Как определить площадь водосбора озера

Определение водосборной площади

Водосборной площадью или бассейном называется участок земной поверхности, с которой вода по условиям рельефа должна стекать в данный водосток (реку, лощину и т.д.). Оконтуривание водосборной площади производится с учетом рельефа местности по горизонталям карты (плана).

Границами водосборной площади служат линии водоразделов, пересекающие горизонтали под прямым углом. На рисунке линии водоразделов показаны пунктиром.

Зная водосборную площадь, среднегодовое количество осадков, условия испарения и впитывания влаги почвой, можно подсчитать мощность водного потока, которая необходима для расчета мостов, площадок дамб и других гидротехнических сооружений.

Построение профиля по горизонталям.

При геолого­разведочных изысканиях и предварительном проектировании ли­нейных сооружений (дорог, водопроводов, газопроводов и т. п.) по топографической карте строят профиль местности. Под профилем понимается чертеж, изображающий разрез местности вертикаль­ной плоскостью. Профиль строят в двух масштабах. Горизонталь­ный масштаб берут равным масштабу карты, а вертикальный в большинстве случаев принимают в десять раз крупнее горизон­тального. Делается это для того, чтобы более выразительно были отражены характерные особенности рельефа.

Пусть требуется построить профиль по линии АВ. Для этого на миллиметровой бумаге строят сетку профиля. В графу «План местности» переносят при помощи измерителя ситуацию с карты в границах прямоугольника, построенного на карте на рассто­янии 1 см по обе стороны от профиля линии АВ. Определяют вы­соты точек пересечения направления АВ с горизонталями (точки 1, 2, 3, с, 4), вычисляют также высоты начала, конца профиля и точек его перегиба, т. е. точек, находящихся на водоразделах и тальвегах. Вносят в соответствующие графы расстояния между намеченными на карте точками и их высоты. Значения высот от­кладывают в заданном масштабе на перпендикулярах, восставленных из ранее намеченных точек. Соединив концы перпендику­ляров, получают линию профиля местности. Чтобы не иметь длин­ных перпендикуляров, для верхней линии сетки выбирают услов­ную высоту (в примере 80 м).

Измерение дирекционного угла и истинного азимута.

Для измерения дирекционного угла, линией через начальную ее точку проводят линию || оси абсцисс и непосредственно при этой точке измеряют дирекционный угол, можно так же продолжить линию до пересечения ею ближайший угол в точке пересечения. Для непосредственного измерения истинного азимута линией через ее начальную точку проводят меридиан и относительно него измеряют азимут.

Номенклатура топографических карт и планов

Номенклатурой называется система нумерации отдельных листов топографических карт и планов разных масштабов. Схема взаимного расположения отдельных листов называется разграфкой.

В нашей стране принята международная система разграфки и номенклатуры топографических карт; ее основой является лист карты масштаба 1:1 000 000.

Вся поверхность Земли условно разделена меридианами и параллелями на трапеции размером 6 o по долготе и 4 o по широте; каждая трапеция изображается на одном листе карты масштаба 1:1 000 000. Листы карт, на которых изображаются трапеции, расположенные между двумя соседними параллелями, образуют ряды, которые обозначаются буквами латинского алфавита от A до V от экватора к северу и к югу. Листы карт, на которых изображаются трапеции, расположенные между двумя соседними меридианами, образуют колонны. Колонны имеют порядковые номера от 1 до 60, начиная с меридиана 180 o ; колонна листов карт, на которой изображена 1–я зона проекции Гаусса, имеет порядковый номер 31.

Номенклатура листа карты миллионного масштаба составляется из буквы ряда и номера колонны, например, N–37.

Листы карты масштаба 1:500 000 получают делением листа миллионного масштаба на 4 части средним меридианом и средней параллелью.

Размеры листа – 3 o по долготе и 2 o по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:500 000 получают, добавляя к номенклатуре миллионного листа справа прописную букву русского алфавита А, Б, В, Г, например, N–37–А.

Листы карты масштаба 1:200 000 получают делением листа миллионного масштаба на 36 частей меридианами и параллелями. Размеры листа – 1 o по долготе и 40′ по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:200 000 получают, добавляя к номенклатуре миллионного листа справа римскую цифру от I до XXXYI, например, N–37–XXIY.

