Râul de culoare Dimensiunile și forma patului râului variază foarte mult pe lungimea râului, în funcție de conținutul de apă al râului, de structura valei și de natura rocilor care alcătuiesc albia râului. Caracteristicile morfologice ale canalului pot fi oharaktirizovani cu ajutorul planului canalului cu izobații sau contururi și profilul transversal al canalului.
Secțiunea transversală a canalului printr-un plan vertical perpendicular pe direcția fluxului este numită secțiunea transversală a debitului apei. Parte din zona secțiunii de apă, unde se observă viteze de curgere, se numește aria secțiunii vii. Aceeași parte a zonei secțiunii apei, unde vitezele de curgere sunt practic absente, se numește aria spațiului mort.
În secțiunea live a fluxului, zona secțiunii vii # 969; (km 2) și perimetrul umed # 967; (m), care este lungimea liniei care marchează partea umedă a secțiunii vii. Raportul dintre suprafața secțiunii vii și perimetrul umed se numește raza hidraulică R. Astfel, R = # 969; / # 967; Raportul ariei secțiunii vii cu lățimea râului B se numește adâncimea medie h a secțiunii vii sau h = # 969; / B.
Elementele unei secțiuni vii - aria ei, raza hidraulică, adâncimea medie - nu rămân constante. Valorile lor sunt direct proporționale cu nivelul apei din râu: cu niveluri crescătoare cresc, scad cu descreștere.
Secțiunea longitudinală a râului. Profilul longitudinal al râurilor este caracterizat de profilul longitudinal al văii râului și de profilul longitudinal al suprafeței apei. Diferența în înălțimile Dh a oricăror două puncte ale suprafeței apei de-a lungul lungimii râului se numește căderea acesteia. Raportul dintre magnitudinea căderii și lungimea acestei secțiuni a L este numit panta i a râului. În acest fel. i = Dh / L Căderea este de obicei exprimată în metri pe 1 km; panta este o cantitate fără dimensiuni și se exprimă sub forma unei fracții zecimale sau per mil (în centimetri per 1 km).
Profilul longitudinal al râului caracterizează variația de-a lungul lungimii fluxului de urme de fund și suprafața liberă a apei. Linia de jos de-a lungul profilului longitudinal este întotdeauna ondulată datorită alternării locurilor adânci și adânci în albia râului. Linia profilului longitudinal al suprafeței apei este relativ netedă. Atunci când se trasează profilul longitudinal, cotele verticale și orizontale sunt diferite, deoarece diferența înălțimii sursei și a gurii este de multe ori mai mică decât lungimea râului.
De obicei profilele longitudinale sunt construite de-a lungul liniei celor mai mari adâncimi. Profilul longitudinal prezintă: linia de jos a râului de-a lungul canalului; nivelul scăzut al apei; nivelul maxim al apei; linii ale malului drept și stâng; rulouri, praguri, locuri de confluență a afluenților; stâlpi cu ecartament, rapitoare, poduri, diguri.
Pentru o evaluare globală a pantei râului introdus conceptul de „mediu ponderat pantă» I (% o), care este un profil de spart pantă turtit convențional, echivalentă cu valoarea pantei privat mare a profilului longitudinal al cursului de apă.
unde, li - secțiuni specifice ale profilului longitudinal dintre punctele de înclinare, km; L - lungimea hidrografică a cursului de apă până la punctul de observare, km; I i - pante medii parțiale ale secțiunilor individuale ale profilului longitudinal al cursului de apă,% o.
Profiluri ale unor râuri, desigur, au un caracter diferit, în funcție de panta văii, litologia în curentul principal și în zona de captare, gidologicheskog regim de curgere a apei și poziția pat sedimente în termeni, și de alți factori.
Au fost stabilite următoarele tipuri de profile longitudinale ale fundului râurilor:
1. Concave cu o scădere a pantei fundului de la sursă la gura râului.
2. Linia dreaptă. cel mai adesea observate în râurile mici.
3. Convex cu o creștere a pantei fundului de la sursă la gura râului.
Rearanjarea profilului longitudinal este în majoritatea cazurilor însoțită de o eroziune profundă și planificată (laterală).
Profilul transversal al râului. Forma profilelor transversale ale râurilor este foarte diversă. Deci, pe secțiunile curbate, profilul fundului râului este asimetric. Vertical cu o adâncime mai mare este deplasat mai aproape de banca concavă. Linia de suprafață a apei în secțiune transversală are o pantă, cu excepția cazurilor foarte rare, când în secțiunile curbilinii ale râului forța centrifugă și forța de deformare a rotației Pământului dau un adaos algebric. Forma secțiunilor transversale poate fi schematizată sub forma unei parabole. Pentru canalele cu inundații este posibilă schematizarea sub formă de canal parabolic și o luncă inundabilă simetrică sau asimetrică.
