Upės ir upynai PDF

9. UPĖS IR UPYNAI Kai paviršinis nuotėkis užsitęsia, vanduo priverstas pasirinkti vaginio nuotėkio formą. Smulkios vagelės jungiasi tarpusavyje. Taip susidaro nuolatiniai upeliai, kurie vėliau suteka į upes.  Upė – natūrali vandens tėkmė, Kas yra upė? tekanti sausu...

9. UPĖS IR UPYNAI Kai paviršinis nuotėkis užsitęsia, vanduo priverstas pasirinkti vaginio nuotėkio formą. Smulkios vagelės jungiasi tarpusavyje. Taip susidaro nuolatiniai upeliai, kurie vėliau suteka į upes.  Upė – natūrali vandens tėkmė, Kas yra upė? tekanti sausumos paviršiumi savo pačios išgraužta vaga Priklausomai nuo klimato sąlygų bei baseino fizinių geografinių savybių, susidariusiomis vagomis vanduo gali tekėti nuolat arba tik tam tikrą laikotarpį. Dažniausiai upių vagomis laikomos tokios vagos, kuriomis vanduo teka bent vieną metų sezoną. Tai esminis požymis, leidžiantis atskirti upes nuo griovų, vadžių, raguvų ir panašių darinių. Upių klasifikacija pagal debitą, baseino plotą, vagos plotį ir intakų eilę (UNESCO/WHO/UNEP, 1996) Upės ir upeliai skirstomi į tekančius pastoviai ir periodiškai. Periodinis tekėjimas labiau būdingas mažesnėms upėms bei upeliams. Paprastai periodiškai tekančios upės susidaro dėl: Laikino išdžiūvimo (sausringo sezono metu); Peršalimo iki dugno (šaltojo sezono metu). Išdžiūvimo atvejų pasikartojimas Milupėje ties Stoškais (Šešupės baseinas): 1 – dienų, kai nuotėkio nebuvo, skaičius; 2 – dienų, kai nuotėkis buvo lygus 0,000... m³/s, skaičius; 3 – išdžiūvimo trukmės kaitos tendencija (parabolinis trendas). (Gailiušis ir kt., 2001) Atskirti upes nuo laikinų vandentėkmių gana sudėtinga. Dažnai teigiama, kad nuolatinių ir laikinų vandentėkmių sistema sudaro vagų tinklą. Dalis vagų tinklo, kurį sudaro pakankamai dideli pastoviai arba periodiškai tekantys vandens srautai, vadinama upių tinklu.  Sacharos dykumos regionai, kuriuose pasitaiko lietus (1) ir lietaus metu tekančios vadės (2). Punktyrinėmis linijomis (3) pažymėtas vietovės aukštis virš jūros lygio. (Makavejev, 2003) Nustatyti ar konkreti vagos dalis yra užpildyta vandens srauto bent vieno metų sezono metu galima tik atliekant empirinius stebėjimus ir matavimus. Tam būtinas labai išplėtotas VMS tinklas. LHMT VMS tinklas VMS tinklo tankis kol kas neleidžia tiksliai įvertinti srauto tekėjimo periodiškumo mažuose upeliuose, todėl dažniausiai pasikliaujama kartografine informacija: priimama išlyga, kad upių tinklu laikytinos visos žemėlapyje pažymėtos upės. Šios metodikos tikslumą sunku įvertinti (ypač sudarant žemėlapius pagal ortofotonuotraukas). Upė, renkanti vandenį iš tam tikros teritorijos ir transportuojanti jį į vandenyną, jūrą, ežerą arba stambesnę upę, vadinama pagrindine baseino upe. Į ją įtekančios upės vadinamos intakais. Pagrindinė upė ir intakai sudaro upyną. Didžiausi pasaulio upių baseinai.  Didžiausi Europos upynai. Nesunku pastebėti, kad didesniais baseinų plotais pasižymi upės, išsidėstę lygumose drėgmės pertekliaus zonoje. Aprašant upyną ir atskiras jo dalis naudojami įvairūs kokybiniai bei kiekybiniai apibūdinimo rodikliai. Kokybiniai rodikliai dažniau naudojami įvairių upių bei vagų tinklo grandžių apibūdinimui. Kiekybiniai rodikliai dažnesni apibūdinant bendrą upyno struktūrą bei vertinant konkrečių parametrų pokyčius jame. Atskiras vagų bei upių tinklo grandis įprasta aprašyti k o k y b i n i a i s r o d i k l i a i s , nes jų kiekybiniai rodikliai (ilgis, plotis, nuolydis ir pan.) gali labai smarkai skirtis. Dažniausiai jos apibūdinamos žodiniais apibrėžimais. Vagų tinkle paprastai išskiriamos šios grandys (besikeičiančios nuo aukštupio link žemupio): klonis; įklonis; sausaslėnis; upės slėnis. Klonis – viršutinė vagų tinklo grandis: nelabai ryški ištįsusi vandens erozinės kilmės įduba su nuolaidžiais (paprastai velėna apžėlusiais) šlaitais ir lygiu, palinkusiu dugnu. Įklonis – žemiau už klonį esanti vagų tinklo grandis: pasižymi didesniu įrėžio gyliu, aukštesniais ir statesniais šlaitais bei pirmaisiais aktyvios vandens erozijos požymiais. Sausaslėnis – žemutinė vagų tinklo grandis: nuolatinės vandentėkmės nėra, išsidėsčiusi aukščiau upės slėnio. Slėnis – ryškiausiai išvystyta vagų tinklo grandis: pasižymi itin didele tįsa, susidaro ilgą laiką tekant stabiliam vandens srautui. Vagų tinklo grandys dažniausiai apibūdinamos tik kokybiškai, bet lyginant jų savybes matomi gana ryškūs kiekybinių parametrų pokyčiai. Labiausiai verta atkreipti dėmesį į: 1) pločio ir ilgio santykio (tįsos) 2) vagos įsirėžimo gylio bei vyraujančio pasikeitimus įvairiose vagų tinklo grandyse. nuolydžio kaitą skirtingose vagų tinklo grandyse. KLONIS ĮKLONIS SAUSASLĖNIS SLĖNIS Aridiniuose (drėgmės stygiumi pasižyminčiuose) regionuose didesnę dalį vagų tinklo sudaro viršutinės grandys: klonis, įklonis, sausaslėnis, o humidiniuose (drėgmės pertekliumi išsiskiriančiuose) regionuose – apatinės (ypač slėnis). Viršutinių ir apatinių vagos tinklo grandžių ilgio proporcijos aridinėse (kairėje) ir humidinėse (dešinėje) srityse. Upių tinkle paprastai išskiriamos šios nuo aukštupio link žemupio besikeičiančios grandys: versmės; aukštupys; vidurupis; žemupys; žiotys. Versmės (ištaka) – upės pradžios (nuo kurios upė turi nuolatinę tėkmę) vieta: įvairios upės prasideda skirtingai: susiliejus dviems upeliams, išteka iš ežero, pelkės, ledyno ir pan. Aukštupys – žemiau versmių esanti upių tinklo grandis: ruožas, pasižymintis aktyviausia gilinamąja erozija ir upės vagos graužimusi gilyn. Vidurupis – upių tinklo grandis žemiau aukštupio: ruožas, kuriame erozijos ir akumuliacijos procesai yra pusiausvyroje, o vaga kinta mažiausiai. Žemupys – upių tinklo grandis žemiau vidurupio: ruožas, kur vandens srauto greitis ir upės nuolydis mažėja, o vaga seklėja, šoninė erozija čia būdinga labiau nei gilinamoji. Žiotys – vieta, kur upė įteka į kitą upę, ežerą, jūrą ar pan. Žiočių vietoje upė baigiasi kaip struktūrinis upyno elementas.  Esant įvairioms sąlygoms formuojasi skirtingos upių žiotys. Dažniausiai išskiriami šie žiočių tipai: paprastosios (vienavagės) žiotys; akligalis; delta; estuarija. Upės akligalis. Nito (Škotija) estuarija. Nilo delta.  Deltos ir estuarijos kai kada skirstomos detaliau. Deltų kategorijos: salinės deltos; mentės formos deltos; daugiašakės deltos. Estuarijos: piltuvo formos (tikrosios) estuarijos; limanai; lagūnos. Deltų ir estuarijų tipo žiotys susidaro tik pakankamai stambiose upėse. Akligaliai dažniausiai būdingi upėms, tekančioms drėgmės stygiaus zonoje. Dauguma smulkių ir vidutinių upių, tekančių drėgmės pertekliaus srityse paprastai baigiasi vienavagėmis žiotimis (upė žiočių atkarpoje pernelyg neišplatėja ir nepradeda skaldytis į atšakas). Smulkiose ir vidutinėse (iki keliasdešimties kilometrų ilgio) upėse paprastai neišskiriamos ir tokios upių tinklo grandys kaip aukštupys, vidurupis ir žemupys. Įvairioms upių tinklo grandims (taip pat kaip ir vagų tinklo grandims) būdingi ir kiekybinių parametrų pokyčiai. Labiausiai kinta išilginis nuolydis ir erozijos bei akumuliacijos intensyvumo santykis. Išilginio nuolydžio Vyraujantys eroziniai- pobūdis akumuliaciniai procesai AUKŠTUPYS gilinamoji erozija VIDURUPIS pusiausvyra ŽEMUPYS akumuliacija ir ŽIOTYS šoninė erozija Upyną apibūdinantys k i e k y b i n i a i r o d i k l i a i dažniausiai išreiškiami pasitelkiant: Hidrografines schemas; Upynų hierarchiją apibūdinančias kategorijas; Baseino ploto prieaugio grafikus. Hidrografinėse schemose informacija dažniausiai pateikiama dviem būdais: a) Vaizduojant upių įtekėjimo krantą bei išlaikant ilgio mastelį (Peršekės aukštupio hidrografinė schema); b) Nurodant upynų numeraciją pagal klasifikatorius (Lietuvos hidrografinio tinklo klasifikavimo schema pagal AM). Kategorizuojant upyno elementus (pagrindinę upę, jos intakus, šių intakų intakus ir t.t.), naudojamos įvairios upynų hierarchiją apibūdinančios sistemos. Labiausiai paplitę trys upynų hierarchijos aprašymo schemos: 1) Fizinėje geografijoje paplitusi hidrografinė upyno apibūdinimo sistema; 2) Hidrologijoje paplitusi Horton‘o – Strahler‘io upyno apibūdinimo sistema; 3) Hidroenergetikų taikoma Shreve upyno apibūdinimo sistema Fizinėje geografijoje upynų hierarchiją įprasta vertinti naudojant tokią eiliškumo schemą, kurioje svarbiausia baseino vandentėkmė (pagrindinė upė) laikoma pirmos kategorijos upe, o kuo toliau nuo jos yra išsidėstę intakai, tuo labiau jų kategorija didėja. R. Horton’o pasiūlyta upyno hierarchijos apibūdinimo schema hidrologijoje daug priimtinesnė. Čia I kategorijos upėmis laikomi upeliai be intakų. Jų kategorija pakinta tik įsiliejus analogiškos eilės intakui. II eilės upė susidaro susiliejus dviem I eilės upėms, III eilės upė – susiliejus dviem II eilės upėms ir t.t. Tuo tarpu jei į trečios eilės upę įsilieja antros eilės upė (ar net trys tokios upės), ji nepakeičia savo eilės. Horton’o-Strahler’io hierarchinė klasifikacija ne tik leidžia palyginti įvairių upynų hidrografinio išsivystymo lygmenį tarpusavyje, bet ir atsekti konkretaus upyno vaidmenį bendroje upių tinklo sistemoje. Pagal Horton’o-Strahler‘io sistemą, tos pačios upės kategorija didėja nuo aukštupio link žemupio. Tai leidžia palyginti įvairių upyno dalių rangą ir kiekybiškai įvertinti jų pokyčius. Shreve upynų hierarchijos apibūdinimo sistema kiek primena Horton‘o-Strahler‘io sistemą. 