Листы карты масштаба 1:100 000 получают делением листа миллионного масштаба на 144 части меридианами и параллелями. Размеры листа – 30′ по долготе и 20′ по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:100 000 получают, добавляя к номенклатуре миллионного листа слева числа от 1 до 144, например, N–37–144.

Листы карты масштаба 1:50 000 получают делением листа масштаба 1:100 000 на 4 части средним меридианом и средней параллелью. Размеры листа – 15′ по долготе и 10′ по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:50 000 получают, добавляя к номенклатуре листа 1:100 000 справа прописную букву русского алфавита А, Б, В, Г, например, N–37–144–А.

Листы карты масштаба 1:25 000 получают делением листа масштаба 1:50 000 на 4 части средним меридианом и средней параллелью. Размеры листа – 7’30» по долготе и 5′ по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:25 000 получают, добавляя к номенклатуре листа 1:50 000 справа строчную букву русского алфавита а, б, в, г, например, N–37–144–А–а.

Листы карты масштаба 1:10 000 получают делением листа масштаба 1:25 000 на 4 части средним меридианом и средней параллелью. Размеры листа – 3’45» по долготе и 2’30» по широте. Номенклатуру листа карты масштаба 1:10 000 получают, добавляя к номенклатуре листа 1:25 000 справа цифру от 1 до 4, например, N–37–144–А–а–1.

Севернее 60–й параллели листы карт издаются сдвоенными по долготе, севернее 76–й параллели – счетверенными.

Источник

Определение границ водосборной площади

Водосборной площадью называется территория, с которой вода атмосферных осадков стекает к данному пункту водосбора. На рис. 4.7 обозначена плотина АВ на горизонтали с высотой 185 м с зеркалом воды (обозначено штриховкой). Требуется показать на плане границу площади, с которой вода атмосфер6ных осадков стекает к плотине.

Рис. 4.7.Определение границ водосборной площади.

Граница водосборной площади показана пунктиром, которая проходит по водораздельным линиям СDМЕF. Для этого сначала в верховье лощины находят середину седловины М и вершины холмов, примыкающих к ней. От водоразделов к плотине граница проходит перпендикулярно горизонталям.

Читайте также:  Базы отдыха на озере касарги синяя птица

Величина водосборной площади может быть определена на плане графически или механически (планиметром).

к предыдущему разделу к следующему разделу

4. Задачи, решаемые по планам (картам) при изучении местности.

4.8. Определение прямоугольных координат точек на плане (карте) и нанесение точек на план по координатам.

Для удобства определения плоских прямоугольных координат точек местности на планах (картах) и для нанесения на план объектов по их координатам, строится координатная сетка, представляющая собой систему квадратов, образованных линиями, параллельными координатным осям. которая иногда называется километровой, т.к. подписи значений координат линий сетки выражаются в км. На планах масштабов 1:500—1:10000 линии координатной сетки проводят через 10 см на плане, на картах масштабов 1:25000 и 1:50000 — проводят соответственно через 4 и2 см (1 км на местности).

Все точки, лежащие на горизонтальной линии координатной сетки, имеют одинаковую абсциссу; все точки, лежащие на вертикальной линии, имеют одинаковую ординату.

Приближенно местоположение какого-либо объекта на плане можно указать, назвав квадрат сетки, в котором он расположен. Для этого надо прочитать подписи горизонтальной и вертикальной координатных линий, образующих юго-западный угол квадрата. Поэтому координаты точек х и у, расположенных внутри одного квадрата координатной сетки на плане (карте), содержат одинаковое число значений километров или долей километра, представляющих координаты хп и уп его юго-западного угла (рис.4.8, а) . Тогда координаты хА и уА некоторой точки А на плане определяют по формулам:

где : хп и уп — координаты юго-западного угла квадрата, внутри которого расположена точка А (списывают с плана); а и с — расстояния от точки А до южной и западной сторон квадрата, измеренные циркулем при помощи поперечного масштаба по перпендикулярам, опущенным из этой точки на стороны квадрата.

Координаты точки Адля контроля могут быть определены и от координат других углов квадрата:

от северо-западного угла по формулам

от северо-восточного угла по формулам

от юго-восточного угла по формулам


Рис. 4.8. Схема определения координат точек.

