ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРОЛОГИИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ, ХИМИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ПРИРОДНЫХ ВОД

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРОЛОГИИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ, ХИМИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ПРИРОДНЫХ ВОД

Общие понятия

Скопление природных вод на земной поверхности и в верхних слоях земной коры образуют водные объекты.Выделяют три группы водных объектов: 1) водотоки- водные объекты на земной поверхности с поступательным движе­нием… 2) водоемы- водные объекты в понижениях земной поверхности с замедленным водообменом — океаны, моря, озера,…

Строение молекулы воды и химические свойства природных вод

Положительно заряженное ядро водорода одной молекулы может соединяться с отрицательно заряженным атомом кислорода другой молекулы. В результате… Водяной пар состоит преимущественно из одиночных молекул воды без… Вода — слабый электролит, т.е. ее молекулы способны делиться на ионы (диссоциировать) по уравнению

Физические свойства воды

- переход из жидкого состояния в твердое (лед, снег, град) - замерзание воды (кристаллизация ледообразование), в пар – испарение; - из парообразного состояния в жидкое — конденсация (образование капель дождя,… При нормальном давлении пресная вода замерзает при температуре О°С; при уве­личении минерализации (солености) и…

II. КУРУГОВОРОТ ВОДЫ И СОДЕРЖАЩИХСЯ В НЕЙ ВЕЩЕСТВ

На долю поверхностных вод суши без ледников приходится только 0,01% от общего объёма вод. Пресные воды составляют 2,64%, из них 99% сосредоточено в… Площадь Мирового океана занимает 71% земного шара, поверхностные воды су­ши -… Наблюдается тенденция уменьшения запасов вод на суше и их увеличения в Ми­ровом океане. За 1890-1990 гг. уровень…

III. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ

Основной источник формирования подземных вод - атмосферные осадки (таю­щий снег и дожди), которые поступают в верхний слой грунта в результате… При определенном геологическом строении грунтовые воды до выхода на… Между водоносными горизонтами обычно существует связь вследствие циркуля­ции воды по трещинам в водоупорах или путем…

IV. ГИДРОЛОГИЯ РЕК

Река- это водоток, имеющий течение в продолжении большей части года, полу­чающий питание со своего водосбора и имеющий четко выраженное русло, сформиро­ванное самим водотоком. Родник, дающий начало реки, или выход речного потока из озера, болота, ледника — исток реки;место (створ) впадения реки в другую реку или приемный водоем (море, озеро) — устье реки.

Характеристики реки и ее бассейна. Речная долина.

Водосбор реки- часть земной поверхности и толщи почв и грунтов, откуда дан­ная река получает свое питание. Бассейн реки- это часть суши, по которой… Поверхностный и подземный водоразделы могут не совпадать. Для крупных и… Основные морфометрические характеристики речного бассейна (водосбора): площадь, длина, наибольшая и средняя ширина,…

Питание, водный режим рек, водный баланс речного бассейна

Дождевое питаниепреобладает в теплом поясе и в районах умеренного пояса с муссонным климатом. Доля стекающих дождевых осадков увеличивается при… Снеговое питаниепреобладает в холодном и умеренном поясах. Стеканию сне­говых… Ледниковое питаниепроисходит в результате таяния ледников. Основные фак­торы - площадь водосбора, занятая ледниками, и…

Движение воды в реках.

где I - продольный уклон, R - гидравлический радиус, hcp - средняя глубина в… Поперечная циркуляцияводы возникает при наличии перекоса уровня по ши­рине реки, что обычно связано с центробежной…

Речные наносы и русловые процессы.

- мутность воды(s г/м3) -количество взвешенных веществ (т) в единице объема воды (V), s = m/V;, - геометрическая крупность наносов(D мм) - размер взвешенных или влеко­мых… - гидравлическая крупность наносов(ω мм/с) - скорость осаждения частиц в неподвижной воде.

К микроформамотносятся гряды, высота которых значительно меньше глубины реки; самые мелкие гряды высотой в нескольких сантиметров — рифели.

перекат— крупная русловая гряда по всей ширине русла, расположенная пер­пендикулярно к нему (нормальный перекат) или под углом (косой перекат);… ленточная гряда- крупная гряда, занимающая всю ширину русла или значи­тельную… побочень— отмель (относительно мелкое пространство), примыкающая к берегу и обсыхающая в межень;

Система проток(рукавов) между островами, свойственная типу многорукавно­го русла.

Система осередков, свойственная типу разбросанного русла.

Температура воды и ледовые явления.

Ниже водохранилищ температура речной воды летом существенно ниже обычной, зимой выше, что приводит к возникновению многокилометровых незамерзающих… Суточные максимумы температуры воды запаздывают на 1-2 часа по сравнению с… На малых и средних реках температура воды по глубине практически не меняется, на крупных реках возможно ее уменьшение…

Замерзание рек.При снижении температуры воды до нуля в реке начинаются осенние ледовые явления. Сало- плывущие пятна ледяной пленки, состоящие из кри­сталликов льда в виде тонких игл. Примерно в то же время образуются забереги- по­лосы неподвижного льда у берегов. При переохлаждении воды (до долей градуса ниже нуля) в ее толще и на дне может образовываться внутриводный лед- непрозрачная губчатая, ледяная масса из хаотически сросшихся кристалликов льда. Скопление внут-риводного льда на поверхности или в толще потока образуют шугу.Ее движение назы­вается шугоходом.Одновременно на поверхности образуются льдины, состоящие из кристаллического льда. Их движение - осенний ледоход.Закупорка русла шугой назы­вается зажором,а льдинами - затором.

