Основные характеристики подземных вод. Характеристики гидрографической сети р. Тамга

,                                                              (1.5)

где l – расстояние от опытной скважины до наблюдательной, расположенной по направлению потока, в метрах; t – время от начала введения раствора до появления его максимальной концентрации в наблюдательной скважине.

Появление в воде наблюдательной скважины индикатора устанавливается  либо химическим путем, либо колориметрическим, либо электрометрическим.

Направление течения потока можно определить по наблюдениям  за уровнем воды не менее чем в  трех скважинах или по карте, на которой  нанесены линии одинаковых отметок  зеркала ненапорных подземных вод – гидроизогипсы. Линия, перпендикулярная гидроизогипсам, укажет направление движения подземных вод.

Скорость движения воды в  водоносном пласте может быть вычислена, если известен коэффициент фильтрации водоносной породы и уклон подземного потока. Для расчета скорости движения воды в мелкозернистых грунтах применяется  формула Дарси. Для расчета скорости движения воды в трещиноватых породах, где движение приобретает характер турбулентного, применяется формула  Шези. Для случая подземного потока она принимает вид:

,                                                      (1.6)

где К_t – коэффициент фильтрации определяется опытным путем.

В последние годы получили распространение геофизические  методы определения направления  потока грунтовых вод, не требующие  устройства улавливающих скважин.

 

3. Источники питания подземных вод

 

На склонах долин, оврагов, по склонам гор, в пониженных местах котловин весьма часто наблюдаются  выходы водоносных пластов на поверхность  земли. Если водоносный пласт обнажен  до уровня циркулирующих в нем  вод, то в месте пересечения зеркала  подземных вод с поверхностью земли подземные воды выходят  на поверхность. Различают пластовые  выходы и источники (родники). Пластовые  выходы проявляются в равномерном  увлажнении склона на относительно большом  расстоянии вдоль пересечения его с водоносным пластом. Сосредоточенные выходы подземных вод в виде отдельных струй или потоков называются источниками (родниками).

По характеру выхода и  условиям питания источники обычно подразделяются на нисходящие и восходящие. Нисходящие представляют собой свободный сток воды из водоносных горизонтов (обычно грунтовой и межпластовой) со свободной поверхностью. К восходящим относятся выходы напорных вод.

При пересечении водоносного  пласта долиной появляются источники  по обоим склонам долины или на одном из склонов, или в пониженных участках долины, в зависимости от положения водоносного и водоупорного пластов по отношению к долине. Многочисленные выходы подземных вод  в предгорьях на наклонных равнинах, сложенных рыхлым обломочным материалом, в краевых частях конусов выноса, где источники формируются по линии пересечения зеркала грунтовых  вод дневной поверхностью. Такие  источники широко распространены в  предгорьях Средней Азии, Закавказья и др.

В карстовых областях формируются  довольно мощные источники с расходом воды в отдельных случаях до нескольких кубических метров в секунду. По способу  выхода на поверхность источники  карстовых областей очень разнообразны. Распространены так называемые переливные и перемежающиеся, или сифонные, источники.

Переливные источники  представляют собой выходы грунтовых  вод из водоносного горизонта, залегающего  на вогнутой поверхности водоупора.

Восходящие источники  характерны для областей со сложной  тектоникой. Часто они приурочены к зонам тектонических разрывов. В этом случае вода по трещинам с  некоторой глубины под гидростатическим давлением, давлением пара или газа поднимается на поверхность. Восходящие источники обладают обычно большим  дебитом и иногда высокой температурой.

Источники, выбрасывающие  воду под действием давления паров  воды, имеющих на некоторой глубине  температуру выше 100°С, называются гейзерами. Гейзеры действуют периодически. Наиболее известны гейзеры в Исландии, Йеллоустонском парке США, Новой Зеландии, в России они имеются на Камчатке в долине гейзеров.

Пополнение запасов почвенной  влаги и питание верхних горизонтов подземных вод происходит за счет влаги атмосферного происхождения  – просачивания снеговых и дождевых вод, а также адсорбции водяного пара атмосферы почвой.

Просачивание атмосферных  вод происходит в почвы и породы зоны аэрации; далее, в пределах водоносного  горизонта просачивание переходит  в подземный сток. Последний осуществляется в виде подземных потоков в водопроницаемых пористых или трещиноватых породах. Интенсивность и величина просачивания, а также пути и интенсивность подземного стока определяются сочетанием климатических условий, степени расчлененности рельефа, водопроницаемости горных пород и характера геологических структур. Заметная роль принадлежит также характеру почв и растительного покрова, а также антропогенным факторам, например земледелию, водным мелиорациям и т.д.

 

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ Р. ТАМГА

 

2.1. Характеристики  гидрографической сети

 

2.1.1. Длина реки. Извилистость

Совокупность рек и  речек, сливающихся вместе и выносящих  свои воды в виде общего потока, представляет собой речную систему.

Водный объект, характеризующийся  движением воды в направлении  уклона в углублении земной поверхности, называется водотоком. В постоянном водотоке движение воды происходит в течение всего года или большей его части, во временном - движение происходит меньшую часть года.

Река - водоток значительных размеров, питающийся атмосферными осадками со своего водосбора и имеющий  четко выраженное русло.

Каждая река имеет исток, верхнее, среднее, нижнее течение и устье.

Исток - начало реки, соответствующее месту с которого появляется постоянное течение воды в русле. Истоком реки часто является озеро, родник, болото или ледник.