1 kategorijos upėmis čia taip pat laikomi mažiausi, intakų neturintys upeliai, tačiau vėliau upės kategorija kinta po kiekvieno naujo intako įtekėjimo: sutekėjus dviems 1 kategorijos intakams ji tampa 2, sutekėjus 2 ir 1 kategorijos intakams – trečia, sutekėjus 3 ir 2 kategorijos intakams – 5 ir t.t. Ši hierarchinė schema populiari vertinant upių hidroenergetinį potencialą, nes upės kategorija konkrečioje atkarpoje gerai koreliuoja su upės debitu. Galimybė palyginti įvairių upynų bei jų dalių kategorijas tarpusavyje ir susieti jas su hidrologiniais rodikliais, leido aptikti aibę su upynų hierarchija susijusių dėsningumų. Jie vadinami R. Horton’o dėsniais. Hidrologijoje ypač populiarūs Horton’o dėsniai, leidžiantys pagal upės kategoriją nustatyti: a) Konkrečios kategorijos upių skaičių baseine; b) Vidutinį konkrečios kategorijos upių ilgį baseine; c) Bendrą visų kategorijų upių skaičių baseine; d) Bendrą visų kategorijų upių ilgį baseine. Konkrečios kategorijos upių skaičius (Nn) tam tikrame baseine nustatomas pagal mažėjančios geometrinės progresijos principu pagrįstą lygtį: s −n Nn = K F Čia: Nn – n kategorijos upių skaičius baseine; KF – progresijos vardiklis, vadinamas bifurkacijos (skaidymosi) koeficientu; s – pagrindinės upės kategorija pagal Horton’o hierarchinę klasifikaciją. N1 = 6 N1 = K F(3−1) = K F2 KF = 6 Vidutinis konkrečios kategorijos upių ilgis (Ln) tam tikrame baseine nustatomas pagal didėjančios geometrinės progresijos lygtį: n −1 Ln = K L L1 Čia: Ln – vidutinis n kategorijos upės ilgis, KL – progresijos vardiklis, atitinkantis gretimų kategorijų upių vid. ilgių santykį, L – pirmos 1 kategorijos upės vid. ilgis. Horton’o dėsniai labai svarbūs taikomojoje hidrologijoje. Remiantis jais nepakankamai ištirtiems regionams galima nustatyti ne tik hidrografines charakteristikas, bet ir hidrologinius rodiklius. L=x Q=y y = f(x) Nedidelėms ir panašiomis sąlygomis pasižyminčioms teritorijoms būdingi glaudūs ryšiai tarp upę apibūdinančių morfometrinių ir hidrologinių parametrų. Dažniausiai šie ryšiai išreiškiami logaritminėmis sąsajomis. lg Q = f (n)  lg Qmax = f (n) čia: Q , Qmax , Qmin – vidutiniai tos pačios kategorijos (n) upių metiniai, maksimalūs ir minimalūs debitai.  lg Qmin = f ( n ) Logaritminiai ryšiai dažniausiai sieja hidrologines ir hidrografines upyno charakteristikas todėl, kad daugumą hidrologinių rodiklių lengviausia nustatyti pagal upės baseino plotą. Tuo tarpu ryšys tarp upės baseino ploto ir jos ilgio išreiškiamas laipsnine lygtimi F = kL n kurią patogiausia pavaizduoti ryšio grafiku su logaritminės skalės ašimis: Vertinant upynų hierarchiją bei taikant Horton’o dėsnius kartais kyla specifinių klausimų, tarp kurių svarbiausiais laikytini du: ar upių kategorijos vertinamos tik pagal pastovias vandentėkmes, ar būtina atsižvelgti ir į laikinas? ar upių kategorijos vertinamos tik pagal natūralių upių skaičių upyne, ar atsižvelgiama ir į dirbtinius griovius bei kanalus? Baseino ploto prieaugio grafikus galima pateikti keliais būdais. Populiariausi du: Oka 1) Grafike pagal mastelį parodomas: a) upės ilgis (horizontalėje); b) baseino ploto kaita (vertikalėje). Tokiame grafike dažnai parodoma tiek bendra baseino ploto kaita ties kiekvienu stambesniu intaku, tiek baseino ploto kaita kairėje ir dešinėje baseino pusėje. 2) Apsiribojama tik upės ilgio ir bendro baseino ploto kaitos parodymu (pagal mastelį), tačiau pats grafikas tampa labiau kompleksiškas. Dažnai jame vaizduojamos papildomos upyną ir pagrindinę upę apibūdinančios morfometrinės ir hidrologinės charakteristikos: pagrindinės upės vago išilginis profilis, jos vingiuotumo koeficiento kaita, baseino ežeringumo kaita, baseino asimetrijos koeficiento kaita. Tokius grafikus įprasta pateikti upių kadastruose, todėl jie vadinami kadastriniais grafikais. Kartais baseino ploto prieaugio grafikuose pateikiamos ir upių tinklo arba jos baseino hipsografinės kreivės. Upių tinklo hipsografinė kreivė parodo kokia upės vagos dalis (procentais nuo bendro upės ilgio) išsidėsčiusi tam tikrame aukščio intervale. Baseino hipsografinės kreivės parodo kokia jo ploto dalis patenka į tam tikrą aukščio zoną. Hipsografinės kreivės patogios todėl, kad leidžia išreikšti vaizduojamus elementus santykiniais vienetais (%, vieneto dalimis) ir palyginti skirtingų upių duomenis tarpusavyje. Siekiant išsiaiškinti upių tinklo susidarymo bei vagos darinių formos ypatumus, svarbu prisiminti svarbiausius v a n d e n s t e k ė j i m o u p ė s e d ė s n i n g u m u s. vs H Re = vs H = Re Čia: vs – vandens srauto greitis (cm/s); H – srauto gylis (cm); – kinematinio klampumo koeficientas (cm²/s). Upynas formuojasi prasidėjus turbulenciniam vandens https://upload.wikim tekėjimui. Kad laminarinio tekėjimo upėse nebūna įrodo edia.org/wikipedia/c Reinoldso skaičius Re – vandens greičio srauto gylio santykis ommons/b/b4/Vortex su kinematinio klampumo koeficientu. -street-animation.gif Kritinis Reinoldso skaičius (kanaluose su glotniomis