УЧЕНИЕ О ГИДРОСФЕРЕ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

 

Д.А. Бураков, А.В. Гренадерова

 

УЧЕНИЕ О ГИДРОСФЕРЕ

 

 

Методические указания для практических занятий

и по организации самостоятельной работы студентов

 

Красноярск

СФУ

УДК 556.3; 556.5

БПК: 26.8

 

Б 20 (авт. знак дает РИО. Буква по первой фамилии или по названию)

 

 

Бураков Д.А. Учение о гидросфере: Методические указания для практических занятий и по организации самостоятельной работы студентов /Д.А. Бураков, А.В. Гренадерова. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011. – 65с.

 

ISBN 978-5-7638-????-? (для внешних работ – дает РИО)

 

Представлены материалы необходимые для подготовки и проведения практических работ (задания и упражнения, охватывающие основные разделы дисциплины, контрольные вопросы), выполнения самостоятельной работы, список литературы и контрольные вопросы для подготовки к зачету.

Для студентов, обучающихся по направлению 022000.62 – «Экология и природопользование». Методическое пособие может также использоваться в педагогических и сельскохозяйственных вузах, а также на географических специальностях университетов.

 

УДК 551.5

БПК:551.5; 551.58; 551.49

© Сибирский

федеральный

университет, 2011

ISBN 978-5-7638-????-? (повтор)

ВВЕДЕНИЕ

Основная цель изучения курса "Учение о гидросфере" заключаются в познании основных научных знаний в области гидрологии и методов исследования водных объектов и формирование представлений о важности всестороннего изучения объектов гидросферы для целей рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 108 часов, из них 56 час. – аудиторные занятия (28 час. – лекции, 28 час. – практические занятия), 52 час. – самостоятельная работа (48 час. – изучение теоретического материала, 4 час. – подготовка презентации-сообщения). Вид итогового контроля – зачет.

В данном методическом пособии представлены материалы необходимые для подготовки и проведения практических работ, выполнения самостоятельной работы, список литературы и контрольные вопросы для подготовки к зачету.

Самостоятельная работа студентов по курсу «Учение о гидросфере» заключается в изучение теоретического материала и подготовке сообщения-презентации и сдачи номенклатуры. На самостоятельное изучение по каждой теме запланированы вопросы, которые будут предложены в списке Вопросы для самостоятельной работы (Д/з) к каждой практической работе.

Студенту необходимо подготовить одну презентацию-сообщение на выбор, и представить её на занятии по соответствующей теме. Необходимо сделать краткое сообщение оформленные в виде презентации, продолжительностью 5-7 минут, в котором осветить выбранный вопрос, привести примеры, и по возможности фотографии, схемы, рисунки, таблицы. При подготовке можно использовать источники из рекомендуемого списка, ресурсы интернет

Дисциплина «Учение о гидросфере» входит в цикл других общегеографических дисциплин, читаемых студентам – бакалаврам экологии и природопользования, и тесно увязывается с такими дисциплинами как метеорология, геоморфология, почвоведение.

Требования к уровню освоения содержания курса

В результате освоения материала курса студент должен:

- представлять особенности взаимосвязи гидросферы с атмосферой и литосферой, место и роль гидрологических процессов в природной среде; знать закономерности и взаимосвязи гидрологических процессов с климатом и динамикой атмосферы, с рельефом и почвенно-растительным покровом и т.д.;
- знать классификацию водных объектов, представлять и уметь показать взаимосвязь отдельных объектов гидросферы;

- представлять взаимосвязь отдельных гидрологических процессов в водных объектах разных типов;

- знать и уметь применять основные физические закономерности при объяснении различных гидрологических процессов и явлений; знать основные физические и химические свойства воды и их роль в гидрологических и природных процессах вообще;

- уметь применять основные фундаментальные законы физики к объектам гидросферы; знать сущность и уметь представить в общем виде уравнения баланса воды, солей тепла, физических сил для любых водных объектов и участков суши; знать на память некоторые основные уравнения, формулы, графики, применяемые в гидрологии;

- уметь объяснить основные закономерности пространственно-временной изменчивости гидрологических характеристик, уметь иллюстрировать изложение этих закономерностей графиками и схемами; уметь показать на карте основные черты географического распределения некоторых гидрологических характеристик;

- представлять роль воды в формировании ландшафтов и экологических условий; структуру и основные закономерности функционирования водных экосистем; особенности водных ресурсов и основные принципы их рационального использования и охраны от истощения и загрязнения;
- представлять роль воды в народном хозяйстве, роль водного хозяйства в экономическом и социальном развитии России, представлять практическое значение гидрологических исследований, понимать сущность антропогенного воздействия на гидрологические процессы;
- иметь представление о простейших способах измерения некоторых гидрологических характеристик.

 

Практическая работа №1.

Выделение главного водораздела земного шара, областей внешнего и внутреннего стока, главнейших рек на контурной карте мира.

