Построение поперечных профилей и вычисление морфометрических характеристик русла

Поперечные профили строятся для определения фор­мы и размеров водного сечения, а также для графиче­ской интерполяции отметок между промерными точками при составлении плана русла реки (участка).

Каждый поперечный профиль водного сечения для промерного участка реки строится на миллиметровой бу­маге (формат 203X288 или 288X407 мм) в масштабах: горизонтальный 1 см — 1 м, вертикальный 1 см — 0,2 м или 1 см — 0,5 м (рис. 10). Профиль строится по данным записи в промерной книжке (см. табл. 3), причем на каждой промерной вертикали откладывается глубина со срезкой и точки дна соединяются прямыми линиями. На линии поверхности воды выписывается рабочий уро­вень в абсолютных отметках, к которому отнесены про­меры.

Для каждого профиля вычисляются основные мор-фометрические характеристики водного сечения, ис­пользуемые для гидрологических и гидравлических рас­четов, вычисления расхода воды и т. д.

Площадь водного сечения ω (F) — площадь, ограни­ченная профилем русла и уровнем воды (м²), определя­ется планиметрированием или с. помощью палетки или вычисляется аналитическим способом. Промерные вер­тикали разбивают водное сечение на ряд трапеций, и только участки, примыкающие к урезам берега, могут иметь форму прямоугольного треугольника, если глуби­на на урезе равна нулю (рис. 11).

Площадь прибрежных участков, имеющих форму тре­угольника, вычисляется по формулам:

и .

Площадь отдельной трапеции между какими-либо промерными веритикалями определяется по формуле:

Общая площадь водного сечения реки вычисляется как сумма частных площадей

Номер промерных вертикалей	Ур. п. б. Ур. л.б.
Расстояние от постоянного начала, м
Глубина, м	0,00 0,20 0,65 0,82 0,98 1,20 1,22 1,25 1,20 1,20 1,27 1,30 1,22 1,20 1,20 1,30 1,41 0,53 0,00
Отметка дна, м абс.	103,86 103,66 103,21 103,64 102,88 102,66 102,64 102,61 102,66 102,66 102,59 102,56 102,64 102,66 102,66 102,56 102,45 103,33 103,86
Грунт	Ил	Песок	Ил

Рис. 10. Поперечный профиль водного сечения № 1 (р. Березина—«Геобаза БГУ»): Н= 103,86 м; F= 18,14 м»; B =18.00 м; h_ср. = 1,00 м; h_max = 1,41 м; χ= 18,52 м; R =0,98 м.

где h₁, h₂,…, h_n – глубины со срезкой уровня; b₁, b₂ ,…, b_n – расстояния между промерными вертикалями.

На гидрометрических створах, при измерении расходов воды через поперечное сечение реки, кроме площади.

Рис. 11. Схема вычисления площади водного сечения и длины смочен­ного периметра

водного сечения определяют площадь живого сечения, которая при наличии течения воды в пределах всего се­чения равна ему, а при наличии в нем мертвого прост­ранства (застойная зона) меньше площади водного се­чения на величину площади мертвого пространства.

Ширина реки (водного сечения) В определяется как разность между расстояниями от постоянного начала до урезов берега.

Средняя глубина h_ср водного сечения вычисляется как частное от деления площади водного сечения на его ширину А_Ср —ю/5.

Максимальная глубина п_тах на профиле устанавли­вается по данным промерной книжки из исправленных глубин на срезку.

Смоченный периметр χ — длина линии дна реки на профиле между урезами воды. Величина χвычисляется

как сумма гипотенуз прямоугольных треугольников (см. рис.11) по формуле

где b₁, b₂, …, b_n+1— расстояния между промерными вер­тикалями, м; h₁,h₂, …, h_n — глубина промерных верти­калей, м.

Из сопоставления значения ширины водного сечения В = 18,00 м и смоченного периметра χ=18,52 м (см. рис. 10) видно, что для данной формы русла эти величины близки между собой.

Гидравлический радиус R — частное от деления пло­щади водного сечения на длину смоченного периметра: R=ω/χ. Для равнинных рек, ширина русел которых близка к смоченному периметру, величина гидравличе­ского радиуса близка к средней глубине (см. рис. 10): h_ср=ω/B=1,00 м; R=ω/χ=0,98 м.

Гидравлический радиус можно заменить средней глу­биной при условии, что h_ср/B<1/10.

Составление плана русла реки в изобатах

План русла реки (длина 200 м при съемке одной бригадой) строится на листе белой плотной бумаги масштабом 1:200 или 1:500.

На листе проводится линия меридиана С—Ю, откла­дывается азимут и в полученном направлении — линия, соответствующая положению магистрали. Магистраль начинается от профиля № 1, от которого ведется счет горизонтальным расстояниям (рис. 12). Перпендикуляр­но магистрали в масштабе через 10 м восстанавливают­ся линии профилей (створы), на которых откладывают­ся расстояния до урезов правого и левого берегов (по данным записи из промерной книжки); у точек урезов записываются соответствующие рабочие уровни воды в абсолютных отметках. Например, для профиля № 1 (см. табл. 3 и рис. 12) от магистрали (постоянное начало) до уреза правого берега откладывается в масштабе 2,0 м, а до уреза левого берега—20,0 м. Аналогично определя­ется положение урезов для всех профилей. По получен­ным точкам проводятся линии урезов левого и правого берегов.

Рис. 12. План участка р. Березены («Геобаза БГУ») по размерам от 24/VI 1978 г.: сечение изобат 0,25 м; уровень воды 103,86 м абс.

Согласно записям в промерной книжке на каждом профиле плана реки наносятся точки промерных верти­калей (по расстоянию от постоянного начала); у точек выписываются соответствующие глубины со срезкой.

Изобаты (линии равных глубин) проводят через 0,25 или 0,5 м в зависимости от наибольшей глубины так, чтобы число изобат было 5—10. Изобаты проводят­ся на основе интерполяции отметок глубин между про­мерными вертикалями, осуществляемой аналитически или графически (чаще).

Графическая интерполяция выполняется на каждом построенном поперечном профиле водного сечения. Для этого согласно выбранному сечению изобат по верти­кальному масштабу глубин определяются точки и их по­ложение проектируется на линию уровня воды, а затем переносится на план.

Изобаты следует проводить плавно. В зависимости от местных повышений или понижений дна изобаты мо­гут быть закругленными или замкнутыми, тогда направ­ление их должно быть согласовано с точками наиболь­ших и наименьших глубин по смежным профилям. Изо­баты должны иметь надписи в разрыве и за пределами профилей.

На плане проводится линия пунктиром наибольших глубин (см. рис. 12), которая проходит через точки наи­больших глубин на каждом створе, и стрелкой показы­вают направление течения. Указывается дата промеров, уровень, к которому отнесены промеры, сечение изобат, азимут магистрали и масштаб плана. Изобаты (линии и цифры) наносят синей, береговую линию зеленой, осталь­ные линии и подписи черной тушью.