При нанесении, например, точки Р по координатам х= 6 176600 м, у=6 329350 м на план прежде всего находят квадрат сетки, в котором расположена эта точка — 7629 (рис.4.9). Затем от нижней линии этого квадрата откладывают циркулем 600 м на боковых сторонах квадрата. Для контроля от верхней координатной линии вниз откладывают 400 м, т.е. дополнение до полной длины квадрата.

После этого наколы, выполненные циркулем, соединяют по линейке тонкой линией. Затем от левой вертикальной линии квадрата по нижней и верхней его сторонам откладывают расстояние 350 м, а для контроля от правой линии квадрата — дополнение до полной длины квадрата.

Проведя через полученные наколы циркуля тонкую вертикальную линию, определяют точку Р на пересечении линий.

Если план (карта) деформированы, то при измерениях необходимо учитывать поправку за деформацию бумаги, когда она превышает величину точности масштаба.


Рис. 4.9. Нанесение точки на карту по координатам.

к предыдущему разделу к следующему разделу

4. Задачи, решаемые по планам (картам) при изучении местности.

Источник

Показатели состояния водных масс водоема

Водосбор

Определение объема годового стока (Vст.)с водосбора, м 3 :

где a – объем стока водосбора за год с 1 м 2 , м 3 /м 2 ·год; Sвод — площадь водосбора.

Показатель площади озера (К) — соотношение площадей озера и водосбора:

где Sвод — площадь водосбора; Sо — площадь озера.

Если преобладает Sвод, то водный баланс водоема определяется процессами водообмена в бассейне. И, наоборот, если площадь озера велика, то водный баланс в значительной мере обусловлен водообменом через зеркало озера.

Показатель удельного водосбораХальбфасса (Δ F) представляет собой обратное отношение площади водосбора к площади озера:

где DF – удельный водосбор; Sвод — площадь водосбора; Sо — площадь озера.

Величина DF позволяет оценить размеры водосбора водоема: DF 100 – озера с большим водосбором, DF > 1000 – озера с очень большим водосбором. С удельным водосбором связана продолжительность подъема и спада половодья, его высота. В малых водоемах половодье выражено резко, и, наоборот, при большей площади зеркала половодье распластывается, т.е. интенсивность подъема и спада уменьшается, а продолжительность возрастает.

Водный баланс

Водный баланс характеризует соотношение питания и потерь воды озеровидных водоемов. Он определяет величину водной массы озер, ее колебания во времени, т.е. гидрологический режим водоема.

Водный баланс водоема складывается из прихода (вода притоков, смыв с водосбора, атмосферные осадки) и расхода (сток, испарение). Водный баланс определяется климатом, рельефом. Величины испарения и осадков находятся в прямой зависимости от климата, а приток и сток воды в большей мере связаны с морфологическими характеристиками водоема.

Определение показателей водного баланса ведется расчетным методом на основе приведенных выше морфометрических характеристик водоема. Воднобалансовые расчеты проводят за календарный год, гидрологический год, холодное полугодие (ноябрь-апрель), теплое полугодие (май-октябрь).

При учете составляющих приходной и расходной части водного баланса в объемных единицах уравнение можно представить в следующем виде:

где Х – атмосферные осадки на поверхность озера, определяется по данным метеостанций; Упр – поверхностный приток в озеро; Уст – поверхностный сток из озера, отсутствует в бессточных озерах; К – конденсация паров на зеркало, обычно мала и трудно поддается учету, часто ею пренебрегают в расчетах; Е – испарение с водной поверхности (табл. 1); Р – забор воды для хозяйственных целей; DV – изменение объема воды озера за расчетный период; Угр – подземный приток в озеро; Уф – подземный сток (фильтрация) из озера, отсутствует в бессточных озерах. Величины подземных составляющих водного баланса (Угр, Уф) невелики по сравнению с остальными компонентами, в крупных водоемах они составляют 1-5%. Существенную роль подземные сток и приток играют в карстовых водоемах.

Читайте также:  Как отдохнуть на онежском озере

Для Нижнего Новгорода характеристика испарения (Е) почвенно-климатических зон представлены в табл. 1.

