Глава II. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕК. НАВИГАЦИОННЫЕ ОПАСНОСТИ — Лоция на ввп земляновский Глава L. Внутренние водные пути

^ Река — это водоток значительных размеров, питающийся ат­мосферными осадками со своего водосбора и имеющий четко выражен­ное русло.Исток реки — начало реки, соответствующее месту, с ко­торого появляется постоянное течение воды в реке.Водосбор — часть земной поверхности и толща почв и горных пород, откуда вода поступает к водному объекту. Водосборы бывают поверхностные и подземные. Границы между смежными водосборами называют водоразделами, они бывают поверхностные и под­земные.Речная система — это совокупность рек, сливающихся вместе и выносящих свои воды в виде общего потока.Речной бассейн — водосбор реки или речной системы.В гидрологии в зависимости от площади бассейна реки делятся на большие, средние и малые.
Большая река — это река, бассейн которой располагается в нескольких географических зонах и гидрологический режим ее не свойственен для рек каждой географической зоны в отдельности. К категории больших рек относятся равнинные реки, имеющие бас­сейн площадью более 50 000 км2.
Средняя река — это река, бассейн которой располагается в одной географической зоне и гидрологический режим ее свойственен для рек этой зоны. К категории средних рек относятся равнинные ре­ки, имеющие бассейн площадью от 2000 до 50 000 км2.
Малая река — это река, бассейн которой располагается в одной географической зоне, и гидрологический режим ее (под влия­нием местных факторов) может быть не свойственен для рек этой зоны. К категории малых рек относятся реки, имеющие бассейн площадью не более 2000 км2.
называется пониженная часть земной по­верхности, по которой протекает река. Образование долины связано с геологическими процессами, деформациями земной коры, действием ледников и размывающей деятельностью рек. Широкие места долины чередуются с узкими. Ширина долины может достигать десятков и бо­лее километров, а глубина сотен и более метров. Под воздействием речного потока долины постоянно видоизменяют свою форму. Наши большие реки: Волга, Енисей, Обь, Иртыш, Лена и другие имеют доли­ны, где возвышенные участки земли чередуются с равнинами, степя­ми и т. п.
Коренные берега (кряжи или склоны) — участки земной поверхности, ограничивающие долину с боков / (рис. 4).Дно или ложе долины — самая низкая и сравнитель­но ровная часть долины, заключенная между подошвами склонов.Террасы — относительно горизонтальные площадки, распо­ложенные уступами на разной высоте над дном долины.
Поймой (см. рис. 4) называется часть дна речной долины, сложенная наносами и периодически заливаемая в половодье и паводки.
Русло 6 — выработанное речным потоком ложе, по которому осуществляется сток без затопления поймы.
У рек нашей страны обычно правые берега высокие и обрывистые, на некоторых реках такие берега называют горными или го­рой. Левые берега, наоборот, отлогие, их называют луговыми.Рынок горы или горный рынок 2 (см. рис. 4) — угол или мыс горного берега, выступающий в сторону русла реки.
Яром называется невысокий обрывистый, как правило, во­гнутый пойменный берег русла реки.
Бровка, или гребень яра 9 — линия перехода го­ризонтального берега яра в вертикальный или отлогий.
Полица — нижняя площадка низкого яра, спускающегося к реке двумя уступами. Ширина полицы 5—10 м. Во время высоких уровней полица скрыта под водой.
Песок 4 — обычно выпуклый и отлогий берег из наносного пес­ка, находящийся против яра. Иногда в практике судовождения все прибрежные песчаные отложения называют песками.
Урез 8 — линия пересечения поверхности воды с берегом.
