1 Гидрология. Задачи и значение гидрологии.

Наука, изучающая режим и деятельность воды на поверхности земного шара, называется гидрологией. Она подразделяется на океанологию, гидрогеологию и гидрологию суши. Океанология изучает процессы, происходящие в мировом океане, гидрогеология — режим и свойства подземных вод. Гидрология суши изучает режим поверхностных вод, имея три самостоятельных направления — гидрологию рек, гидрологию озер и гидрологию болот. Большинство инженерных задач связано с ис­пользованием рек, поэтому речная гидрология и получила наибольшее развитие. Гидрология рек, как часть гидрологии суши, занимается иссле­дованием закономерностей изменяющегося состояния водных объ­ектов, соответственно физико-географическим условиям бассейна, а также гидротехническим мероприятиям. Гидрологический режим характеризуется многолетними, сезонными и суточными колеба­ниями: 1) Уровней воды (режим уровнен), 2) Расходов воды (режим стока), 3) Температуры воды (термический режим), 4) Ко­личества и состава твердых частиц, переносимых потоком (режим наносов), 5) Химического состава и концентрации растворенных в воде веществ (гидрохимический режим), 6) Изменения русла, реки (режим русловых процессов).

В зависимости от целей и методов изучения водных объектов, а также содержания задач по использованию водных ресурсов в гидрологии суши особо выделяют еще две научные дисциплины: гидрометрию, которая рассматривается как «измерительная часть» гидрологии, в задачи которой входят методы измерений и наблюдений с целью изучения режима вод (измерение и обработка) — высот уровней воды и наносов, скоростей течения и т. п. Другая, выделяемая в отдельную дисциплину часть гидрологии, называется гидрографией, которая занимается изучением и' описанием конкретных водных объектов, а также рассмотрением закономерностей географического распространения вод и особен­ностей морфологии, хозяйственного значения и использования их. Одной из главных задач гидрологии являются водные (гидрологические) исследования, так как на материалах гидрологического изучения режима водных объектов основывается проектирование, строительство и эксплуатация сооружений на них.

2 Реки и речные системы. Элементы речного русла.

Река — это постоянный водоток, текущий в естественном русле и питаю­щийся стоком атмосферных осадков и грунтовых вод с площади своего бассейна. Начало реки называется истоком. Если река вытекает из болота, истоком ее считают место, в котором она имеет сформи­ровавшееся постоянное русло. Если она вытекает из озера, то за исток принимают створ в месте выхода реки. Истоком может быть и створ в месте слияния двух рек. Например, истоком реки Север­ной Двины является створ в месте слияния Вычегды и Малой Двины. Место впадения реки в море, озеро или другую реку называ­ется устьем. Длина реки — это ее протяженность от устья до истока по стрежню реки с учетом всех ее извилин. Линия, соеди­няющая точки наибольших поверхностных скоростей поперечных сечений реки, называется стрежнем. Не следует смешивать поня­тия «стрежень», «фарватер», «динамическая ось». Фарватер — это ход для судов и он зачастую не совпадает со стрежнем реки. Если соединить точки, к которым приложены максимальные ско­рости в ряде последовательных поперечных сечений речного по­тока, то получим динамическую ось реки. Река в плане имеет извилистое русло. Отношение длины реки по стрежню к длине прямой, соединяющей ее устье с истоком, называется коэффициентом извилистости. Величины коэффициен­тов извилистости можно установить по справочникам либо опреде­лить, используя картографические материалы.

Река, которая впадает в море, озеро, называется главной рекой. Река, впадающая в главную реку, называется притоком 1-го порядка. Река, впадающая в приток 1-го порядка, называется притоком 2-го порядка по отношению к главной реке и т. д.

Главная река со всеми ее притоками образует речную си­стему, которую представляют в виде схемы (рис. 2). Реку и при­токи ее изображают в масштабе прямыми линиями. Питание реки водой осуществляется за счет стока поверхност­ных и грунтовых вод с определенной площади земной поверхно­сти, которая называется бассейном или водосбором. Границы бас­сейнов (водосборов) ограничиваются замкнутыми линиями — во­доразделами — проходящими по высшим точкам бассейна. Таким образом, все осадки, выпадающие на площадь, ограничен­ную водораздельной линией, будут стекать в данную реку или речную систему.