Район Кх Годовая сумма испарения Zо, мм Распределение годового испарения по месяцам (Рz по удельному весу)
IV V VI VII VIII IX
Санкт-Петербург, Москва, Брянск 0,25 500-600 0,10 0,18 0,19 0,18 0,15 0,10
Нижний Новгород, Пермь 0,20 500-600 0,10 0,18 0,20 0,20 0,18 0,10
Рязань, Ульяновск 0,10 600-700 0,08 0,17 0,19 0,20 0,17 0,12
Воронеж, Самара 0,10 700-800 0,07 0,15 0,18 0,20 0,18 0,12
Ростов, Волгоград 0,10 800-900 0,09 0,15 0,15 0,18 0,17 0,12
Крым, Краснодар 0,10 800-900 0,09 0,13 0,14 0,17 0,16 0,12
Ставрополь, Элиста, Гурьев 0,03 900-1000 0,09 0,13 0,14 0,17 0,16 0,12
Коэффициент перехода* 1,2 2,8 2,0 1,9 1,5 1,5

*Коэффициент перехода от испарения с открытой водной поверхности к сумме испарений и транспирации с заросшей части водоема.

Отличительной особенностью водного баланса озер зоны умеренного климата (леса, лесостепи) является доминирование речного притока с водосбора (приходная часть баланса) и стока водоемов (расходная часть баланса), т.е. озера этой зоны, как правило, сточные. На долю этих компонентов баланса приходится 70-90%.

Показатель условного водообменав) является вторым, наряду со средней глубиной водоема, гидрологическим показателем. Показатель условного водообмена показывает, сколько раз в течение года сменяется полный объем вод озера, т.е. замещение заполняющих котловину вод новыми. Способ вычисления показателя условного водообмена предложен С.В.Григорьевым, А.Г. Люллиным:

Кв = ,

где Vст – сток за промежуток времени; Vв – средний объем водоема за тот же период времени.

Показатели условного водообмена озер и водохранилищ в зависимости от водного баланса изменяются в широких пределах. Очень малый условный водообмен соответствует величине Кв 16:

— для крупных глубоких озер (Ладожское, Онежское) Кв=0,05-0,07, т.е. обновление воды происходит за 15-20 лет, а в оз. Байкал при Кв = 0,002-0,003, смена воды осуществляется за 312 лет;

— для малых сильно проточных водоемов при Кв > 1000, вода в среднем обновляется несколько раз в сутки.

Обратное соотношение (Vв/Vст) называется периодом водообмена, т.е. время, в течение которого произойдет полный водообмен. Период условного водообмена или период условного возобновления вод (tВ) – величина, обратная коэффициенту условного водообмена Григорьева:

Величина tВ характеризует время, в течение которого произойдет полная замена вод водного объекта. При КВ>1 величина tВ измеряется в годах, если КВ 3 ; Vв — объем водоема средний, м 3 .

Полный условный водообменаб), который обычно рассчитывается в среднем на год, соответствует интенсивности водообмена:

Каб = ,

где Vб – объем вод, участвующих в водообмене; Vв – средний объем вод водоема.

Если Каб = 3, т.е. обмен идет трижды в год. Если Каб = 0,25, то ежегодно обменивается лишь четвертая часть вод, т.е. полный обмен идет за 4 года. Полное перемешивание воды притоков с водой озера считается идеальным. Полное перемешивание воды водоема и вод притоков в умеренной зоне происходит только в весенне-осенний период.

Показатели удельного водосбора (ΔF) и условного водообмена тесно связаны обратной зависимостью со средней глубиной озера (Нср), а также с его объемом (Vо) и площадью (Sо):

где Sвод — площадь водосбора.

Величина водообменностисточного водоема (Д) представляет собой следующее отношение:

где V – объем водоема, м 3 ; W – объем годового стока водоема, м 3 .

Величина Д показывает скорость обновления водных масс водоема: чем больше Д, тем медленнее обновляются водные массы.

3.4 Методы морфометрической оценки озера

Съемка плана озера

Оборудование: лодка, буссоль (линейка, компас, булавки) с подставкой, вехи, колья, рулетка, размеченная веревка, бумага, ручка, карандаш.

