Hydrografie. RNDr. Tomáš. Hrdinka. Katedra fyzické geografie a geoekologie.

Transkript

1 Hydrografie RNDr. Tomáš Hrdinka Katedra fyzické geografie a geoekologie tomikjede@centrum.cz

2 Hydrografie definice, pojmy odvětví hydrologie, zabývající se sběrem, tříděním a klasifikací hydrologických dat popisuje časoprostorové rozmístění vody v krajině (povodí) Povodí základní hydrologická oblast, v níž sledujeme odtokový proces a zjišťujeme vzájemný vztah bilančních prvků (hydrologická/bilanční rovnice) území, z něhož odtéká voda z atmosférických srážek nebo akumulovaná v ledovcích a ve stálé sněhové pokrývce povrchovou i podzemní cestou do jediného závěrového profilu 2 typy povodí: orografické a hydrogeologické

3 Povodí Orografické povodí je vymezeno rozvodní čárou (rozvodnicí), která probíhá přes nejvyšší kóty, mezi nimi ležící hřebeny a sedla v bezprostřední blízkosti sledovaného vodního toku k jeho závěrovému profilu (vždy kolmá na vrstevnice) Hydrogeologické povodí se obvykle shoduje s orografickým povodím, voblastech se složitější geologickou stavbou (střídání propustných a nepropustných vrstev) však může podzemní voda odtékat do vedlejšího orografického povodí (např. část vody spadlé v povodíotavy odtéká podzemní cestou do povodí Dunaje).

4 Povodí stanovení hydrografické rozvodnice

5 Povodí stanovení hydrografické rozvodnice

6 Povodí Stanovení průběhu orografické rozvodnice je obtížné na plochém rozvodí, na rovinách a v místech bifurkací. Bifurkace situace, při níž jedno z ramen větvícího se vodního toku ústí do vedlejšího povodí (Orinoco Casiquiare) nebo území, z něhož dochází k odtékání vody do více povodí zároveň (okolí Velkého Dářka) Říční pirátství posouvání rozvodnice směrem do vedlejšího povodí (v důsledku zpětné eroze na horních úsecích vodních toků)

7 Plocha povodí,, zdroje dat Podklady pro určení plochy povodí: 1. Mapy topografickémapy (vojenské, základní, turistické) milimetrová síť planimetr 2. GIS 3. Hydrologické poměry ČSSR I-III (tabulky) v Základní geografické knihovně Hydroekologický informační systém VÚV ke stažení: Základní vodohospodářská mapa 1 : (vektorová i rastrová) vrstvy do GIS např. říční síť, zdroje znečištění, chráněné oblasti přirozené akumulace vod, hydrogeologické rajóny legislativa EU

8 Plocha povodí,, zdroje dat Hydrologické poměry ČSSR, II. díl Základnívodohospodářská mapa 1 : , list Plzeň (

9 Hydrologické dělení Z hlediska hydrologického popisu byla vytvořena klasifikace, která číselně označuje hlavní povodí a jejich dílčí části kombinací čísel oddělených pomlčkou číslo hydrologického pořadí. Toto číslo je uváděno v podobě osmimístného čísla a je sestaveno ze 4 skupin: A-BB-CC-DDD A příslušnost do povodí hlavního toku I. řádu B příslušnost do dílčího povodí hlavního toku C hydrologické pořadí dalšího dělení dílčích povodí D hydrologické pořadí detailních plošek povodí v rámci dílčích ploch povodí Systém hydrologické rajonizace dán Vyhláškou Ministerstva zemědělství o oblastech povodí č. 292/2002 Sb: Povodí Labe - č. hydrologického pořadí 1 Povodí Odry - č. hydrologického pořadí 2 Povodí Dunaje - č. hydrologického pořadí 4 detailně viz např.

