Общие сведения о водотоках

Все водотоки подразделяются на два вида: постоянные и временные (периодические). Постоянные водотоки — это реки, ручьи, каналы, за­ливы, проливы. Временные или периодические водотоки несут только поверхностные воды, т.е. воды, выпавшие в виде атмосферных осадков — дождя или снега.

Вся территория, с которой вода стекает в реку (или ручей), называет­ся водосбором или бассейном данного водотока (рис. 2.1). Границами бассейна являются водоразделы. Водоразделом называется линия, про­ходящая по наивысшим точкам рельефа. Водоток образует русло — от­носительно узкий и наиболее пониженный участок долины. Линия, со­единяющая наинизшие точки долины, называется логом или тальвегом.

Начало реки (ручья) называется истоком, а часть водотока, располо­женная в месте его впадения в озеро или другой водоток, называется устьем. Если устье имеет разветвленную сеть проток, то оно называется дельтой. Истоки и устье находятся на разных уровнях, и разность их высот, деленная на расстояние между ними, определяет средний уклон водотока. Пониженная часть долины, прилегающая к берегам и перио­дически затопляемая при повышении уровня воды в водотоке, называ­ется поймой, наиболее глубокие участки русла — плесами, а наиболее мелководные — перекатами.

Реки или их участки подразделяются на три типа:

• равнинные реки (участки);

• предгорные реки;

• горные реки. Равнинные реки протекают в относительно неглубоких и широких

долинах с пологими склонами, они характеризуются небольшими про­дольными уклонами (не более 0,5 ‰), медленным течением (средняя

Рис. 2.1. Бассейн водотока: 1 — исток водотока; 2 — тальвег; 3 — искусственное сооружение на дороге; 4 — граница водосбора; Н_вод — отметка на водоразделе; Н_иссо — отметка у ис­кусственного сооружения; ΔН = Н_вод – Н_иссо; ΔН — перепад высот

скорость течения воды в русле во время паводка составляет 1—2 м/с), извилистостью русла в плане.

Предгорные реки имеют более узкие долины, рельеф бассейна холми­стый, продольный уклон русла изменяется в пределах от 0,5 до 5 ‰. Сред­няя скорость течения воды во время паводка от 1,5 до 3,0 м/с.

Горные реки протекают в узких долинах, которые часто приобретают характер ущелий (каньонов) с очень крутыми склонами. Пойма отсут­ствует. Рельеф бассейна — горный. Продольный уклон таких рек от 5 до 50 ‰ с высокими скоростями течения воды от 2,5 до 5 м/с.

Смоченная водой часть поперечного сечения водотока, перпендику­лярного направлению струй, называется живым сечением. Через живое сечение определяется важнейшая характеристика водотока — расход воды.

Расходом воды называется количество воды, протекающее через жи­вое сечение водотока в единицу времени.

Расход воды для постоянных водотоков определяется по формуле

Q = со •v(м³/с), где Q — расход воды в м /с;

ω — площадь живого сечения в м ;

v — скорость течения воды в м/с.

Расход воды для периодических водотоков определяется по специ­ально разработанному методу ЦНИИС — СоюздорНИИ, который учи­тывает все факторы, влияющие на величину стока:

• метеорологические условия района;

• размеры и очертания бассейна в плане;

• расчлененность бассейна внутренними водоразделами на бассейны второго порядка;

• величину продольного уклона лога и склонов бассейна;

• впитывающую способность почв;

• задерживающую способность бассейна;

• хозяйственную деятельность человека на территории бассейна.
Сток поверхностных вод по своему происхождению может быть

двух видов: ливневой, возникающий в результате сильных дождей, и снеговой, образующийся в результате весеннего снеготаяния.

По методу ЦНИИС — СоюздорНИИ определяется расход ливневого стока и стока от снеготаяния, и по большему из них производится рас­чет отверстий искусственных сооружений.

СНиП установлено, что гидравлические расчеты мостов и труб дол­жны осуществляться на пропуск двух расходов воды: расчетного (Q_р) повторяемостью один раз в 100 лет и максимального (Qmax) со средней повторяемостью один раз в 300 лет. Для обеспечения безопасности дви­жения поездов СНиП предусматривают необходимость возвышения бровки насыпи у малых мостов и труб не менее чем на 0,5 м над под­пертым уровнем воды перед сооружением при максимальном расходе.

Для наблюдения за уровнем воды на всех мостах и трубах устанав­ливают водомерные рейки с верховой стороны в доступных местах. Иногда сантиметровые деления наносят несмываемой краской на одной из граней массивной опоры или на оголовке трубы. На больших мостах наблюдения за колебанием уровня воды в реке ведутся водомерными постами. Результаты наблюдений наносят на график.

Наличие размыва дна реки и подмыва опор устанавливают промерами. Размыв русла может происходить во время прохода высоких вод, когда ско-

рость течения возрастает. Кроме периода паводков, русло промеряют два раза в год: в зимнее время (обычно со льда) перед вскрытием реки и весной после спада высоких вод. Помимо промеров русла и наблюдени­ем за горизонтом воды, ведут наблюдение за скоростью течения и обра­зованием водоворотов, направлением струй главного потока и поймен­ных вод.

Глубина русла реки измеряется по трем створам: по продольной оси моста и на расстоянии 25 м от оси вверх и вниз по течению реки. Для возможности сравнения глубины промеряют всегда в одних и тех же местах.

Положение створов вне продольной оси моста закрепляется свайка­ми, забиваемыми на обоих берегах. Расстояния между точками проме­ров глубин в каждом створе берутся такие, чтобы можно было четко выявить конфигурацию дна русла. Промеры глубин по оси моста при небольшой его высоте производятся непосредственно с пролетного строения. Промеры по другим профилям (выше и ниже моста) выпол­няют с лодки; зимой глубину русла промеряют со льда через проруби (лунки). Результаты промеров русла обрабатывают в виде графика с на­несением отметок горизонта воды, подошвы рельса, низа ферм, заложе­ния фундаментов опор, абсолютных отметок русла. На каждый график наносят результаты предыдущего промера, а при наличии размыва со­ставляется сводный график за ряд лет (рис. 2.2).