Характеристики швеллера: Швеллер – таблица размеров, сортамент по ГОСТ

Швеллер 10У — вес, характеристики, размеры » Металлобазы.ру

Выбор металлопрокатаАрматураБалка двутавроваяКатанкаКвадратКругЛентаЛистПолосаПроволокаСеткаТруба профильнаяТруба круглаяТруба чугуннаяУголокШвеллерШестигранникШпунтТипРазмер

По всей РоссииСанкт-Петербург

Швеллер 10У входит в серию «с уклоном внутренних граней полок», производимых горячекатаным методом производства.

• Стандарт: ГОСТ 8240;
• Вес погонного метра: 8,59 кг;
• Площадь поперечного сечения (F): 10,90 cm²;

Название серии: Швеллеры с уклоном внутренних граней полок. Принадлежность профиля к серии с уклоном внутренних граней полок отражается в номере швеллера наличием в маркировке (кроме цифрового номера) буквы У.

Швеллеры серии «с уклоном внутренних граней полок» (по ГОСТ 8240) состоят из 18-ти типоразмеров. А профиль 10У является четвертым типоразмером в серии.

В государственном стандарте ГОСТ 8240, швеллеры входящие в группу горячекатаных, разделяются на пять серий:

• Швеллеры специальные — серии С, Са, Сб;
• Швеллеры с параллельными гранями полок — серия П;
• Швеллеры с уклоном внутренних граней полок — серия У;
• Швеллеры экономичные с параллельными гранями полок — серия Э;
• Швеллеры легкой серии с параллельными гранями полок — серия Л.

Указанные данные на швеллер 10У соответствуют регламентирующему стандарту качества ГОСТ 8240 Швеллеры стальные горячекатаные.

Швеллер горячекатаный ГОСТ 8240-97 | Характеристики, классификация и сфера применения швеллера

Швеллер горячекатаный – это востребованный вид металлопроката, который широко используется в различных сферах жизни. Он изготавливается на современном оборудовании в соответствии с действующим ГОСТом 8240-97.

Изготовленный из сортовой стали, такой металлопрокат имеет большой вес, благодаря которому он способен выдерживать повышенные нагрузки. Используется горячекатаный швеллер при возведении ответственных металлоконструкций, рассчитанных на длительный срок эксплуатации.

Согласно принятым государственным стандартам производится несколько разновидностей горячекатаного швеллера:

• П-образные, имеющие грани в виде параллельно расположенных полок;
• У-образные, со скошенной под углом полкой;
• Э-образные, или гнутые;
• Л-образные с меньшими типоразмерами;
• С-образные для воплощения инженерных конструкций повышенной сложности.

Швеллер изготовляемые согласно установкам ГОСТа может иметь различные характеристики:

• мерная/немерная длина: от 4 до 12 метров;
• высота полок: от 30 до 115 мм;
• ширина стенки: от 50 до 400 мм.

По типу стали швеллер производят из следующих сплавов:

• 09Г2С — низколегированная;
• Ст1-3 — углеродистая сталь.

Кроме буквенных разновидностей по внешней форме используется разделение по классам:

• А – для промышленного использования;
• В – для объектов с повышенной сложностью металлоконструкции.

Кроме определенных государственным стандартом, изделия производятся с перфорацией, которая может располагаться в разных местах. Перфорированные аналоги имеют меньший вес, что сказывается и на их прочности. Используются они в качестве дополнительных опор в местах, где требуется прокладка различных инженерных коммуникаций.

При выборе данного металлоизделия важно обращать внимание на точность исполнения, так как от этого показателя зависит свариваемость и стыковка торцов швеллера при монтаже металлоконструкции.

Швеллер горячекатаный: производство и стандарты

При изготовлении металлоизделия строго соблюдаются государственные стандарты ГОСТа 8240-97. Технология горячего проката предполагает использование сортовой стали с повышенной прочностью. После ее расплавления до конкретного градуса, проводится заливка в приемную форму прокатного станка, в которой изделию задается тот или иной внешний вид и размеры.

Действующие с 2002 года нормативные требования к процессу производства и последующего использования стальных изделий прописывает следующие положения:

• назначение и сферу использования;
• стандарты сертификации;
• типоразмеры и допустимые процентные отклонения от них;
• допустимые предельные отклонения готовых изделий от установленных стандартов и действующих нормативов.