10 Graf vývoje povodí - kruhový Vyjadřuje podíl plochy povodí na ploše levé, respektive pravé části povodí Zjednodušený graf vývoje povodí Berounky Suchomlatský potok Třemošná Litavka Střela Zbirožský potok Mladotický potok Rakovnický potok Klabava Manětínský potok Červený potok Loděnice

11 Graf vývoje povodí - pravoúhlý Vyjadřuje nárůst plochy povodí podle vzdálenosti od pramene (říční km 0)

12 Gravelliův v koeficient K G (K 1): G Tvar povodí K G = 2 L R Pπ L R délka rozvodnice P plocha povodí vyjadřuje míru m členitosti rozvodnice, resp. protáhlosti/kruhovosti povodí délka rozvodnice/obvod kruhu o stejné ploše e jako je plocha povodí Koeficient protáhlosti povodí R E (0 R E 1): R E = 2 P π L P plocha povodí L přímková vzdálenost od ústí k nejzazšímu bodu povodí průměr r kruhu o stejné ploše e jako je plocha povodí/d /délka povodí

13 Tvar povodí Charakteristika povodí α : α = w L = w L 2 L = P 2 L P plocha povodí w průměrná šířka povodí L přímková vzdálenost od ústí k nejzazšímu bodu povodí povodí protáhlé přechodný typ vějířovité P < 50 km 2 α < 0,24 0,24 < α < 0,26 α > 0,26 P > 50 km 2 α < 0,18 0,18 < α < 0,2 α > 0,2 Koeficient souměrnosti povodí K S (0 K S 1): K S = P P P P L P P plocha pravé části povodí P L plocha levé části povodí

14 Řádovost říční sítě říční síť je hierarchicky uspořádána 2 hlavní modely řádovosti říční sítě: absolutní a relativní Absolutní řádovost řád toku udává počet posloupných zaústění od moře toky I. řádu ústí do moří/oceánů toky II. řádu ústí do toků I. řádu atp. Relativní řádovost toky I. Řádu jsou pramenné úseky vodních toků ke zvýšení řádu dochází jen při soutoku dvou toků stejného řádu říční síť se mění v závislosti na ročním odbobí, při jarním tání roste počet zdrojnic toku, během podzimního období sucha počet zdrojnic a tím i řádovost kledá při srovnávání dvou toků je nutné vycházet ze stejných podkladových map

15 Řádovost říční sítě Hortonovy zákony z uspořádání říční sítě počet toků určitého řádu klesá geometrickou řadou splou se stoupajícím číslem řádu (relativní řádovost) průměrná délka toku určitého řádu geometricky stoupá spolu s rostoucím číslem řádu průměrná plocha povodí toku určitého řádu geometricky stoupá s rostoucím číslem řádu

16 Výškopisn kopisné poměry povodí Převýšení Δh (m): h = h max h min h max, h min nadmořská výška nejvyššího/nejnižšího bodu v povodí Průměrný rný sklon povodí I (bezrozměrné desetinné číslo, v, ve º): součet svislých ploch/součet vodorovných ploch mezi vrstevnicemi I = h Σl P I = tgα Δh výškový krok vrstevnic ΣI součet délek vrstevnic P plocha povodí

17 Výškopisn kopisné poměry povodí Průměrný rný sklon povodí I (bezrozměrné desetinné číslo, v, ve º): I = h P = h max P h min h max, h min nadmořská výška nejvyššího/nejnižšího bodu v povodí α P h I = tgα Pokud tg α = 1 (I = 100 %), činí α = 45 º Koeficient reliéfu R H (m): h R h = L L přímková vzdálenost od ústí k nejzazšímu bodu povodí

18 Hypsografická křivka vyjadřuje podíl plochy určitých výškových pásem na celkové ploše povodí vyjadřuje vlastnosti reliéfu - pomocí ní lze zjistit objem, střední výšku a typickou výšku Konstrukce hypsografické křivky: rozdělení celkového převýšení do intervalů stanovení plochy, připadající na jednotlivé intervaly vynesení do grafů % celkové plochy povodí nad stanovenou nadm. výškou 0,25 1,55 36,78 87,89 99, stanovená nadm. výška nadmořská výška (m n.m.) Graf hypsografické křivky % plochy povodí

19 Hypsografická křivka výpočet objemu: objem topografického tělesa (povodí) lze určit na základě plochy vymezené hypsografickou křivkou a oběma osami střední volumetrická výška: v S = v 0 + V/P, kde v 0 je min. nadmořská výška, V je objem topografického tělesa a P jeho plocha typická výška: nejčetnější výška topografického tělesa, nachází se v ní největší část topografické plochy. V místech malého sklonu vedeme tečny k hypsografické křivce a hledáme inflexní bod (nejmenší sklon tečny)

20 Hustota říční sítě Hustota říční sítě r (km km -2 ): součet délek vodních toků/plocha povodí r = ΣL P ΣL součet délek vodních toků všech řádů P plocha povodí Je dána morfologií povrchu, půdními, vegetačními, klimatickými poměry, land-usem. Stupeň vývoje toku d přímková vzdálenost od pramene k ústí l skutečná délka toku d l

21 Uspořádání říční sítě 1) stromovité 2) listovité 3) pravoúhlé 4) radiáln lní 5) vějířovité 6) paralelní 7) prstencovité 8) neuspořádan dané 9) dostřediv edivé 10) nesouměrn rné

22 Uspořádání říční sítě

23 Uspořádání říční sítě

24 Vliv tvaru povodí a uspořádání říční sítě na odtokové poměry

25 Podélný profil toku základní vyjádřen ení výškopisných poměrů říční soustavy odráží geologické a geomorfologické poměry povodí umožň žňuje hodnotit vývojová stádia jednotlivých toků

26 Charakter říčního koryta divočící tok meandrující tok anastomózn zní tok

27 Meandry Vznik meandru: vynucená (orografická) ) křivolakost k toku - přizpůsobení se toku geologickým a geomorfologickým poměrům hydraulická křivolakost volné zákruty - důsledek složitých podmínek proudění v korytě, nerovnoměrn rná odolnost a struktura břehb ehů, přítomnost překp ekážek ve vodě

28 Vývoj meandrů nepřetr etržitá erozně-akumula akumulační činnost v důsledku nerovnoměrn rného rozdělen lení rychlostí proudění v příčném p m profilu koryta částice vody směř ěřují setrvačnost ností šikmo ke břehu zde narážej ejí a rozrušuj ují břeh nárazový břeh b (výsepní,, konkávn vní) na protilehlém m břehu b dochází k poklesu rychlostí proudění,, unáš ášecí schopnosti a tím t k sedimentaci nánosový nosový břeh b (jesepní, konvexní) meandry se díky d této t to činnosti nepřetr etržitě vyvíjej její dvěma hlavními směry - zvětšov ování amplitudy meandrů - posun v meandrovém m pásup

29 Vývoj meandrů amplituda meandrů se zvětšuje díky d erozně-akumula akumulační činnosti postupně dochází ke vzniku zaklesnutých meandrů pokud se dvě protilehlá ramena meandru přiblp iblíží příliš blízko, dochází k zaškrcen krcení meandru, vzniku mrtvého ramene a druhotnému napřímen mení toku zákruty volných meandrů se pozvolna posunují ve směru sklonu údolního dna (posun meandrového pásu) p

30 Hydrologická bilanční rovnice V = V + V ± V S V O Z celk. celk. nebo H = H + H ± H S V O Z celk. celk. V S objem srážek V ET objem celkového výparu (evapotranspirace) V ocelk. objem celkového odtoku (povrchového a podpovrchového) V Z objem změny zásob vody v říční síti (vodní nádrže) Or Or = Qa t Ho P H = H H = e s o odtokový koeficient e (%) : specifický odtok q (l s -1 km - 2 ): e = q H H = o s Q a P O r roční objem odtoku Q a dlouhodobý prům. roč. průtok t počet sekund v roce P plocha povodí H o odtoková výška H e výška celk. výparu H s výška srážek

31 Příčný profil koryta toku průto točný profil je to část příčného p řezu korytem, kterým protéká voda P plocha průtočného profilu B šířka průtočného profilu O omočený obvod (perimetr) - délka omočené části průtočného profilu R hydraulický poloměr (rádius) -plocha průtočného profilu/délka omočeného obvodu - vyjádření odporu třením o dno a břehy R = P O

32 Vztah morfometrie koryta k odtokovým poměrům hlavní faktory, ovlivňuj ující parametry odtoku: - tvar příčného p profilu hydraulický poloměr - sklon čáry energie sklon hladiny - drsnost dna hydrotechnický výpočet rychlosti proudění v (m s - 1 ) - Chézyho rovnice: v= c R I v rychlost proudění R hydraulický poloměr I sklon hladiny toku c Chézyho rychlostní součinitel (vyjadřuje drsnostní poměry v toku)