Charakterystyka
hydrologiczna zlewni
Parametry charakterystyczne
zlewni i cieków
Charakterystyka
hydrologiczna zlewni
Parametry charakterystyczne
zlewni i cieków
Zlewnię i ciek charakteryzują
następujące charakterystyki:
1.
Powierzchnia zlewni
(powierzchnia ograniczona
topograficznym działem wodnym)
2.
Wzrost powierzchni zlewni
3.
Długość zlewni
4.
Maksymalna długość zlewni
5.
Średnia szerokość zlewni
6.
Obwód zlewni
7.
Wskaźnik wydłużenia zlewni
8.
Wskaźnik kolistości zlewni
9.
Współczynniki asymetrii zlewni
10.
Współczynnik szerokości zlewni
11.
Współczynnik rozwinięcia działu wodnego zlewni
Kształt zlewni
Zlewnię i ciek charakteryzują
następujące charakterystyki:
1.
Wysokość maksymalna
2.
Wysokość minimalna
3.
Deniwelacja terenu
4.
Średnia wysokość zlewni
5.
Wysokość środkowa (mediana)
6.
Średni spadek zlewni
7.
Średni spadek działu wodnego
8.
Wskaźnik rzeźby Strahlera
Rzeźba zlewni
Zlewnię i ciek charakteryzują
następujące charakterystyki:
1.
Długość cieku
2.
Wskaźnik rozwinięcia cieku
3.
Spadek podłużny cieku
4.
Gęstość sieci rzecznej
Warunki hydrograficzne (ciek)
Zlewnię i ciek charakteryzują
następujące charakterystyki:
1.
Udział powierzchni leśnej
2.
Wskaźnik rozwinięcia lesistości
Użytkowanie terenu
Najczęściej stosowanymi parametrami w hydrologii,
które charakteryzują użytkowanie terenu są:
Topograficzny dział wodny:
Topograficzny dział wodny przebiega wzdłuż
grzbietów najwyższych wzniesień, przecina
wierzchołki przełęcze i biegnie zawsze
prostopadle do poziomic
Niekiedy pojedyncza kulminacja terenu
o znacznej wysokości nie leży na dziale wodnym
Na obszarach o słabo urozmaiconej rzeźbie
przy wyznaczaniu na mapie,
mamy do czynienia z tzw. niepewnym działem
wodnym (linia przerywana), którego przebieg jest
weryfikowany na podstawie badań terenowych.
Topograficzny dział wodny:
1.
Prowadzenie działu wodnego dnem doliny zamiast
grzbietem
2.
Skośne przecinanie warstwic terenu linią działu wodnego
3.
Przecięcie lub odcięcie suchej doliny od głównej linii
Błędy przy wyznaczaniu działu wodnego
Powierzchnia zlewni
Powierzchnię zlewni A [km
2
]
określa się przez pomiar na
mapie (planimetrem lub przy
pomocy siatki kwadratów)
W przypadku obszarów
górskich, powierzchnia
rzeczywista może się różnić od
powierzchni rzutowanej (mapa).
Powierzchnie zlewni oblicza się
stosując wzór:
Gdzie:
A – powierzchnia rzecz. [km
2
]
A
m
– powierzchnia z mapy [km
2
]
- średnie nachylenie zlewni [
0
]
cos
A
A
m
Schemat wzrostu
powierzchni zlewni
Przedstawia zwiększanie
się powierzchni zlewni
wraz z biegiem cieku.
Schemat sporządza się
oddzielnie dla zlewni
leżącej po prawej stronie
jak i po lewej stronie
cieku. Wykres rozpoczyna
się od naniesienia w skali
cieku głównego
(oś odciętych)
Długość zlewni
L – [km]
Największa odległość
w linii prostej między
ujściem a najdalej
oddalonym punktem
na dziale wodnym
Maksymalna długość zlewni
L
m
- [km]
Długość doliny cieku
głównego od ujścia
do punktu na dziale
wodnym
w przedłużeniu
odcinka źródłowego
Średnia szerokość zlewni
B – [km]
Jest to stosunek powierzchni
zlewni do jej maksymalnej
długości określony wzorem:
Gdzie:
B – średnia szerokość zlewni
[km],
A – powierzchnia zlewni [km
2
],
L
m
– maksymalna długość
zlewni [km].
m
L
A
B
Obwód zlewni
S – [km]
Długość działu wodnego określona na podstawie
mapy topograficznej
Wskaźnik wydłużenia zlewni
C
w
Iloraz średnicy koła
o powierzchni równej
powierzchni zlewni do
maksymalnej powierzchni
zlewni. Obliczany według
wzoru:
Gdzie:
C
w
– wskaźnik wydłużenia
zlewni,
A – powierzchnia zlewni
[km
2
],
L
m
- maksymalna długość
zlewni [km].
A
C
m
L
w
2
Wskaźnik kolistości zlewni
C
k
Stosunek pola powierzchni
zlewni do pola koła o tym
samym obwodzie, co
obwód zlewni, wyrażony
wzorem:
Gdzie:
C
k
- wskaźnik kolistości
zlewni,
A – powierzchnia zlewni
[km
2
],
A
k
- powierzchnia koła o polu
równym powierzchni zlewni
[km
2
],
S – obwód zlewni [km].
2
4
S
A
A
A
C
k
k
Współczynnik asymetrii zlewni
Współczynnik asymetrii
zlewni zależy od położenia
cieku głównego. Określa
się go wzorem:
Gdzie:
- współczynnik asymetrii
zlewni
A – powierzchnia zlewni
[km
2
],
A
l.