Действующий набор стандартных требований не содержит описания условий хранения данного вида металлопроката и его транспортировки, а также особенностей использования каждого вида стального П-образного изделия.

Сфера применения металлического швеллера

Применение каждого вида изделия должно основываться на конкретном проекте, утвержденном контролирующими органами. Подбирать вид изделий можно только после проведение инженерных расчётов нагрузки на швеллер.

Металлические горячекатаные швеллеры получил широкое распространение в строительной сфере:

• возведении мостов — использование стального изделия позволяет создать повышенную жесткость конструкции моста, способной выдерживать повышенные нагрузки на сжатие и растяжение в течение длительного времени;
• в строительстве из швеллера создают металлоконструкции, выполняющие роль опорного скелета здания, обеспечивающего повышенный срок его эксплуатации;
• в авиационной отрасли используют как высокопрочные рамы, на которых могут устанавливаться тяжелые двигатели и иное оборудование или элементы конструкции, имеющие большой вес;
• при прокладке тоннелей и шахт стальное изделие П-образного типа применяют для создания временных и постоянных крепей арочного или веерного типа, обладающих высокой прочностью, позволяющей выдерживать вес горной породы;
• оснований зданий и иных высотных сооружений — с помощью стального г/к швеллера проводится укрепление основания под многоэтажными сооружениями, что позволяет обеспечить их устойчивость;
• вагоностроении, станкостроении и автомобильной промышленности.

Также металлические швеллер используют: при возведении объектов сельскохозяйственного назначения, ангаров, амбаров, складов, пирсов и причалов, стационарных лестничных конструкций, морских и буровых платформ и др.

Практическое применение швеллеров не допустимо без проекта, который разрабатывает инженер, и утверждения этого документа. Это определенно тем, что различные виды материала по разному выдерживают нагрузку.

Характеристики канала – Fosco Connect

1. Источники шума

Шум в системе связи можно разделить на две широкие категории в зависимости от его источника. Шум, создаваемый компонентами системы связи, такими как резисторы и полупроводниковые активные устройства, называется внутренним шумом. Вторая категория, внешний шум, возникает из-за источников вне системы связи, включая атмосферные, техногенные и внеземные источники.

Атмосферный шум возникает в основном из-за побочных радиоволн, генерируемых естественными электрическими разрядами в атмосфере, связанными с грозами. Его обычно называют статическим или сферическим. На частотах ниже 100 МГц напряженность поля таких радиоволн обратно пропорциональна частоте. Атмосферный шум характеризуется во временной области высокоамплитудными кратковременными всплесками и является одним из ярких примеров шума, называемого импульсным. Из-за этой обратной зависимости от частоты атмосферный шум влияет на коммерческое АМ-радиовещание, занимающее диапазон частот от 540 кГц до 1,6 МГц, в большей степени, чем на телевидение и ЧМ-радио, работающие в полосах частот выше 50 МГц.

Источники искусственного шума включают коронный разряд высоковольтной линии электропередач, шум, создаваемый коллекторами в электродвигателях, шум зажигания автомобилей и самолетов и шум коммутационных аппаратов. Шум зажигания и шум переключения, как и атмосферный шум, носят импульсивный характер. Импульсный шум является преобладающим типом шума в коммутируемых проводных каналах, таких как телефонные каналы. Для таких приложений, как передача голоса, импульсный шум является только раздражающим фактором; однако это может быть серьезным источником ошибок в приложениях, связанных с передачей цифровых данных.

Еще одним важным источником искусственного шума являются радиочастотные передатчики, отличные от интересующего. Шум из-за мешающих передатчиков обычно называют радиочастотными помехами (РЧП). РЧ-помехи особенно неприятны в ситуациях, когда приемная антенна находится в среде с высокой плотностью передатчиков, например, при мобильной связи в большом городе.

Внеземные источники шума включают наше солнце и другие горячие небесные тела, такие как звезды. Благодаря своей высокой температуре (6000°C) и относительно близкому расположению к Земле Солнце является интенсивным, но, к счастью, локализованным источником радиоэнергии, распространяющейся на широкий частотный спектр. Точно так же звезды являются источниками широкой и радиоэнергии. Хотя они гораздо дальше и, следовательно, менее интенсивны, чем солнце, тем не менее, в совокупности они являются важным источником шума из-за своего огромного количества. Радиозвезды, такие как квазары и пульсары, также являются источниками радиоэнергии. Радиоастрономы считают такие звезды источником сигнала, а инженеры связи рассматривают такие звезды как еще один источник шума. Диапазон частот солнечного и космического шума простирается от нескольких мегагерц до нескольких гигагерц.

