ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТЬЕВЫХ УЧАСТКОВ РЕК ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ АБХАЗИИ

Устье реки, впадающее в море, является переходной зоной гидрологического режима рек в гидрологический режим моря. Приближаясь к нижней морской устьевой границе, воздействие морского режима усиливается. С увеличением расхода и средней скорости течения возрастает пропускная способность потока, что в свою очередь влияет на интенсивность движения наносов. Движение взвешенных и донных наносов зависит от условий течения потока. Динамично меняющийся расход воды несет потоки веществ, которые увеличиваются при движении к устью реки.

Роль гидрологических факторов определяется энергией речного потока, а она, в свою очередь, расходом воды и скоростью течения. Во время половодья и паводков расходы воды и скорости течения наибольшие. Чем больше расход воды, тем больше наносов может переносить поток и тем больше роль данного расхода в русловых процессах. Поток половодья или паводка перерабатывает русловой рельеф, образовавшийся в межень. Однако большие расходы воды наблюдаются в довольно ограниченный период времени. Большую же часть года расходы воды невелики и могут производить лишь локальное воздействие на русло; меженный поток способен трансформировать формы рельефа, созданные половодьем. Чем более равномерен сток, тем более стабильным является рельеф речного русла. Знание гидравлических характеристик дает возможность оценить происходящие процессы на участке при строительстве гидротехнических сооружений и повысить их безопасность.

Нашей задачей было изучить гидравлические характеристики устьевых участков рек Черноморского побережья Абхазии – Галидзги, Дгамш, Сухумки, Псыртсхи. На основании данных, полученных при промерных работах, а также замеров глубин были рассчитаны и проанализированы такие гидравлические характеристики, как смоченный периметр, средняя скорость и расход потока, а также распределение скоростей по ширине и глубине рассматриваемого створа.

Измерения проводили с помощью вертушки. Вертушка – это прибор, имеющий лопасти (крылья), вращающиеся под действием скорости течения.

Измерение скоростей вертушкой проводится на выбранном гидростворе, перпендикулярном течению реки. Скоростные вертикали располагаются по возможности на равных расстояниях друг от друга. При этом при замерах у дна лопастной винт вертушки нужно поднимать от дна на небольшое расстояние.

При промерах рек, было выявлено, что наибольшая глубина рек достигает 1,05 метра для реки Дгамш, а наименьшая максимальная глубина у реки Сухумка 0,23 м.

Поэтому измерения скоростей производились в основном на следующих глубинах: у поверхности воды, приблизительно в средней части от всей глубины реки и у дна.

На глубоких местах донная скорость резко отличается от поверхностной скорости, в этих случаях делается 2-3 замера, а на мелких местах (перекатах) скорость близка к поверхностной. Поэтому в таких случаях делается один замер.

В таблице 1 показаны основные гидравлические характеристики, полученные на основании промерных работ рек Галидзга, Дгамш, Сухумка и Псыртсха.

Таблица 1

Основные гидравлические характеристики рек

Эпюра скоростей строится по средним скоростям каждой вертикали. По данным скоростей вертикалей рассчитывается средняя скорость в русле как среднеарифметическое опытных значений. Прежде чем найти приближенно секундный расход в реке, следует определить площадь живого сечения. При расчете воды аналитическим способом на скоростные вертикали наносят значения средних скоростей. Между вертикалями определяют площади. Затем производят подсчеты частичных расходов по формуле:

На основании полученных данных были построены поперечный профиль рассматриваемого сечения и эпюры скорости и расхода. Ниже представлены рисунки поперечного профиля устьевых участков рек Галидзги, Дгамш, Сухумки и Псыртсхи. По эпюрам скорости и расхода можно судить о том, как ведет себя скорость и расход в зависимости от глубин и рельефа дна.