Оборудование и материалы: Контурная карта полушарий (мира), физическая карта мира (полушарий), физические карты материков.

Вопросы для предварительной подготовки (домашнее задание, Д/з):

1) Единство и части гидросферы.

2) Ресурсы гидросферы, их роль в развитии общества.

3) Предмет и методы исследования гидрологии.

4) Круговорот воды на земном шаре. Океаническое и материковое звено глобального гидрологического цикла. Внутриматериковый влагооборот.

 

Термины и понятия: гидросфера, общая гидрология, гидрометрия, океанология, гидрогеология, гляциология, лимнология, водоём, водоток, особые водные объекты, водосбор, водораздел, область внешнего стока, область внутреннего стока, гидрографическая сеть, эхолот, водопотребители, водопользователи, водный кадастр, водный фонд, влагооборот, водообмен.

Темы презентаций:

1) Образование первичной гидросферы, основные этапы развития водной оболочки Земли до современного времени.

Задание 1. На контурной карте полушарий пунктирной линией проведите главный водораздел земного шара, который делит всю сушу на два склона: первый – со стоком рек в Атлантический и Северный Ледовитый океаны и второй – со стоком рек в Тихий и Индийский океаны.

Главный водораздел земного шара проходит по Южной и Северной Америке от мыса Горн по Андам, Скалистым горам до Берингова пролива, далее в Азии через Чукотское нагорье, Анадырское плоскогорье, Колымское нагорье, по хребтам Сунтар Хаята, Джугджур, хребтам Забайкалья, Восточным и Западным Саянам, Алтаю, Казахскому мелкосопочнику, Уралу, Восточно-Европейской равнине, Кавказу, а затем продолжается вдоль восточной окраины Африки через Эфиопское нагорье, Восточно-Африканское плоскогорье, пустыню Калахари, Драконовы горы.

Задание 2. Выделить континентальные области внутреннего стока (бессточные области земного шара, на которых расположены реки, не доносящие воду до Мирового океана).

К бессточным областям относятся: в Европе - водосборный бассейн Каспийского моря; в Азии - Туранская низменность, включающая водосбор Аральского моря и оз. Балхаш; пустыни Гоби, Такла-Макан, часть Иранского нагорья и Аравийского полуострова и др.; в Африке - пустыня Сахара, Ливийская, Нубийская и пустыня Калахари, водосборы озер Чад, Рудольф, Виктория, Танганьика; в Северной Америке - пустыня Большого бассейна, бассейн Большого Соленого озера и др.; в Южной Америке - водосборы озер Титикака, полупустынные плато Патогонии и др.; в Австралии - Большая Песчаная пустыня, Большая пустыня Виктория и др. (больше 50% площади материка).

Задание 3. На контурную карту полушарий (мира) нанести главнейшие реки частей света.

В Северной Америке: Миссисипи, Миссури, Маккензи, Юкон, Колорадо;

в Южной Америке: Амазонка, Парана, Ориноко, Парагвай, Уругвай;

в Европе: Волга, Дунай, Днепр, Днестр, Дон, Рейн, Висла, Западная Двина, Печора, Нева, Кубань, Темза;

в Азии: Янцзы, Хуанхэ, Амур, Инд, Евфрат, Брахмапутра, Сырдарья, Амударья, Ганг, Тигр, Обь, Енисей, Ангара, Нижняя Тунгуска, Лена, Вилюй, Колыма, Хатанга, Индигирка, Таз, Или, Камчатка;

в Африке: Нил, Конго, Нигер, Замбези, Оранжевая, Лимпопо;

в Австралии: Муррей, Дарлинг.

 

Задание 4. Составьте перечень морей, омывающих Россию, по принадлежности их к океанам, укажите площадь водной поверхности и наибольшую глубину. Полученные данные оформите в виде таблицы:

Морфометрическая характеристика морей, омывающих Россию

Название моря	Площадь, тыс. км2	Наибольшая глубина, м
Бассейн Северного Ледовитого океана
1.Баренцево
2.
3.
4.
5.
6.
Бассейн Тихого океана
1.Берингово
2.
3.
Бассейн Атлантического океана
1 .Черное море
2.
3.

 

 

Литература:

1) Михайлов В.Н. Гидрология: Учебник для вузов / В.Н. Михайлов, А.Д. Добровольский, С.А. Добролюбов. – 2-е изд. испр. – М.: Высш. шк., 2007. – 463 с.

2) Богословский Б.Б. Общая гидрология (гидрология суши) / Б.Б. Богословский, А.А. Самохин, К. Е. Иванов, Д.П. Соколов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 422 с.

3) Великанов М.А. Гидрология суши / Великанов М.А. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 455 с.

4) Львович М.И. Вода и жизнь / Львович М.И. – М.: Мысль, 1986. – 254 с.

5) Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 638 с.

6) Шикломанов И.А. Исследование водных ресурсов суши итоги, перспективы, проблемы / Шикломанов И.А. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 152 с.

7) Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в конце XX столетия / Под.ред. Н.И. Коронкевича, И.С. Зайцевой. – М.: Наука, 2003. – 367 с.

8) Водный кодекс Российской Федерации. № 74-ФЗ от 03.06.2006 (в ред. Федеральных законов от 04.12.2006 № 201-ФЗ, от 19.06.2007 № 102-ФЗ)

9) ГОСТ 27065-86 Качество воды. Термины и определения.

10) Об охране окружающей среды. Федеральный закон № 167-ФЗ от 16.11.1995 г.

11) О ведении государственного водного кадастра Российской Федерации: Постановление Правительства Российской Федерации № 1403 от 23.11.1996 г.

12) Положение о Федеральной службе по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды: Утверждено Постановлением Правительства Российской Федерации № 372 от 23.06.2004 г.

Практическая работа №2

Подземные воды. Основные характеристики, гидрологический режим и движение подземных вод

 

Вопросы для предварительной подготовки (Д/з):

1) Подземные воды. Происхождение и основные классификации подземных вод.

2) Физические и водные свойства грунтов. Виды воды в порах грунта.

3) Воды зоны аэрации и зоны насыщение. Артезианские и глубинные воды.

4) Подземные воды в твердом состоянии. Криолитозона или зона вечной мерзлоты.

5) Взаимодействие поверхностных и подземных вод.

Термины и понятия:гидрогеология, подземные воды; экзогенные, эндогенные, инфильтрационные, конденсационные, седиментационные и смешанные подземные воды, верховодка, почвогрунт, гранулометрический состав грунта, пористость, водоупорный, водоносный горизонт, зеркало грунтовых вод, уровень грунтовых вод; химически и физически связанная, капиллярная, свободная (гравитационная), гигроскопическая и пленочная вода; влагоемкость, водопроницаемость грунта, высота капиллярного поднятия воды, безнапорные грунтовые, напорные артезианские и глубинные воды, зона аэрации, зона насыщения, промывной, компенсированный и испарительный тип водного режима, инфильтрация, закон фильтрации Дарси, коэффициент фильтрации, высота капиллярного поднятия воды, гидровлическая связь.

Задание 1. Какие из перечисленных литологических разностей – пески, глинистые сланцы, известняки, галечники, соли, глины – могут быть водоупором? Какие из названных горных пород могут быть водоносными, и в каких из этих водоносных слоёв равного объема будет сосредоточено больше воды? Объясните почему.

Таблица 2.1.

Классификация крупнообломочный и песчаных грунтов по ГОСТ 25100-95

Разновидность крупнообломочных и песчаных грунтов	Распределение частиц по крупности, % от массы воздушно-сухого грунта
Крупнообломочные
Валунный грунт или глыбовый (при преобладании неокатанных частиц) Галечниковый грунт (при преобладании неокатанных частиц - щебенистый) Гравийный грунт (при преобладании неокатанных частиц - дресвяный)	Масса частиц крупнее 200 мм – более 50%   Масса частиц крупнее 10 мм – более 50%     Масса частиц крупнее 2 мм – более 50%
Пески
Песок гравелистый Песок крупный Песок средней крупности Песок мелкий Песок пылеватый	Масса частиц крупнее 2 мм – более 25% Масса частиц крупнее 0,5 мм – более 50% Масса частиц крупнее 0,25 мм – более 50% Масса частиц крупнее 0,1 мм – 75% и более Масса частиц крупнее 0,1 мм – менее 75%

 

Таблица 2.2.

Классификация грунтов по степени водопроницаемости

Группы грунтов	Тип грунта	Коэфф. фильтрации Кф, м/сут
Высокопроницаемые	Гравий, галька, сильно закарстованные породы	> 100
Хорошо водопроницаемые	Крупнозернистые пески, трещиноватые породы	10-100
Водопроницаемые	Средне- и мелкозернистые пески, умеренно трещиноватые и закарстованные породы	0,1-10
Слабо водопроницаемые	Суглинки, супеси, песчанистые глины, слаботрещиноватые породы	10 -3-10-1
Весьма слабоводопроницаемые	Тяжелые суглинки, глины	10-6 - 10-3
Практически водонепроницаемые (водоупоры)	Плотные глины, нетрещиноватые скальные породы	< 10-6

Задание 2 В каких из перечисленных типов грунта – дресва, пески гравелистые, глины, валуны, галечник, супеси, пески пылеватые, суглинки – будет больше высота капиллярного поднятия грунтовых вод? Расположите грунты в порядке увеличения высоты капиллярного поднятия.

Высота капиллярного поднятия Н (см) в некоторых грунтах:

Песок крупнозернистый 2,0-3,5

Песок среднезернистый 3,5-12,0

Песок мелкозернистый 35-120

Супесь 120-350

Суглинки 350-650

Глины 650-1200

 

Задание 3 При бурении скважины на пойме с абсолютной отметкой 19,3 м встречены (сверху вниз) следующие слои: до 0,5 м – почва, 0,5 – 8,0 м – галечники и ниже – глины. Уровень воды установился на глубине 4,5 м от устья скважины. Начертите схематическую колонку скважины и определите: К какому типу относится встреченный водоносный горизонт. Какова мощность водоносного горизонта, зоны аэрации, капиллярной каймы. Абсолютные отметки кровли водоупора и статического уровня воды.