sienelėmis), kurį viršijus srautas tampa turbulenciniu  360. Vandens kinematinio klampumo koeficientas (16 °C temperatūroje) = 0,01. Tuomet gautume, kad: vs H  3,6 arba 3,6 vs = H Vadinasi, kai srauto gylis lygus 0,1 m, kritinis greitis lygus 0,0036 m/s; kai gylis – 1 m, kritinis greitis – 0,00036 m/s; kai gylis 2 m, kritinis greitis – 0,00018 m/s. Tokie duomenys rodo, kad natūraliuose srautuose (upėse) laminarinio tekėjimo nebūna. Esant turbulenciniam tekėjimui, atviroje (neužžėlusioje ir nepadengtoje ledu) upės vagoje vidutiniai vandens srauto greičiai pasiskirsto taip: Toks srovės greičių pasiskirstymas susidaro dėl vandens trinties su dugnu, krantais bei oru. Esant ramiam orui (visiškai tykai arba itin mažiems vėjo greičiams) daugumoje srauto vietų atviroje vagoje srovės greičiai vertikaliai pasiskirsto iš lėto mažėdami nuo paviršiaus link dugno. Paviršiuje šiuo atveju stebimi maksimalūs srovės greičiai, o priedugnio zonoje jie artėja prie nulio reikšmės. Esant vėjui, paviršiuje srovės greičiai gali padidėti arba sumažėti (priklausomai nuo vėjo krypties). Esant ledo dangai greitis ties paviršiumi sumažėja dėl trinties. Dėl analogiškų priežasčių (trinties su krantais) panašūs dėsningumai būdingi ir horizontaliam srovės greičių pasiskirstymui. Atviroje taisyklingos formos vagoje maksimalios srovės greičio reikšmės stebimos centrinėje srauto dalyje. Artėjant link krantų srovės greitis nuosekliai mažėja. Netaisyklingu dugno reljefu pasižyminčiose, užžėlusiose ir užšalusiose vagose horizontalus srovės greičio pasiskirstymas priklauso nuo srauto kelyje pasitaikančių kliūčių. https://www.newsflare.com/video/522054/two-rivers-with-starkly-different-colors-merge-and-form-a-new-river-in-india?a=on  Atvira vaga Srovės greičio pasiskirstymo specifiką išryškina izotachos – linijos, jungiančios tuo pačiu srovės greičiu pasižyminčius Užšalusi vaga srauto taškus. Natūralioje aplinkoje atvirų taisyklingos formos vagų beveik nepasitaiko, o vandens tekėjimas upėje – turbulencinis, todėl srovės greičio pasiskirstymas upėje netolygus ne tik erdvėje, bet ir laike. Tam tikrais momentais vandens srautas upe (arba tam tikra pjūvio dalimi) teka greičiau arba smarkiai sulėtėja. Be to, tekėdama žemyn upė nuolat patenka į skirtingu nuolydžiu pasižyminčius ruožus. Dėl netolygaus srovės greičio pasiskirstymo įvairiose upių atkarpose vystosi eroziniai ir akumuliaciniai procesai. Lygumų upėse susidaro rėvos (sėkliai, seklios atkarpos) ir sietuvos (gilios atkarpos). Rėvos – gana stabilūs, dažniausiai įstrižo gūbrio formos povandeniniai nešmenų dariniai. Rėvos ir sietuvos lygumų upėse dėsningai keičia viena kitą išilgai vagos. Rėvos (sėkliaus) schema: a) planas iš viršaus; b) išilginis profilis iš šono; 1 – aukštutinė nerija; 2 – žemutinė nerija; 3 – aukštutinis sietuvos duburys; 4 – žemutinis sietuvos duburys; 5 – balnas; 6 – rėvos lovys; 7 – viršutinis šlaitas; 8 – panuovalis; 9 – ketera; 10 – laivakelis (giliausia vagos dalis). Kai kurios rėvos gana stabilios ir išsilaiko toje pačioje vietoje itin ilgai. Tokios rėvos susidaro ties ryškiais vagos dugno nuolydžio pokyčio taškais. Čia upės paprastai įsigraužia gilyn iki sunkiai išplaunamų gruntų, dugne išryškėja stambūs rieduliai, kurių upių srautas nesugeba pastumti. Didžioji dalis rėvų ir sietuvų iš lėto (stambiose upėse – po kelis kilometrus per metus) juda upe žemyn, nuolat keisdamos savo vietą. Tai būdinga sėkliams, susidariusiems iš upės nešmenų, kurie nusėda ant dugno ramesnių ruožų (sietuvų) galinėse dalyse. Lygumų upėms tekant plačiais slėniais ties sėkliais ir sietuvomis susidaro geros sąlygos pasireikšti srauto plaunamajai veiklai, formuojančiai vagą. Seklesnėse vietose (rėvose, sėkliuose) vandens srovės greičiai didesni, vyksta aktyvi erozija, vanduo gali nuo dugno pakelti ir panešti arba perstumti dugnu pakankamai stambius nešmenis. Gilesnėse vietose (sietuvose) vandens srovės greičiai mažesni, pakelti nešmenys nebeišsilaiko vandenyje ir nusėda sietuvos galų pakraščiuose sudarydami nerijas bei pliažus. Ilgalaikis meandravimas, būdingas daugelio lygumų upių vidurupio ir žemupio ruožams, – ypač svarbus upės, kaip vieningos hidrodinaminės sistemos, savireguliacijos mechanizmas, leidžiantis upei palaikyti optimalų vandens srauto greitį ir kartu su juo pernešamų medžiagų kiekį. Kartu šis procesas prisideda prie savito tokių upių paupio zonos kraštovaizdžio formavimo (ypač vadinamojoje „meandrų juostoje“, kurios plotis įprastai viršija upės plotį nuo kelių iki keliasdešimties kartų). Lietuvoje itin plačios meandrų juostos savo laiku buvo būdingos nuo tirpstančio ledyno tekantiems vandens srautams, suformavusiems zandrines lygumas rytinėje ir pietinėje Baltijos aukštumų pašlaitėje. Songhua upės meandros (Kinija). © Earth Observation - NASA Srautas, spaudžiamas prie vieno iš krantų susidariusio nuosėdų sluoksnio (nerijos), iš lėto keičia savo kryptį. Lygumų upių slėniai žymiai platesni už vagas, todėl vaga gali judėti nuo vieno link kito slėnio krašto. Taip upėje prasideda meandravimas – vingių susidarymas slėnio dugne dėl srauto plaunamosios veiklos. Meandravimas vystosi ne tik dėl vagos dugno nelygumų (sėklių ir sietuvų), bet ir dėl vandens srauto susidūrimo su krantais ties susidariusiais vingiais. Sąsmaukos tarp vingių vis siaurėja ir pakilus vandens lygiui upės srautas ima tekėti tiesesne vaga. Upėje iš pradžių susidaro salos, vėliau šone likę vingiai tampa senvagėmis, kuriomis vanduo teka tik esant itin aukštam lygiui. Labiau nutolusios nuo pagrindinės vagos senvagės virsta senvaginiais ežerais, o vėliau užpelkėja. Dėl meandravimo susidariusių upės vingių nedera painioti su upės vingiais, susidariusiais srautui prisitaikius prie slėnio nelygumų. Šiuo atveju susiduriama su orografiniu vingiuotumu. Orografinis vingiuotumas būdingas regionų, pasižyminčių vandeniui atspariomis uolienomis, upėms. Ten lengviau išplaunamos uolienos jau išneštos vandens, ir vagos vingiuoja dėl vietinių kliūčių (sunkiau išplaunamų slėnio dugno atkarpų). Meandravimo procesai itin suaktyvėja tada kai meandrų vingiai ima nesutapti su orografiniais vingiais. Sąlygos upių vagoms vingiuoti įvairiose slėnių atkarpose smarkiai skiriasi: vieni ruožai vingiuoti, kiti tiesūs. Dėl šių priežasčių ir skirtingo nuolydžio susidaro specifinės formos išilginis upės profilis, apibūdinantis vandens paviršiaus aukščio pokyčius nuo upės versmių link žiočių Upės išilginio profilio tipas atspindi svarbiausius vagos formavimosi bei amžiaus dėsningumus. Išgaubtas profilis būdingas upėms su mažu nuolydžiu aukštupyje ir dideliu žemupyje. Tiesiu profiliu pasižymi mažos, neseniai susiformavusios upės, kuriose nuolydis per visą upės ilgį išlieka gana pastovus. Laiptuotas profilis susidaro upėse su kriokliais bei stabiliomis rėvomis (kai upė kerta kelias erozijos bazes). Įgaubtas profilis sutinkamas dažniausiai ir būdingas pakankamai senoms bei ilgoms upėms. Norint palyginti įvairių upių išilginius profilius, ilgis bei aukštis ašyse išreiškiami procentais. Dažniausiai pasitaikantys išilginio upės profilio tipai: 1) išgaubtas; 2) tiesus; 3) laiptuotas; 4) įgaubtas. Upės išilginio profilio formavimosi stadijos (a, b, c) palaipsniui žemėjant pagrindinės drenavimo (erozijos) bazės lygiui. Tiksliai įvertinti konkrečius upės hidrologinį režimą apibūdinančius elementus galima tik atliekant hidrometrinius matavimus. Dauguma matavimų vykdomi stacionariose VMS. Standartinę stacionarios VMS (tiriančios upės hidrologinį režimą) matavimų programą sudaro: vandens lygio matavimai; vandens temperatūros matavimai; ledo matavimai ir stebėjimai; vandens debito matavimai; vandens nešmenų matavimai; vandens cheminės sudėties matavimai.  Debito m/s  m² = įvertinimo m³/s būdai Svarbiausia upės režimą apibūdinanti charakteristika – vandens srauto debitas. Nuo jo labiausiai priklauso upės vandens lygis ir upės nešamų nešmenų bei ištirpdytų medžiagų kiekis. Pagal debito reikšmės kaitą galima spręsti apie upės maitinimą (vandens balanso elementų santykį), upyno struktūrą ir pan. Dėl šių savybių debito tyrimų 1. Tiesioginiai būdai metodai (lyginant su kitų hidrometrinių matavimų metodika) 1.1. Tūrinis metodas buvo labiausiai išplėtoti. Šiuo metu žinoma daug būdų bei metodų, skirtų debito matavimams 2. Netiesioginiai būdai bei skaičiavimams. 2.1. Greičio-ploto metodas 2.2. Hidraulinių skaičiavimų metodas Svarbiausi 2.3. Maišymo metodas Tūrinis metodas – vienintelis tiesioginis debito matavimo būdas. Naudojant šį metodą, būtina nustatyti laiką per kurį srautas užpildys vandeniu žinomos talpos tūrį. Jį galima taikyti laboratorinėmis sąlygomis, specifiniuose įrenginiuose ir tvenkiniuose. Dažniausiai pasaulyje debito matavimai vykdomi greičio ir ploto metodu. Žinoma itin daug įvairių šio metodo pritaikymo variantų. Metodo esmė visuomet išlieka ta pati: srauto debitui skaičiuoti naudojami du rodikliai: a) vagos skerspjūvio plotas; b) vidutinis vandens srovės greitis skerspjūvyje. Debito įvertinimo greičio-ploto metodu principą nesunku suvokti išnagrinėjus matuojamų elementų dimensijas. Jei debitas (Q) vertinamas m³/s, srovės greitis (V) – m/s, o vagos skerspjūvio plotas (S) – m², tai: S(m²)  V(m/s) = Q(m³/s) Debito modelis: A-B – atstumas tarp kairiojo ir dešiniojo upės kranto; A-F-B – upės skersinio pjūvio dugno linija; A-D-B – srovės greičio pasiskirstymo vandens paviršiuje epiūra; E-D-C-F – srovės greičių pasiskirstymo vertikalėje epiūra. Norint atlikti upės debito matavimą greičio-ploto metodu, šiuo metu paprastai naudojami hidrometriniai suktukai arba