6. Розподіл швидкості в живому перерізі водного потоку.

Швидкість течії води в річках неоднакова в різних точках потоку. Вона змінюється і по глибині і по ширині потоку. По глибині найменша швидкість під впливом шорсткості русла спостерігається біля дна і берегів. Швидкість зростає від дна, спочатку дуже швидко і на деякій глибині досягає величини близької до середньої швидкості потоку. Далі вверх до поверхні потоку швидкість наростає повільніше (рис. 2.4).

Рис. 2.4 – Крива розподілу швидкості течії по вертикалі

Зміну швидкості течії на вертикалі можна представити графіком (кривою), який називається епюрою швидкостей. На водній поверхні швидкість найбільша в середній частині потоку і найменша біля берегів. Лінія, яка з’єднує плавною лінією точки на поверхні річки з найбільшою швидкістю, називається стрижнем.

Наглядну ілюстрацію розподілу швидкості по живому перерізу дають ізотахи – лінії однакових швидкостей течії. По живому перерізу швидкість збільшується від берегів і дна до середини і вверх з максимальною швидкістю біля поверхні. Якщо по довжині потоку з’єднати всі точки окремих живих перерізів з максимальною швидкістю плавною лінією, отримаємо динамічну вісь потоку. На розподіл швидкостей у водотоці дуже впливає рельєф дна, льодовий покрив, швидкість і напрямок вітру. При наявності на дні підвищення, швидкість потоку поступово зростає від дна до верху підвищення, а потім різко збільшується. На плесах швидкість значно менша, ніж на перекатах.

При наявності льодового покриву розподіл швидкості по глибині має особливий характер. На початку льодоутворення, коли нижня поверхня льоду нерівна, шорсткість його значна, максимум швидкості наближається до дна. Далі при згладжуванні нижньої поверхні льоду максимум швидкості переміщується ближче до поверхні. Розподіл швидкості по живому перерізу під льодом теж інший. Ізотахи утворюють замкнені лінії, динамічна вісь потоку опускається нижче від поверхні.

Для обчислення середньої швидкості на вертикалі треба площу епюри швидкості поділити на глибину вертикалі. За середню можна також прийняти швидкість, заміряну в точці 0,6 глибини від поверхні (при відсутності льоду). Щоб обчислити середню швидкість у живому перерізі, треба мати витрату води (Q) в м³/c і площу живого перерізу (w) в м². Середня швидкість визначається за формулою:

УЗАГАЛЬНЕННЯ

Річки є одними із найбільш поширених водних об’єктів в Україні. Лише у межах Хмельницької області їх налічується більше 3100 шт. Загальною довжиною близько 9500 км. Кожна річка має свій басейн обмежений вододілом і разом із притоками утворює річкову сітку. Річки течуть по дну річкових долин і формують заплави. Характеристики русла річки змінюються по довжині і впливають на швидкість водного потоку. Опанування основними методами визначення швидкості води у річковому потоці необхідно екологам у їх практичній роботі.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Яка різниця між гідрографічною і річковою сіткою?

2. В яких одиницях виражається коефіцієнт густоти річкової сітки?

3. Що таке падіння річки?

4. Який вид руху води характерний для річок?