Задание 4 Буровой скважиной (абс. отметка устья 54,6 м) вскрыты (сверху вниз) следующие слои (м): до 10,4 – супеси, 10,4...25,6 м – твердые глины, 25,6...32,0 – пески крупные и глубже – суглинки, мощность которых 8,0 м. Уровень первого водоносного горизонта установился на глубине 4,2 м от устья скважины. Уровень второго водоносного горизонта появился на глубине 25,6 м и установился в обсадных трубах на глубине 1,5 м от устья скважины. Начертите схематическую колонку скважины и определите следующее: Какие типы водоносных горизонтов встречены при бурении? Мощности водоносных горизонтов, зоны аэрации и верхнего водоупора. Абсолютные отметки кровли водоупоров, УГВ (уровень грунтовых вод). На какой абсолютной отметке, на какой глубине от поверхности земли залегает зона капиллярного увлажнения грунтов?

Задание 5 Проанализируйте карту-схему зонального распределения грунтовых вод (рис.2.1) на территории России. Какие изменения в распределении грунтовых вод наблюдаются в пределах Красноярского края в направлении с севера на юг, какими широтами ограничены основные типы вод?

 

Рисунок 2.1. Карта-схема зонального распределения грунтовых вод на территории России.

 

Условные знаки: 1 – зона вечномерзлотных ультрапресных гидрокарбонатно-кремнеземистых грунтовых вод в области вечной мерзлоты (а – подзона сплошной вечной мерзлоты, б – подзона вечной мерзлоты с островами талых грунтов, в – подзона островов вечной мерзлоты среди талого грунта); 2 – зона пресных, очень холодных (по В.В. Иванову) гидрокарбонатно-кальциевых и кремнеземистых грунтовых вод со слабым засолением и большим количеством органических веществ, с преобладанием атмосферного увлажнения над расходом грунтовых вод – положительный баланс между пополнением запасов грунтовых вод и их стоком и испарением. Это районы с благоприятными условиями нисходящих токов и выщелачивания, здесь осадки преобладают над испарением, наблюдаются обильные источники, принимающие участие в питании рек; 3 – зона пресных и слабозасоленных сульфатно-содовых, иногда хлоридных холодных грунтовых вод. Содержание органических веществ в водах ничтожно. Зона динамического равновесия в балансе грунтовых вод (фильтрация атмосферных осадков равна подземному стоку плюс испарение) с преобладанием подземного стока над испарением, в котором главную роль играет растительный покров, приурочены к зоне лесостепи и степи; 4 – зона хлоридно-сульфатных и хлоридных значительно засоленных теплых грунтовых вод, зона относительного равновесия в балансе грунтовых вод с преобладанием испарения грунтовых вод над фильтрацией атмосферных осадков; в испарении грунтовых вод главную роль играет испарение с поверхности, транспирация имеет второстепенное значение. Прикаспийская низменность с ее сухими степями, полупустынями и пустынями; 5 – азональные грунтовые воды гор, свойства и глубина залегания которых меняются на коротких расстояниях. На равнинах также встречаются азональные грунтовые воды, связанные с особенностями слагающих пород (аллювий, массивно-кристаллические, карстующиеся породы и др.) и нарушающие общую зональную картину их распределения.

 

Задание 6. На рисунке 2.2. представлена схема артезианского бассейна, перерисуйте схему в тетрадь, и отметьте область напора, область питания и область разгрузки.

 

Рисунок 2.2. Схема артезианского бассейна.

Условные обозначения: 1- водоносный горизонт, 2 – водоупорный горизонт, 3 – уровень напора.

Задание 7.Определите скорость движения грунтовых вод, если известно, что разница между уровнями стояния воды в грунте на конечных точках водоносного пласта равна 8,5 м, длина подземного потока 16 км, коэффициент фильтрации равен 0,5 см/с.

Задание 8.Начертите схему залегания грунтовых вод в междуречном массиве (рис.2.3) и отметьте постоянно действующие колодцы (или скважины) и пересыхающие в засушливые периоды.

 

Рисунок 2.3. Схема залегания грунтовых вод в междуречном массиве.

Условные обозначения: 1 – зона постоянного насыщения, 2 – зона периодического насыщения.

Контрольные вопросы:1) Какие основные источники пополнения и пути расхода воды в зоне аэрации, в зоне насыщения? 2) Чем обусловлено наличие или отсутствие гидровлической связи между рекой и грунтовыми водами? 3) Чем обусловлен каждый из способов разгрузки грунтовых вод?

Литература:

1) Всеволожский В. А. Основы гидрогеологии. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 351 с.