Doplerio principu veikiantys srovės greičio matuokliai. Matuojant debitą hidrometriniu suktuku, srovės greitis įvertinamas pagal daviklio sukimosi greičio priklausomybę nuo srovės greičio. Empiriniai tyrimai parodė, kad, atlikus greičio matavimus tam tikruose standartiniuose gyliuose, pagal gautus rezultatus nesunku apskaičiuoti vidutinį srovės greitį vertikalėje. Ypač patogus gylis 0,6H (H – bendras vertikalės gylis), kuriame srovės greitis dažniausiai sutampa su vidutiniu srovės greičiu vertikalėje. Sukurta ir lygčių, leidžiančių apskaičiuoti vidutinį greitį pagal kituose gyliuose atliktus matavimus. Upės skerspjūvio plotas sužinomas išmatavus upės plotį bei įvertinus dugno reljefą pagal keliolikoje taškų atliktus gylio matavimus. Tuomet hidrometrinis suktukas panardinamas į standartinį gylį vienoje arba keliose vertikalėse ir pagal jo apsisukimų skaičiaus bei laiko santykį nustatomas daviklio (mentės, sparnelių, kaušelių) sukimosi greitis. Doplerio principu veikiantys srovės greičio matuokliai įvertina srovės greitį pagal Doplerio efektą. Šį reiškinį lengva pastebėti garse: mažėjant atstumui tarp klausytojo ir garso šaltinio, girdimas aukštesnio dažnio garsas, nei realiai skleidžiamas (akustinės bangos frontai sutankėję); atstumui didėjant, girdimas žemesnio dažnio garsas (bangos frontai reti). Garso dažnio pokyčiai proporcingi garso šaltinio judėjimo greičiui. Efektą galima pastebėti ir optinėse bangose (kintant atstumui tarp šviesos šaltinio ir stebėtojo, keičiasi spalvos).  Matuojant debitą Doplerio principu veikiančiais matuokliais, dažniausiai naudojamos ADCP sistemos – keturiomis kryptimis aukšto dažnio akustinius signalus skleidžiantys davikliai, tvirtinami prie laivų arba specialių plaustelių. Judėdami skersiniu vagos pjūviu jie iš karto įvertina srovės greitį įvairiuose gyliuose bei nustato pjūvio plotą. ADCP sistemas įprasta komplektuoti su programine įranga, todėl matuoklis iš karto apskaičiuoja vandens srauto debitą tiriamame pjūvyje. https://y outu.be/ F4y3Nd GMZkY https://youtu.be/fcPb-gLa6eY Debitas – labiausiai hidrologus dominantis upių režimo elementas, bet jo matavimus atlikti sudėtinga, todėl jie vykdomi retai: nuo kelių kartų per savaitę iki kelių kartų per sezoną.  Nustatyta, kad patogiausia susieti debito ir vandens lygio matavimų rezultatus. Pagal šią sąsają gaunama debito kreivė – ryšys tarp debito ir vandens lygio, leidžiantis nustatyti kasdienines debito reikšmes. Debito kreivės forma priklauso nuo vagos pjūvio formos, todėl kiekvienai VMS sudaroma individuali debito kreivė. Duomenys apie kasdieninį debitą leidžia išryškinti upių hidrologinio režimo fazes. Vėsaus klimato ir drėgmės pertekliaus zonoje įprasta skirti tris pagrindines hidrologinio režimo fazes: 1) potvynį; 2) poplūdžius; 3) nuosėkį. Amazonė (1973 m.) Rajonuose su kitokiomis sąlygomis dažnai skiriami tik vandeningi ir nevandeningi sezonai. Nedideliame regione (ir net toje pačioje upėje) vandens režimas gali smarkiai skirtis įvairiais metais. Ypač skiriasi nuotėkio pasiskirstymas įvairaus vandeningumo metais. Ryškūs ir regioniniai nuotėkio režimo skirtumai, kylantys dėl vietinių baseino sąlygų ypatumų. Ūla ties Zervynomis Jūra ties Pajūriu Sausų ir vandeningų metų hidrogramos skirtingų hidrologinių sričių Lietuvos upėse. Maksimalios debito reikšmės toje pačioje upėje vandeningais ir sausais metais skiriasi 2 – 3,5 karto. Vienas svarbiausių veiksnių, lemiančių upės vandens režimą, yra ją maitinančio vandens pobūdis. Todėl upės dažnai klasifikuojamos pagal mitybos tipus. Lietuvoje šiuo metu laikomasi tokios klasifikacijos. Tipas Potipis Žymėjimas Aprašymas Žymėjimas Aprašymas S-r Sniego maitinimas su papildoma lietaus mityba S-u Sniego maitinimas su papildoma požemio mityba Sniego S maitinimas S-ur Sniego maitinimas su papildoma požemio vandens ir nežymia lietaus mityba S-ru Sniego maitinimas su papildoma lietaus ir nežymia požemio vandens mityba R-s Lietaus maitinimas su papildoma sniego mityba R-u Lietaus maitinimas su papildoma požemio vandens mityba Lietaus R maitinimas R-us Lietaus maitinimas su papildoma požemio vandens ir nežymia sniego mityba R-su Lietaus maitinimas su papildoma sniego ir nežymia požemio vandens mityba U-r Požemio vandens maitinimas su papildoma lietaus mityba Požemio U-s Požemio vandens maitinimas su papildoma sniego mityba U vandens U-rs Požemio vandens maitinimas su papildoma lietaus ir nežymia sniego mityba maitinimas U-sr Požemio vandens maitinimas su papildoma sniego ir nežymia lietaus mityba  Parde koeficientas: 𝑀𝑞 PK = 𝑀𝑄 Čia: Mq – konkretaus mėnesio nuotėkio modulis, MQ – metų nuotėkio modulis. Mėnesinių ir kasdieninių vandens lygio bei debito svyravimų pavyzdžiai upėse, pasižyminčiose skirtinga mityba ir hidrologiniu režimu. Upės