СКОРОСТЬ И НАПРАВЛЕНИЕ ТЕЧЕНИЯ(ВОДНЫЙ РЕЖИМ РЕК)
Движение воды в реках происходит под действием силы тяжести, поэтому скорость течения в речном потоке зависит главным образом от продольного уклона реки, расхода воды и шероховатости русла.Расходом называется количество воды, протекающей через поперечное сечение русла, ограниченное его контуром и поверхностью воды, в одну секунду. Расход воды выражается в кубических метрах и может быть определен по формуле:
где w — площадь поперечного (живого) сечения русла, м2; vт — средняя скорость потока в данном сечении, м/с.
С увеличением расхода воды и уклона реки скорость течения увеличивается, а с увеличением шероховатости русла — уменьшается.
В руслах рек, кроме основного продольного поступательного движения воды, существуют внутренние циркуляционные течения, вызванные вращением Земли, центробежной силой инерции водного потока на изгибах русла, сопротивлением руслового рельефа и т. п. Схема внутренних течений на изгибе русла показана на рис. 57.
а-поперечный разрез; б-план; 1-вогнутый подмываемый берег; 2-направление течения на поверхности; 3- выпуклый берег; 4-направление течения у дна
Определение скоростей и направлений течения производится с помощью гидрометрических вертушек и поплавков.
В поперечном сечении русла наибольшие скорости течения соответствуют наибольшей глубине, по высоте они наблюдаются примерно на 0,2 глубины от поверхности воды. Главная струя потока, направленная по его динамической оси и совпадающая с наибольшими глубинами, называется стрежнем. К берегам и дну реки скорости течения уменьшаются.
Направление течения на реках определяется по отношению к оси судового хода. На направление течения оказывает влияние очертание рельефа русла, а
также колебание уровня воды. В половодье струи потока на отдельных участках реки могут изменять направление по отношению струй меженного потока в значительных пределах (до 90° и более).
С подъемом уровня воды наблюдается растекание струй воды от стрежня к берегам, так как в области стрежня уровень воды в тот момент выше, чем у берегов, и наоборот, при спаде воды на стрежне уровень становится ниже, чем у берегов, и струи воды стекаются от берегов к стрежню.
На некоторых участках рек в силу местных причин в потоке образуются неправильные и затрудняющие судоходство течения. К ним относятся прижимные, затяжные и свальные течения, а также суводи и майданы.
Прижимным называется течение, под действием которого движущиеся суда сносятся (прижимаются) к берегу или какому-либо объекту. Оно обычно возникает на изгибах русла и действует в сторону вогнутого берега. Такие течения опасны для одиночных судов и особенно для составов, следующих по течению, так как на изгибе русла у судов (составов) возникает еще и центробежная сила, стремящаяся прижать их к вогнутому берегу.
Затяжными называются течения, направленные из основного русла в прораны, протоки, воложки. Большие скорости у затяжных течений наблюдаются в половодье и в паводки. Судам и составам при следовании в местах действия таких течений рекомендуется держаться по возможности дальше от прорана, протоки или воложки.
Свальными называются течения, пересекающие ось судового хода под некоторым углом. Они вызываются поперечным уклоном водной поверхности и почти всегда проходят через мелководье. Движущиеся суда и составы смещаются свальным течением с оси судового хода и могут быть посажены на мели.
Суводью называется горизонтальное вращательное движение воды за выступами, вдающимися в русло. У суводей правого берега вращение воды происходит по часовой стрелке, левого— против. На крупных реках часто наблюдаются суводи, имеющие в диаметре несколько десятков метров и скорость вращательного движения воды до нескольких метров в секунду. При следовании через суводь наблюдается рыскливость судов.
Майданом называется вращательное движение воды за подводным препятствием, а также при слиянии двух потоков с большими скоростями.