Падение реки - это что такое? Как определить падение реки?
Падение реки является важным гидрологическим показателем, характеризующим условия формирования речного стока. Давайте разберемся, что представляет собой падение реки, как его рассчитать и для чего это необходимо.
Определение падения реки
Падение реки это - разница отметок высоты уровня воды в истоке и устье реки, выраженная в метрах. Иногда говорят о полном падении , имея в виду разность отметок истока и устья по всей длине реки.
Падение реки можно определить и для отдельных ее участков, тогда речь идет о падении на участке . Этот показатель часто используют при изучении условий формирования стока, морфологии русла и других характеристик реки.
Тесно связан с падением реки понятие уклона - это отношение падения в метрах к длине участка реки в километрах. Иногда уклон выражают в процентах или промилле.
Падение реки = Разность отметок высоты истока и устья
Уклон реки = Падение реки / Длина реки
Величина падения существенно меняется для рек с разным характером течения. Так для равнинных рек уклон обычно составляет доли метра на километр длины. А в горах на отдельных участках он может достигать десятков метров на километр.
Как рассчитать падение реки
Рассчитать падение реки довольно просто, если известны всего 3 параметра:
- Длина реки в км
- Абсолютная высота истока в метрах
- Абсолютная высота устья в метрах (или 0 м, если река впадает в море/океан)
Падение реки как находить? Нужно вычесть высоту устья из высоты истока. Полученная разность отметок и будет искомым падением реки в метрах. А уклон легко найти, если разделить это значение падения на всю длину реки в км.
Рассмотрим конкретный пример. Допустим, река имеет следующие характеристики:
- Длина - 552 км
- Высота истока - 1248 м
- Высота устья - 243 м
Тогда падение реки составит: 1248 м - 243 м = 1005 м
А уклон реки будет равен: 1005 м / 552 км = 1,82 м/км или 182 промилле.
По значению уклона можно сделать вывод, что река имеет горный характер течения с высокой скоростью воды в русле.
Связь падения реки и ее режима
Падение реки оказывает существенное влияние на формирование режима водотока. Чем больше падение, тем выше скорость течения воды в реке и интенсивнее русловые процессы.
Быстрые горные реки с большим падением имеют стремительный характер течения, каменистое дно, порожистый профиль. Для них характерны резкие колебания расходов воды и высокая паводковая опасность.
Равнинные реки с небольшим падением отличаются спокойным, размеренным течением, извилистыми очертаниями русла и относительно стабильным внутригодовым распределением стока.
Падение реки и энергетический потенциал
Часть потенциальной энергии падающей речной воды может быть использована человеком для выработки электроэнергии на ГЭС. Чем больше падение реки или ее участка, тем выше потенциал для гидроэнергетики.
Однако при строительстве крупных ГЭС существенно изменяется естественный режим реки. Замедляется скорость течения, формируются обширные водохранилища, нарушаются условия нереста рыб и т.д.
Методы определение падения реки на местности
Помимо расчетного метода, падение реки или ее участка можно определить непосредственно в полевых условиях с использованием геодезических измерений.
Для этого проводят промеры глубин по створам выше и ниже по течению с последующей графической обработкой данных. Полученный профиль позволяет точно определить падение на участке и другие параметры.
Использование падения рек при гидротехническом строительстве
Данные о падении и уклоне реки играют важную роль при проектировании и строительстве различных гидротехнических сооружений.
Эти параметры учитывают при возведении плотин ГЭС, прокладке трубопроводов и других пересечениях реки инженерными коммуникациями, обеспечении условий судоходства.
Прогнозирование паводков по данным о падении
Знание падения и уклона русла позволяет делать обоснованные оценки паводкоопасности на различных участках реки. Чем круче склоны долины и больше перепады высот на пути течения, тем выше вероятность возникновения катастрофических паводков.
Влияние плотин ГЭС на изменение падения реки
Строительство крупных гидроэлектростанций кардинально меняет естественный режим и морфологию русла реки. В месте сооружения плотины резко уменьшается падение реки, замедляется скорость течения.
Выше плотины образуется обширное водохранилище, ниже - река превращается фактически в озеро с очень малым уклоном. Такие резкие изменения падения влекут негативные экологические последствия.
Методы восстановления падения реки после зарегулирования
Для смягчения неблагоприятных эффектов зарегулирования рек применяют специальные природоохранные мероприятия по реабилитации участков ниже ГЭС.
Например, сооружаются искусственные перекаты и быстрины, имитирующие естественное падение. Это позволяет частично восстановить морфологию русла и улучшить экологические условия.
Определение падения при изысканиях для гидроузлов
При проведении инженерных изысканий для проектирования ГЭС очень важно точно определить падение реки и его изменения для правильной оценки энергетического потенциала.
Кроме картографических материалов здесь активно используют геодезические и гидрометрические съемки русла, дистанционное зондирование рельефа дна.
Влияние падения на выбор типа гидроузлов
Падение реки на участке предполагаемой застройки гидроузлом является одним из определяющих факторов при выборе конструкции сооружения и его основных параметров.
Например, при малом падении целесообразно сооружение низконапорного гидроузла, а при большом - высоконапорной плотины и здания ГЭС.
Влияние падения реки на выбор места переходов трубопроводами
При прокладке трубопроводов (нефтепроводов, газопроводов, водоводов и т.д.) через реки очень важно правильно выбрать место пересечения. От этого зависит обеспечение надежности и безопасности конструкций.
Одним из определяющих факторов здесь является значение падения реки и интенсивность русловых деформаций. Предпочтительны участки с минимальными глубинами и устойчивым руслом, где падение невелико.
Учет падения реки при проектировании причалов и портов
При выборе места для строительства речных причалов и портовых сооружений важно оценить падение и уклон русла на данном участке.
Повышенное падение и скорости течения затрудняют маневрирование судов, швартовку, разгрузочно-погрузочные работы. Поэтому предпочтительны пологие, спокойные участки реки.
Влияние падения на проходимость реки для судоходства
Возможность и безопасность судоходства по реке во многом определяются величиной ее падения и уклона русла. Слишком большие значения этих показателей делают реку труднопроходимой или вовсе непригодной для судоходства.
Поэтому для обеспечения навигации на таких участках приходится сооружать шлюзы, каналы, водохранилища и другие инженерные сооружения для уменьшения падения.
Методы регулирования падения реки в интересах водного транспорта
Для нужд судоходства падение реки можно регулировать различными методами гидротехнического строительства - путем сооружения плотин, шлюзов, каналов, выправления излучин русла и т.д.
Благодаря этому создаются гарантированные глубины на фарватере, устраняются препятствия в виде перекатов, обеспечивается безопасное движение флота.