Кожна річка і її басейн можуть бути охарактеризовані кількісними показниками - морфометричними характеристиками. До них відносяться довжина річки, площа її водозбору, висотне положення річки і басейну та ін.
Визначення всіх морфометричних характеристик може бути виконано по великомасштабним топографічних картах, даними аерофотознімань і польових досліджень.
Практично найчастіше використовуються карти. Масштаб карт необхідно вибирати відповідно до розмірів басейнів річок - чим менше басейн, тим крупніше повинен бути масштаб карти. Крім того, карти повинні відповідати таким вимогам: новизна і збереження, наявність відомостей про рельєф, повнота зображення гідрографічної мережі, покриття всього басейну картами одного масштабу.
Довжиною річки називається відстань по річці від гирла до витоку в кілометрах.
Джерелом називається початок річки, відповідне місцю, з якого з'являється постійне протягом води в руслі. Джерелом річки часто є джерело, болото, озеро або льодовик.
Гирлом річки називається місце її впадіння в іншу річку, озеро, море. При впадінні річки в озеро або море декількома рукавами за гирло приймається гирло основного рукава.
Якщо річка закінчується зрошувальних віялом, за гирло береться місце розгалуження її на зрошувальні канали. При впадінні річки в затоку, лиман, губу їх довжина до довжини річки не зараховують.
Для великих річок нерідко за початок умовно приймається місце злиття двох річок різних найменувань. В цьому випадку розрізняють гідрографічну довжину (т. Е. Довжину від найбільш віддаленого джерела) і довжину річки даного найменування.
Перед вимірюванням довжини річки на великомасштабної карті визначається і фіксується її витік і гирло, річка розділяється на ділянки з однорідною звивистістю.
Довжина річки може визначатися циркулем-вимірником або курвиметром. При роботі з циркулем довжина річки (ділянки) вимірюється постійним розчином М, що дорівнює 1 або 2 мм. Величина М ретельно встановлюється перед початком роботи і періодично перевіряється в її процесі. Довжини вимірюються двічі. Спочатку від гирла річки до витоку з відліком числа М на кожній дільниці. Потім в зворотному напрямку. Частки М оцінюються на око. Розбіжність між кількістю відкладень при першому і другому вимірах не повинно перевищувати 2%. При виконанні цієї умови за остаточне значення приймається середнє значення.
Довжина річки (ділянки) при вимірюванні циркулем обчислюється за формулою:
де n - середнє число відкладень розчину циркуля; а - значення розчину циркуля в масштабі карти, км; К - поправочний коефіцієнт на звивистість, який визначається для кожної ділянки.
При вимірюванні довжини річки (ділянки) курвиметром визначається відлік за шкалою після просування курвіметра по ділянці. Для зручності при вимірюванні кожної ділянки стрілка приладу встановлюється на нульовий відлік. Вимірювання проводяться два рази - від гирла до витоку і в зворотному напрямку. Розбіжність між результатами не повинно превишать- 0,5-0,7 ділення при масштабі топографічної карти 1: 100 000.
Довжина річки (ділянки) при вимірюванні курвиметром обчислюється за формулою
де n - середній з двох вимірювань відлік великих поділок за шкалою курвіметра; # 916; l - поправка на одну поділку шкали (вказується в свідоцтві приладу); а - ціна ділення курвіметра в масштабі карти.
Ціна поділки курвіметра в залежності від масштабу карти дорівнює: 0,25 км для масштабу 1:25 000; 0,50 км - 1. 50 000; 1,00 км 1: 100 000.
Довжини річок необхідно визначати по картах великого масштабу. За картками середнього масштабу (1: 200 000, 1: 500 000) можна проводити вимірювання довжин річок, зображених двома лініями; по дрібномасштабним картками (1: 1 000 000) можна вимірювати довжину річок, що мають ширину не менше 0,5 см в масштабі карти. Вимірювання довжин в цих випадках проводиться по середній лінії. В результати слід вводити поправочні коефіцієнти, наведені в табл. 1, на які потрібно множити отримані за формулами (1) і (2) значення довжини.
Для періодично діючих малих водотоків і логів довжину визначають за картками або натурної зйомкою на всьому протязі головного логу, ясно помітного в натурі або добре вираженого горизонталями на карті.
Площа басейну і водозбору. Територія, на якій розташована річка, і з якої вона отримує водне харчування, називається басейном, або водозбором річки. Виділяють поверхневий і підземний водозбори. Межі підземного водозбору часто не збігаються з поверхневими. Але з огляду на труднощі їх визначення водозбір річки зазвичай визначається тільки по поверхневим кордонів (вододільній лінії).