Буссоль с подставкой используется для измерения базисной линии или базы АВ и угла L – отклонение от показаний стрелки компаса (рис. 2). По берегам озера расставляются вехи А, Б, В, Г, Д, М, Н и др. Длина базы АБ измеряется с помощью буссоли (определение направления от т. Б к т. А), рулетки и кольев, устанавливаемых через каждые 20 м (рис. 4). Положение вех противоположного берега определяется пересечением направлений, например, БВ м АБ, определяемых буссолью. Полученные точки вех при соединении образуют контур противоположного берега. Линия ближнего берега, на котором расположена база АВ, определяется углом b между его вехами М, Н и др. и базой АВ. Полученные контуры наносятся на план с указанием сторон света.

Измерение глубины озера

Оборудование: лодка, буссоль, лот, бумага миллиметровая, ручка или карандаш, калька, циркуль, транспортир, калькулятор.

На чертеже план озера размечается параллельными взаимно перпендикулярными линиями (рис. 3 ). Пересечения линий являются точками измерений глубины, местом возможного отбора проб.

Рис. 3. План измерения глубин озера Рис. 4. Схема съёмки плана озера с помощью буссоли

Первый промер производится в 3-4 м от берега, второй – через 10 гребков и т.д. Полученные глубины наносятся на план. Черновой чертеж-план масштабируется и используется для вычерчивания изобат, профилей озера, определения длины береговой линии, площади водного зеркала.

3.5 Методы камерального определения площадей

и объемов водоемов

Картографический метод вычисления площади водосбора водоема Определение ведется с применением соответствующих карт, палетки, планиметра, циркуля, весов, микрокалькулятора.

Циркуль. Установленным раствором циркуля (2 мм) измеряют:

— длину береговой линии, lо,

— длину всех изобат,

— длину огибающей озеро линии, lо′, — кратчайшая выпуклая линия, проведенная по контуру озера.

Палетка – прозрачный расчерченный на квадраты лист, который используется при определении площади. Палетку накладывают на план озера или водосбора на карте и подсчитывают число целых квадратов в контуре водоема и части квадратов. Суммирование квадратов при учете масштаба дает величину площади водного зеркала водоема или водосбора.

Читайте также:  Битва у святого озера

Планиметр. Применяется для измерения площадей зеркала озера и площадей, ограниченных изобатами. Определяется цена деления планиметра (С1) и переходный коэффициент (С): С = С1 . М, где М – число м 2 в 1 см 2 на плане данного масштаба. Искомая площадь (р) составляет в этом случае:

где nср – средний показатель планиметра из 3-х измерений.

Весовой метод вычисления площади озера

Весовой метод вычисления площади связан с взвешиванием листа бумаги с контуром озера и без него. Площадь озера оценивается по пропорции:

Далее полученная величина масштабируется.

Соотношение площадей зон озера определяется планиметрированием площадей или весовым способом с учетом масштабов чертежа. Точность расчетов в этом случае зависит от точности съемки глубин.

Расчётные методы морфологических показателей котловины

Показатель емкости озерной котловины (Кф):

Средний уклон дна (i) определяется по формуле:

где α – средний уклон дна; ∑l – сумма длин изобат; h – сечение изобат; Sо – площадь водоема.

Площадь дна (Sg) определяется по формуле:

Показатель формы озерной котловины (С):

где hо – расстояние по вертикали от поверхности озера до центра тяжести при одинаковой плотности воды во всем водоеме и составляет:

где Н – глубина; dV – элементарный объем; V – объем воды озера.

Графический метод определения площади дна и объема воды

Определение площадей зон озерного дна и объема соответствующих масс можно произвести достаточно точным графическим методом с погрешностью 5-7%. Графический метод определения объема водоёма связан с построением батиграфической кривой (рис. 5). Её вертикальная ось представляет шкалу глубин озера от 0 до Нmax, м, а горизонтальная ось — шкалу площадей, ограниченных изобатами, м 2 .

На основе построенной батиграфической кривой определяется объем водоема. На рисунке батиграфической кривой строится объемная кривая, в этом случае на горизонтальной оси располагается дополнительно шкала объемов. На линии соответствующих изобат откладывается объем воды, расположенный под этой изобатой. Затем на этом чертеже строится объемная шкала водоема путем проектирования на горизонтальную прямую (рис. 5).