Еще одним источником помех в системах связи является множественность путей передачи. Они могут быть результатом отражения от зданий, земли, самолетов и кораблей или преломления за счет расслоения в передающей среде. Если механизм рассеяния приводит к многочисленным отраженным компонентам, принятый многолучевой сигнал является шумоподобным и называется диффузным . Если составляющая многолучевого сигнала состоит только из одного или двух сильных отраженных лучей, она называется 9.0015 зеркальный . Наконец, ухудшение сигнала в системе связи может произойти из-за случайных изменений затухания в среде передачи. Такие возмущения сигнала называются замираниями , хотя следует отметить, что зеркальное многолучевое распространение также приводит к замираниям из-за конструктивной и деструктивной интерференции множества принятых сигналов.

Внутренний шум возникает из-за случайного движения носителей заряда в электронных компонентах. Он может быть трех основных типов: первый называется тепловой шум , вызываемый беспорядочным движением свободных электронов в проводнике или полупроводнике, возбуждаемым тепловым возбуждением; второй называется дробовым шумом и вызывается случайным прибытием дискретных носителей заряда в такие устройства, как термоэлектронные лампы или полупроводниковые переходные устройства; третий, известный как мерцающий шум , возникает в полупроводниках по механизму, недостаточно изученному, и чем ниже частота, тем сильнее он проявляется.

2. Типы каналов передачи

Существует много типов каналов передачи. Мы обсудим характеристики, преимущества и недостатки трех распространенных типов: каналов распространения электромагнитных волн, каналов направленных электромагнитных волн и оптических каналов. Характеристики всех трех можно объяснить на основе явлений распространения электромагнитных волн. Однако характеристики и области применения каждого из них достаточно различны, чтобы оправдать их рассмотрение по отдельности.

Каналы распространения электромагнитных волн

Возможность распространения электромагнитных волн была предсказана в 1864 году Джеймсом Клерком Максвеллом (1831 — 1879), шотландским математиком, который основывал свою теорию на экспериментальной работе Майкла Фарадея. Генрих Герц (1857–1894), немецкий физик, провел эксперименты между 1886 и 1888 годами, используя быстро колеблющуюся искру для создания электромагнитных волн, тем самым экспериментально подтвердив предсказания Максвелла. Таким образом, ко второй половине девятнадцатого века физическая основа для многих современных изобретений, использующих распространение электромагнитных волн, таких как радио, телевидение и радар, уже была создана.

Основной физический принцип заключается в передаче электромагнитной энергии в среду распространения, которой может быть свободное пространство или атмосфера, посредством излучающего элемента, называемого антенной . В зависимости от физической конфигурации антенны и характеристик среды распространения возможно множество различных режимов распространения. Самый простой случай, никогда не встречающийся на практике, — это распространение от точечного источника в среде бесконечной протяженности. Фронты распространяющейся волны (поверхности постоянной фазы) в этом случае были бы концентрическими сферами. Такая модель может быть использована для распространения электромагнитной энергии от дальнего космического корабля к Земле. Другая идеализированная модель, которая аппроксимирует распространение радиоволн от коммерческой широковещательной антенны, представляет собой проводящую линию, перпендикулярную бесконечной проводящей плоскости. Эти и другие идеализированные случаи были проанализированы в книгах по электромагнитной теории. Наша цель — указать на основные аспекты явлений распространения в практических каналах.

За исключением случая распространения между двумя космическими аппаратами в открытом космосе, промежуточная среда между передатчиком и приемником никогда не аппроксимируется свободным пространством. В зависимости от рассматриваемого расстояния и частоты излучаемой волны наземная линия связи может зависеть от распространения по линии прямой видимости, земной или ионосферной скачкообразной волны (см. рисунок ниже).

В таблице ниже перечислены диапазоны частот от 3 кГц до 10 ⁷ ГГц, а также буквенные обозначения микроволновых диапазонов, используемых в радиолокации среди других приложений. Обратите внимание, что полосы частот даны в декадах; полоса VHF имеет в 10 раз больше частотного пространства, чем полоса HF. Во второй таблице ниже показаны некоторые полосы, представляющие особый интерес.