В межах деяких басейнів можуть перебувати області, з яких вода надходить в низини або озера, не пов'язані поверхневими водотоками з річковою мережею даного басейну. Вода тут витрачається на випаровування і харчування підземних вод, що йдуть за межі басейну. Такі області відносяться до безстічних, вони не повинні включатися в водозбірну площа річки.
Значення поправочних коефіцієнтів при вимірюванні довжин річок
по картах різних масштабів
Кордон між суміжними водозборами називається вододілом. Вододіл проходить по найбільш високим точкам земної поверхні, розташованим між басейнами сусідніх річок, розділяє звернені в протилежні сторони покатости земної поверхні і відокремлює площу, з якої отримує водне харчування дана річка, від площ, стік з яких відбувається в сусідні ріки. У межах басейну можуть перебувати окремі точки з відмітками, що перевищують позначки вододілу.
Площі басейнів річок найчастіше визначаються за картками. На карті виділяються площі водозборів головної річки, основних приток і міжбасейновим простору (рисунок 1А).
Міжбасейновим просторами називаються такі ділянки схилів, стік з яких відбувається безпосередньо в головну річку. Вони розташовані між площами водозборів приток, що впадають і головну річку з одного берега. Міжбасейновим простору нумеруються в напрямку від витоку до гирла спочатку по правому, потім по лівому берегах.
Площі водозборів малих річок можуть розташовуватися в межах однієї широтной зони, басейни же великих річок іноді охоплюють кілька широтних зон.
Широтной зоною називається частина поверхні земної сфероїд, укладена між двома суміжними паралелями. Частина широтной зони, яка знаходиться між двома суміжними меридіанами, називається трапецією. Площі трапецій обчислюються за формулами геодезії. Найчастіше вимір площ проводиться планіметром або палеткой.
При визначенні площі планіметром спочатку обчислюється ціна ділення планіметрії. Ціна поділки планиметра являє собою відношення площі трапеції в квадратних кілометрах до числа поділів планиметра, що отримується при обводі трапеції по контуру на карті. Так як площі трапецій різні, різні і ціни поділу планіметрії для цих трапецій. При роботі по картах великого масштабу, коли басейни річок менше трапецій, для визначення ціни ділення планіметрії зазвичай обводиться квадрат площею 5х5 або 10х10 см або інша фігура з відомою площею. Ціна поділки планиметра в цьому випадку визначається як відношення площі фігури в масштабі карти в км 2 до різниці відліків по планіметрії, отриманої при її обводі. Обвід площ проводиться 2-3 рази. Допустиме розходження в різницях відліків по планіметрії становить 7-2% середньоарифметичного значення різниць. Ціна поділки планиметра обчислюється до чотирьох значущих цифр (3).
При визначенні площ планіметрії контур обводиться при двох положеннях полюса планиметра - вправо і вліво від обводімой площі. Полюс планиметра може перебувати і всередині обводімого контуру, в цьому випадку необхідно визна-ділити «постійне число» планиметра q. Постійне число планиметра обчислюється за формулою:
де F, см 2 - відома площа заданої фігури; k - ціна ділення планіметрії; n - середня різниця відліків планиметра при обводі цієї фігури при положенні полюса всередині контуру. Площі обчислюються за формулами:
· При положенні полюса планиметра поза контуром:
· При положенні полюса планиметра всередині контуру
де п2. n1 - кінцевий і початковий відлік по планіметрії; q - постійне число планиметра.
При визначенні площ дуже малих водозборів вони обводятся по контуру кілька разів без проміжний час. Різниця кінцевого і початкового відліків, поділена на число обводок, дасть число поділок, відповідне одноразової обводке.
При роботі з планіметром кожна площа обводиться не менше двох разів. Допустиме розходження різниць відліків складає 1/200 середньоарифметичного значення різниць. Для площ, відповідних 50-200 контрольними позначками планиметра, різниця відліків при обведення не повинна перевищувати 1-2 ділення. Якщо ці вимоги не досягнуті, робота повторюється до отримання задовільних результатів.
Площі можуть бути виміряні палеткой. Палітра представляє собою кальку, розграфлену на рівновеликі квадрати. Площа одного квадрата, виражена в масштабі карти, називається ціною поділки палетки.
Палітра в двох-трьох положеннях накладається на план або карту басейну. У кожному положенні підраховується число повних клітин палетки, розташованих в межах контуру басейну. Неповні квадрати, що перетинаються лінією вододілу, підсумовуються на око. Загальна кількість клітин палетки, розташованих в межах басейну, помножене на ціну поділки палетки, дасть площа в квадратних кілометрах. Допустиме розходження площ, отриманих при різних положеннях палетки, становить 1/100 середнього значення.
Палітра застосовується при вимірюванні малих площ, коли їх вимір планіметром дає лише одне-два ділення. Палетки знаходять застосування при вимірюванні дуже вузьких, вигнутих ділянок площ (як, наприклад, площі між горизонталями) і профілів, накреслених на міліметрівці, яка сама може служити палеткой.