Ледостав- образование сплошного неподвижного ледяного покрова. Небольшие незамерзающие участки - полыньи.Они связаны с выходами подземных вод или с бурным течением, иногда со сбросом в реку теплых вод промышленными и комму­нальными предприятиями. По мере нарастания толщины ледяного покрова, поперечное сечение русла уменьшается. Под влиянием возникающего напора вода может изливать­ся на поверхность льда. При ее замерзании образуется наледь.

Вскрытие рек.При наступлении положительных температур воздуха весной на­чинается таяние снега, а затем и льда. На реке у берегов образуются полосы чистой во­ды - закраины.Сцепление ледяного покрова с берегом прекращается, появляются трещины. Иногда после этого наблюдаются небольшие (в несколько метров) смещение ледяных полей - подвижки льда.Затем ледяной покров разбивается на отдельные льдины, движение которых образуют весенний ледоход.Чаще, чем осенью, возникают заторы, особенно на крупных реках, текущих с юга на север. На малых реках ледяной покров нередко тает на месте без ледохода.

Химический состав и гидрохимический режим рек.

Внутригодовое изменение минерализации противоположно изменению расходу воды - минимум в половодье, максимум в межень. Основные ионыв пресных речных водах: НСО3- и Са2+, в солоноватых (М>… Сток растворенных веществ(ионный сток Wn) - количество растворенных ве­ществ, проносимых через поперечное сечение реки…

Устьевые области рек.

Устьевая областьвключает участок реки, на котором проявляется влияние при­емного водоема (приливы, нагоны), и участок моря, где гидрологические процессы происходят под влиянием реки (стоковое течение, смешение речной и морской воды, отложение речных наносов). Первый участок называется приморским участком реки,второй - предустьевым взморьем.Участки устьевой области с наличием большого количества рукавов, проток, островов называется дельтой.

Типы устьев(устьевых областей):

1) простые бездельтовые, с открытым устьевым взморьем ( в основном малые ре­ки);

2)эстуарные - бездельтовые, с полузакрытым устьевым взморьем (Мезень, Юж­ный Буг);

3) эстуарно - дельтовые - с дельтой выполнения на полузакрытом устьевом взмо­рье (Обь, Енисей, Днепр, Амазонка);

4) дельтовые - с дельтой выдвижения на открытом устьевом взморье (Волга, Ле­на, Меконг, Хуанхэ, Миссисипи).

V. ГИДРОЛОГИЯ ОЗЕР

Озеро — естественный водоем на поверхности суши, не имеющий непосредствен­ного водообмена с Мировым океаном.

Морфометрические характеристики и морфология озер

Площадь озера(Sоз) - площадь его поверхности вместе с островами. Площадь водного зеркала- площадь водной поверхности озера (акватории). Длина озера(Lоз) - кратчайшее расстояние по водной поверхности между наибо­лее… Максимальная ширина озера- наибольшее расстояние между противополож­ными берегами по перпендикуляру к линии измерения…

Озерная котловина— естественное понижение земной поверхности, в котором расположено озеро. Часть озерной котловины, заполненная водой до высоты макси­мального подъема уровня называется озерным ложем, или озерной чашей.

Береговая область озеравключает следующие элементы.

Береговой (абразионный) уступ- крутой или обрывистый склон, сформировав­шийся в результате разрушительного воздействия волн (абразии).

Береговая отмель (литораль)- мелководная часть озера, сложенная в основном продуктами разрушения берега.

Подводный откос- относительно крутой склон дна от края литорали к глубоко­водной части озера. Распространение высшей водной растительности, как правило, ог­раничено литоралью.

Типы озер по происхождению котловин:

1.Тектонические,приуроченные к крупным тектоническим прогибам и впади­нам (Каспийское море, озера Верхнее, Ладожское, Онежское, Иссык-Куль, Балхашское) или к грабенам (Байкал, Танганьика, Ньяса).

2.Ледниковые:а) троговые(Женевское, многие озера Скандинавии, Карелии), б) моренные,образовавшиеся среди древних моренных отложений (Имандра, Сели­гер), в) каровые,г) приледниковые и надледниковые,связанные с современным оледенением.

3.Карстовые,приуроченные к карстовым просадкам, а также подземным пусто­там. Термокарстовые (вечная мерзлота); суффозионные (в результате размыва и выноса частиц).

4.Вулканические,расположенные в кратерах вулканов (Титикака в Андах, Кроноцкое на Камчатке).

5.Речного происхождения- старицы, дельтовые, завальные.

6.Морского происхождения- отчлененные от моря песчаными или галечниковыми косами расширения в устьевых участках рек (лиманные озера) или небольшие акватории моря (лагунные озера).