Profilul transversal arată: fundul sau patul este partea cea mai de jos a profilului transversal (partea subacvatică a canalului); marginea apei (dreapta și stânga) - linia de intersecție a apei din canal cu țărmul (adâncimea apei este zero); partea de sus a canalului (de la dreapta și de la stânga) deasupra marginii apei; linia de conjugare a țărmului cu fundul canalului; adâncimea canalului (h) - distanța verticală de la fund la nivelul apei; înălțimea țărmului este excesul marginii sale deasupra marginii apei; lățimea canalului (L) este distanța dintre lopatele băncilor.
Profilul transversal al suprafeței apei din râu. Profilul transversal al suprafeței apei râului, în general, nu reprezintă o linie orizontală. Se caracterizează, pe de o parte, de prezența excesului de nivel al apei la o băncă deasupra nivelului celuilalt, iar pe de altă parte, într-o serie de cazuri, reprezintă curbe destul de complicate.
Motivele diferenței de nivel dintre băncile opuse sunt următoarele. Râul nu este niciodată drept. Când apa se deplasează într-o secțiune cu rotunjire, se dezvoltă forța centrifugă. Gradul de curbură al canalului este caracterizat de așa-numita rază de curbură, care este raza cercului a cărui arc coincide cu curba reprezentând forma canalului din această secțiune. Centrul unui cerc este numit centrul curburii. Fiecare particulă de apă, care se deplasează pe o rotunjire, simte acțiunea unei forțe centrifuge direcționată de-a lungul razei de curbură (figura 7).
Amplitudinea acestei forțe
unde m este masa particulei; v este viteza longitudinală a particulei; R este raza de curbură. În figura 7a, această forță este reprezentată ca un vector îndreptat spre banca concavă. Sub acțiunea acestei forțe, particula se va grăbi să treacă la banca concavă.
Fiecare particulă, în plus, este sub acțiunea gravitației f. prezentat în Fig. 7b sub forma unui vector orientat vertical în jos de-a lungul verticalei. În aceeași figură, forța P1 este prezentată ca o linie orizontală.
Rezultatul ambelor forțe P formează un unghi a cu un vector direcționat vertical reprezentând forța f.
Se știe că suprafața plană este întotdeauna normală față de rezultatul tuturor forțelor îndreptate spre ea. Astfel, nivelul suprafeței sub influența a două forțe - forțele centrifuge P1 și tyazhestif - DE ia poziția care face un unghi a, egal cu unghiul dintre forțele F și f, ca unghiurile partea FMR și EMB reciproc perpendiculare. Se știe că forța de gravitație este f = mg. unde m este masa particulei; g este accelerația datorată gravitației. Din triunghiul fMP este clar că tga = P1: Deoarece unghiul a este de obicei mic, putem lua sina egală cu tga. Din triunghiul EMB rezultă că exemplu, în cazul în care V = 2,5 m / c, B = 200 m, R = 200 m, și, prin urmare, și anume nivelul apei în mal concav la 32 cm mai mare decât convexă.
Fig. 7. Efectul forței centrifuge asupra suprafeței apei din cot.
a - planul site-ului, b - secțiunea live.
Un alt motiv care cauzează o diferență în nivelurile de pe malurile opuse. este forța Coriolis. Se știe că sub acțiunea rotației Pământului în jurul axei, toate corpurile în mișcare se abat de la direcția inițială de mișcare din emisfera nordică spre dreapta, în partea de sud - în stânga. Valoarea forței Coriolis
unde m este masa particulei; w este viteza unghiulară a rotației diurne a Pământului; j - latitudinea locului. La fel ca în cazul precedent, rezultanta celor două forțe - gravitatea și P2 Coriolis va face un unghi cu direcția gravitației, prin urmare, suprafața apei va face același unghi cu planul orizontal. Prin urmare, panta transversală cauzată de acțiunea forței Coriolis va fi
sau, deoarece 2 w = 0,0001458,
Pentru caz. considerată mai devreme, i. pentru debitul râului cu viteza V = 2,5 m / sec la 200 m lățime râului, și j = 55 la 0. cruce pantei i = 0.000030, iar nivelul apei în exces în partea dreaptă deasupra levogoDh y = 0,003 m, sau 0,3 cm.
În acele cazuri în care direcția forței Coriolis coincide cu direcția forței centrifuge a curgerii asupra curburilor, rezultatul acestor forțe va fi egal cu suma lor, adică P1 + P2. cu direcții opuse ale acestor forțe, rezultatul va fi egal cu diferența lor, adică P1 -P2.