Распределение общих приложений осуществляется по международному соглашению. Существующая система распределения частот находится в ведении Международного союза электросвязи (МСЭ), который отвечает за периодический созыв административных радиоконференций на региональной или всемирной основе (ВАРК до 1995 г.; ВКР 1995 г. и позже, что означает Всемирная конференция радиосвязи). ). В обязанности ВКР входит составление, пересмотр и принятие Регламент радиосвязи , который представляет собой документ для международного управления использованием радиочастотного спектра.

В Соединенных Штатах Федеральная комиссия по связи (FCC) выдает определенные приложения в пределах диапазона, а также лицензии на их использование. FCC управляется пятью уполномоченными, назначаемыми на пятилетний срок президентом и утверждаемыми Сенатом. Один комиссар назначается председателем Президентом.

При более низких частотах или длинных волнах распространяющиеся радиоволны имеют тенденцию следовать за поверхностью земли. На более высоких частотах или коротких длинах волн радиоволны распространяются прямолинейно. Еще одно явление, происходящее на более низких частотах, — это отражение (или преломление) радиоволн ионосферой (рядом слоев заряженных частиц на высоте от 30 до 250 миль над поверхностью земли). Таким образом, для частот ниже примерно 100 МГц возможно распространение с пропуском волны. Ночью, когда нижние слои ионосферы исчезают из-за меньшей ионизации от Солнца (E, F ₁ и F ₂ сливаются в один слой — слой F), более длительное распространение скачкообразной волны происходит в результате отражения от более высокого, единственного отражающего слоя ионосферы.

На частотах выше 300 МГц радиоволны распространяются по линии прямой видимости, поскольку ионосфера не будет преломлять радиоволны в этом частотном диапазоне в достаточной степени, чтобы отразить их обратно на землю. На еще более высоких частотах, скажем выше 1 или 2 ГГц, атмосферные газы (главным образом кислород), водяной пар и осадки поглощают и рассеивают радиоволны. Это явление проявляется в виде затухания принимаемого сигнала, при этом затухание, как правило, тем сильнее, чем выше частота (имеются резонансные области для поглощения газами, пик которых приходится на определенные частоты). На следующем рисунке показаны конкретные кривые затухания в зависимости от частоты для кислорода, водяного пара и дождя. Возможное затухание от таких атмосферных составляющих необходимо учитывать при проектировании линий СВЧ, которые используются, например, в трансконтинентальных телефонных линиях и линиях связи земля-спутник.

При частоте около 23 ГГц возникает первый резонанс поглощения за счет водяного пара, а при частоте около 62 ГГц возникает второй за счет поглощения кислорода. Этих частот следует избегать при передаче полезных сигналов через атмосферу, иначе будет затрачена чрезмерная мощность (можно, например, использовать частоту 62 ГГц в качестве сигнала для перекрестной связи между двумя спутниками, где атмосферное поглощение не является проблемой, и, таким образом, помешать противнику на земле подслушивать). Другая частота поглощения кислорода приходится на 120 ГГц, а две другие частоты поглощения водяного пара приходятся на 180 и 350 ГГц.

Связь на частотах миллиметрового диапазона (то есть на частоте 30 ГГц и выше) становится все более важной сейчас, когда на более низких частотах так много перегрузок (Спутник передовых технологий, запущенный в середине 1990-х годов, использует полосу частот восходящей линии связи). около 20 ГГц и полоса частот нисходящего канала около 30 ГГц). Связь на частотах миллиметрового диапазона становится все более осуществимой из-за технологических достижений в компонентах и ​​системах. Для наземной передачи широкополосных сигналов были определены две полосы частот 30 и 60 ГГц, полосы LMDS (локальная многоточечная система распределения) и MMDS (многоканальная многоточечная система распределения). При проектировании систем, использующих эти полосы, необходимо проявлять большую осторожность из-за высокого поглощения атмосферы и дождя, а также блокировки такими объектами, как деревья и здания.