Заплесок 7 — узкая полоса отлогого берега, примыкаю­щая к урезу воды.Река течет с повышенных мест земной поверхности к пониженным, поэтому русло постепенно понижается от истока к устью. Например, исток Енисея находится выше устья на 1500 м.Перекат — характерная для равнинных рек форма донного рельефа, сформированная отложениями наносов, обычно в виде ши­рокой гряды, пересекающей русло под углом к общему направлению течения и вызывающей отклонение его от одного берега к другому.Плес — глубоководный участок реки, находящийся обычно меж­ду перекатами.На протяжении реки плесы чередуются с перекатами.Верхнее, среднее и нижнее течения рек харак­теризуются определенными гидрологическими особенностями. Обыч­но верховье реки по сравнению с низовьем имеет большие скорости те­чения, малые глубины и значительное число перекатов. Например, р. Енисей в верховье имеет скорость течения от 7 до 10 км/ч и глубину 2—3 м, а в низовье скорость около 2,5 км/ч и глубину 20—40м.Изменение во времени уровней, расходов и объемов воды в водных объектах и грунтах называют водным режимом.Уровень воды — это высота поверхности воды в водном объекте над условной горизонтальной плоскостью сравнения.

В водном режиме рек наблюдается несколько характерных фаз, повторяющихся из года в год и обусловливаемых видом питания реки.Фаза водного режима реки — характерное со­стояние водного режима реки, повторяющееся, в определенные гидро­логические сезоны в связи с изменением условий питания. Основными фазами водного режима реки являются половодье, паводок и межень.Половодье — фаза водного режима реки, ежегодно повто­ряющаяся в данных климатических условиях в один и тот же сезон, характеризующаяся наибольшей водностью, высоким и длительным подъемом уровня воды и вызываемая снеготаянием или совместным таянием снега и ледников. Различают половодье весеннее, весенне-летнее и летнее.Паводок — фаза водного режима реки, которая может много­кратно повторяться в различные сезоны года. Она характеризуется интенсивным, но обычно кратковременным увеличением расходов и уровней воды и вызывается дождями или снеготаянием во время отте­пелей.Катастрофический паводок — выдающийся по величине и редкий по повторяемости, могущий вызвать жертвы к разрушения.
Так называют и половодье, вызывающее такие же последствия.Наводнение — затопление территории водой, являющееся стихийным бедствием.Межень — фаза водного режима реки, ежегодно повторяющая­ся в одни и те же сезоны, характеризующаяся малой водностью, дли­тельным стоянием низкого уровня, которая возникает вследствие уменьшения питания реки.

В зависимости от характера питания, времени года и фазы вод­ного режима уровни воды в различных реках имеют значительные ко­лебания, достигающие в отдельных случаях 30 м. Например, годовая амплитуда колебаний уровней воды на р. Енисее с 4,5. м в истоке по­степенно увеличивается и в нижнем течении достигает 20 м. Лишь в устьевой части амплитуда снижается до 9—10 м.Основные причины, вызывающие колебания уровней воды в ре­ках, следующие: изменение расходов воды в реке за счет дождей, тая­ния снега и др.; сгонные и нагонные ветры; заграждение русла реки льдом (заторы); действие приливов и отливов в устьях рек; подпоры воды в устьях притоков; режим работы гидроузлов (попуски воды) и т. д.Поверхность речного потока непрерывно понижается от истока к устью. Степень понижения характеризуется падением и продольным уклоном поверхности воды.
Падением h (рис. 5) уровня воды называется разность между его абсолютными отметками Н- и Нч в двух пунктах (Л и Б), распо­ложенных вдоль реки на расстоянии /. Падение может характеризо­ваться величиной (обычно в сантиметрах), приходящейся на 1 км дли­ны участка реки. Например, среднее падение р. Оби на 1 км равно 4 см.