Объемная шкала используется для расчетов количества тепла, кислорода и других химических элементов, содержащихся в воде. В этом случае планиметрируется площадь между осями координат и батиграфической кривой с последующим умножением ее величины на единицу площади в масштабе чертежа. Единица масштаба определяется путем перемножения масштабом значений вертикальной и горизонтальной шкал. Объемы отдельных слоев определяются аналогично по площадям, соответствующим им на чертеже. Затем полученные объемы суммируются. Для сложных конфигураций котловин подобные расчеты ведутся для каждого плеса отдельно.

V, м 3
S, м 2
батиграфическая кривая объемная кривая

Рис. 5. Батиграфическая и объемная кривая озера по Богословскому Б.Б.

Объем водной массы вычисляется методом конусов или методом призм. Метод призм используется чаще на базе учета изобат (рис. 6)

V1=h

V1
V2
V3
S3
S2
h1
h2
h3
S4

Рис. 6. Схема вычисления площади водного зеркала и объема воды водоема методом учета изобат, ориг.

Река как водный объект

Река представляет собой водоток, текущий в разработанном им русле, питающийся стоком атмосферных осадков и являющийся транспортной системой ландшафта. Морфометрия реки определяется характером истока, строением речной долины, степенью врезания русла, характером устья при впадении в приемный бассейн.

Долина реки представляет собой полую форму рельефа земной поверхности, создаваемая эрозионной (размывающей) деятельностью текущей воды под влиянием вращения Земли. Для равнинных рек характерны долины с плоским дном. Дно и склоны долин часто имеют уступы или террасы и несимметричный поперечный профиль. Основными процессами в развитии долин являются углубление и расширение, размыв и формирование склонов.

Формирование истока большинства рек Земли связано с процессом таяния ледника, реже выходом подземных вод (родников). Понятие истока реки четко не определено. Река может быть образована слиянием двух рек, такие реки называются двурогими и считается, что у них нет истока. Среди известных рек Земли к таким рекам относятся Амазонка, Ганг, Нил, Обь, Амур и др. Началом реки может быть озеро (например, Ангара и Байкал) или болото, что также не является истоком.

Русло представляет собой наиболее углубленную часть современного днища долины, по которой постоянно протекает поток. Форма русла определяет рисунок реки. Основными элементами русла являются меандры (излучины), острова и затапливаемые осередки, плесы и перекаты, долинные гряды. Характерным признаком реки является устойчивость русла, которая определяется характером грунта, в пределах которого водный поток прокладывает свой путь к приемному бассейну. Енисей характеризуется устойчивым руслом, которое сформировано на относительно неразмываемых скалистых и крупногалечных грунтах. Большинство рек Русской равнины, например, Волга обладают менее устойчивым руслом, но размыв и намыв грунта, т.е. формирование перекатов в основном приурочены к одни и тем же местам/ Наименее устойчивым руслом отличаются горные реки, русло которых сильно меняется вследствие схода селей.

Устье реки представляет собой место непосредственного впадения реки в приемный бассейн (море, озеро). Это зона взаимодействия вод реки и моря. Устьевой участок реки может быть однорукавым (бездельтовым) и многорукавным (дельтовым). Однорукавный бездельтовый устьевой участок или эстуарий (в РФ – губа) часто представляет собой глубокий, узкий залив, подверженный приливно-отливным морским течениям. Наличие бездельтового устья характерно для рр. Мезень, Енисей, Обь и др.

Отлагая в устье наиболее крупные наносы, реки часто формируют в своих устьях конусы выноса — дельты. Отложение наносов как результата твердого стока рек являются источником роста дельты и ее выдвижения в море. Для дельты характерно наличие сложной изменчивой сети водотоков (рукавов) и водоемов, периодически затопляемых низменных земель, зарослей влаголюбивых растений. Типичная выдвинутая дельта отмечена для р. Волги. Наиболее крупная дельта характерна для рр. Ганг и Брахмапутра.

Накопление наносов является признаком старения рек, обычно начинающегося с устья реки и проявляющегося в виде формирования дельт, уменьшения уклона, наличия русловых тромбов и т.п. В итоге по руслу реки появляются признаки обмеления, формируются островки, отдельные потоки, берега из собственных наносов.

Источник

Поделиться с друзьями
Байкал24