Визначення морфометричних характеристик та їх розрахунок

До основних морфометрічних характеристик відносяться: площа живого перерізу (ω, м2) ширина русла (B, м), змочений периметр (χ, м), середня глибина (hсер, м) і гідравлічний радіус (R, м).

Поперечний переріз – площина, що перпендикулярна до напрямку течії і обмежена знизу дном, з боків відкосами русла, а зверху - лінією горизонту води.

Рис. 1 Поперечний переріз потоку; 1 – рівень води; 2 – мінімальний рівень води; 3 – нуль графіка водопоста; В – ширина потоку

Живий переріз є частиною всього водного перерізу, де спостерігається течія води. Та ж частина водного перерізу, де ця течія відсутня, називається мертвим простором.

Рис.1 Схема до обчислення площі водного перерізу і довжини змоченого периметру

Площа живого перетину профілю може бути визначена планіметром, але в більшій мірі визначається аналітично по формулам.

В цьому випадку площа живого перерізу обчислюється за виміряними глибинами у відповідності до схеми (рис.1)::

Для прибережних ділянок перерізу між берегом і першою, а також останньою вертикаллю по формулі і

Для усіх інших ділянок площі обмежені промірними вертикалями уявляють собою трапеції і визначаються по формулі

Загальна площа визначається як сума окремих площин, тобто:

ω₁+ ω₂ +ω₃ +….+ ω_п

результати розрахунку заносяться у таблицю 1. відповідно у графи 7,9 і 10 таблиці 1.

Ширина річки - це віддаль між урізами води лівого та правого берегів при даному рівні води.

Ця характеристика знаходиться як різниця відстаней лівого і правого берегів від постійного початку за формулою:

В = l_л.б.- l_п.б.

Змочений периметр (χ) - довжина підводного контуру живого перерізу.

Змочений периметр визначається як сума окремих ділянок профілю дна. Окремі ділянки визначаються за геометричними формулами. Ділянка між лівим берегом і першою промірною вертикаллю, і ділянка між правим берегом та останньою вертикаллю визначається з використанням формули Піфагора. Тобто,

χ₁ = і

Усі інші значення змоченого периметру для ділянок між вертикалями визначаються по формулам:

Середня глибина обчислюється як відношення площі живого

перерізу до ширини річки

h_сер.= ω/ B

де ω – загальна площа поперечного перерізу річки;

B- ширина річки у створі

Гідравлічний радіус обчислюють як відношення площі живого перерізу до змоченого периметру

R=ω/χ

Для великих рівнинних річок за гідравлічний радіус допускається

Визначені морфометричні характеристики заносимо в таблицю 1.

За наявності крижаного покриву на додаток до водного перетину визначається площа зануреного у воду кристалічного льоду, шуги і загальна площа перетину профілю.

На гідрометричних постах де вимірюється витрата води. Крім площі водного перетину вимірюється площа живого перетину.

За наявності течії вона буде рівна перетину профілю. за наявності застійної зони буде менше площа водного перетину на величину площі мертвої зони.

Морфометричні характеристики профілю водного перетину змінюються залежно від висоти рівня води.

За наявності профілю водного перетину побудованого до відмітки найвищого рівня води можна побудувати криву залежності площі водного перетину

від рівнів

Для цього площу профілю розбивають через певні інтервали по висоті рівня, а потім проводять планіметрірування площ для різних значень рівнів води. За відсутності планіметра підрахунки можна зробити аналітичними.

Рис.3 Криві залежності площі водного перетину і ширини річки від рівня води.

1. При плавному контурі профілю крива виходить плавною кривою оберненою опуклістю до осі Н в місцях різкої зміни перетину наприклад при виході води з меженного русла на зрозумію напрям кривої різко міняється.

2.При вертикальних берегах наприклад в каналах прямокутного перетину (при різниці на одиницю постійно) крива має вид прямої. Залежність буде постійною за умови постійності контурів русла в профілі. Ширина річки в крапці змінюється із зміна рівня