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
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,…
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
- 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…
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…
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.
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,…
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…
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…
- 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.
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.
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.
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.
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.
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,…
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…
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…
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.
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…
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,…
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.
Комплекс гидротехнических сооружений при водохранилище - плотина, ГЭС, шлюзы, водосбросы - образуют гидроузел.
Виды использования водохранилищ:
1) водоснабжение - регулирование стока;
Классификация водохранилищ. Их морфометрические характеристики.
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.
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…
На некоторых водохранилищах важной проблемой становится разрушение их берегов (абразия), происходящее наиболее интенсивно в первые годы после…
Влияние водохранилищ на окружающую среду:
1) затопление земель, часто наиболее плодородных, 2) подтопление прилегающей…
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 -…
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…
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…