Рис. 1. Поперечный профиль устьевого участка реки Галидзга

На графике для реки Галидзга (рис. 1) представлены: эпюра расходов, эпюра средних скоростей. Как мы видим, средняя скорость тем выше, чем больше глубина реки. Т.к. расход прямопропорционален средней скорости, приходим к выводу, что расход увеличивается с увеличением скорости.

Для реки Галидзги, в устьевом створе, наибольшая средняя скорость воды наблюдается на 14-ой вертикали и составляет 0,5707 м/с, а наименьшая на 9-ой вертикали и равна 0,1080 м/с.

Наибольший расход воды виден на 15-ой вертикали, он равен 1,249 м³/с, а наименьший на 1-ой вертикали и равен 0,0013 м³/с.

Также отметим, что скорость у дна является наименьшей, т.к. толща воды в результате трения о дно теряет свою скорость. Такая же закономерность и в зоне берега.

Рис. 2. Поперечный профиль устьевого участка реки Дгамш

На вертикалях 1-3 устьевого участка реки Дгамш (рис.2) происходит увеличение расхода воды. А с увеличением расхода воды неравномерность потока и количество обособленных струй по его ширине будет уменьшаться до выравнивания гидравлических характеристик русловой части потока.

На вертикалях 3-7 видно, что расход воды начинает постепенно уменьшаться.

Наибольшая средняя скорость воды наблюдается на 2-ой вертикали и составляет 0,2594 м/с, а наименьшая на 7-ой вертикали и равна 0,0428 м/с.

Наибольший расход воды виден на 3-ей вертикали, он равен 0,277 м³/с, а наименьший виден на 1-ой вертикали и равен 0,0005 м³/с.

Рис. 3. Поперечный профиль устьевого участка реки Сухумки

На рисунке 3 показаны эпюры средних скоростей и удельных расходов в устьевом створе реки Сухумки. На вертикалях 1-3 происходит выравнивание гидравлических характеристик русловой части потока, и формируются мезоформы, которые занимают русловую часть.

Уменьшение расходов (вертикали 3-4) воды вызывают неравномерность как вдоль одной мезоформы, так и в разных частях живого сечения, и на рассматриваемом участке будет наблюдаться как бы несколько струй, характеризуемых различными условиями, в результате чего по ширине потока будут формироваться разные формы.

Т.к. берег низменный, вода при увеличении расхода широко разольется по пойме, уровень поднимется незначительно.

Наибольшая средняя скорость воды наблюдается на 3-ой вертикали и составляет 1,071 м/с, а наименьшая на 7-ой вертикали и равна 0,2563 м/с.

Наибольший расход воды виден на 3-ой вертикали, он равен 0,071 м³/с, а наименьший виден на 1-ой вертикали и равен 0,001 м³/с.

Рис. 4. Поперечный профиль устьевого участка реки Псыртсхи

Река Псыртсха. Наибольшая средняя скорость воды наблюдается на 2-ой вертикали и составляет 1,2428 м/с, а наименьшая на 1-ой вертикали и равна 0,4567 м/с. Наибольший расход воды виден на 3-ой вертикали, он равен 0,2365 м³/с, а наименьший виден на 1-ой вертикали и равен 0,013 м³/с.

Увеличение расхода воды изменяет гидравлические характеристики потока: глубину и скорость течения, а также местный уклон свободной поверхности потока. Вместе с этим, при паводке транспортирующая способность потока повышается, что приводит к увеличению расхода донных наносов.

По рисункам поперечного профиля устьевых участков рассматриваемых рек видно, что с увеличением глубины увеличивается средняя скорость течения и удельный расход воды. Так же можно отметить, что скорость течения больше у рек Псыртсхи и Сухумки, где площадь живого сечения и смоченный периметр намного меньше по сравнению с реками Дгамш и Галидзга.

Список литературы

1. Елфимов В.И. Изменение устьевых участков рек в период прохождения волны половодья: Учеб. пособие. – М.: РУДН, 2008. – 222 с.
2. Караушев А.В. Речная гидравлика. Л. Гидрометеоиздат. 1969. 415 с