Өзен жырғаларында сулардың қозғалысы
Өзен су ағынының турбулентті табиғаты
Су ағыны үшін турбулентті қозғалыс тән: жылдамдық әрбір нүктеде үздіксіз өзгеріп отырады, әрі ол өзгеріс шамасы мен бағыты бойынша да байқалады. Мұндай қасиет судың үнемі араласуына ықпал етеді және жуу (шаю) әрекетінің тұрақты жүріп отыруын қамтамасыз етеді.
Жылдамдықтың арна қимасында таралуы
Өзен арнасында жылдамдықтың таралуы көптеген факторларға байланысты (арнаның пішіні, әртүрлі тереңдіктердің кезектесуі және т.б.). Сондықтан арнаның әрбір нүктесінде ағыс жылдамдығы бірдей болмайды.
- Ең жоғары ағыс жылдамдығы, әдетте, ең терең бөліктерде байқалады.
- Тікбұрышты түзу арналарда және жағалау бұрылыстарында жоғары жылдамдықтар жиі кездеседі.
- Вертикаль бойынша да жылдамдық әртүрлі: максималды мән көбіне су айнасына жақын қабатта орын алады.
Орташа жылдамдық: Шези формуласы
Су ағысының орташа жылдамдығын Шези формуласы бойынша есептеуге болады:
C коэффициенті: Павловский бойынша
C коэффициентін Н.Н. Павловский формуласы бойынша есептеуге болады:
Ескерту: бұдырлылық коэффициентінің мәні тәжірибелік кестелерден (мысалы, М.Ф. Срибный кестесі) алынады.
Арна бұдырлылығының мысалдық мәндері
Көлденең токтар: ортадан тепкіш және Кориолис күштері
Су арна бойымен еңіс бағытта қозғалуымен қатар, арнаға көлденең бағытталған токтар да пайда болады. Бұл токтар негізінен ортадан тепкіш күш пен Кориолис күші әсерінен туындайды.
Ортадан тепкіш күштің әсерінен су жағаға қарай ығысып, су беті «қияланады»: бір жағында су деңгейі көтеріледі.
Өзендердегі судың шығыны және ағыс
Өзеннің тірі қимасы арқылы 1 секундта ағып өтетін су мөлшері шығын деп аталады және Q әрпімен белгіленеді:
Мұндағы F — тірі қиманың ауданы, vор — орташа жылдамдық.
Өзендердегі шығын өзгермелі. Ол көлдермен және су қоймаларымен реттелетін өзендерде салыстырмалы түрде тұрақтырақ болады. Ал белгілі бір уақыт аралығында (тәулік, ай, маусым, жыл) тірі қима арқылы ағып өткен су көлемі өзен ағысы деп аталады. Бұл шама өзеннің су сыйымдылығын сипаттайды.
Ірі өзендер шығынының мысалдары
Арнайы көрсеткіштер: ағыс қабаты және ағыс коэффициенті
Миллиметрмен алынатын көрсеткіш: егер ағыстың бүкіл көлемін су жинау алаңына бірқалыпты таратсақ, сол алаңды жабатын су қабатының биіктігі.
Ағыс қабатының (A) жауын-шашын қабатына (H) қатынасы.
Ағыс коэффициенті климаттың ылғалдылығына, беткейлердің еңістігіне, өсімдік жамылғысына, топырақтың су өткізгіштігіне, адамның шаруашылық әрекетіне және басқа да жағдайларға байланысты өзгереді.
Ағыс коэффициенттерінің мысалдары
Өзендердің қоректенуі, сулы режимі және классификациясы
Өзендердің қоректенуінің төрт негізгі көзі бар: жаңбыр, қар, мұздық және жер асты сулары. Қай көздің басым болуы және оның уақыт бойынша таралуы негізінен климаттық жағдайларға тәуелді. Қоректену өзен деңгейінің тербелісіне тікелей әсер етеді.
Сулы режимді бақылаудың мәні
Өзен деңгейін жүйелі бақылау су мөлшерінің уақыт бойынша өзгеру заңдылықтарын анықтауға және өзеннің сулы режимін сипаттауға мүмкіндік береді. Жылдық режимде белгілі бір тәртіппен қайталанып отыратын кезеңдерді фазалар деп атайды.
Жылдық режим фазалары
Жер асты қоректенуі басым болып, өзен суы деңгейі ең төмен болатын кезең. Жазғы межень топырақтың суды сіңіру қабілетінің жоғарылауынан және буланудың күшеюінен, ал қысқы межень жерүсті қоректенудің тоқтауынан пайда болады.
Жыл сайын белгілі бір уақытта қайталанып, ұзаққа созылатын су деңгейінің көтерілуі. Көбіне қардың көктемгі еруінен және таудағы қар мен мұздықтардың еруінен қалыптасады; ұзақтығы географиялық және климаттық айырмашылықтарға байланысты.
Салыстырмалы қысқа уақытқа созылатын және периодты қайталанатын су деңгейінің көтерілуі. Негізінен жаңбыр суының өзенге түсуінен, сондай-ақ су қоймаларынан су жіберілуінен туындайды.
Көктемгі су көтерілуі ТМД елдерінің Еуропалық бөлігіндегі көптеген ірі өзендерде шамамен 4 м-ге дейін, ал ірі Сібір өзендерінде мұз кептелістері салдарынан 15 м-ге дейін жетуі мүмкін.
Львович бойынша өзендерді жіктеу
Қоректену көздері мен сулы режиміне қарай өзендерді жіктеудің бірнеше нұсқасы бар. Кең тараған жүйелердің бірін М.И. Львович ұсынған. Ол өзендерді қоректену көздерінің сандық үлесіне және режим ерекшелігіне қарай мына градациялармен сипаттады:
- 1 Бір қоректену көзі немесе бір режим кезеңі өте басым (80%-дан астам).
- 2 Қоректену көзі немесе кезең басым (50–80%).
- 3 Артықшылық рөлі айқын емес (50%-дан төмен).
Типтерге қысқаша мысалдар
Негізінен жаңбырмен қоректенеді; жыл ішінде жаңбырлы кезеңдер айқын әсер етеді.
Жазғы ағыс күшейетін, жаңбырлық қоректенуі басым өзендер.
Мұздықтармен қоректенеді; жазғы еру кезеңі негізгі рөл атқарады.