mitybos tipą labiausiai veikia regiono klimato režimas. Tačiau net mažuose regionuose su panašiu klimatu, nuotėkio pasiskirstymas smarkiai priklauso nuo vietinių baseino faktorių: baseino ploto, litologinės sudėties, miškų, ežerų, pelkių, dirbamų žemių, urbanizuotų teritorijų kiekio baseine. Nuotėkio pasiskirstymas 1970- 1971 m. panašaus dydžio, bet skirtingas nuotėkio formavimosi sąlygas turinčiose Lietuvos upėse (Gailiušis, Jablonskis, Kovalenkovienė, 2001). Jei oro temperatūrai potvynio metu būdingas smarkus svyravimas (po santykinai šilto laikotarpio temperatūra vėl nukrinta žemiau 0 °C), potvynis gali turėti ne vieną, bet kelis pikus. Nemuno ties Rusne vandens lygio kaitą 2009–2010 hidrologiniais metais vaizduojanti hidrograma ir vidutinio sniego dangos storio bei vidutinės paros oro temperatūros Lietuvoje kaitos grafikai: kas kartą atšilus ir pradėjus tirpti sniegui, vandens lygis kyla, todėl potvynis turi kelis pikus Potvynių ir poplūdžių metu upe judančią vandens masę galima traktuoti kaip ilgosios bangos judėjimą. Realybėje upe keliaujančios potvynio bangos pamatyti neįmanoma (kad ji pasiekė konkrečią upės vietą išduoda tik iš lėto vykstantis vandens lygio kilimas), nes ji – ypač ilga: bangos aukštis dažniausiai siekia kelis metrus, o ilgis lygumų upėse matuojamas tūkstančiais kilometrų. Potvynio bangos judėjimas upės vaga (mastelio nesilaikoma): a) Bendroji schema; b) Vandens paviršiaus nuolydžių skirtumai potvynio bangos priekyje ir gale Potvyniai upėmis juda bangų pavidalu, tad galima gana tiksliai numatyti laukiamo potvynio laiką bet kurioje upės vietoje. Tai lengva padaryti upėse, kurių baseine veikia daug VMS: pagal potvynio piką atitinkančio vandens lygio stebėjimo laiką sudaromas izochronų (linijų, jungiančių taškus nuo kurių vandens atitekėjimo iki žiočių ar kito pasirinkto upės pjūvio trukmė yra vienoda) žemėlapis. Nemuno baseino izochronų žemėlapis (skaičiai ties linijomis žymi vandens atitekėjimo iki žiočių laiką paromis). Daugelis vietinių faktorių veikia upių nuotėkio režimą kaip natūraliai jį reguliuojantys veiksniai: baseino smėlingumas, miškingumas, ežeringumas ir pelkėtumas laikomi svarbiausiais upės nuotėkio natūralų sureguliavimą rodančiais parametrais. Šie veiksniai reguliuoja nuotėkio pasiskirstymą nepriklausomai nuo baseino dydžio. Ne mažiau svarbus ir baseino ploto poveikis: kuo mažesnis baseinas, tuo greičiau ir santykinai reikšmingiau jis sureaguoja į jo paviršių pasiekusį drėkinimą. Ypač smarkiai baseino autoreguliacinės savybės veikia upės potvynių ir poplūdžių režimą. Upių vandens temperatūros kaita priklauso nuo jos mitybos ir klimato pokyčių. Vidutinėse lygumų upėse temperatūrą lemia du esminiai veiksniai: vandens įšilimas arba atvėsimas ilgą laiką kontaktuojant su tam tikros temperatūros oru ir gruntais, nežymus vandens šilimas dėl ilgalaikės trinties į dugną. Vidutinės vandens temperatūros kaita per metus (pagal 2007–2016 m. duomenis) skirtingu maitinimu ir baseino miškingumu pasižyminčiose Lietuvos upėse: Skrobluje ties Dubininku (vyrauja požeminis maitinimas, baseino miškingumas ~ 95 %) ir Šešupėje ties Kudirkos Naumiesčiu (vyrauja lietaus ir sniego maitinimas, baseino miškingumas ~ 17 %) Nuo vandens temperatūros priklauso ir upės ledo režimas. Ledo reiškiniai būdingi upėms, tekančioms regionuose, kur ilgesnį laiką išsilaiko neigiama oro temperatūra. Skiriamos trys pagrindinės ledo režimo fazės: užšalimas, užšalusios upės laikotarpis ir nuledėjimas. Laikotarpio su ledo danga pokyčiai Nemune ties Smalininkais: pilki vertikalūs brūkšniai rodo laikotarpio su ledo danga trukmę, juodos linijos – stabilios ledo dangos susidarymo (apačioje) ir iširimo (viršuje) datas (Stonevičius ir kt., 2008) Dėl upių vandens režimo ypatumų ir įvairiose išilginio profilio grandyse skirtingai vykstančios plaunamosios veiklos kiekvienoje upėje susiformuoja savitas nešmenų nuotėkio režimas. Dažnai šis nuotėkis vadinamas kietuoju nuotėkiu. Upių nešmenis įprasta skirstyti į tris kategorijas: skendinčius; šokinėjančius; velkamus dugnu (dugninius). Kokios kategorijos nešmenimis virs upių vandens srauto išplautos dirvodarinės uolienos labiausiai priklauso nuo jų stambumo. Dalelių stambumą galima įvertinti pagal skersmenį arba skendimo vandenyje greitį (šiuo atveju nustatomas hidraulinis stambumas). Lietuvoje naudojama upių nešmenų klasifikacija pagal dalelių matmenis. Vandens srovės greitis atskirose upės atkarpose – skirtingas, todėl skendintys nešmenys tam tikruose ruožuose tampa dugniniais, o dugnu velkami bei šokinėjantys – skendinčiais. Konkrečiai kategorijai nešmenis galima priskirti tik tam tikroje upės dalyje. Įvairių tipų nešmenų judėjimo greičio vandenyje (kartu ir jų kiekio) pasiskirstymas pagal gylį, standartinėje atviros vagos vertikalėje (Hayes, 1978). Dugniniai nešmenys lygumų upėse apima itin mažą santykinę bendro upės gylio dalį, lyginant su skendinčiais ir šokinėjančiais nešmenimis. Bendras nešmenų kiekis dažniausiai vertinamas pagal skendinčius nešmenis.  