Где-то выше 1 ТГц (1000 ГГц) распространение радиоволн приобретает оптический характер. При длине волны 10 мкм (0,00001 м) лазер на углекислом газе обеспечивает источник когерентного излучения, а лазеры видимого света (например, гелий-неоновые) излучают в области длин волн 1 мкм и короче. Наземные системы связи, использующие такие частоты, испытывают значительное затухание в пасмурные дни, а лазерная связь по наземным линиям связи по большей части ограничивается оптическими волокнами. Были проведены анализы использования перекрестных линий лазерной связи между спутниками.

Направляемые электромагнитные каналы

Вплоть до конца двадцатого века самым обширным примером управляемых электромагнитных каналов была часть междугородной телефонной сети, которая использует проводные линии, но это почти полностью заменено оптическим волокном. Связь между людьми, находящимися на другом континенте, впервые была достигнута посредством передачи голосовой частоты (ниже 10 000 Гц) по открытому проводу. Качество передачи было довольно низким. К 1952 было установлено использование типов модуляции, известных как двухполосная и однополосная на высокочастотных несущих. Связь по преимущественно многопарным и коаксиально-кабельным линиям обеспечивала передачу значительно лучшего качества. С завершением строительства первого трансатлантического кабеля в 1956 году межконтинентальная телефонная связь значительно улучшилась.

Ширина полосы на коаксиальных кабельных линиях составляет несколько мегагерц. Потребность в большей пропускной способности инициировала разработку волноводных систем передачи миллиметрового диапазона. Однако с развитием оптических волокон с малыми потерями усилия по улучшению систем миллиметрового диапазона для достижения большей пропускной способности прекратились. Развитие оптических волокон, по сути, сделало концепцию проводного города, в котором цифровые данные и видео могут быть переданы в любой дом или бизнес в городе, почти реальностью. Современные коаксиальные кабельные системы могут передавать только 13 000 голосовых каналов по кабелю, но оптические каналы способны передавать в несколько раз больше (ограничивающим фактором является токовый драйвер для источника света).

Оптические линии связи

Использование оптических линий связи до недавнего времени ограничивалось короткими и средними расстояниями. С прокладкой транстихоокеанских и трансатлантических оптических кабелей в 1988 и начале 1989 года это уже не так. Технологические прорывы, предшествовавшие широкому использованию световых волн для связи, заключались в разработке небольших когерентных источников света (полупроводниковых лазеров), оптических волокон или волноводов с малыми потерями и малошумящих детекторов.

Типичная волоконно-оптическая система связи имеет источник света, который может быть либо светодиодом, либо полупроводниковым лазером, в котором интенсивность света изменяется источником сообщения. Выход этого модулятора является входом в светопроводящее волокно. Приемник или датчик освещенности обычно состоит из фотодиода. В фотодиоде протекает средний ток, пропорциональный оптической силе падающего света. Однако точное число носителей заряда (то есть электронов) является случайным. Выход детектора представляет собой сумму среднего тока, пропорционального модуляции, и шумовой составляющей. Эта шумовая составляющая отличается от теплового шума, создаваемого электроникой приемника, тем, что она носит «импульсный» характер. Его называют дробовым шумом по аналогии с шумом, производимым дробью, попавшей в металлическую пластину. Еще одним источником деградации является дисперсия самого оптического волокна. Например, сигналы импульсного типа, отправленные в волокно, воспринимаются приемником как «размазанные». Потери также возникают в результате соединений между отрезками кабеля и между кабелем и компонентами системы.

Наконец, следует упомянуть, что оптическая связь может осуществляться через свободное пространство.

18.2: Геометрия канала и характеристики потока

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Майкл Э. Риттер
• University of Wisconsin-Stevens Point через The Physical Environment

Геометрия русла

Геометрия русла и характеристики потока неразрывно связаны. Изменения в геометрии канала могут повлиять на скорость потока и расход.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Площадь поперечного сечения.

Площадь поперечного сечения ручья определяется путем умножения глубины русла на ширину русла вдоль поперечного сечения ручья. Для гипотетического ручья с прямоугольной формой поперечного сечения (ручей с плоским дном и вертикальными стенками) площадь поперечного сечения (А) равна просто произведению ширины на глубину:

A = (W * D)

Смачиваемый периметр — это часть канала, которая является «мокрой». Смоченный периметр (WP) – это ширина плюс удвоенная глубина, которой касается вода:

WP= W + 2D

Чем больше площадь поперечного сечения по сравнению с увлажненным периметром, тем более свободно течет поток, потому что меньше воды находится вблизи фрикционного слоя. Таким образом, по мере увеличения гидравлического радиуса будет увеличиваться и скорость (при прочих равных условиях).