Продольным уклоном / поверхности воды в реке называется от­ношение падения h на данном участке к длине этого участка l (длина
участка и падение должны быть выражены в одной и той же размер­ности), причем
Уклон выражается безразмерной величиной (десятичной дробью). Меженные уклоны Волги у Горького равны 0,00005, Северной Двины у Березников — 0,00003, Дона у Калача — 0,00001 и т. д.Величина продольных уклонов поверхности воды в реках зависит от высоты уровня воды, вида продольного профиля реки, плановых очертаний русла и т. д. При низких уровнях воды уклон меньше, причем, как правило, уклон на плесе меньше, чем на перекатах. При увеличении расхода и подъеме уровня уклоны на плесах увеличивают­ся, а на перекатах — уменьшаются. При дальнейшем повышении уровня уклоны на плесах могут сравняться с уклонами на перекатах. При еще большем повышении уровня уклоны на плесе увеличиваются, а на перекатах — уменьшаются. Обычно в половодье уклоны бывают больше на плесе и меньше на перекате.После выхода воды из русла и разлива ее по пойме уклоны будут зависеть от очертаний долины в плане. Где долина уже, там будет больший поверхностный уклон, где она расширяется — меньше.Скорости течения воды в реке зависят от продольного уклона. Чем больше уклон, тем больше скорость течения и наоборот. Поэтому в межень скорость течения на перекатах больше, чем на плесах, а в половодье — наоборот.
Поверхность воды в реке имеет также и поперечные уклоны, возникающие на закруглениях русла, при резких подъемах и спадах воды, а также вследствие вра­щения Земли.
На прямолинейном уча­стке реки на частицы воды действует сила тяжести G, равная произведению массы т частицы воды на g — ускорение свободно падающе­го тела (g = 9,81 м/с2), т. е.
Поверхность воды в этом случае на поперечном профиле занимает го­ризонтальное положение ab (рис. 6).
Рис. 6. Схема образования попе­речного уклона поверхности во­ды на закруглениях русла:
ab — положение уровня на прямоли­нейном участке русла; cd — то же на криволинейном участке русла; R — радиус кривизны русла; G — сила тя­жести
На закруглениях русла те же частицы воды, кроме силы тяжести, подвергаются действию цен­тробежной силы / (см. рис. 6), на­правленной по радиусу кривизны русла в сторону вогнутого берега. При этом
/= mv /R, (3).
где т — масса частицы воды;
v — скорость речного потока;
R — радиус кривизны русла.
Силы / и G заменим равнодействующей силой г. Под действием центробежной силы часть воды будет смещаться к вогнутому берегу, вследствие чего образуется поперечный уклон и уровень займет поло­жение cd, перпендикулярное направлению равнодействующей г (см. рис. 6). Значение поперечного уклона может быть выражено сле­дующим уравнением:
Заменим / и G их значениями из выражений (2) и (3), тогда
Треугольники d0b и dee подобны. Сторона се почти равна ширин» В русла. На основании подобия треугольников можно написать
На основании формул (5) и (6) повышение уровня A/l у вогнутого берега (по сравнению с уровнем воды у выпуклого берега) определяет­ся по формуле
Если для реки, имеющей ширину 100 .м, скорость течения 2 м/с и радиус изгиба 200 м, провести расчет по формуле (7), то повышение уровня у вогнутого берега (по сравнению с уровнем у выпуклого) составит примерно 20 см.При резких подъемах и спадах воды так­же возникает уклон. Вода при резкой прибыли быстрее заполняет сред­нюю часть русла и поверхность ее становится выпуклой. Это объясня­ется тем, что вода встречает меньшее сопротивление на середине рус­ла, чем у берегов. При резкой убыли вода быстрее уходит из средней части русла, где также встречает меньшее сопротивление, чем у бере­гов, поэтому поверхность ее становится вогнутой.Такие явления наблюдаются в начальный период резкого подъе­ма или спада уровня. В дальнейшем подъем и спад происходит при относительно горизонтальной поверхности свободного потока.Уклон вследствие вращения Земли (закон Бэра) имеет следующие предпосылки. Каждая точка земной поверх­ности совершает за сутки один полный оборот, но круговой путь при этом проделывает разный. Следовательно, и скорость движения точек Земли неодинакова и зависит от того, ближе или дальше от экватора по направлению к полюсам расположена эта точка. Очевидно, что ок­ружная скорость движения точек больше у экватора и меньше по направлению к полюсам.Таким образом, реки северного полушария, текущие с юга на се­вер, будут переходить из области больших скоростей в область меньших, а реки, текущие с севера на юг — из области меньших скоростей в область больших.При появлении ускорения возникает сила инерции, которая всегда направлена в сторону, противоположную ускорению. Поэтому в момент увеличения скорости какой-либо точки сила инерции будет направлена в сторону, противоположную ее движению, а при замедле­нии — в сторону движения.Рассмотрим две реки северного полушария (рис. 7).
