков (L_i) к водосборной площади реки (F), т.е. , где i – i-тый водоток, n – количество водотоков. Уклон реки (участка реки) (I) — отношение превышения истока над устьем (или между концами участка), определяемого по разности высотных отметок (h), к соответствующей длине реки (или ее участка), т.е. I = (h₁ – h₂)/L. Падение и длина участка берутся в одной размерности, чаще всего в метрах. Уклон реки обычно выражают десятичной дробью, либо в промилле. Определение длины реки (притоков). Длина реки может определяться курвиметром или циркулем- измерителем. При работе с циркулем длину реки измеряют постоянным раствором п, равным I или 2 мм. Величина п тщательно устанавливают перед началом работы и периодически проверяют в ее процессе. Длину реки измеряют дважды: вначале от истока к устью, затем в обратном направлении. При измерении длины реки от устья к истоку на карте (выкопировке) отмечают число отложений от устья реки до места впадения притоков. По ним определяют расстояния от устья главной реки до устья притоков. Расхождение между первым и вторым измерением не должно превышать 2 %. При выполнении данного условия за окончательное значение длины принимается среднее из двух измерений. Длину реки вычисляют по формуле L = n a, где a — число отложений, а п — раствор циркуля в мм. Полученное значение, с учетом масштаба карты, выражается в километрах и представляет целое число. Для построения гидрографической схемы реки нужно иметь длину главной реки и ее притоков, расстояния от устья реки до места впадения притоков первого порядка, расстояния от устья притоков первого порядка до места впадения притоков второго порядка и так далее. Схематичность изображения проявляется в том, что все водотоки изображаются в виде прямых линий, длина которых пропорционально фактической длине водотоков. На схеме главная река изображается в виде отрезка прямой, левый конец которого обычно принимается за исток, правый – за устье. Затем  на данном отрезке размечают места впадения притоков первого порядка (вверх — притоки левого берега, вниз – правого), к этим отметкам приводят прямые, пропорциональные длинам притоков, располагая их под любым углом. Аналогично поступают с притоками следующих порядков. У линий пишется названия притоков (или их номера при отсутствии названия) и их длина в километрах. Масштаб схемы принимают с учетом формата листа. Пример оформления гидрографической схемы реки показан на рисунке 1. Определение площади водосбора. Определение площади производят либо палеткой, либо миллиметровкой. Измерение осуществляют следующим образом: накладывают палетку на выкопировку водосбора (или выкопировку водосбора на миллиметровку), подсчитывают количество целых клеток, уместившихся в пределах контура водосбора, и отдельно подсчитывают количество клеток, пересекаемых контуром водосбора. Последнее число делят на 2 и прибавляют к количеству целых клеток, сумму умножают на цену клетки палетки или миллиметровки. Полученное число и будет площадью рассматриваемого водосбора. Цена клетки палетки или миллиметровки (км²) определяется исходя из размера стороны клетки и масштаба карты. Рис. 1. Гидрографическая схема реки Шум График нарастания площади водосбора. Построив этот график, можно легко определить площадь водосбора в любом створе, не прибегая к ее измерению и вычислению. Построение графика нарастания площади водосбора (рисунок 2) начинают с размещения на листе осей координат[6]. Для этого, с правой стороны листа отмечают вертикальную ось, а на расстоянии около 1/3 высоты листа отмечают горизонтальную ось. На вертикальной оси откладывают площади водосборов, а на горизонтальной – длину реки. Масштаб выбирают таким образом, чтобы в пределах листа на горизонтальной оси уместилась вся длина реки, а на вертикальной — площадь всего водосбора реки вниз от горизонтальной оси и вся площадь водосбора левого берега вверх от горизонтальной оси. Таким образом, на этом графике длина реки откладывается по оси абсцисс, а по оси ординат – площадь водосбора самой реки и ее притоков. Рис. 2. График нарастания площади водосбора реки Графики нарастания площади водосбора строят отдельно для правого и левого берегов, размещая площадь нарастания левого берега вверх от горизонтальной оси, а правого – вниз. Первой точкой a графика является исток реки, где площадь водосбора равна нулю. От истока до места впадения первого притока по выбранному берегу площадь водосбора реки возрастает за счет первого межбассейнового пространства этого берега. В створе первого притока от истока реки откладывают площадь первого межбассейнового пространства. Полученную точку b графика соединяют с точкой a. В этой точке суммарная площадь водосбора реки увеличивается сразу на площадь водосбора первого притока, которая на графике изображается отрезком bc. Далее весь процесс построения графика продолжается аналогичным образом до самого устья реки. Полученная линия abcde… графически отображает ход нарастания площади водосбора реки от истока до расчетного створа по этому берегу. Аналогично строят график по другому берегу. Суммарный график нарастания площади водосбора реки строится путем геометрического суммирования ординат графиков нарастания по правому и левому берегам. Суммирование производится в точках, соответствующих местам впадения по обоим берегам последовательно всех притоков в направлении от истока к устью главной реки. Порядок выполнения задания:

1. Сделать выкопировку с карты указанной преподавателем реки со всеми ее притоками и водотоками соседних водосборов.
2. Для самой реки в целом и всех ее притоков первого порядка определить границы водосбора.
3. С помощью линейки и циркуля-измерителя, учитывая масштаб карты, определить все необходимые линейные параметры. Результаты измерения занести в таблицы 3 и 4.
4. Используя данные таблиц 3 и 4, построить гидрографическую схему реки.
5. С помощью миллиметровки, учитывая масштаб карты, определить все необходимые площади. Результаты занести в таблицу 5, располагая все водосборы в порядке их удаления от истока.
6. Используя данные таблиц 3-5, провести все необходимые расчеты и построить график нарастания площади водосбора реки.
7. При наличии в пределах водосбора реки лесов, озер, болот, определить их площадь и рассчитать коэффициенты (в %) лесистости, озерности и заболоченности бассейна реки.
8. На карте определить отметки высот истока и устья, рассчитать уклон реки.
9. Оформить отчет.

Таблица 3 Длина реки, расстояние от ее устья до места впадения притоков первого порядка

Наименование	Расстояние от устья, км
Левый берег
Устье реки
Приток1
×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×
Приток n*
Исток реки
Правый берег
Устье реки
Приток n+1
×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×
Приток n+m**
Исток реки
Длина реки (среднее значение)

*количество притоков первого порядка по левому берегу реки ** количество притоков первого порядка по правому берегу реки Таблица 4 Длина притоков всех порядков

Наименование притоков первого и последующих порядков	Длина притока, км
Приток 1 первого порядка
приток второго порядка
приток третьего порядка
.   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .
Приток m первого порядка
приток второго порядка
приток третьего порядка

 Таблица 5 Площади водосбора притоков реки  и ее межбассейновых пространств

Наименование площади	Площадь, км2	Площадь нарастающим итогом, км2
Левый берег
МБП 1
Приток n
МБП 2
Приток n-1
×     ×     ×     ×    ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×     ×    ×    ×
Приток 1
МБП k
Правый берег
Весь бассейн реки

Вопросы для самопроверки:

1. Что называют водосбором реки.
2. От куда берет начало река.
3. Как изображается водораздел на карте.
4. Как определить длину водотока.
5. Что какое приток второго порядка.
6. Как определяется густота речной сети.
7. Что такое гидрографическая схема реки.
8. Как определить площадь водосбора.