Точність площ водозборів головної річки, основних приток і міжбасейновим просторів необхідно контролювати. Сума приватних площ (приток і міжбасейновим просторів) басейну повинна бути дорівнює площі водозбору головної річки. Допустима нев'язка не перевищує 1/100 загальної площі. Отримана невязка розкидається пропорційно площам окремих контурів. Сума площ, розміщених в межах однієї трапеції, повинна дорівнювати її математичної площі.
При вимірюванні площ малих водозборів вони повинні бути визначені по картах такого масштабу, при якому ці водозбори зображуються площами не менше 5 см 2. При відсутності таких карт і планів, а також в тих випадках, коли водозбори виражені неясно або площі менше 0,25 км 2. необхідно проводити зйомку водозборів в натурі.
Лінії вододілів проводяться, починаючи від гирла замикаючих створів річок і далі по лініях хребтів і вершин височин, як показано на малюнку 1 А. При перетині замкнутих горизонталей лінія вододілу підводиться до місць їх найбільшого перегину. Усередині обмеженого замкнутої горизонталлю простору вододіл повинен слідувати загальному вигину обмежує горизонталі і проходити приблизно на однаковій відстані від розсікає горизонталі. Якщо всередині замкнутого горизонталлю простору на карті показані вершини висотних відміток, то лінію вододілу слід проводити через ці позначки. При перетині сідловин лінію вододілу необхідно проводити по їх найвищим точкам.
Малюнок 1. Річковий басейн (А) і граф його річкової мережі (Б)
Результати обробки топографічних карт оформляються в таблицю. Приклад, виконаний по малюнку 1 А, представлений в таблиці 2.
Примітка: М / Б - міжбасейновим простір; Руч. б / н - струмок без назви
Гідрографічна мережа Разом з притоками, які вливаються в них на шляху до моря, річки утворюють мудрі, своєрідні малюнки гідрографічної мережі, добре видимі з повітря і знайомі нам по картах. В окремих місцях конфігурація цих мереж настільки складна, що у геоморфологов (вчених, які вивчають формування й зміна рельєфу місцевості) виникають серйозні проблеми з визначенням їх походження. Гідрографічні мережі можуть мати різні конфігурації в залежності від декількох факторів: клімату, відносної твердості і пухкості поверхневих порід, ухилу місцевості, а також її геологічної історії (включаючи рух земної кори і періоди горотворення).
Сукупність струмків, річок і річок, що з'єднуються один з одним і в кінці кінців виливаються в море або безстічне озеро, носить назву річкової системи. Одна з річок системи, вважається головною і дає назву всій системі, всі інші річки є її притоками. До середини XX-го століття в Європі широко використовувалася висхідна порядкова класифікація, тобто найбільш розгалужений головний або корінний потік відноситься до I порядку, менші, другорядні річки послідовно позначаються зростаючими порядками, і, нарешті, елементарні потоки мають вищим порядком.
Для схематичного зображення річкової системи складається гідрографічна схема. На основі топографічних карт обраного масштабу будується граф річкової мережі без урахування реальних геометричних розмірів видатків, послідовно включаються в річкову систему (див. Рис. 1 Б).
Список річок басейну складається по картах великого масштабу. У список зазвичай включаються водотоки довжиною 10 км і більше і водотоки меншої довжини, якщо вони мають водогосподарське значення. Річки в списку поміщаються в наступному порядку: головна річка, її верхній приплив, перший верхній приплив цього припливу і т. Д. Якщо річка утворюється злиттям двох водотоків, спочатку наводиться лівий водотік і його притоки, а потім правий водотік з притоками. У списку вказується назва річки, в яку впадає розглянутий водотік, з якого берега впадає, відстань від гирла по головній річці до місця впадання припливу, довжина і площа розглянутого водотоку.
Коефіцієнт звивистості і густота річкової мережі. Коефіцієнт звивистості (Кізв) річки визначається як відношення істиною довжини річки до довжини прямої лінії (відрізка), що з'єднує витік і гирло річки.
Густота річкової мережі D являє собою довжину річкової мережі, що припадає на 1 км 2 площі будь-якої території. Для басейнів річок D визначається як відношення суми довжин всіх видатків L до площі басейну річки F, і вимірюється в км / км 2:
де L =, км. Густота річкової мережі дає питому протяжність водотоків, характеризує умови стікання поверхневих вод - чим більше густота річкової мережі, тим вони сприятливіші.
По густоті річкової мережі можна приблизно оцінити середню довжину схилів. Допускаючи, що водотік тече по середині водозбору, середня довжина схилів Lскл може бути розрахована за формулою: