2. Судың жер бетіндегі процестерге тигізетін әсері Судың халық шаруашылығында атқаратын рөлі Пайдаланатын әдебиеттер



бет12/15
Дата28.11.2019
өлшемі0,75 Mb.
#52650
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15
Байланысты:
Гидрология 1



Ал, өзен арнасының иінінде, жоғарыда көрсеткеніміздей, бұрылыс неғұрлым шұғыл болса, соғұрлым фарва­тер ойыс жағалауға жақындайды. Бұл жерде фарватерге бағытталған біржақты ағыс пайда болады; ал түзу үлескіде дербес екі тұйык айналым, бір бағыттағы көлденең айналымға түседі .

Өзен арнасының иіндегі судың көлденең айналы­мы: a — арна бөлігінің планы, ә — арнаның көлденең қимасы, б — күштердің векторлық қосындысы.

Н. С. Лелявский сипаттаған өзендердегі ағын судың көлденең және жалпы айналым процестерінің табиғатын ғылымның соңғы деректерімен толықтыра отырып түсіндіруге болады.

Судың әрбір тамшысына центрге тартқыш күш пен Жердің айналуынан пайда болатын күш (Кориолис үдеуі) әсер етеді.

Өзен иінінде қозғалыстағы әрбір су тамшысына центр­ге тартқыш күш (Рі) және ауырлық күш (Р) әсер етеді. Бұл екі күштің қорытқы әсері вертикальдан ойыс жағалауға бағытталады, ал су бетінің деңгейі, қорытқы күшке перпендикуляр болып, ойыс жағалаудан шығыңқы жағалауға қарай еңістікке ие болады . Иіндегі қалыптасқан су бетінің көлденең еңістігін төмендегіше өрнектейміз.

 (2.18)

Мұндағы' т — су тамшысының массасы; v — тамшылардың ұзына-бойы қозғалыс жылдамдығы; R—арнаның бұрылысының радиусы; g — еркін құлау үдеуі.

Ойыс жағалаудағы деңгейдің шығыңқы жағалаудағы деңгейден өсімі Аһ_ мына өрнекпен есептеледі.

(2.19)

Мұндағы В — өзенарнасының ені.

Мысалы, егер ағыстың жылдамдығы у = 2 м/с, R = 100 м, tga = 0,004 және £ = 50 м болған жағдайда, ойыс жағалаудағы судың деңгейі қарсы бетке қарағанда 0,2 метрге биігірек болады.

Жоғарыда көрсеткеніміздей ағын суға жер айналуының Кориолис үдеуіне тәуелді ауытқыту күші әсер етеді. Бұл күш судың қозғалыс бағытына перпендикуляр бағытталған. Солтүстік жарты шарда бұл күш ағысты оңға бағыттаса, оңтүстік жарты шарында— солға бағыттайды

Кориолис үдеуі келесі формуламен анықталады:



 (2.20)

мұндағы w = 2-n/86400 жердің бұрыштық айналу жылдамдығы; ф;жердің географиялық ендігі.



Бұл жағдайда өзеннің көлденең еңістігі төмендегідей өрнекке тең:

 (2.21) немесе, 2w = 0,000146 болғанда

 (2.22)

Жоғарыда келтірілген мысал үшін, яғни v — 2 м/с, В = 50 м және ф = 55° болғанда Лкөл =0,000025, немесе А/і = 0,12 см болады:v

Жер айналуының ауытқыту күші арнадағы ағын су­ра бұрылыста және түзу үлескілерде де әсер етеді. Бұл күштің әсері айтарлықтай болмаса да әсерінің ұзақ уақыт бойына созылуы солтүстік жарты шарындағы өзендердің жуылып-шайылатын оң жағалауларының биік әрі құлама болуына әкеліп соғады.

Өзеннің ойыс жағалауы оң болып келген жағдайда


ағын суға Кориолис күші мен центрге тартқыш күштердің қорытқысы әсер етеді. .



(2.23) ал шығыңқы, сол жағалаудың бағытында



 (2.24)

Өзен арнасының бұрылыстарындағы көлденең қимасындағы су бетінің қисықтығы және ағыс жылдамдығынан, тереңдік бойынша біркелкі таралмауы судың көлденең бағытта қозғалуына әкеліп соғады.

Қозғалыстағы судың әр тамшысына әсері бар, массаға жатқызылған центрге тартқыш күш ағыстың жылдамдығына тура пропорционал және оның эпюрасының таралуы жылдамдыққа ұқсас, яғни Рл су бетінде ең үлкен мәнге ие де, су түбіне жақындаған сайын, оның мәні кеми береді. Сондықтан өзен оралымдарында. Суретте көрсетілгендей көлденең, ұзына-бой ағысқа пер­пендикуляр бағыттағы жылдамдықтардың (±w) таралуына мүдделі су айналымы пайда болады. Бұл суретте арнаның ең терең жеріндегі бір ғана вертикаль көрсетілген. Судың жоғарғы қабаты, центрге тартқыш күштің ықпалымен өзеннің ойыс жағалауына қарай бағытта қозғалады да судың төменгі қабатын кері бағытқа итеріп жылжытады. Яғни оралымдағы арна судың көлденең бағыттағы тұйық қозғалысы пайда болады. Бұл қозғалыс көлденең айналым (циркуляция) деп аталады .

А. И. Лосиевскийдің анықтаған айналма ағыстар нобайы. А. И. Лосиевский зертхана жағдайында көптеген тәжірибелерінің негізінде; түзу арналардан заңдытүрде қалыптасатын айналма ағыстардың Кориолис үде-уіне тәуелсіз жағдайда да пайда болатынын анықтады. Мұндай типтегі су айналымдарының пайда болуынан, себебі судың қозғалыс кезінде әр бөлігінде ағысқа қарсылықтың симметриясының бұзылуынан болады.



А. И. Лосиевский айналма ағыстардың арнаның, тереңдігі мен енінің өзгеруіне тәуелділігін дәлелдей келіп ішкі ағыстардың 4 түрін көрсетті

I тип — су түбінде арнаның ортасынан екі жағалауға


бағытталған тебіскен, екі дербес тұйық айналма құрайтын ағыстар. Бұл тип енді, тайыз арналарға тән. Мұнда жағалаулардың ағысқа әсері әлсіз болады;

II тип — су түбінде түйісетін, екі жағалаудан арнаның ортасына бағытталған екі дербес тұйық айналымды ағыстар. Бұл ағыстар жылдамдығы күшті теренг арналарға тән.

ІІІ тип —бір бағыттағы, су, түбінде терең жағадан тайыз бетке бағытталған айналым;

ІV тип — арнаның ені мен тереңдігінің ара қатынасының өзгеруіне байланысты (өзеннің сұлылығына тәуелді) I типтен II типке немесе керісінше, өткінші ағыстар.

Айналма ағыстардың көрсетілген сипаттамалары арнадағы судың жайылмаға шығуға дейінгі түпкілікті арнадағы деңгейіне тән, ал су жайылмаға шыққан кезде ағыстың таралуы өзен аңғарының бағытына тәуелді қалыптасады. Нәтижеде екі ағыс пайда болады: жоғары (беттік), аңғар бағытындағы және төменгі — түпкілікті арнада.

Ағыстағы су айналымымен қатты материалдардың жуып-шайылу және шөгу нәтижесінде болатын арнаның қайта қалыптасу процесі тығыз байланыста болады.

Лекция № 26.

Тақырыбы:Өзендегі судың қозғалыс механизмі (1 сағат)

Жоспар:1. Ламинар қозғалыс

2. Турбулентті қозғалыс

Пайдаланатын әдебиеттер:

а) негізгі:

1. Ж. Достайұлы. Жалпы гидрология. А. 1996

2. Н. П. Неклюкова. Жалпы жертану. А. 1980.

3. Зологин Б. Мировой океан . М. 2001.

4. Богданов Д. В. География Мирового океана. М. 1978.

5. Шубаев Л. П. Общее землеведение. М. 1990.

6. Мильков Ф. Н. Общее землеведение. М. 1990.

7. Құсаинов С. А. Жалпы геоморфология. А. 1998.

8. Достав Ж. Табиғат суларын ластанудан және сарқылудан қорғау. А. 1993.

9. Мехаилов В. Н, Добровольский А. Д. Общая гидрология. М. 1991.

10. Горбунов А. П. Льды под землей. А. 1982.

б) қосымша

11. Достав Ж. Жалпы гидрология. А. 1993.

12. Долгушен Л. Д. Ленники. М. 1989.

13. Жаппарханов С, Бәкіров Н. Көгілдір континент құпиялары. А. 1985.

14. Омаров Т. Р. Қазақстанның өзендері мен көлдері. А. 1975.

15. Кан С. И. Океан и атмосфера. М. 1982.

16. Алексин О. А, Ляхин Ю. И. Химия океана. М. 1984.

Лекция мәтіні:

Ламинар және турбулентті қозғалыс. Табиғатта арнадағы су, ұзына бойы еңістігі болған жағдайда ауырлық күшінің әсерінен қозғалысқа түседі. Қозғалыс жылдамдығы ұзына бойы еңістігіне параллель ауырлық, күшінің құрылымы мен сұйықтықтың бөлшектерінің өзара ішкі үйкелісінен және ағын су массасының жағалау мен арнаның табаны арасындағы үйкелістерден пайда болатын кедергі күштерінің қатынасына тәуелді.

Көптеген зерттеулер анықтағандай, сұйықтықтың екі түрлі қозғалыс режимі болады. Олар ламинар және турбулентті қозғалыстар.

Ламинар қозғалыс — параллель ақпалардан тұрады. Тұрақты су шығыны кезінде ағыстың әр нүктесінде ағыс жылдамдығы уақыт өткен сайын мәнін де, бағытын да өзгертпейді.



М. А. Великанор ла­минар қозғалыстың теңдеуін төмендегі жолмен анықтаған. Сұйықтықтың, су -түбінен у биіктікте жатқан шексіз жұқа қа-баты, арнаның табанына параллель бағытта v жылдамдықпен


қозғалады делік . Сұйықтықтың бұл қабатына бір қалыпты жазық қозғалысы. келесі екі күш әсер етеді:

1) сүйреу күші, ол қарастырылып отырған қабаттан


жоғары жатқан қалыңдығы (#—*/) қабаттың ауырлық


күшінің құраушысына тең:

 (2.25)

мұндағы Н— ағыстың тереңдігі; р —сұйықтықтың тығыздығы; g — еркін құлау үдеуі; / — ағыстың еңістігі (since).

2) кері бағыттағы сұйықтықтың ішкі үйкелу күші төмендегі өрнекпен түсіндіріледі.

 (£26)

Мұндағы (х — сұйықтықтың тұтқырлық коэффициенті минус белгісі күштің сүйреу күшіне кері бағытталғандығын көрсетеді; dv/dy — жылдамдықтың биіктік бойынша өсімшесі (градиент).

Екі күш те сұйықтық қабатынын, бірлік шаршысына әсер етеді.

Сұйықтық үдеусіз қозғалуы үшін (2.25) және (2.26) теңдеулеріндегі екі күш өзара тең болуы керек.



 (2.27)

немесе



 (2.28)

Мұндағы v = (х/р_— кинематикалық коэффициент.

Ауыспалы мәндерді бөлу және арнаның табанынан
біршама биіктікке дейін интеграл алу арқылы ағыстың
тереңдігі бойынша сұйықтықтан қозғалу жылдамдығының өзгеру заңын анықтаймыз:

 •(2.29)

немесе



 (2.30)

Арнаның табанындағы түптік жылдамдық v0 *өлге тең, себебі арнаның түбінде жатқан және оны ылғалдаушы сұйықтықтың қабаты молекулалық тартылыс күшінің әсерінен қозғалмайды, яғни мына өрнек түріне келеді



теңдеуінен қарастырып отырған қозғалыста жылдамдықтың вертикаль бойынша таралу өсі су бетінде орналасқан параболамен бейнеленеді. Бұлт еңдеуді г/ = 0 ден у = Н дейінгі мәндері бойынша интегралдау арқылы арнаның ендік бірлігінен өтетін судың элементар шығынын анықтаймыз.



теңдеуінен вертикальдағы сұйықтықтың қозғалысының орташа жылдамдығын табамыз.



 (2.33)

Бұл теңдеуді төмендегі түрде өрнектеуге болады

Егер, біз J = Ah/L екенін еске алсақ, онда

 (2.35)

(2.35) теңдеуден, егер v = const болса, онда ламинар қозғалысы жағдайында кедергілерді жеңуге жұмсалатын арнаның шығындалуы ағыстың жылдамдығының бірінші дәрежесіне пропорционал .(Я= 1 кездегі ағыстағы өткен жолдың элементар ұзындығына қатысты)..

Молекулалар деңгейіндегі қозғалыстар кезіндегі сұйықтықтағы молекула аралық тартылыс күштерінің әсерінен пайда болатын судың физикалық тұтқырлығының мөлшері өте аз, сондықтан, егер біз-табиғатта сұйықтықтар қозғалысын өлшеуде тек физикалық тұтқырлыққа - байланысты кедергілермен ғана шектелетін болсақ, онда аса күшті жылдамдықтарды көрген болар едік. Мысалы егер / = 0,0001; #=2 м; v = 0,01 см2/с болса, (2.33) өрнегінің көмегімен v= 130,8 м/с болатынын анықтар едік. Ал табиғатта ағыс жылдамдығы бұл көрсеткіштен ондаған, жүздеген есе аз болады. Табиғи жағдайда келтірілген мысал үшін ағыстың орташа жылдамдығы шамамен 0,6 м/с тең. Бұл сұйықтықтың бөлшектерінің жоғары қозғалмалылығы жағдайында, тіпті аз жылдамдықтын өзінде қозғалыстың түзу сызықтық траекториясы тұрақты болмауымен түсіндіріледі.

Сондықтан ламинар қозғалыс тек жер асты суларында, біртекті ұсақ түйіршікті, ағысы өте әлсіз қабаттарда ғана кездеседі. Сонымен бірге бұл қозғалыс зертханалық жағдайда жасанды түрде кішігірім арналарда алынуы мүмкін.

Өзен арналарындағы су қозғалысы турбулентті болып келеді. Турбуленттік режимнің ерекшелігі арнадағы ағыс жылдамдығының тамырдың соғуы сияқты пульсациялық сипатта өзгеруінде. Басқаша айтсақ, сүйықтықтың әр нүктесінде қозғалыс жылдамдығы уақыт өгеруіне байланысты мәнін де, бағытын да өзгертіп отырады. Жылдамдықтың әр нүктеде бұлайша құбылуы оның тұрақты орташа мәнінің айналысында өтеді.

Ламинар режимнен турбуленттік режимге және кері-сінше өту процесі тәжірибе жолымен толық зерттелініп анықталған. Бұл өту Рейнольде саны деп аталатын ағыс жылдамдығы мен тереңдігінің арасындағы бедгілі бір арақатынасына тәуелді.



 (2.36)

Ашық каналдардағы козғалыс режимінің алмасуы Рейнольде санының белгі (критический) мәнінің 300-ден 1200-ге дейінгі өзгеруі кезінде етеді. Егер Re =360, v = = 0,01 деп алсақ, онда 10 см тереңдікте белгі жылдам-дық (ламинар қозғалыстан турбулент қозғалысқа өту сәті) 0,40 см/сек-ке тең болады, ал 100 см тереңдікте ол 0,004 см/с-ке дейін кемиді. Табиғи жағдайда ағыс жыл-дамдығы бұдан бірнеше есе тез болатындықтан? біз бұл мысалдан табиғи ағын суларда ламинар қозғалыстьщ болмайтынын түсінеміз,

'Турбулентті ағыстың әр нүктеде бағыты мен мәнін-үздіксіз өзгертуін жылдамдықтың пульсациясы дейміз. Бүл құбылыс қабаттас жатқан сұйыктыктардың өзара үздіксіз араласуын қамтамасыз етеді. Алмасу кезінде субстанцияның (жылуы, тұнбасы, еріген түздардың кон-центрацйясы және т. б.) саны көп жерінен аз' жерге өтуі калыптасадьі^

Өзен арналарындағы ағыстың жылдамдығы әр сәт сайын мәні мен бағытын арнаның «тірі» қимасында ра­на емес- өзеннің үзына бойына да өзгертіп отырады. Сон-дықтан сұйықтықтардың қозғалысы: бір калыпты, бір қалыпсыз және түрақсыз болып бөлінеді.

Бір қалыпты қозғалыс кезінде ағыс жылдамдығы, арнаның «тірі» қимасы және су шығыны арнаның үзына бойына түрақты, уақытқа байланысты өзгермейді. Мүн-дай қозғалыс турлері көлденең қимасы призма типтес каналдарда кездеседі. Бір қалыпсыз козғалыс кезінде белгілі бір көлденең жазықтықта еңістік, жылдамдык, арнаңың «тірі» қнмасы уақытка байланысты өзгермей-ді, алайда ағыстың ұзына бойына өзгеріске үшырайды. Қозғалыстын, бүл түрі өзендердін, төменгі денгейінде (межень), су шығынынын қалыпты кезінде жане арна-ны бөгеу жағдайында байқалады.

Түраксыз козғалыста еңістік, ағыс жылдамдығы, ар-наның «тірі» қимасьі қарастырылған үлескіде ұзьша бо­йына да, .уакытқа байланысты да өзгеріске үшырайды. Бұл қозғалыс өзендердегі тасу, тасқын көзде_ріне тән.


Лекция № 27.

Тақырыбы: Өзендегі гидрологиялық бақылаулар (1 сағат)

Жоспар:1. Гидрологиялық бекеттің ұйымдастырылуы және оның құрал –жабдықтары

2. Су көзінің су деңгейі

Пайдаланатын әдебиеттер:

а) негізгі:

1. Ж. Достайұлы. Жалпы гидрология. А. 1996

2. Н. П. Неклюкова. Жалпы жертану. А. 1980.

3. Зологин Б. Мировой океан . М. 2001.

4. Богданов Д. В. География Мирового океана. М. 1978.

5. Шубаев Л. П. Общее землеведение. М. 1990.

6. Мильков Ф. Н. Общее землеведение. М. 1990.

7. Құсаинов С. А. Жалпы геоморфология. А. 1998.

8. Достав Ж. Табиғат суларын ластанудан және сарқылудан қорғау. А. 1993.

9. Мехаилов В. Н, Добровольский А. Д. Общая гидрология. М. 1991.

10. Горбунов А. П. Льды под землей. А. 1982.

б) қосымша

11. Достав Ж. Жалпы гидрология. А. 1993.

12. Долгушен Л. Д. Ленники. М. 1989.

13. Жаппарханов С, Бәкіров Н. Көгілдір континент құпиялары. А. 1985.

14. Омаров Т. Р. Қазақстанның өзендері мен көлдері. А. 1975.

15. Кан С. И. Океан и атмосфера. М. 1982.

16. Алексин О. А, Ляхин Ю. И. Химия океана. М. 1984.


Лекция мәтіні:

Құрлықтағы су көздерінің гидрологиялық режимі зерттеу және халық шаруашылығының күнделікті және болашақта пайдаланатын судың мөлшерінің және сапасының есебі Республикалык Гидрометеорологиялык және табиғи ортаны қадағалау жөніндегі мемлекеттік комитетіне карасты гидрологиялық бекеттер мен станцияларда жүргізіледі. Сонымен бірге басқа да мекемелердін тұрақты немесе уақытша бекеттерінде де су обък-тілеріне бақылаулар жүргізіледі.

Жер беті суларының гидрологиялық режимі бекеттердегі стандартты және арнайы экспедицйялық және тақырыптық ізденістердің көмегімен зерттеледі.

Бекеттердегі стандартты, яғни жетекші кітапшада (наставление) белгіленген жұмыстарға өзендердің (каналдар) гидрологиялық режимінің мындай негізгі элементтеріне бақылау жүргізу жатады: судың деңгейі, су ағындысы, тасындылар ағындысы, судың температурасы, мұздық режимі, судың химиялық құрамы.

Өзендегі гидрологиялық бақылау жасауға үйғарылған орын негізгі үш шартқа жауап беруі тиіс. Олар: 1) бекет орналасқан үлескі айтарлықтай үлкен аймакқа репрезентативті болуы шарт, яғни бақылау нәтижелерін гидрологиялық болжамдар, есептеулер және аппарат үшін пайдалану мүмкіндігіне ие болуы керек; 2) қарастырылған орын бақылау жүргізу үшін ыңғайлы болуы шарт; 3) бекетте немесе жақын жерде байланыс жүйесінің, болуы (телефон, телеграф, радио).

Судың деңгейі су көздерінің маңызды элементтерінің бірі. £у деңгейіне басқа да элементтер тәуелді, олар: өзеннің ені, тереңдігі, су қимасының ауданы, еңістік, ағыстың жылдамдығы, су шығыны т. б.

Су көзінің су деңгейі деп су бетінің шартты түрде алынтан салыстырмалы горизонталь жазықтықтан өлшенген биіктікті айтады. Биіктігі өзгермейтін бұл жазықтықты гидрологиялық бекеттің «О» графигі деп алынады.

Өзендердегі су деңгейінің өзгеруін зерттеудің үлкен шаруашылықтық маңызы бар. Су деңгейі жөніндегі мәліметтер әр түрлі гидротехникалық суғару, құрғату каналдарын, су жолын және басқа да құрылыстарды салу; жобалау және пайдалану кездерінде кеңінен қолданыды.

Бақылаулар су деңгейң жүйелі түрде өлшеуді қамтамасыз ететін су өлшеу құралдарымен жабдықталған гидрологиялық бекеттерде жүргізіледі. Әрбір бекет деңгейінің, биіктігін өлшейтін құралдардан (рейка, када, өзі жазғыш және т. б.) және барлық су өлшегіш жабдықтардың биіктігін анықтайтын тұрақты белгі-реперлерден тұрады.

Әрбір бекетте, бекеттік құралдардан езге келесі құрал-жабдықтар болуы шарт: 1) сағат; 2) деңгейлік (ва­терпас) және ұзындығы 2—4 метрлік екі рейка; 3) көшпелі су өлшегіш рейкалар; 4) қар өлшегіш, мұз өлшегіш және шуга өлшегіш рейкалар; 5) мұз тескіш бұранда, сүймен, балта, найзатартқыш, күрек; 6) бақылау жүргізуге арналған нұсқау, су елшеулерін жазатын кітапша; 7) қосалқы қадалар, рейкалар; 8) қайық және су өлшеу құралдарына жақындауды жеңілдететін жабдықтар (көшпелі көпір, саты).

Су деңгейін өлшеуге арналған жабдықтарының конструкциясына қарай бекеттер мынадай типтерге бөлінеді: рейкалык, қадалық, рейка-қадалык, хабарбергіш және автоматтық.

Рейкалык бекеттер бір немесе бірнеше берік, сенімді бекітілген тұрақты рейкалардан тұрады. Бүл рейкалардың көмегімен су деңгейіне бақылау жүргізіледі. Рейка­лар қадаларға, ғимараттарға, тас жағалаудың қабырғала-рына немесе жартастарға бекітіледі.



З.І-сурет. Гидрологиялық бекеттер: а — қадада және ә — ғимаратта орналастырылған рейкалық бекеттер; б — қадалық бекет.

Қадалық бекеттер бірнеше ағаш, темірбетон немесе металл қадалардан тұрады. Олар бір сызықтың бойына, өзендегі ағыстың бағытына перпендикуляр етіп орналас­тырылады (З.а-сурет).,

Жартасты жағалауларда қаданың орнына мөлшері 10x15 см, алаңдарды қашап, ортасына металл шегелер қағылады.

Қадалардың бастары шамамен, бір-бірінен 0,6—0,8 м биіктікте орналастырылады. Қадалардың жер бетінен биіктігі әдетте 0,2—0,4 м-ден аспайды. Жоғарғы қаданың басы судың ең биік денгейінен (СЖД) 0,25—0,50 м жоғары орналасуы керек, ал төменгі қада судың төмен-гі деңгейінен (СТД) 0,25—0,5 м төмен болуы шарт.

Қадалар номері


1

2

3

4

5

6

7

8

«О» грайиктен есептелгендігі белгі, м


4,1

3,67

3,2

2,37

2,25

1,85

1,32

0,73

Тұрақты белгі ден есептеген қашықтық, м


3,25

4,75

5,6

6,95

7,85

8,55

9,35

10,25

Қадалық бекетте бақылау көшпелі рейканың көмегімен жүргізіледі. Ол қаданың басына қойылып, судың деңгейі анықталады. Ұзындығы 1,0—1,5 м мұндай рейкалар 1—2 см-лік белгілерден тұрады.

Аралас типті бекеттер тұрақты рейкалар және қадалармен жабдықталады. Қөп жағдайда судың төменгі деңгейін бакылау үшін қадалар, ал СЖД бакылау үшін рейка қолданылады.

Рейканың нольдік белгісі СТД-нен 0,20—0,50 м темен орналасуы керек те, ал оның жоғарғы бөлігі СЖД-нен 0,25. м биік орналасуы керек.

Судың деңгейінің кұбылмалылығын үзіліссіз жазып отыру үшін арнайы өзі жазғыш құралмен жабдықталған бекеттер үйымдастырылады.

Деңгей жазғыш құралдың бірнеше типтері бар. Электр хабар бергішпен жабдықталған деңгей жазғыш үлкен қашықтыкқа мәлімет бере алады. Әдетте денгей жазғыш үшін жағалаудан арнайы құдықтар қазылады. Олар судың деңгейінің құбылмалылығына толкындардың мұз жүрудің, тасындылардың әсерін жою үшін жасалынады. Деңгей жазғыш құдықтардың үстіне арнайы орналастырылған жабық үйшікке орналастырылады.

Лекция №28.

Тақырыбы:Өзеннің гидрологиялық режимі (1 сағат)

Жоспар:1. Су режимі 2. Су режимінің фазалары

Пайдаланатын әдебиеттер:

а) негізгі:

1. Ж. Достайұлы. Жалпы гидрология. А. 1996

2. Н. П. Неклюкова. Жалпы жертану. А. 1980.

3. Зологин Б. Мировой океан . М. 2001.

4. Богданов Д. В. География Мирового океана. М. 1978.

5. Шубаев Л. П. Общее землеведение. М. 1990.

6. Мильков Ф. Н. Общее землеведение. М. 1990.

7. Құсаинов С. А. Жалпы геоморфология. А. 1998.

8. Достав Ж. Табиғат суларын ластанудан және сарқылудан қорғау. А. 1993.

9. Мехаилов В. Н, Добровольский А. Д. Общая гидрология. М. 1991.

10. Горбунов А. П. Льды под землей. А. 1982.

б) қосымша

11. Достав Ж. Жалпы гидрология. А. 1993.

12. Долгушен Л. Д. Ленники. М. 1989.

13. Жаппарханов С, Бәкіров Н. Көгілдір континент құпиялары. А. 1985.

14. Омаров Т. Р. Қазақстанның өзендері мен көлдері. А. 1975.

15. Кан С. И. Океан и атмосфера. М. 1982.

16. Алексин О. А, Ляхин Ю. И. Химия океана. М. 1984.

Лекция мәтіні:

Су режимі деп су объектілерінің уақытқа байланысты су деңгейінің су шығынының өзгеру ерекшеліктерінің бірлескен жағдайын айтамыз. Бұл анықтаманың кеңірек түсінігі-су объектілерінің гидрологиялық ре­жимі.

Өзеннің-гидрологияық режимі көпжылдық маусымдық және тәуліктік құбылмалылығымен ерекшеленеді: 1) су деңгейі (су деңгейінің режимі), 2) сулылығының (ағынды режимі), 3) мұздық көрсеткіші (мұздық-ре­жим), 4) судың температурасы (термикалық режим), 5) ағыспен тасылатын қатты заттардың мөлшері мен кұрамы (тасындылар режимі), 6) еріген заттардың шоғырлануы мен құрамы (гидрохимиялық режимі), 7) өзен арнасының өзгеруінің (арнадағы процестер режнмі).

Өзен арналарында оның гидрологиялық режимі әсер ететін, гидротехникалық ғимараттардың бар-жоғына қа­рай реттеліп, табиғи немесе тұрмыстық режимдерге жіктеледі.

Гидрологиялық режимнің сипаттамаларының ішінде ерекше орын алатыны-өзендердің ағындысы. Ол сумөлшерінің дәрежесін, энергиялық су қорларын және осы аймақ көлемін-дегі су жолының шамасын сипаттайды.

Өзендердің қоректенуі. Атмосфералық жауын-шашындар ғаламшардағы өзендердің негізгі қоректену көзі болып табы-лады. Жаңбыр және көктемгі қар суының, бір бөлігі буланса, ал екінші бөлігі алаптың бетімен өзен жүйесіне жиналады. Біраз бөлігі топырақ пен грунтқа сіңеді, жер асты суларының қорын молайтады. Өзен арна-аңғарымен жерді жуып-шаю арқылы тереңдетіп, жер асты су қабатын қоректендіреді. Биік таулы және полярлық аудандарда өзендер жоғарыда көрсетілген қоректену көздерімен қоса мұздықтар мен мәңгі қарлардың суымен де қоректенеді.

Яғни, қар, жаңбыр, жер асты сулары мен мұздықтар өзеннің қоректену көздері болып табылады. Кейбір жағдайларда қоректену көздерінің жеке түрлерінің рөлін айқындау қиын, ондай жағдайда «аралас қоректену» терминін қолданамыз.

Өзендердің көпшілігінде негізгі қоректену көзінің рөлін көктемгі қар суы атқарады. Бұл қоректену көзіне Батыс Сібір, Орта Сібір қыраттары, Қазақстанның, Орыс ойпатының көптеген өзен алаптары, Сібірдің солтүстік-шығысы және т. б. аудандар жатады.

Жаңбыр суымен қоректену бұрынғы КСРО-ның еуропалық бөлігінің батысы Карпат аймағы, Қырымда, Кавказдың оңтүстік-батыс бөлігі сонымен бірге қиыр шығыс аудандарында басым келеді.

Өзендердің жылдық ағындысындағы жер асты суларының үлесі біркелкі емес: орман белдемде 40—60%-тен, шөлейт аудандарда 0—10%-ке дейін. Бірыңғай физикалық, географиялық жағдайында жер асты суларының қоректену үлесі су алабының ауданының өсуіне қарай, көптеген су қабаттарын дренаж жасау арқылы біртіндеп көбейеді.

Мұздық қоректену көзі бар өзеннің сулылығы жазда өседі. Орта Азия мен Үлкен Кавказ таулы өзендерінің жоғары ағыстарында мұздық қоректену көзі басым келеді.

Аралас қоректену көзі өзендерде ең көп тараған. Мысалы, Кубань өзені қар, мұз, жаңбыр және жер асты суларымен қоректенеді.

Қоректену көздерінің ара қатынасы әр түрлі аудан­дарда бірдей емес. Олар бір өзеннің өзінде маусымдық құбылып отырады. Бұл өзгешеліктер негізінен климаттық жағдайларға жауын-шашын режиміне және жыл бойындағы ауаның температурасына тәуелді.

Өзен қорегінде климаттың рөлін және оның режиміне әсерін алғаш рет ғалым А. И. Воейков зерттеп, «өзен-климат пен алаптың жемісі» деп жазды. Қазіргі уақытта бұл жағдай мынадай биік, кең көлемде бағасын алды: «өзендер-географиялық ландшафтың дамуының жемісі», яғни климаттың жетекші рөлі айрықша және климаттан өзге жер бедері, алаптың геологиялық құрылысы, олардың топырағы, өсімдіктері, көл, батпақ және адамның шаруашылық қызметінің маңызы атап көрсетілген.

Су режимінің фазалары. Өзендердің ағындысының режимінде бірқатар өз сипаттамасы бар мерзіммен (фазалар) ерекшеленеді. Олар қоректену жағдайының өзгеруіне тәуелді: 1) су тасу кезеңі, 2) тасқындар кезеңі, 3) судың сабасына түсу кезеңі (межень).

Су тасу кезеңі жыл бойындағы ең көп сулылығымен, су деңгейінің биік әрі ұзақ көтерілуімен және әдетте, судың жайылмаға шығуымен сипатталады. Басты қоректену көзіне тікелей бағынышты (жазықтық өзендері үшін — қар еруі, биік тау өзендері үшін-қарлар мен мұздықтардың еруі, муссонды және тропикалық аймақтар үшін— жазғы ұзақ жаңбырлар. Бір климаттық белдеуде жататын өзендер үшін су тасу кезеңі тұрақты маусым сайын қайталанып, тек ұзақтығы мен күші өзгеріп отырады.

Қалыптасу жағдайына қарай су тасу кезеңі көктемде және жазда немесе көктем-жазғы болуы мүмкін. Су алаптарындағы қар ерудің әсерінен жазық өзендерінде су тасу кезеңі көктемде болса, ал тау өзендерінде биік таудағы қар мен мұздардың еруінен және ұзақ жаңбырдың әсерінен көктем-жазғы су тасуы қалыптасады.

Тасқын су жыл сайын қайталанбайды және тез әрі қысқа мерзімде су деңгейінің көтерілуімен сипатталады. Тасқындар ұзақ нөсер және қысқы жылымықта қар еру әсерінен қалыптасады. Кей жағдайларда (әсіресе кіші-гірім алаптар үшін) тасқынның биіктігі су тасуының биіктігінен асып түсуі мүмкін.

Судың сабасына түсу кезеңі (межень) — су режиміңің сулылығының аздығымен әрі су дедгейінің, жер беті ағын-дысының күшті әлсіреуіне немесе доғарылуына байланысты төменгіқалыпта ұзақ уақыт сақталуымен сипатта­лады. Бұл маусымда өзен негізінен жер асты суларымен қоректенеді. Өзендердің көпшілігінде жазғы және қысқы судың сабасына түсу кезеңдері болады.

Жазғы (жазғы-күзгі) судың сабасына түсу кезеңіне су тасу кезеңінің соңынан күзгі тасқындарға дейінгі уақыт, ал олар болмаған жағдайда—қысқы маусымға дейінгі уақыт, яғни мұз қатқанға дейінгі мерзім алынады. Жазғы судың сабасына түсу кезеңі орнықты, ұзаққа созылған, үзік-созық немесе тұрақсыз (мезгіл-мезгіл жаңбыр тасқындарымен үзіліп, отыратын) болуы мүмкін.



Қысқы судың сабасына түсу кезеңі, әдетте, мұз қату кезеңімен тура келеді. Судың шығыны мұз қатқан мерзімінен бастап біртіндеп тартыла-тартыла, минумына мұз жүрер алдында ғана жетеді, бұл жер асты суларының сарқылуына байланысты калыптасатын жағдай.