Nepriklausomai nuo pasirinktos klasifikacijos, upės panešamų bei dugnu pavelkamų nešmenų dydis priklauso nuo srauto greičio. Apibūdinant erozijos, pernašos bei akumuliacijos procesus dažnai naudojama Hjulströmo– Sundborgo kreivė. Norint įvertinti per trumpą laikotarpį upės nuneštų nešmenų kiekį, įprasta skaičiuoti nešmenų debitą. Vertinant nešmenų kiekį už ilgą laikotarpį, skaičiuojamas nešmenų (kietasis) nuotėkis arba nešmenų tūris. Lygumų upėse, kur nešmenys vertinami neatsižvelgiant į dugninių nešmenų kiekį, Pn čia: ρ – vandens drumstumas, g/m3; bendras nešmenų debitas bei kiti rodikliai = Pn – nešmenų svoris mėginyje, g; V paprastai siejami su vandens drumstumu. V – vandens mėginio tūris, m3. Žinant drumstumą, nesunku nustatyti skendinčių ir šokinėjančių nešmenų debitą – nešmenų kiekį (masę), kartu su vandens srautu kertančią skersinį upės pjūvį per vieną sekundę: RS = 0,001   Q  pjūvyje, g/m3; Q – upės čia: RS – skendinčių ir šokinėjančių nešmenų debitas, kg/s; - vidutinis vandens drumstumas vandens debitas pjūvyje drumstumo matavimo metu, m3/s. Vandens drumstumas dažniausiai nustatomas imant vandens mėginius. Tam naudojami specialūs prietaisai – batometrai. Skiriami momentinio ir ilgalaikio prisipildymo batometrai. Momentinis batometras, nuleidus į reikiamą, gylį jau būna užsipildęs vandeniu, tad belieka specialaus įrenginio pagalba jį uždaryti ir ištraukti į paviršių. Ilgalaikio užsipildymo batometras pradeda pildytis tik jį atidarius reikiamame gylyje (prietaisui užsipildžius jis ištraukiamas). Nešmenų nuotėkis (ypač lygumų upėse) yra svarbiausias procesas, formuojantis įvairius vagos ir slėnio elementus. Ryškiai matomi skersiniame pjūvyje upės slėnio elementai, kurie gali būti įvertinti kiekybiškai: slėnio plotis; salpos plotis; vagos plotis; slėnio dugno aukštis; šlaitų nuolydis. Pagrindiniai upės slėnio elementai: 1) slėnio dugnas – linija virš kurios istoriniu laikotarpiu vanduo upėje nepakyla; 2) vaga – slėnio dugno dalis užlieta vandeniu esant vidutiniam lygiui; 3) salpa – terasa slėnio dugne, kurią vanduo užlieja potvynių bei poplūdžių metu (virš jos prasideda slėnio dugnas); 4) slėnio papėdė – linija, jungianti slėnio šlaitų (arba pirmosios terasos esančios virš salpos) apatinę dalį; 5) šlaitai – ryškus vientisas (arba iš kelių terasų sudarytas) slėnio paaukštėjimas virš salpos; 6) prieslėnis – pereinamoji zona tarp slėnio ir aplinkinių reljefo formų. Išskirti skersiniame pjūvyje upės vagos elementus – žymiai sunkiau. Ypač sudėtinga tai atlikti upės žemupio grandyje, kur slėnis bei vaga išplatėja ir susidaro daug salų, užutėkių, senvagių, sėklių bei panašių darinių. Tipinis upės žemupio slėnio skersinio pjūvio pavyzdys. Daugiausia problemų kyla, mėginant atskirti vagą nuo salpos. Neturint ilgalaikių vandens lygio matavimų duomenų ties konkrečiu pjūviu tenka remtis kartografine informacija. Šiuo metu dažnai skiriama ne salpa, o salpinė vaga. Salpinės vagos plotis kartais skaičiuojamas pagal skirtingų tikimybių vandens lygį. Tam tikros tikimybės vandens lygis (kaip tikslus kiekybinis rodiklis) dažnai naudojamas ir šalia vandens objektų esančių užliejamų teritorijų zonavimui pagal užliejimo pavojų. Suskirsčius galimai užliejamą teritoriją į ploto dalis, ribojamas konkrečių normatyvinių tikimybių vandens lygio, galima tiksliai nurodyti kokius darbus leidžiama vykdyti įvairiose zonose. JAV taikoma užliejamų teritorijų zonavimo schema Daugelis slėnio ir vagos elementų – itin lengvai pažeidžiami. Regionuose, kur upių baseinai patiria didelę antropogeninę apkrovą ir yra smarkiai urbanizuoti, upės dažnai tiesinamos, gilinamos, kanalizuojamos, sutvirtinamos krantinėmis. Tai vėliau neleidžia natūraliai vystytis vaginiams procesams, netenkama itin svarbių daugelio augalų bei gyvūnų rūšių vystymuisi priekrantės zonų. Lietuvos upių, ežerų ir tvenkinių ekologinės būklės žemėlapis https://www.arcgis.com/apps/Pu blicInformation/index.html?appid =7c30964d89f442a684ea5f99f8 b8c8b6 © HNIT-BALTIC; GRPK ©, Nacionalinė žemės tarnyba prie AM, 2016; LR Adresų registras © VĮ Registrų centras, 2022; LR saugomų teritorijų valstybės kadastro duomenys ©, Valstybinė saugomų teritorijų tarnyba prie AM, 2022 Dirbtinis upių vagų reguliavimas (gilinimas ir tiesinimas) paveikia ir natūralų upės vagos formavimosi procesą. Sureguliuotoje upės atkarpoje upė nebevingiuoja ir perneša žymiai didesnį kiekį išplautų dalelių nei esant natūralioms sąlygoms. Melioracijos griovys su dirbtine salpa, leidžiančia vagai meandruoti (Hämäläinen, 2016)