2) Гидрогеология /Под ред. В.М. Шестакова М.С. Орлова. – М.: Изд-во МГУ, 1984. – 317 с.

3) Климентов П.П., Богданов Г.Я. Общая гидрогеология. – М.: Недра, 1987. – 357 с.

4) Михайлов Л.Е. Гидрогеология. – М., 1985. – 263 с.

5) Суворов А.К. Геология с основами гидрологии / Суворов А.К. – М.: Колосс, 2007. – 207 с.

Практическая работа №3

Гидрология ледников.

 

Вопросы для предварительной подготовки (Д/з):

1) Современное распространение ледников на Земле.

2) Типы ледников, особенности строения и образования. Классификация ледников.

3) Питание и абляция ледников, баланс льда и воды в ледниках.

4) Движение ледников. Роль ледников в географической оболочке (в питании и режиме рек, рельефообразующая деятельность).

5) Практическое значение ледников. Влияние глобальных изменений климата на ледники. Динамика ледников за период с 1950-х годов до настоящего времени.

Термины и понятия:ледник, область аккумуляции и область абляции ледника, глетчер, фирн, хионосфера, сезонная и климатическая снеговая линия, покровные, горные и горно-покровные ледники, конжеляция, морена, кар, цирк, троговая долина.

 

На Земле существует большое разнообразие скоплений природного снега и льда, согласно Атласу снежно-ледовых ресурсов мира (1997), они подразделяются на: атмосферные (снег, иней, град, гололед); наземные: многолетние (ледники, многолетние наледи и снежники); сезонные (снежный покров, обычные наледи); плавучие: многолетние (паковые льды, айсберги); сезонные (морские льды, озерные и речные льды); подземные (многолетние подземные льды). Подавляющую массу наземных льдов образуют ледники и ледниковые покровы (табл.3.1). В современную эпоху в них сосредоточено 98,2% всей массы льда, что почти в 5 раз больше массы жидких поверхностных вод суши.

Таблица 3.1

Распространение и средняя продолжительность существования
природного снега и льда на Земле [Шумский, Кренке, 1965]

Вид льда	Масса	Площадь	Средний возраст
тонн	%	млн км2	доля	годы
Ледники и ледниковые покровы	~3×1016	98,2		11% суши
Подземный лед	5×1014	1,6		21,5% суши	30-75
Морской лед	4×1013	0,1		7% океана	1,05
Снежный покров	1×1013	0,03		14% планеты	0,35-0,52
Айсберги	8×1012	0,03		17% океана	~3
Атмосферный лед	2×1012	0,01		100% планеты	4×10-3

 

Значение ледников в природе и жизни человека велико, являясь аккумулятором огромного объема воды, они участвуют в круговороте воды в природе и оказывают существенное влияние на тепловой баланс планеты, температуру и соленость вод океана, сток горных рек.

Из-за малой теплоемкости лед не может накапливать тепловую энергию, что свойственно воде, и в теплый период года все поступающее тепло расходуется на таяние снега, льда и на испарение. Основным условием существования ледников является положительный снеговой баланс, т.е. преобладание накопления снега над его расходованием, чему способствует большое количество твердых атмосферных осадков и длительный период отрицательных температур воздуха. При этом, чем больше выпадает осадков, тем при более высокой температуре воздуха могут существовать ледники.

По данным Всемирного каталога ледников [World..., 1988] и Атласа снежно-ледовых ресурсов мира [1997] суммарная площадь и объем современного оледенения на континентах значительно отличаются (табл.3.2), что обусловлено помимо климатических условий особенностями орографии и геоморфологии: высотой гор, экспозиций склонов, ориентацией горных хребтов по отношению к направлению переноса влажных воздушных масс.

 

Таблица 3.2.

Объем и площадь современного оледенения на континентах [World..., 1988], Атласа снежно-ледовых ресурсов мира [1997]

Континенты и острова	Объем, км3	Площадь, км2
Антарктида	23 296 630	13 979 000
Северная Америка и Гренландия	2 431 773	2 076 550
Европа	21 082	92 140
Азия	16 260	136 760
Южная Америка	12 690	32 300
Океания
Африка

 

Крупные ледниковые покровы воздействуют на энергетику атмосферы. Расчет для всего Гренландского ледникового покрова показывает: годовой радиационный баланс здесь отрицателен, он составляет – 4,9·10¹⁷ кДж/год; на таяние Гренландского ледника затрачивается ежегодно еще 0,7·10¹⁷ кДж тепла. Чтобы поддерживать постоянную среднюю годовую температуру льда, приведенные тепловые затраты должны пополняться теплом, равным 5,6·10¹⁷ кДж/год, которое поступает к Гренландии из низких широт (Котляков, 2010).

Охлаждающее влияние ледников зависит от их размеров. Гренландский ледниковый покров выхолаживает в среднем на 1° слой воздуха толщиной 1500 м. На самом деле выхолаживание часто достигает 5° и оно захватывает лишь 300 м. Новоземельский ледниковый покров охлаждает на 3° слой воздуха над собой толщиной 70 м, а крупная горно-ледниковая система, например, Большого Кавказа, охлаждает на 1° пятидесятиметровый слой воздуха. В относительно сухих районах ледники испаряют влагу и увлажняют атмосферу, а в более влажных она конденсируется на леднике, и атмосфера иссушается.

Крупнейшие ледниковые покровы оказывают влияние даже на циркуляцию атмосферы. Так, Гренландский покров занимает площадь около 1,7 млн км² и имеет высоту около 2000 м над уровнем моря. Когда в этом районе проходят сравнительно небольшие барические волны, размером до 1000 км, за Гренландским ледниковым покровом создается «тень» длиной 4000 км, в то же время огромные планетарные барические волны длиной 5000 км и более плавно обтекают ледниковый покров. Благодаря Гренландскому ледниковому покрову и Восточно-Гренландскому холодному течению Исландский минимум атмосферного давления существует круглогодично, тогда как другой известный минимум давления – Алеутский, расположенный вдали от ледниковых покровов, носит сезонный характер.

Общая площадь ледников России составляет около 60 тыс. км². На территории России основная масса ледников сосредоточена на арктических островах и в горных районах (табл.3.3).

Таблица 3.3

Характеристика современного оледенения территории Российской Федерации

 

Система	Площадь оледенения, км2	Количество ледников, ед.	Объем льда, км3	Запасы воды, км3
Новая Земля
Северная Земля
Земля Франца-Иосифа
Прочие
Всего в арктической зоне
Камчатка
Корякское нагорье				7,4
Сунтар-Хаята				12,15
хр. Черского
Полярный Урал			0,8	0,7
Прочие				0,8
Всего в субарктической зоне
Алтай
Прочие				1,6
Всего в умеренной зоне
Кавказ (северный склон)
Всего в субтропической зоне
Итого в Российской Федерации

 

Основная площадь современного оледенения (56157 км²) приходится на острова российского сектора Арктики. Объем льда в ледниках Арктики в перерасчете на воду около 15000 км³, что почти в четыре раза больше годового стока рек России.

Значительная часть оледенения приурочена к западной части Российского сектора Арктики, где климат менее континентален за счет влияния влажных воздушных масс, образующихся над Северной Атлантикой. Соответственно, несут меньше осадков, и снеговое питание ледников на островах в восточной части сектора скуднее.

На арктических островах, нижняя граница нивальной зоны опускается почти до уровня моря. Для островов характерно покровное и горно-покровное оледенение, представленное ледниковыми щитами и куполами с выводными ледниками. Самый обширный ледниковый покров расположен на Северном острове Новой Земли (Архангельская область). Длина его по водоразделу составляет 413 км, а наибольшая ширина достигает 95 км (Долгушин Л.Д., Осипова Г.Б., 1989).

Площадь горного оледенения России немногим превышает 3,5 тыс. км². Первое место по площади оледенения среди гор России занимает Кавказ (более 1400 км²), здесь насчитывается более 2000 ледников, крупнейшим массивом современного оледенения Кавказа является ледовый комплекс Эльбруса площадью 122,6 км². За Кавказом по площади оледенения следует Алтай (906 км²) и Камчатка (874 км²). Менее значительное оледенение характерно для Корякского нагорья, хребтов Сунтар-Хаята и Черского, оледенение других горных районов невелико. Крупнейшими горными ледниками России являются ледник Богдановича (площадь 37,8 км², протяженность 17,1 км) в Ключевской группе вулканов Камчатки и ледник Безенги (площадь 36,2 км², протяженность 17,6 км) в бассейне Терека на Кавказе.

Многие горные ледники лежат ниже климатической снеговой границы, или "уровня 365", на котором снег сохраняется на горизонтальной подстилающей поверхности в течение 365 дней в году. Существование ледников ниже климатической снеговой границы (на «уровне 220-260») становится возможным за счет концентрации больших масс снега в отрицательных формах рельефа (часто в глубоких древних карах) подветренных склонов в результате метелевого переноса и схода лавин. Большая часть ледников приурочена к склонам северных румбов, что обусловлено не столько условиями снегонакопления, но и большей затененностью от солнечных лучей. Разница между климатической и реальной снеговой границей измеряется обычно сотнями метров, но местами превышает 1500 м (Камчатка – 1650 м).

 

Здание 1. По данным Таблицы 3.4 постройте график расположения высот снеговой линии на разных широтах северного и южного полушария.

Проанализируйте ход кривых и ответьте на вопросы:

1) Как изменяется отметка высоты снеговой линии по направлению от экватора к полюсам?

2) Чем обусловлено более высокое по сравнению с экватором расположение снеговой линии в тропических широтах?

3) В чем причина отличия высоты снеговой линии во внетропических широтах северного и южного полушария?

Таблица 3.4

Высота снеговой линии на разных широтах земного шара

Широта, градусы	Высота снеговой линии, м
с.ш.	ю.ш.
90 - 80
80 - 70
70 - 60
60 - 50
50 - 40
40 - 30
30 - 20
20 - 10
10 - 0

На оси абсцисс обозначьте градусы широты, на оси ординат метры. Рекомендуемый масштаб: горизонтальный в 1см – 10º, вертикальный в 1см – 500 м. Обе кривые строятся на одном графике разным цветом.

 

Задание 2 По данным таблицы 3.3. постройте 1) круговую диаграмму «Распределение площадей оледенения на территории России» (масштаб: 360° – 59895 км², определите и выделите цветом на диаграмме долю площади оледенения в арктической зоне, в субарктической, в умеренной и в субтропической зоне) и 2) столбиковую диаграмму – «Запас воды в ледниках» (масштаб: 1 клеточка в тетради – 50 км³ запаса воды, отметьте запас воды для каждой из указанных систем).

Какие физико-географические условия благоприятствуют современному оледенению? Какие из горных рек получают питание за счет талых ледниковых вод? Поясните особенности внутригодового распределения стока этих рек.

 

Литература:

1) Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. – М.: Российская академия наук, 1997.

2) Воейков А.И. Влияние снеговой поверхности на климат // Изв. Русск. геогр. общества. Геогр. известия. Т. 7. 1871.

3) Воейков А.И. Снежный покров, его влияние на почву, климат и погоду и способы исследования // Зап. Русск. геогр. общества по общей географии. Т. 18. № 2. 1889.

4) Шумский П.А., Кренке А.Н. Современное оледенение Земли и его изменения // Геофиз. бюлл. 1965. № 14. С. 128-158.

5) Голубев Г.Н. Гидрология ледников. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 247 с.

6) Долгушин Л.Н., Осипова Г.Б. Ледники. – М.: Мир, 1989. – 447 с.

7) Котляков В.М. Мир снега и льда. – М.: Наука, 1994. – 287 с.

8) Михайлов В.Н. Гидрология: Учебник для вузов / В.Н. Михайлов, А.Д. Добровольский, С.А. Добролюбов. – 2-е изд. испр. – М.: Высш. шк., 2007. – 463 с.

9) «Экология и жизнь» №11, 2010 Криосфера и климатВ.М. Котляков.

 

Практическая работа № 4

Определение морфометрических характеристик реки и её бассейна

Вопросы для предварительной подготовки (Д/з): 1) Реки и их распространение на земном шаре. 2) Классификации рек по размеру, по условиям протекании.

Речная долина. Гидрографическая схема бассейна реки.

Оборудование и материалы: Физическая карта Красноярского края и республики Хакассия (масштаб 1:7500 000), физическая карта Красноярского края (масштаб 1:2500 000, 1:4000 000), курвиметр или циркуль, линейка.

Вопросы для предварительной подготовки (Д/з):

1) Речные долины, процессы их образования и типы речных долин.

2) Продольный профиль речной долины. Понятие об уклоне.

3) Движение воды в реках. Распределение скоростей течения по живому сечению и вдоль реки; стрежень и динамическая ось потока.

4) Влекомые и взвешенные речные наносы. Формирование и движение речных наносов

5) Мутность реки. Определение мутности. Распределение мутности по живому сечению и длине реки.

6) Русловые процессы. Эрозионно-аккумулятивная деятельность речного потока.

7) Извилистость реки. Принципы образования излучин (меандры), осерёдков, островов.

8) Устья рек. Факторы формирования, классификация устьев рек.

Термины и понятия:эрозия (донная, боковая), аллювий, русло, пойма (высокая, низкая), терраса, меандры (излучины), аллювий, осерёдки, острова, плёс, пляж, перекат, фарватер, уклон реки, эстуария, дельта.

Задание 1. На физической карте Красноярского края (масштаб 1:2500 000, 1:4000 000) найти бассейн реки Енисей, бассейн р.Пясина, р.Хатанга.

По физической карте Красноярского края и республики Хакассия (масштаб 1:7500 000) составить список рек бассейна Енисея.

В список рек бассейна обычно включаются водотоки длинной 10 км и более, но также водотоки меньшей длины, если они имеют водохозяйственное значение. Реки в списке помещаются в следующем порядке: главная река, ее верхний приток (первый к истоку), далее первый верхний приток этого притока. Если река образуется от слияния двух водотоков, вначале приводится левый приток и его притоки, а затем правый водоток с притоками. В списке указывается название реки, в которую впадает рассматриваемый водоток, с какого берега впадает, расстояние от устья по главной реке до места впадения притока, длина и площадь рассматриваемого водотока (Табл.5.1)

Таблица 5.1

Список рек бассейна р.Енисей

№п/п	Название реки	Куда впадает и с какого берега (лв.пр)	Расстояние от устья, км	Длина, км
	Мал.Енисей (Каа-Хем)	Енисей (лв)
2.	Бол.Енисей (Бий-Хем)	Енисей (пр)
3.	Хемчик	Енисей (лв)
4.	Ус	Енисей (пр)
5	Абакан	Енисей (лв)
6.	Туба	Енисей (пр)
	Казыр	Туба (лв)
8.	Кизир	Казыр (пр)

Задание 2. Начертить гидрографическую схему реки Енисей. Гидрографическая схема реки представляет изображение речной системы. Для ее построения используются длины главной реки и притоков, расстояния от устья до места впадения притоков. На схеме главная река изображается в виде прямой линии (масштаб произвольный). Притоки первого и второго и т.д. порядка изображаются в виде прямых линий под произвольным углом, примерно 30-40º к реке, в которую впадают. Для установления положения устьев притоков необходимо воспользоваться измерениями, выполненными в Задание 1. На схеме подписываются названия главной реки и притоков, указывается их длина в километрах.

Задание 3 Вычислите общее падение (Δh) Енисея (превышение истоков над устьем) и падение русла на отдельных участках реки. Как изменяется падение русла реки от истоков к устью?

Определите общий уклон (i) Енисея и уклоны на отдельных его участках i= Δh/ΔL, где Δh – падение, ΔL – длина реки или участка, для которого определяется уклон. По физической карте определите близлежащий населенный пункт в конце каждого участка реки.

Длина отрезка реки (км)	Высота над уровнем моря, м	Δh, м	L, км	i	Близлежащий населенный пункт
Исток					Кызыл
				1,75

Литература:

1) Маккавеев Н.И. Русловые процессы / Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. – М.: Изд-во МГУ, 1986. – 264 с.

2) Алексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов. – М.: МГУ, 1998. – 202 с.

3) Важнов А.Н. Гидрология рек. – М.: Изд-во МГУ, 1976. – 339 с.

4) Давыдов Л.К. Общая гидрология / Давыдов Л.К., Дмитриева А.П., Конкина Н.Г. – Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 462 с.

5) Михайлов В.Н. Гидрология: Учебник для вузов / В.Н. Михайлов, А.Д. Добровольский, С.А. Добролюбов. – 2-е изд. испр. – М.: Высш. шк., 2007. – 463 с.

6) Михайлов В.Н. Гидрология устьев рек / Михайлов В.Н. – М.: МГУ, 1998. – 176 с.

7) Михайлов В.Н. Устья рек России и сопредельных стран: прошлое, настоящее и будущее / Михайлов В.Н. – М.: ГЕОС, 1997. – 413 с.

 

Практическая работа №6.

Водный режим рек и речной сток.

Оборудование и материалы: Миллиметровая бумага, линейка, гидрологические… Вопросы для предварительной подготовки (Д/з):

Влияние водохранилищ на речной сток и окружающую природную среду

Круглый стол: Хозяйственное использование водотоков. Экологические проблемы рек

4) Влияние на речной сток, климат, гидрогеологические условия, растительный и животный мир. 5) Проблема загрязнения водотоков, истощения. 6) Проблема устойчивости и уязвимости водных экосистем. 7) Охрана рек от истощения и загрязнения и их рациональное использование.

Промежуточный контроль

Перечень основных терминов и понятий по темам Модуля 1, 2: водоток (постоянный, временный), бассейн реки, водосбор реки, водораздел, гидрологическая… Вопросы для промежуточного контроля: 1. Предмет и методы исследования гидрологии.

Круглый стол: Современные проблемы крупных озер

Вопросы для предварительной подготовки (Д/з): 1) Хозяйственное использование озер. 2) Источники загрязнения озер.

Семинар на тему: Гидрология болот

1) Болота как часть природной системы. Распространение болот. Влияние на развитие болот тепло- и влагообеспеченности, геологических,… 2) Образование и развитие болотных массивов. Стадии развития болот. 3) Классификация болот. Низинные, верховые и болота переходного типа.

Распространение болот в зависимости от геологических, геоморфологических особенностей территории

В зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения болотные массивы, в основном приурочены к элементам речных долин. Наибольшее количество… Также в зоне степи и лесостепи распространены займищные болота, прилегающие к… В горах болота приурочены к понижениям, и располагаются в речных и ледниково-каровых долинах, в котловинах…

Стадии развития болот

Ранним стадиям развития болот, когда толщина торфяных отложений мала, а болотные воды богаты минеральными солями (с содержанием от 60 до 400 мг/л… Переходная или мезотрофная стадия развития болот – стадия, во время которой в… По мере утолщения торфяной залежи и возвышения болота над окружающей поверхностью приток грунтовых и…

Семинар на тему: Гидрология океанов и морей

Темы презентаций: 1) Загрязнение океана и его последствия. Остров мусора в Тихом океане.2) Северный морской путь. Перспективы освоения и… Список географических названий водных объектов. Моря: Баренцево, Белое, Бофорта, Восточно-Сибирское, Карское, Лаптевых, Норвежское, Чукотское, Карибское, Мраморное,…