Исследования показали, что ширина и глубина имеют тенденцию регулярно изменяться в зависимости от расхода ручья. Если расход поддерживается постоянным, а ширина уменьшается, то канал следует углублять путем промывания. Это происходит в результате увеличения скорости и транспортной мощности, сопровождающих сужение канала. Исследования также показали, что по мере того, как средний расход ручья увеличивается вниз по течению, также увеличиваются ширина русла, глубина и средняя скорость течения.

Скорость потока напрямую связана с гидравлический радиус (площадь поперечного сечения, деленная на смоченный периметр) и уклон русла, обратно пропорциональные шероховатости русла.

Уклон или градиент русла — это разница высот между двумя точками на ручье, деленная на расстояние между ними, измеренное вдоль русла ручья. Скорость потока и, следовательно, мощность потока для выполнения работы также напрямую связана с уклоном русла: чем круче уклон, тем выше скорость потока.

Поток

Источники Потока

Существует четыре основных источника Потока. Приток подземных вод в русло — это то, что обеспечивает базовый сток или нормальное течение ручья. Для многолетних ручьев уровень грунтовых вод находится на высоте поверхности ручья, как показано ниже. Базовый сток ручья дополнен водосливом из зоны увлажнения почвы. На поверхности прямые русловые осадки и поверхностный сток как сухопутный сток вносит свой вклад в речной сток во время и после штормов.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Источники потока

Скорость потока

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Скорость потока

Скорость потока потока – это скорость, с которой вода движется через поперечное сечение. Скорость потока определяется балансом между гравитационным напряжением на склоне, возникающим в результате наклона потока, и потерями или расходами энергии на преодоление сопротивления трения русла и борта. Как правило, скорость потока наибольшая в центре канала, чуть ниже поверхности. Более конкретно, самая высокая скорость потока следует за потоком 9.0035 thalweg , линия, соединяющая самую глубокую часть русла ручья. Здесь вода, движущаяся через поток, встречает наименьшее сопротивление потоку, что приводит к более высокой скорости потока.

Видео : Streamgage — The Silent Superhero (любезно предоставлено Геологической службой США)

Режимы течения

При очень низких скоростях вода течет через поток в виде гладких слоев, идущих параллельно руслу, называемому ламинарным потоком . Ламинарный поток очень похож на колоду карт, где верхняя карта выступает над нижними. Буксир дна канала замедляет течение воды у дна, а вода ближе к поверхности течет несколько быстрее. Только самые мелкие частицы отделяются, поэтому ламинарный поток в основном неэрозионный.

При более высоких скоростях потока сопротивление в потоке, а также сопротивление дна и стенок канала приводит к тому, что поток распадается на отдельные потоки. Закрученные потоки турбулентного потока претерпевают постоянные изменения скорости и направления потока. Водовороты воды, образующиеся при турбулентном течении, более разрушительны, чем при ламинарном течении, и помогают удерживать материал в потоке. Турбулентный поток является «нормальным» типом течения в большинстве водотоков.

Струйный сброс

Расход воды – это объем воды, проходящий через определенное поперечное сечение в единицу времени, измеряемый в таких единицах, как кубические метры в секунду или кубические футы в секунду. Разгрузка многолетнего ручья обеспечивается поступлением в русло подземных вод. Этот приток обеспечивает то, что называется « базовым потоком » потока. Вода добавляется в поток за счет стока с окружающей местности во время штормовых явлений.

Разряд(Q) может быть выражен как

Q = A X V

где,

A= площадь поперечного сечения

V= скорость

стока с течением времени и как он соотносится с поступлением воды и окружающей средой, в которой находится водоток. Ось Y гидрографа отмасштабирована для расхода, а при исследовании влияния штормового явления – осадков. Ось X отмасштабирована по времени. Расход воды отображается в виде линии, а осадки — в виде гистограммы. На гидрографе показан расход, начинающийся с базового стока, поднимающийся до пика (восходящая ветвь), а затем снижающийся (отступающая ветвь) обратно к базовому стоку. Обратите внимание, что пик осадков не совпадает с пиком расхода. Другими словами, существует запаздывание между временем, когда выпадает наибольшее количество осадков, и временем, когда регистрируется наибольшее количество стоков.