Типтік гидрограф. Гидрографты талдау. Өзен ағындысының жалпы теңдестігіндегі әр түрлі қоректену. көздерінің үлесінің мөлшері гидрографты (су шығынының жылдық графигі) талдау арқылы бағаланады. Бұл мақсат үшін көпжылдық бақылау нәтижесінде тұрғызылған су шығынының құбылмалылығының типтік гидро­графы немесе жеке сипатты жылдар (көп сулы, орташа сулы және аз сулы) үшін сызылған гидрографтар қолданылады. Типтік гидрограф деп бірқатар жылдардағы гидрографтардың жалпы сипаттарына ие, сонымен бірге әр жылға тән кездейсоқ жағдайы жоқ гидрографты айта-мыз.

Типтік гидрографты тұрғызу кезінде бірқатар жыл­дар үшін жеке өзендердің сипат ерекшеліктерінің орди­ната (су шығыны) және абцисса (уақыт) көрсеткіштері орташа мәнге келтіріледі (су тасудың басталуы, максимумының келуі, су тасудың соңы және т.б.). Қалыпқа келтірілген тірек нүктелерімен бірқалыпты графикті саламыз. Типтік гидрограф бойынша анықталған ағындының көлемі, өлшенген ағындының көпжылдық орташа мөлшеріне тең болуы шарт .

Типтік гидрографта су шығынының мөлшері мен уақыттың құбылмалылығының сипатты нүктелерінің шектері көрсетіледі.

Гидрографты қоректену көздері бойынша талдаудың бірнеше әдістері бар.

Жер асты су ағындысын бөлудің ең қарапайым әдісі —ол гидрографтағы көктем басталардағы минимал нүктелерден басқа да минимал нүктелерді бірқалыпты сынықпен қосу арқылы іске асырылады .

Бұл әдіс кезінде жер асты суларының ағындысының


режимі есепке алынбайтыны оның кемшілігі болып табылады.

Айтылған жағдайды есепке алу Б. И. Куделин әдісінде толық қамтыған. Бұл тәсіл гидрографтағы жер асты


суынан қалыптасқан су көлемінің графиктік жолмен бөлінуіне негізделген.

Өзеннің жер асты суларымен, қоректенуі жер асты

жеке су қабаттарынан ағып шығатын суларға байланысты болады әрі олардың өзенмен гидравликалық байланыс түрінің маңызы зор.

Сy өткізбейтін қабаттың орналасу сипатына қарай

өзендердің жер асты суларымен болатын үш түрлі байланысын ерекшелеуге болады:

а) өзендермен гидравликалық байланысы жоқ су қабат-тары, Олардың ағындысының режимі жер беті ағындысының режиміне жақын, тек уақыт осіндегі су деңгейінің жүрісінің фазасы сәл жылжыған;

ә) жер асты су қабаттары өзенмен гидравликалық байланыста. Олардың өзенге ағысы, өзен ағындысының фазасына қарама-қарсы бағытқа ие болады. Өзен ағындысының максимумына, жер асты суының минимум ағысы тура келеді;

б) өзенмен маусымдық байланысы бар су қабаттары. Олардың ағындыларының режимі аралас сипатқа ие. Яғни, өзеннің төмен деңгейіне а нобайы тура, келеді, ал биік деңгейіне — ә нобайы. Грунттық және артезиандық аралас қоректенулер а + э+б' нобайымен берілген.

Көктемгі су тасу кезеңінде су деңгейінің көтерілуі кезінде жағалауға жақын зонада грунттық ағыстың кері



4,2-сурет. Өзен ағындысының гидрографын талдаудың гидрогеологиялық жағдайға және жерасты суының өзенге ағу режиміне байланысты типтік нобайлары (Б. И. Куделин бойынша): І-гидрогеологиялық жағдайлардың нұсқасы. (а — өзенмен гидровликалық байланысы жоқ грунт)суымен қоректену; ә—өзенмен гидравликалық байланыстағы грунт сумен қоректену; а—ә—аралас грунт суымен қоректену; в+г+ —аралас грунттық және артезиандық қоректену); II — өзен мен жерасты суының деңгейлік құбылдылылығының сипаттамасы; ІІІ-жерасты суы ағындысының режимі; IV —өзеннің гидрографтық талдаудың нобайы; t — уақыт; Q —шығын. X—жағалаудағы реттеу уақыты; —Л және +Л — жағалаудағы реттеуге қатысатын жерасты суының көлемі; 1—суөткізгіш жыныстар; 2 — сутірек жыныстар; 5; өзенге жер бетімен құятын ағынды; 4 — «а» шарты сақталғандағы жерасты суының ағындысы; 5 — «ә» шарты бойынша; 6 — тегеурінді жерасты суының ағындысы; 7—жерасты суының деңгейі; 8 — өзеннің деңгейі.

Гидравликалық еңістігі пайда болады яғни өзен суының жағалауға сіңу процесі жүреді.

Су қайту кезеңінде грунттық су ағысында деңгейі


өзен арнасына бағытталған еңістікке ие болады және


жағалауға сіңген судың өзенге бағытталған кері ағысы
басталады.

Жоғарыда келтірілген процесс ағын судың жағалауының реттелуі деп аталады. Жағалаулық реттелудің жалпы ұзақтығы (Т) шамамен су тасу немесе тасқын өткен уақыттың жартысына тең.

Гидрографты талдау кезінде мұздық суларымен қорек-тенетін өзендердің ерекшеліктерін естен шығармау керек, олар:

а) бұл өзендер қыс мезгілінде әсер асты (грунт) суымен қоректенсе, ал жазда грунттық қоректену көзі қыс


басындағы су шығынына тең деп алынады;

ә) қар еру басталған уақыттан соңына дейін алаптың

ойыс жерлеріне және аласа таулардан өзен қар суымен-


қоректенеді: қоректенудің бұл бөлігі, оны биік таулардағы қар және мұздық суларынан бөлгенде шамамен алаптың ойыс бөлігіндегі қар еру кезіндегі ағысқа тең бағалануы мүмкін;

б) жылдың жылы кезінде өзендер негізінен жазғы


жаңбыр суымен және биік таулардағы қар мен мұздықардың суымен қоректенеді; қоректенудің бұл белігі жеке тасқындардың ойыстарын қосу арқылы талданады.

Қар, жаңбыр, жер асты және мұздық коректену көздерінің көлемі гидрографта бөлінген аудандардың мөлшерін eceптey арқылы анықталады.

Өзенді қоректену көзіне байланысты жіктеу. "Қоректену көзі және онымен байланысты ағындыныың жыл бойында өзгеруі өзеннің су режимін сипаттайтын және оның алаптық, географиялық сипаттарымен байланысын көрсететін негізгі белгілері болып табылады. Сондықтан гидрология ғылымында осы белгілерге негізделген жіктеу кеңінен қолданылады.

Қоректену көздеріне негізделген өзендердің бірінші жіктелуін 1884 жылы А. И. Воейков ұсынды. Онда өзендердің қоректену көздері мен ағындының жыл ішіндегі өзгеруін атмосфералық жауын-шашының сипатына, қар еруіне және булануға байланысты талдауға негізделген. Оған қар суымен қоректенетін жазықтық және тау өзендері, жылдың жылы кезінде жаңбыр суымен қоректенетін, шөл аймақтарының құрғап қалатын және полярлық аймақтың уақытша өзендеріне бөлінген тоғыз типін ұсынды. А. И. Воейков ұсынған, соңғы кезде көптеген совет және шетел ғалымдарының еңбектерінде дамытылды.

1938 жылы М. И. Львович өзендердің қоректену типтері және ағындының маусымдық таралуын негіз етіп,


өз жіктелуін ұсынды. Мөлшерлік ағалау гидрографтарды (қар, жаңбыр, мұз, жер асты суларын) талдау арқылы жасалады. Кез келген қоректену көзінің (тип) мөлшері жылдық ағындының 80%-інен көп болса, онда оған ерекше мән беріледі, ал өзге қоректену көздері есепке алынбайды. Егер қоректің ағындағы үлесі 50—80% аралығында болса, онда қоректену көзі басымдылық мәнге ие болады. Егер әрбір қоректену көзінің үлесі 50%-тен аспаса, онда өзен аралас қоректену типіне жат-
қызылады да, қай қоректену көзі басым екені керсетіледі. 50—80% үлес салмақтарының көрсеткіші, мұздық
суымен қоректенетін өзендерден өзге барлық өзендер
типтеріне анықтауыш ретінде қабылданған. Ал мұздық
қоректену типіндегі негізгі қорек көзінің үлесі 25—50%
тен аспайды.

Өзендердің ағындысының жыл маусымдарында таралуы өзендерді бөлудің екінші белгісі болып табылады.

Нәтижеде барлық өзендер төрт басты типтерге бөлінген: 1-қар суымен қоректенетін, 2-жаңбыр суымен қоректенетін; 3-мұздықтар мен биік таулардағы қар суымен
қоректенетін, 4-жер асты суларымен коректенетін өзендер. Бұл өзен маусымдық құбылмалылыққа байланаысты
тағы 38 топқа бөлшектенеді.

Қорытынды ретінде бұл жіктеу бойынша өзендердің типтерінің дүние жүзінде таралу картасы жасалған, 1946 жылы совет ғалымы В. Д. Зайков гидрографтарды талдау негізінде өзендердің су режимінің сипатына қарай өз жіктелуін ұсынды. Ол бойынша бұрынғы КСРО өзендерінің барлығы негізгі үш топқа бөлінеді: 1) суы көктемде таситын өзендер; 2) су тасу кезеңінде жылдың жылы мезгіліндегі өзендер. 3) Барлық жыл мезгілдерінде тасқын режимдегі өзендер.

Бірінші топқа су тасу кезеңі, көктемгі қардың еруінен, жылда бір мезгілде қайталанып отыратын өзендер жатады. Көктемгі су тасу кезеңнің сипатына және жылдық баска мезгілдегі су шығынының режиміне қарай бұл топтағы өзендер бес типке: қазақстандық, шығыс еуропалық, батыс сібірлік, шығыс сібірлік және алтайлық болып бөлшектенеді.

Екінші топқа су тасу кезеңі жылдың жылы мезгіліне тап келетін әрі жауын-шашынмен немесе биік таулардағы қарлардың еруімен айқындалатын өзендер жатқызылады. Бұл топ екі типке бөлінеді: қиыршығыстық және тяньшандық.

Үшінші топқа жылдың кез келген мезгілінде, қысқа әрі жиі болып тұратын тасқындық режимдегі өзендер жатады. Бұл өзендерде тасқынаралық уақытта ағынды төмен деңгейде болады. Бұл топтағы өзендер үш типке бөлшектенеді: қаратеңіз маңы, қырым және солтүстік кавказ.

Б. Д. Зайков жіктелуінің кемшілігі — өзендерді типке бөлу нобай бойынша, әрі ағындыларының генезисі әр түрлі өзендерді күштеп біріктіруі дер едік.

1960 жылы П.С.Кузин Б.Д.Зайковтың жіктеуінің дамытылған әрі жетілдірілген түрін ұсынды. Оның негізгі белгісі ретінде қоректену көзінің басымдылығы мен су режимінің басты фазалары-су тасу мен тасқын кезеңдері белгіленді. ТМД-ның барлық өзендері су режимінің негізгі үш типіне бөлінеді .

Жоғарыда көрсетілген өзен типтерінің бойынан географиялық аймақтардын, белгілерін, ал оларға қосымша төртінші тип-жер асты суларымен басым қоректенетін, жыл бойы су режимі бірқалыпты өзен типтері кірді.






Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет