ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.09.2020
Просмотров: 178
Скачиваний: 5
Практическое занятие «Морфометрические характеристики озера»
При изучении гидрологического режима озера, при различного рода исследованиях и расчетах, необходимо, в первую очередь, выделить основные морфометрические характеристики озера; площадь зеркала, длину, ширину, объем воды, глубину.
Морфометрические характеристики вычисляются по плану озера в изобатах (изолиниях равных глубин), построенному по данным промеров (рис. 11) и относятся к уровню вода, принятому для построения плана.
Площадь водной поверхности (ƒ ) и объем озера (V) изменяются в связи с колебаниями уровня роды ( Н ). Зависимость площадей и объемов озера от его глубины выражается графически в виде батиграфической ƒ = f (H) и объемной V = f (H) кривых (рис. 5). Эти кривые дают возможность определить значения площади зеркала и объема воды в озере при любом его наполнении.
Содержание работы
1. Определить по плану озера основные морфометрические характеристики:
а) площадь зеркала (ƒ0) и площади, ограниченные изобатами (ƒ1, ƒ2, …ƒn);
б) длину (L),
в) наибольшую (Вмакс) и среднюю (Вср) ширину;
г) объем воды всего озера (V0) и объемы слоев между плоскостями изобат (V1, V2, …, Vn); '
д) наибольшую (Hмакс) и среднюю (Hср) глубину.
2. Построить батиграфическую и объемную кривые озера.
Выполнение работы
1. а) Площадь зеркала озера (ƒ0, м2 или км2 и площади, ограниченные изобатами (ƒ1, ƒ2, …ƒn), определяются планиметрированием; записи ведутся в табл. 4. Результаты вычислений заносятся в графы 1, 2. табл. 5.
б) Длина озера (L, м или км) – кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга точками береговой линии, измеренное по его поверхности; изображается в плане прямой или ломаной линией.
в) Наибольшая ширина (Вмакс, м или км) – наибольшее расстояние между берегами по перпендикуляру к длине озера.
Средняя ширина (Вср) – частное от делания площади озера на его длину:
Вср
=
Рисунок 5 – План оз. Голодзянка в изобатах
Рисунок 6 – Батиграфическая и объёмная кривые оз. Голодвянка
Таблица 4 – Вычисление площади озера
|
Изобата |
Площадь деления планиметра |
Площадь, ограниченная изобатами ƒ = R (n2 – n1), м2 |
|||
|
Отсчет |
Разность отсчетов |
Средняя разность |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Площадь зеркала (ƒ0) 339700 м2
Длина (L) 1000 м
Ширина средняя (Вср) 340 м
Ширина наибольшая (Вмакс) 510 м
Объем (V0) 1362185 м3
Глубина средняя (Нср) 4 м
Глубина наибольшая (Нмакс) 6,5 м
Таблица 5 – Морфометрические характеристики озера Голодзянка
|
Глубина (Н,м) |
Площадь, ограниченная изобатами (ƒ, м2) |
Объем между изобатами (V, м2) |
Объем под изобатами (V – v, м3) |
|
0 |
339700 |
|
1362185 |
|
1 |
306500 |
323100 |
1039085 |
|
2 |
274250 |
290375 |
748719 |
|
3 |
241260 |
257750 |
490960 |
|
4 |
210000 |
225625 |
265335 |
|
5 |
137000 |
173500 |
91835 |
|
6 |
28000 |
82500 |
9335 |
|
6,5 |
0000 |
9335 |
0000 |
г) Котловины озер имею сложную форму, отличающуюся от формы правильных геометрических тел, и подобрать зависимость для вычисления объема всей водной массы озера затруднительно. Поэтому при аналитическом определении объем рассчитывается по слоям, заключенным между плоскостям соседних изобат. Эта слои с достаточной точностью могут быть приравнены к правильным геометрическим телам. Лучше результаты при вычисления объемов слоев большинства озер дает формула усеченного конуса. Общий объем озера (V0) определяемся суммированием объемов слоев:
V0 = h1 (f1 + f2 + √f1 f2) / 3 + h2 (f2 + f3 + √f2 f3) / 3 + ... + hn-1 (fn-1) / 3,
где h1, h2, … hn-1 – сечение изобат, принимаемое, как правило, одинаковым для всего плана: ƒ1, ƒ2, … ƒn-1 – площади, ограниченные изобатами, ƒn = 0.
Для приближенных расчетов объемов слоев может быть использована формула призмы
V0 = h (f1 + f2) / 2,
где V – объем слоя между плоскостями изобат;
общий объем V0 = vi.
Вычисленные объемы слоев записываются в графе 3 табл. 5.
Последовательное суммирование объемов слоев от дна до поверхности (графа 4, табл. 5) дает нарастание объема до полного его значения под нулевой изобатой.
д) наибольшая глубина (Нмакс) определяется по данным промеров и записывается на плане озера.
Средняя глубина (Нср) – частное от деления объема озера на его площадь
Hс = V0 / f0.
2. Кривая зависимости площади озера от глубины (а также уровня воды) – батиграфическая кривая, строится на миллиметровой бумаге (формат 203 X 288 мм) по глубинам и соответствующим им площадям, выбираемым из граф 1,2 табл. 5. На графике (рис.6) по вертикальной оси откладываем значения глубин (Н, м), по горизонтальной – площади (ƒ, м2). Для упрощения записи наносимые на шкалу значения площади делятся на 10n; степень указывается в конце шкалы (ƒ /105, м2); в нашем примере величины площадей, снятые с кривой, нужно умножать на 105. На линии при значении глубины Н = 0 откладывается величина площади зеркала озера (ƒ0). Через полученные точки проводим плавную линию – батиграфическую кривую ƒ = f(Н).
Площадь, заключенная между батиграфической кривой и осями координат (0ƒ0Нмакс на рис.6), изображает в масштабе чертежа объем всей водной массы озера; площади 0ƒ0ƒ1 , также 1ƒ1ƒ2 – объемы слоев между изобатами.
Определив планиметрированием площади 0ƒ0ƒ1, 1ƒ1ƒ2 и так далее и умножив их на значение единицы площади в масштабе чертежа, получим величины объемов слоев между изобатами.
Таким образом, для графического определения объема озера и объемов слоев может быть использована батиграфическая кривая.
Зависимость объема всего озера и объемов слоев от глубины отражается объемной кривой, которая строится совместно о батиграфической кривой; шкала (V, м3) располагается параллельно (ƒ, м2) (рис. 6). Для построения объемной кривой на горизонтальных линиях, соответствующих отложенным на вертикальной оси точкам глубин (0, 1, 2 и т.д.), откладываются величины объемов воды расположенных под изобатами из графы 4 табл.5. На линии при значении глубины Н = 0 откладывается полный объем озера, на линии Н = I и - величина полного объема без объема первого от поверхности слоя, на линии Н = 2м- величина полного объема без объемов двух верхних слоев и т.д. В точке максимальной глубины V = 0, Через отложенные точки проводим плавную линию - объемную кривую V = ƒ ( Н ).
Батиграфическая к объемная кривые могут быть построены по плану котловины озера в горизонталях. В этом случае на вертикальной оси вместо глубин откладываются отметки горизонталей (высоты уровней воды) в абсолютных или относительных величинах.
По батиграфической и объемной кривым определяются площадь и объем озера при изменениях уровня воды. Для этого от отметки соответствующего уровня (глубины) на вертикальной шкале проводится горизонтальная линия до пересечения с кривыми и по шкалам отсчитываются величины площади и объема.