7.Болотные(органогенные), расположенные в болотных массивах.

8. Плотинные – образуются в результате перекрытия долин.

9. Смешанные.

Водный баланс и внешний водообмен озер

xоз + yпр.пов + yпр.подз + yсбр = yст.пов + yст.подз + zоз + yзаб ±∆Vоз где хоз — атмосферные осадки на поверхность озера, упр.пов и yпр.подз —… На озерах со стабильным уровнем воды в среднем за многолетний период ∆Vоз = 0. Озера, для которых уст.пов. - 0,…

Колебания уровня воды в озерах.

Вековые и многолетние колебания уровняимеют вид циклов с периодами (фа­зами) его повышения и понижения и связаны с изменением климата.… В последние десятилетия важнейшим фактором многолетнего изменения уровня озер… Сезонные колебания уровня озерв основном повторяют водный режим, впа­дающих в них рек, но с некоторым запаздыванием…

Ветровое волнение в озерах, течения, перемешивание вод

Виды течений в озерах: Ветровые течения,вызываемые длительными ветрами одного направления; они… Компенсационные течения,возникающие в нижних слоях воды при переносе поверхности озера вследствие сгонно-нагонных…

Температурный режим и ледовые явления на озерах.

Θс + Θлед + Θконд + Θпр ± Θатм ±Θгр = I + Θисп + Θпл + Θст ±∆Θ где Θс - солнечная радиация (прямая и рассеянная), Θлед и Θконд… Составляющие теплового баланса выражаются в джоулях или калориях.

Гидрохимический режим озер.

Сульфатные озера- наиболее распространенный тип соляных озер. Преобладаю­щий анион – SO42-, среди катионов - Na+и Mg2+. Вода отличается… В хлоридных озерахпреобладают ионы Cl-, Na+ и Mg2+. К этому типу относит­ся… Для содовых озер характерно наличие соды (NaHCO3, Na2CO3), отсутствующей в остальных типах озер. Такие озера имеются…

Гидробиологические характеристики озер.

По способности перемещения и зонам распространения среди живые организмы делятся на следующие виды: 1) планктон- растительные и животные организмы,… Типы озер по условиям питания водных организмов: 1. Олиготрофные- с малым количеством питательных веществ и малой продук­цией органического вещества; обычно глубокие,…

Наносы и донные отложения в озерах.

Донные отложения по происхождению слагающих их частиц делятся на терри-генные,поступающие с водосбора и берегов озера; биогенные и… По составу донные отложения делятся на минеральные(песок, соли),… На литорали отлагаются в основном крупные минеральные частицы. По направлению к глубоким частям озера крупность частиц…

VI. ГИДРОЛОГИЯ ВОДОХРАНИЛИЩ.

Назначение водохранилищ

Комплекс гидротехнических сооружений при водохранилище - плотина, ГЭС, шлюзы, водосбросы - образуют гидроузел. Виды использования водохранилищ: 1) водоснабжение - регулирование стока;

Классификация водохранилищ. Их морфометрические характеристики.

Типы водохранилищ.

2) по способу наполнения водой: запрудные,которые создаются путем перегораживания русла (части долины) реки и заполняются ее водами;… 3) по высоте напора (разнице уровней воды непосредственно выше и ниже… 4) по степени регулирования речного стока - многолетнего, сезонного, недель­ного и суточного регулирования.

Особенности водного баланса и режима водохранилищ.

Особенность водного баланса водохранилищ - значительное преобладание над остальными составляющими притока в приходной части и стока - в расходной.… Выделяют периоды наполненияводохранилищ (повышения уровня воды) и сра-боткиего… На водохранилищах с большим коэффициентом проточности хорошо выражены сточные течения в периоды интенсивного сброса…

Заиление водохранилищ и переформирования их берегов

На некоторых водохранилищах важной проблемой становится разрушение их бе­регов (абразия), происходящее наиболее интенсивно в первые годы после…

Влияние водохранилищ на реки и окружающую природу

Влияние водохранилищ на окружающую среду: 1) затопление земель, часто наиболее плодородных, 2) подтопление прилегающей…

VII. ГИДРОЛОГИЯ БОЛОТ

Болота возникают большей частью путем заболачивания суши, а также путем за­растания озер. Виды заболачивания суши: затопление и подтопление территории. Затопление может… Болота на земном шаре занимают около 2 % суши, а в некоторых районах, напри­мер в северной половине Западной Сибири -…

VIII ГИДРОЛОГИЯ ЛЕДНИКОВ

Условие образования ледников— превышение накопления снега над его таяни­ем и испарением. Граница между территорией, покрытой снегом и свободной от него, называется… Выделяют два основных типа ледников - покровные и горные. Покровные лед­никизанимают сплошным покровом обширные…

IX. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Водные ресурсы— ежегодно возобновляемые запасы вод в процессе их кругово­рота на земном шаре. На практике они оцениваются величиной речного стока за… Для отдельных территорий (государства, административные области) различают… Показателем обеспеченности территорий водой являются удельные водные ре­сурсы,т.е. водные ресурсы, приходящиеся на 1…