ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РЕК

Важным водным объектом, изучаемым в курсе гидротехнических мелиораций, являются реки. От состояния реки может зависеть степень увлажнения территории. Высокие уровни воды в реках могут быть причиной заболачивания (намывной, некоторые виды грунтового типа водного питания). Реки часто служат водоприемниками для воды, отводимой с осушаемых территорий. Вода рек широко используется для водоснабжения и орошения. По расходам воды в реках вычисляют расчетные модули стока для определения размеров каналов осушительных систем и сооружений на них.

Речная система. Углубление на земной поверхности, по которому движется вода в направлении уклона, называется водотоком. Водоток значительных размеров, имеющий свой водосбор (как правило) и четко выраженное русло, называется рекой. Каждая река имеет исток, на крупных реках выделяют верхнее, среднее, нижнее течения и устье.

Исток - начало реки. Истоком могут служить ключи, озера, болота (в далеком прошлом бывшие часто озерами), ледники (в горных районах). Устье - место впадения реки в другую более крупную реку, озеро, море и пр. Устье крупных рек часто заканчивается дельтой. В засушливых районах Средней Азии, Кавказа река может не иметь постоянных русла и устья и заканчиваться в песках (Терек и Терско-Кумские пески).

Густота речной сети К_г определяется как отношение длины рек l на площади к этой площади F

К_г = l / F (55)

Извилистая часть реки называется меандром. Извилистость характеризуется коэффициентом извилистости – К_изв, определяемым как отношение общей длины реки с учетом длины всех извилин l к длине прямой, соединяющей начало и конец извилистого участка, l:

К_изв = l_l / l (56)

Извилистость реки, увеличивая длину пути текущей по реке воды, снижает расход воды. При осушении, когда в реку увеличивается приток воды с осушаемой территории, извилистость может вызвать подъем воды в реке и подтопление прилегающих земель.

Наиболее извилистыми являются молодые реки равнин, большей частью в северных районах нашей страны. Реки южных районов, где закончился процесс формирования русел рек, о чем сказано при изучении курса геологии, менее извилисты (Дон, Волга).

Место, по которому течет вода в водотоке, называется руслом. Низкая часть пологого берега, заливаемая водой во время половодья или в паводок, называется поймой или пойменной террасой. С течением времени русло углубляется, берег перестает затопляться, и пойма превращается в надпойменную террасу. Эрозионная работа рек продолжается постоянно, поэтому в долинах крупных старых рек может быть до 10 и более надпойменных террас.

Согласно закону Бэра, реки подмывают один из берегов, спрямляют меандры, формируя широкие, относительно ровные террасы. Например, на Волге тысячелетиями подмывается правый берег, левобережье оформилось в виде низкой равнины, простирающейся от современного русла реки в восточном направлении местами на сотни километров. Грунты надпойменных террас сложены речными аллювиальными отложениями, в большей части песками. Пойменная терраса часто заболачивается, образуются относительно маломощные торфяники. При осушении их необходим особый подход, о чем будет сказано ниже.

Движение воды в реках в немалой степени определяется уклоном. Уклон i дна реки обычно выражается в виде десятичной дроби, высчитываемой как отношение отметок дна в начале и конце рассматриваемого участка (превышение или напор), отнесенной к длине участка (например, 0,0039). Иногда уклон выражают в процентах (0,39%) или в промиле (3,9‰, например, i = 0,0039 = 0,39% = 3,9‰).

Территория, с которой стекает вода в реку (или другой водоток), называется водосборной площадью, или бассейном. Ее можно определить по горизонталям местности.

Под гидрологическим режимом понимают совокупность закономерно повторяющихся изменений состояния водного объекта (в данном случае реки), присущих ему и отличающих его от других водных объектов. Основными характеристиками режима служат уровень, скорость и расход воды.

Поступление воды в реки обусловлено круговоротом воды в природе. Объем воды, поступающей в реки, следовательно, и объем годового стока в разные годы не одинаковы. Однако ежегодно отмечаются характерные периоды режима рек, зависящие от условий водного питания. Такое характерное состояние водного режима реки, повторяющееся в определенные сезоны, называется фазой водного режима реки. Основные фазы: половодье, паводок, межень зимняя и летняя.

Половодье - фаза водного режима, 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.

Паводок - фаза водного режима, которая может многократно повторяться в различные сезоны года; характеризуется интенсивным, обычно кратковременным увеличением расходов и уровней воды и вызывается дождями или снеготаянием во время оттепелей.

Межень - фаза водного режима, ежегодно повторяющаяся в одни и те же сезоны, характеризующаяся малой водностью, длительным стоянием низких уровней воды и возникающая вследствие сокращения водного питания реки. Водное питание обычно уменьшается летом и зимой, поэтому различают летнюю и зимнюю межень.

По времени наступления половодья и паводка выделяют реки (таблица 7): с весенним половодьем (р. Ока), с весенним и летним половодьем (р. Бия) и с летними паводками (р. Чита). Доля весеннего стока в реках увеличивается от зоны тундры до пустыни. В пустынях весь сток может приходиться на весну. В горных районах формирование стока определяется особенностями водного питания рек. Здесь наибольший сток наблюдается при таянии снега в горах. Часто в этих условиях наблюдается два типа половодий: при таянии снегов предгорий и таянии горных снегов и ледников.

Таблица 7 - Распределение стока рек по сезонам

По характеру распределения внутригодового стока реки делят на три основных типа: 1) реки с преобладающим весенним половодьем (большая часть климатических зон); 2) реки с весенним половодьем и летними паводками (в предгорьях Кавказа, Карпат, в Средней Азии); 3) реки с преобладающими летними паводками (в высокогорьях и на Дальнем Востоке), часто вызываемыми муссонными дождями.

Равнинные реки в России по длине и площади водосбора подразделяются на малые, средние и большие. В литературе последних лет [18] дается более дробное подразделение рек: 1) самые малые длиной до 25 км; 2) малые - 26-100 км; 3) средние - 101-500 км; 4) большие - 501-1000 км. На долю самых малых рек, имеющих протяженность русла менее 10 км, приходится около 25 % водотоков.