Устьем реки называется место впадения реки в море, озеро или другую реку. В засушливых районах некоторые реки не доходят до моря и имеют слепое устье (р. Чу).

Река, впадающая непосредственно  в море или бессточное озеро, называется главной рекой. Реки, впадающие в главную реку, называются притоками первого порядка. В притоки первого порядка впадают притоки второго порядка и т.д.

Основные характеристики речной системы - длина составляющих ее рек, густота речной сети, извилистость и разветвленность рек.

Длиной реки называется расстояние по реке от устья до истока в километрах.

Длина реки может определяться циркулем или курвиметром. При  работе с циркулем длина реки измеряется постоянным раствором М, равным один или два миллиметра. Величина М  тщательно устанавливается перед  началом работы и периодически проверяется  в ее процессе. Длины измеряются дважды. В начале от устья реки до истока с отсчетом числа М на каждом участке. Затем в обратном направлении. За окончательное значение принимается среднее значение. Длина реки при измерении циркулем вычисляется по формуле

L = n a K,                                                               (2.1)

где  n - среднее число  отложений раствора циркуля;

        a - значение  раствора циркуля в масштабе  карты, км;

Длина реки Тамга была измерена курвиметром (табл. 2.1).

Таблица 2.1 Длина реки Тамга

р. Тамга	способы	см	км
	линейка	6,5	13
	курвиметр	7	14

 

K - поправочный коэффициент  на извилистость, определяемый для  каждого участка по специальным  образцам.

Рис. 2.1 Образцы извилистости рек.

Извилистость. Извилистость рек характеризуется коэффициентом извилистости Кизв, представляющей собой отношение фактической длины L определенной с учетом всех извилин, к длине прямой линии L¢, соединяющей начало и конец участка, для которого определяется коэффициент извилистости:

Коэффициент извилистости не может быть меньше единицы.

Кизв. = L’/L > 1

Где L’ – курвиметр, L – линейка.

Извилистость реки Тамга  составляет 14 км /13 км =1,077.

 

2. Гидрографическая схема речной сети

Для схематического изображения  речной системы составляется гидрографическая схема. При ее построении используются длины главной реки и притоков и расстояния мест впадения притоков в главную реку. При построении гидрографической схемы по горизонтали  в выбранном масштабе откладывается  длина главной реки, ее притоки  под произвольным углом, обычно порядка 30-40°, но в масштабе, в виде прямых линий, откладываются от линии главной реки в местах их впадения, определяемых по расстоянию от устья. У линий выписываются названия притоков (или их номера при отсутствии названия) и их длина в км.

Для удобства построения гидрографической схемы необходимо составить таблицу (табл. 2.2)

Таблица 2.2 Притоки  первого порядка реки Тамга

Название притока 1 порядка	берег	L притоки		Расстояние от устья		Расстояние от истока
		см	км	см	км	см	км
1	Левый	1	2	2	4	5	10
Джолборсту	Правый	5,3	10,6	2	4	5	10
Чегедек	Правый	6	12	2,5	5,0	4,5	9,0
2	Левый	0,8	1,6	3	6	4	8
3	Левый	1,8	3,6	4	8	3	6
Тер	Правый	4	8	5	10	2	4

 

На рисунке 2.2 построена  гидрографическая схема реки Тамга. Из рисунка 2.2 видно, что от устья до истока длина реки составляет 14 км. На реке Тамга имеется 6 притоков. На правом берегу имеется 3 притока, самый длинный приток Чегедек – 12 км, а самый маленький приток Тер – 8 км. На левом берегу тоже 3 притока, самый длинный приток №3, он составляет 3,6 км, а самый маленький №2 - 1,6 км.

 

3. Продольный профиль и уклон реки

Продольный профиль  реки показывает изменение высотных отметок реки или лога по их длине.

Продольный профиль строится на основании данных о протяженности  отдельных характерных участков реки и высотных отметок границ этих участков.

Границами участков могут  быть места резкого увеличения или  уменьшения глубин, пороги, перекаты, острова, устья притоков, места подпора, изменение  ширины русла и др.

Продольный профиль может  быть построен по топографической карте.

На карте по реке измеряются расстояния от устья до всех пересекающих реку горизонталей и других точек  с нанесенными высотными отметками. Снимаются отметки всех горизонталей и определяются отметки истока и  устья реки. По горизонтальной оси  откладываются расстояния от истока до границ характерных участков или  мест пересечения реки горизонталями  и положение других точек с  известными отметками, по вертикальной оси - высотные отметки. Полученные точки  соединяются прямыми отрезками. По всем этим данным строится продольный профиль реки. Масштаб выбирается исходя из удобства построения, причем вертикальные и горизонтальные масштабы неодинаковые.

По топографической карте №5 масштабом 1:200 000 были рассчитаны высоты особых точек, расстояние их от истока, падение, расстояние и уклон между ними (табл. 2.3).

Таблица 2.3 Расчетные характеристики особых точек реки Тамга и уклон между ними

Особые точки	Н, м Высота точки	Расстояние от истока, км	Падение в м, h	Расстояние между точками  ∆l, км	Уклон L=
Устье	1780	14	160 0 50 150 70 480 550	18 0 1 1 2 2 4	0,009 0 0,05 0,15 0,035 0,24 0,1375
1	1940	10
Джолборсту	1940	10
Чегедек	1990	9
2	2140	8
3	2210	6
Тер	2690	4
исток	3240	0