5.3.2. Морфология речных бассейнов

К основным морфометрическим характеристикам водосбора от­носят площадь, гипсографическую кривую, среднюю высоту и уклон, коэффициенты лесистости, заболоченности и озерности. Обычно они определяются по крупномасштабным картам.

Площадь водосбора F является одной из основных характери­стик. Для ее определения на карте проводят линию водораздела и измеряют ограниченную ей площадь.

В практике гидрологических расчетов часто необходимо знать изменение площади водосбора по длине реки. С этой целью строят график нарастания площади водосбора (рис. 5.4), где длина реки откладывается по оси абсцисс в виде прямой линии в принятом масштабе, а по оси ординат - площади водосбора главной реки между притоками и площадь водосборов самих при­токов. Для правого берега график нарастания строится вниз от оси абсцисс, для левого берега - вверх. Постепенное нарастание площади водосбора главной реки по мере удаления от истока сме­няется резким увеличением водосбора в местах впадения притоков, что на графике изображается отрезками вертикальных линий, параллельных оси ординат. Суммарный график нарастания пло­щади водосбора строится путем геометрического суммирования ординат графиков нарастания по правому и левому берегу. Суммирование площадей производится в точках, соответствующих местам впадения по обоим берегам последовательно всех притоков, в направлении от истока к устью главной реки.

Рис. 5.4. График нарастания площади водосбора р. Голубой.

Длина водосбора L измеряется по карте как расстояние по прямой от устья реки (замыкающего створа) до самой удаленной точки водосбора. В случае изогнутости бассейна прямая заме­няется ломаной, каждый отрезок которой повторяет главные из­гибы русла (рис.5.5). Понятно, что длина бас­сейна всегда меньше длины реки. Средняя ширина водосбора определяется делением пло­щади водосбора F на его длину L.

Рис.5.5. Определение длины водосбора

Гипсографическая кривая дает наглядное представление о распределении площади водосбора по высотным зонам (рис. 5.7). Другими словами, она показывает, какая площадь водосбора находится выше или ниже интересующей нас отметки. Для ее построения в зависимости от диапазона высот назначаются высотные интервалы и измеряются площади, заключенные в них. По данным этих измерений строится график распределения пло­щадей по высотным зонам, показывающий их размеры в соответ­ствующих высотных интервалах (заштрихованная часть рис. 5.6). Последовательно суммируя площади каждой зоны от наивыс­ших отметок и относя их к нижним границам высотных интерва­лов, получим гипсографическую кривую, которая показывает, какая площадь водосбора расположена выше или ниже любой высотной отметки.

Рис.5.6. График распределения пло­щадей по высотным зонам (1) и гипсографическая кривая (2) бассей­на р.Голубой.

Средняя высота водосбора является одной из важнейших морфометрических характеристик, особенно в горных районах, так как она в неявном виде характеризует основные составляющие вод­ного баланса, а также и другие элементы гидрометеорологиче­ского режима. Среднюю высоту водосбора можно определить по гипсографической кривой (рис. 5.6, пунктир) путем измерения площади, ограниченной самой кривой и осями координат, и деления ее на площадь водосбора. Среднюю высоту можно вычислять и по формуле:

, (5.12)

где f_i - площади между соседними горизонтами (или в пределах высотных интервалов), км²; Н_i - средние высоты этих интервалов, м; F - площадь водосбора, км², n – количество интервалов.

Средний уклон I водосборов оказывает большое влияние на скорость стекания дождевых или талых вод по склонам водосбо­ров и поэтому влияет на максимальные расходы воды, продолжи­тельность паводков или половодий, склоновую эрозию и сток наносов. Средний уклон водосбора I_в вычисляется как средневзвешенное значений уклонов частных площадей между горизонталями:

, (5.13)

где i_i - частные уклоны (средние уклоны между горизонталями).

В гидрологии используются и другие характеристики водосборов.