- powierzchna zlewni z
lewej strony [km
2
],
A
p
- powierzchnia zlewni z
prawej strony cieku [km
2
].
A
A
A
p
l
2
Współczynnik szerokości zlewni
Współczynnik określa
wzór:
Gdzie:
- współczynnik
szerokości zlewni,
A – powierzchnia zlewni
[km
2
],
l – długość cieku [km].
2
l
A
Współczynnik rozwinięcia działu wodnego
Wskaźnik ten jest
określony stosunkiem
długości linii
wododziałowej S do
obwodu koła, którego
powierzchnia jest równa
powierzchni zlewni.
Określony jest wzorem:
Gdzie:
- współczynnik rozwinięcia
działu wodnego,
S – obwód zlewni [km],
A – powierzchnia zlewni
[km
2
].
A
S
A
S
282
,
0
2
Rzeźba zlewni
Wysokość maksymalna – H
max
[m n.p.m.] maksymalna
rzędna terenu na obszarze zlewni
Wysokość minimalna – H
min
[m n.p.m.] minimalna rzędna
terenu na obszarze zlewni.
Deniwelacja terenu - ∆H [m] różnica wysokości
maksymalnej i minimalnej
Średnia wysokość zlewni H
śr
[m n.p.m.] średnia
arytmetyczna wysokości maksymalnej i minimalnej.
Wysokość średnią można wyznaczyć na podstawie krzywej
hipsometrycznej (hipsograficznej) zlewni
Średnia wysokość zlewni wyznaczona na podstawie
krzywej hipsograficznej (hipsometrycznej)
A
F
H
śr
Gdzie:
H
śr
– średnia wysokość zlewni
[m n.p.m.],
F – powierzchnia ograniczona
krzywą hipsograficzną i osiami
Współrzędnych
A – podstawa wykresu
Wysokość środkowa (mediana)
H
m
- wysokość środkowa
(mediana)
Wysokość powyżej (lub
poniżej) której położona jest
połowa powierzchni.
Miara ta dobrze odzwierciedla
przeciętne warunki
wysokościowe zlewni.
Rzeźba zlewni
I
śr
- średni spadek zlewni
wyraża wzór:
Gdzie:
I
śr
- średni spadek zlewni [%]
H
max
- maksymalne wyniesienie
wododziału n.p.m. [km],
H
min
- wzniesienie rozważanego
profilu n.p.m. [km],
A – powierzchnia zlewni [km
2
].
I
d
– średni spadek wododziału
wyraża wzór:
Gdzie:
I
d
– średni spadek wododziału
[m/km],
∆H
d
- deniwelacja wododziału
[m],
S – obwód zlewni [km].
100
min
max
A
H
H
I
śr
S
H
I
d
d
Rzeźba zlewni
C
f
– wskaźnik rzeźby
Strahlera reprezentuje
średnie nachylenie zlewni.
Wyrażony jest wzorem:
Gdzie:
C
f
- wskaźnik rzeźby Strahlera
[m/km],
H
max
maksymalna rzędna terenu
na obszarze zlewni
[m n.p.m.],
H
min
minimalna rzędna terenu na
obszarze zlewni [m n.p.m.],
L
m
– maksymalna długość zlewni
[km].
m
f
L
H
H
C
min
max
Długość cieku
l – długość cieku to
odległość od ujścia do
źródeł cieku [km]
Spadek podłużny cieku
i
śr
[‰]
jest to stosunek różnicy
wysokości zwierciadła
wody w dwóch
poprzecznych profilach
cieku do odległości między
tymi profilami.
Gdzie:
i
śr
-
spadek podłużny cieku [‰],
∆h -
różnica wysokości
zwierciadła wody w dwóch
poprzecznych profilach
cieku [m],
l - odległości między profilami
[km].
l
h
i
śr
Wskaźnik rozwinięcia cieku
r – to stosunek
długości cieku do
długości linii prostej
łączącej ujście ze
źródłem. Wyrażony:
Gdzie:
r – wskaźnik rozwinięcia
cieku [%],
l – długość cieku [km],
p – długość linii prostej
[km].
100
p
l
r
Gęstość sieci rzecznej
D – iloraz sumy
długości wszystkich
cieków w zlewni i
powierzchni zlewni.
Wyrażony:
Gdzie:
D – gęstość sieci
rzecznej [km/km
2
],
∑l – łączna długość
cieków [km],
A – powierzchnia zlewni
[km
2
].
A
l
D
n
i
1
Udział powierzchni leśnej
[%]
Udział powierzchni
leśnej w ogólnej
powierzchni zlewni
jest wyrażona:
Gdzie:
- udział powierzchni
leśnej w zlewni [%],
A
z
- powierzchnia zlewni
zalesiona [km
2
],
A – powierzchnia zlewni
[km
2
].
100
A
A
z
Metoda wielokątów równomiernego
zadeszczenia zlewni
Obliczanie średniego opadu dla zlewni
Metoda wielokątów równomiernego
zadeszczenia zlewni
Naniesione na mapie stacje
opadowe łączy się
prostymi tak, aby powstała
sieć trójkątów. Następnie
wyznacza się symetralne
boków trójkątów. Wzdłuż
symetralnych zamyka się
obwód trójkąta. Opad
oblicza się według wzoru:
Gdzie:
P
śr
- średnia wysokość opadu
dla zlewni [mm],
P
i
- wysokość opadu na stacji
znajdującej się w
wielokącie [mm],
F
i
- powierzchnia wielokąta
[km
2
].
i
i
i
śr
F
F
P
P