На форму гидрографа и продолжительность лагового периода влияет ряд факторов. Продолговатые бассейны, как правило, имеют более плоские гидрографы, потому что воде требуется больше времени, чтобы двигаться от истока до станции регистрации в устье бассейна. Время в пути меньше для круглых бассейнов, что приводит к более остроконечному гидрографу.

Рисунок \(\PageIndex{5}\): Сравнение стока водосборных бассейнов до и после городов.

Почвенный покров является еще одним важным фактором, определяющим форму гидрографа ручья. В естественных условиях растительность замедляет поверхностный сток и способствует инфильтрации. В результате на гидрографе меньше пиков, а время задержки больше, чем в бассейне с небольшим количеством растительности. Урбанизация водосбора может оказать сильное влияние на сток, расход и полученный гидрограф. Урбанизация заменяет проницаемые поверхности непроницаемыми, улицами, автостоянками, зданиями и т. д. Вода более эффективно стекает с поверхности и отводится в близлежащие водотоки за счет строительства ливневой канализации. Ливневая канализация эффективно увеличивает плотность дренажа урбанизированного водораздела. В результате урбанизированные водосборные бассейны, как правило, имеют более остроконечные гидрографы с более короткими периодами запаздывания.

Энергия потока

Энергия, которой обладает поток, тесно связана с его расходом, поскольку расход определяет скорость потока. Скорость потока определяет способность потока разрушать и транспортировать наносы через свое русло. Как правило, чем больше расход, тем ровнее русло и выше скорость потока. Площадь поперечного сечения и расход увеличиваются вниз по течению из-за притока притока и подземных вод в русло. В результате можно ожидать, что скорость потока также будет увеличиваться в направлении вниз по течению. Однако по мере того, как потоки становятся больше, их наклон вниз по течению уменьшается, предотвращая непрерывное накопление энергии и создавая более равномерное распределение энергии потока по его длине.

Наводнения и наводнения

Наводнение происходит, когда русло ручья больше не может удерживать воду, движущуюся по нему. Наводнения обычно являются локальными, кратковременными событиями, другие могут быть катастрофическими, происходящими практически без предупреждения. Наводнения чаще всего вызваны продолжительными дождями, которые насыщают землю, вызывая поверхностный сток в близлежащие ручьи, увеличивая их сток. Наводнение происходит, когда вода выливается из русла на прилегающую местность. Хотя наводнение рассматривается как «природная опасность» для человека, оно является естественным омолаживающим процессом.

Рисунок \(\PageIndex{6}\): Затопленный водомер USGS, река Минога возле Ньюмаркета, Нью-Хэмпшир (любезно предоставлено USGS; источник)

Причины и условия

Вообще говоря, существует два типа наводнений: 1) когда вода медленно поднимается и разливы по берегам ручья или реки и 2) внезапные паводки. Наводнения могут происходить в любое время года, но определенные сезонные погодные условия в большей степени способствуют возникновению наводнений, чем другие в разных географических регионах. В Соединенных Штатах циклонические штормы, обрушивающиеся с океана на тихоокеанские прибрежные штаты зимой и ранней весной, могут вызывать наводнения. На юго-западе летние и осенние грозы выпускают потоки воды, которые устремляются по высохшим руслам ручьев или ручьев в виде внезапных наводнений. Наводнение может произойти в северных центральных штатах зимой, когда идут дожди или талый снег стекает с замерзшей поверхности земли, или лед заклинивает реки, вызывая их наводнения. Наводнение в средней части Соединенных Штатов, как правило, происходит весной и летом, когда циклоны полярного фронта проходят по североамериканскому континенту. Ураганы и крупные конвективные комплексы создают наводнения в конце лета и обрушиваются на побережье Мексиканского залива США.

Рисунок \(\PageIndex{7}\): Сезон наводнений в Соединенных Штатах (любезно предоставлено Геологической службой США; источник)

В тропических регионах, таких как Бангла-Деш, муссонные дожди пропитывают землю, вызывая сильные наводнения. Наводнения в Европе с моря могут возникать в результате атлантических штормов, выталкивающих воду к побережью, и могут быть особенно разрушительными во время прилива. Вырубка лесов значительно увеличивает риск наводнений.

Рисунок \(\PageIndex{8}\): Наводнение в Рочестере, штат Миннесота (Источник: :cjohnson7 на Flickr)

Летом 2007 года также произошло одно из самых сильных наводнений за последние десятилетия. Наводнение в Великобритании было вызвано продолжающейся струей Ручей находится южнее, чем обычно в это время года. Система за системой обрушивалась на Британские острова. В августе 2007 года на Среднем Западе США произошло масштабное наводнение, причинившее ущерб, превышающий 115 миллионов долларов. Теплый фронт продвинулся на север в Айову и Иллинойс в середине августа, где остановился и стал неподвижным фронтом. Теплый, влажный воздух, захлестнувший фронт, создавал условия для ливней и гроз. Количество осадков в выходные 18-19 августа., 17 дюймов осадков выпало в Витоке, штат Миннесота. В Рочестере, штат Миннесота, выпало 6,9 дюйма осадков. Из-за проливного дождя в регионе потоки вышли за их берега. Влага от тропического шторма Эрин на юге усилила штормовые условия.

Рисунок \(\PageIndex{9}\): Погодные условия во время исторического дождя и наводнения 18-20 августа 2007 г. (любезно предоставлено NOAA; источник)

Частота наводнений

Рисунок \(\PageIndex{10}\): 100 -летняя пойма. (Любезно предоставлено Геологической службой США; источник)

Используя частотный анализ, можно оценить вероятность возникновения данного события наводнения. интервал повторения , также известный как период повторяемости, основан на вероятности того, что данное событие будет равно или превышено в любом данном году. Например, вероятность столетнего наводнения в любом данном году составляет 1%. Столетние наводнения случаются редко, но могут быть разрушительными. 100-летняя пойма используется для управления поймой и в целях страхования. От тех, кто живет в этой зоне, часто требуется страховка от наводнения в дополнение к обычной страховке владельца дома.

Рисунок \(\PageIndex{11}\): Развитие пойм увеличивает риск наводнений. (С любезного разрешения Геологической службы США; источник)

Типы каналов

Существует три основных типа каналов: прямые, извилистые и плетеные. Описание канала одним из вышеупомянутых терминов не означает, что весь канал является прямым или каким-либо иным образом. Это просто означает, что некоторая часть канала может быть описана таким образом. Фактически, участки ручья могут быть прямыми, некоторые извилистыми, а другие разветвленными.

Рисунок \(\PageIndex{12}\): Коэффициент извилистости

Описание канала как прямого канала кажется довольно очевидным, хотя канал редко бывает идеально прямым по своей природе. Извилистый канал — это канал, который изгибается по всей длине. Геологи используют коэффициент извилистости, чтобы определить, является ли канал прямым или извилистым. Коэффициент извилистости — это расстояние между двумя точками потока, измеренное вдоль русла, деленное на расстояние по прямой линии между двумя точками. При коэффициенте извилистости 1,5 и более русло считается извилистым.

Рисунок \(\PageIndex{13}\): Плетеная река на стыке рек Гакона и Коппер, Аляска (Изображение предоставлено USGS DDS-21)

Плетеный канал создается, когда русло ручья накопление внутрирусловых отложений. Это происходит, когда нагрузка на канал плоского потока слишком велика для скорости или расхода. Или сезонные колебания стока обнажают внутрирусловые отложения. Песчаные или гравийные отмели накапливаются, разделяя поток воды на множество более мелких каналов. Разветвленные ручьи обычны в ледниковых районах, где потоки талой воды, забитые наносами, сбрасываются на нос ледника.

Пузыри и ручьи

Мы часто находим в руслах рек регулярную последовательность мелких ручьев и более глубоких луж, причина которых до сих пор не совсем понятна. Расстояние между последовательностями рифленых пулов связано с шириной потока. Последовательности рифленых бассейнов обычно в 5-7 раз превышают ширину русла. Лабораторные эксперименты с искусственными каналами в несвязном песке или иле показывают, что последовательности рифлей и луж в прямых каналах имеют тенденцию превращаться в меандры. Когда это происходит, бассейн становится местом для латерально мигрирующего меандра. Тальвег ручья извивается взад и вперед между заводями, двигаясь к внешнему берегу каждой последующей кривой. Поэтому эрозия концентрируется на внешних берегах, где поток самый глубокий, и скорость потока увеличивается вокруг меандра.