Река 1 (например, Волга) течет с севера на юг. Частицы воды, перетекая из пункта / в пункт будут переходить из области мень­ших скоростей V1 в область больших скоростей V2 кругового вращения точек земной поверхности. Скорости частицы водыо v1 и и v2 в соответст­вии с вращением Земли направлены в сторону левого берега. Следо­вательно, ускорение, равное величине V2—V1, направлено также в сторону левого берега, а сила инерции fi — в сторону правого берега. Тогда на частицу будут действовать две силы: сила тяжести G и сила инерции f1. Заменим эти две силы равнодействующей r1,. Уровень воды расположится по перпендикулярному направлению линии действия равнодействующей. В результате у правого берега уровень воды по­вышается, у левого — понижается.
Река 2 (например, Обь) течет с юга на север. Частицы воды, пере­текая из пункта 3 в пункт 4 , будут переходить из области больших скоростей vз кругового вращения точек земной поверхности в область меньших скоростей v4. Следовательно, ускорение будет направлено в сторону левого берега, а сила инерции, так же как и реки /, опять в сторону правого. Поэтому у правого берега уровень воды повышает­ся, а у левого — понижается (см. рис. 7).
Это позволяет сделать вывод о том, что независимо от географиче­ского направления течения, в результате вращения Земли поперечный уклон поверхности воды у рек северного полушария всегда направлен от правого берега к левому. Если продолжить рассуждения, то легко показать, что у рек южного полушария, независимо от направления течения, поперечный уклон поверхности воды направлен от левого берега к правому.Обычно поперечный уклон, вызываемый вращением Земли, в сред­них широтах незначителен, в несколько раз меньше продольного.
Например, по расчету у реки, имеющей ширину 1 км, скорость тече­ния 1 м/с на широте 60° (Ленинград), разность уровней у противопо­ложных берегов составит 1,3 см. Однако действуя многие тысячеле­тия, он оказывал большое влияние на формирование русла, постепен­но перемещая его в северном полушарии в сторону правого берега и в южном — в сторону левого. Вследствие этого у большинства рек северного полушария правый берег высокий (горный), а левый отло­гий (луговой). К числу таких рек относятся Днепр, Дон, Волга, Обь, Иртыш, Лена и др. Отсутствие у некоторых рек ярко выраженного пра­вого горного и левого отлогого берегов объясняется тем, что роль сил инерции в формировании русла значительно слабее, чем роль таких факторов, как ветер, геологическое строение Земли, уклон местности и т. д.Поперечные уклоны могут возникать возле неровностей берега, на участках разделения русла, а также в периоды сильных ветров и при изменении ширины русла.Навигационная опасность — это препятствие, опас­ное для плавания судна.Навигационные опасности делятся на постоянные и временные. К первым относятся: габаритные размеры судового хода, недостаточные для свободного прохода судов; значительная извилистость русла;сложная конфигурация дна и берегов; перекаты; наносные каменистые образования; отдельные элементы гидротехнических сооружений и др. К временным навигационным опасностям относятся: значительные ко­лебания уровней воды; сильные ветры, волнение, течения; туманы;льды; неправильные течения; колебания течений и т. д.Влияние опасности на плавание судов часто зависит от типа и раз­мера последних.Судоводитель обязан знать виды, особенности и природу навига­ционных опасностей, чтобы правильно учитывать их при плавании.

Оцените статью
Добавить комментарий