Hydrologia i oceanografia Ćw. nr 2. Temat: Obliczanie

Zakład Hydrologii i Geoinformacji, Instytut Geografii UJK
Hydrologia i oceanografia
Ćw. nr 2.
Temat: Obliczanie wybranych parametrów fizjograficznych zlewni.
W celu ścisłego, naukowego opisu umożliwiającego porównanie ze sobą dwóch różnych
zlewni, stosuje się charakterystyki fizjograficzne (fizycznogeograficzne) zlewni, które najczęściej
ostatecznie przybierają kształt liczbowych parametrów i wskaźników.
•
•
•
•
•
•
•
Charakterystyki fizjograficzne zlewni (Soczyńska 1997):
położenie przestrzenne,
geometria,
morfometria i rzeźba powierzchni terenu,
sieć hydrograficzna,
litologia podłoża,
pokrycie i użytkowanie terenu,
struktura hydrogeologiczna.
Podstawą do wyznaczania wartości liczbowych parametrów wchodzących w skład
wymienionych charakterystyk są mapy topograficzne i tematyczne, coraz częściej zdjęcia lotnicze i
forogrametryczne wspomagane pomiarami terenowymi. Obecnie zaznacza się tendencja do
automatyzacji obliczeń dzięki zastosowaniu technologii komputerowej - systemów informacji
geograficznej (GIS). W istocie problem sprowadza się do przetworzenia informacji przestrzennej
zawartej w obrazie kartograficznym na informacje liczbowe, najczęściej za pomocą pomiarów
kartometrycznych na mapach (analogowych lub cyfrowych). Należy pamiętać o stopniu
generalizacji map i ich skali, co ma bezpośredni wpływ na dokładność wyznaczanych
charakterystyk.
Ćwiczenie do wykonania:
Na podstawie mapy zlewni Czarnej Wody określ następujące parametry fizjograficzne zlewni
(pamiętaj, że nie są to wszystkie parametry możliwe do obliczenia, pełen ich zestaw znajdziesz w
zamieszczonej literaturze):
1. Charakterystyki geometrii zlewni:
a) powierzchnia zlewni A (km2) – obliczamy przy pomocy kalki milimetrowej; w
przypadku terenu charakteryzującego się dużym nachyleniem (>35%) należy wprowadzić
poprawkę pozwalającą określić rzeczywistą powierzchnię zlewni, posługując sie wzorem:
Arz = A/cosβ (km²) , gdzie β – średni kąt nachylenia zlewni
b) długość zlewni L (km) – długość doliny cieku głównego od jego ujścia do działu
wodnego w przedłużeniu odcinka źródłowego
c) szerokość zlewni B (km) – średnia szerokość zlewni jest równa ilorazowi powierzchni
zlewni A i jej długośći L: B = A/L (km)
d) długość działu wodnego P (km) – obwód zlewni
Na podstawie pomierzonych charakterystyk obliczamy następujące wskaźniki:
e) wskaźnik formy Cf – przyrównanie powierzchni zlewni do kwadratu o powierzchni
Zakład Hydrologii i Geoinformacji, Instytut Geografii UJK
równej powierzchni zlewni: Cf = A/L2 = B/L
f) wskaźnik zwartości Cz, rozumiany jako wskaźnik rozwinięcia działu wodnego. Wyraża
on stosunek rzeczywistego obwodu zlewni (P) do obwodu koła o tej samej powierzchni co
powierzchnia zlewni (A):
Cz=
P
P
=0,28
2√Aπ
√A
g) Wskaźnik kolistości Ck – stosunek powierzchni zlewni (A) do powierzchni koła (A k) o
tym samym obwodzie co długość działu wodnego (P):
Ck = A/Ak = 4π(A/P2)
h) wskaźnik wydłużenia Cw – iloraz średnicy koła o tej samej powierzchni co zlewnia (A) i
długości zlewni (L):
Cw = 2r/L = 1,13
√A
L
i) wskaźnik lemniskaty Cl – stosunek powierzchni koła o promieniu równym połowie
długości zlewnio (L) do powierzchni zlewni (A):
Cl = 0,5L/A
2. Charakterystyki morfometrii i rzeźby terenu zlewni:
a) wysokość maksymalna Hmaks (m n.p.m.)
b) wysokość minimalna Hmin (m n.p.m.)
c) deniwelacja ΔH (m) – różnica między najwyższym a najniższym punktem w zlewni:
ΔH = Hmaks – Hmin
d) średnia wysokość zlewni H śr – wysokość, względem której połowa powierzchni zlewni
znajduje się powyżej, a połowa niżej:
Hśr = 0,5(Hmaks+Hmin) (należy pamiętać, że jest to obliczenie szacunkowe)
e) spadek zlewni R (inaczej nachylenie, stoczystość):
R=
ΔH
(‰) lub (m/km)
√A
f) spadek działu wodnego Rp:
Rp = ΔH/P (‰) lub (m/km)
3. Charakterystyki pokrycia i użytkowaniqa terenu zlewni:
a) wskaźnik jeziorności J0 – stosunek sumy powierzchni jezior w zlewni do powierzchni
zlewni (A):
J0 = Σajez/A
b) wskaźnik (stopień) lesistości lub bagnistości (zabagnienia) α – stosunek powierzchni
leśnej (zabagnionej) do całkowitej powierzchni zlewni
α = Al/A
4. Charakterystyki sieci hydrograficznej:
a) gęstość sieci wodnej (rzecznej) Gs – stosunek długości cieków stale prowadzących wodę
Zakład Hydrologii i Geoinformacji, Instytut Geografii UJK
do powierzchni zlewni
Gs = Lrz/A
b) współczynnik alimentacji koryt Sw – odwrotność gęstości sieci wodnej (rzecznej):
Sw = 1/Gs
Materiały potrzebne do wykonania ćwiczenia: kalka milimetrowa, ołówek, kroczek lub cyrkiel
(lub krzywonierz), linijka, mapa zlewni.
________________________________________________________________________________
Do opracowania:
Zastanów się, jak różne wielkości parametrów fizjograficznych zlewni wpływają na obieg wody w
jej obszarze? Jaki może być wpływ rzeźby, kształtu i układu sieci rzecznej na formowanie się i
kształt fali wezbraniowej?
Literatura:
• Bajkiewicz-Grabowska E., Magnuszewski A. 2002, Przewodnik do ćwiczeń z hydrologii
ogólnej*. PWN, Warszawa, s. 31-39.
• Soczyńska U. (red.), 1997, Hydrologia dynamiczna. PWN, Warszawa, s. 40-57.
*Należy pamiętać iż w podanych pozycjach literaturowych niektóre parametry fizjograficzne zlewni określane są
za pomocą odmiennych symboli, różny jest także podział charakterystyk fizjograficznych zlewni. W opisie
ćwiczenia użyto symboliki zamieszczonej w Przewodniku do ćwiczeń z hydrologii ogólnej .
UWAGA:
Mapa zlewni Czarnej Wody jest niezbędna do wykonania kolejnego ćwiczenia, należy ją zachować
w dobrym stanie.