Молекулярная структура и изотопный состав воды.

Методы гидрологических исследований.

3.Использование природных вод и практическое значение гидрологии.
Вода явл. тем веществом без которого не обходиться ни одна отрасль н/х. Многие отрасли явл. потребителями инф-и о состоянии водных объектов, например гидроэнергетика, водный транспорт.
В нашей стране этим занимается Единая ГидроМетеорологическая служба (РосГидроМет), в состав службы входят общегосударственная сеть гидрометеорологических станций и постов.
Кроме этой сети пунктов есть также несколько институтов, которые осуществляют руководство деятельностью станций и обобщением информации. Головной институт – Гос.Гидролог.Институт, г. Санкт-Петербург, и главная геофизическая обсерватория.
Т.е. это подтверждение важного значения, которое придается этой науке.

Развитие гидрологических исследований в России.

Молекулярная структура и изотопный состав воды.

6.Физические свойства природных вод и их значение.
Вода обладает рядом физ-х св-в отличающих её от других ве-в – она необыкновенное ве-во, стоящее особняком в истории нашей планеты. Благодаря такой аномалии как наличие на Земле воды, появилась жизнь. Неокоторые физ. св-ва определены водородными связями м/у мол-ми самой воды. Аномалии:
1) Т-кипения, Т-замерзания. Обычно эти температуры зависят от молекулярного давления. В следствии вода может находиться в трёх состояниях: ТВ., Ж., Г. Причина – это особенности водородных связей.
2)Скачкообразное изменение плотности при замерзании. Максимальная плотность при +4
3)Морская и речная вода различны по солёности. Речная замерзает при 0, на дне при +4; Морская при +3,5, на глубине при +9.
4)Исключительная теплоёмкость воды (самая высокая за искл. Н2 и жидкого аммиака)
5)Высокая скрытая теплота парообразования и таяния льда. Причина необычных тепловых св-в – прочные водородные связи м/у мол-ми воды, чтобы их разорвать нужны большие порции теплоты. В результате водоёмы не высыхают, гидробионты не гибнут. Тепл. св-ва имеют важное значение для выравнивания климатического равновесия на Земле. Не происходит перегрева зимой-летом, ночью-днём. Роль МО велика как транспортировщика тепла, которое переносится к полюсам течениями, атмосферными потоками.
6)Очень малая теплопроводность воды, значит вода, лёд плохо проводят тепло в связи с этим передача тепла в глубинные слои и оттуда происходит медленно. Тепло поступает в основном в результате механического перемешивания.
7) Относительно большое поверхностное натяжение. Благодаря этому свойству вода обладает способностью легко прилипать к твёрдым телам, другим веществам – явление смачиваемость. Высокая капиллярность – подъём жидкости в тонких трубках. Существенная роль в жизни растений (питаются корни).
8) Высокая растворяющая способность.
Вода сильный растворитель. Около 80 химических элементов растворено в воде. Пресные воды; поверхностные и подземные являются растворами. Кроме растворов в воде содержатся взвешенные частицы органического и неорганиче6ского происхождения. Воду сравнивают с почвой по содержанию минералов. Вода переносит минералы в большом количестве. Глобальный круговорот воды в природе – глобальный перенос тепла.

Жесткость воды обусловлена присутствием в ней растворимых кальциевых и магниевых солей различных кислот (угольной, серной, соляной, азотной, фосфорной и кремниевой).
Жесткость воды бывает карбонатная и некарбонатная. Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния и называется временной, потому что ее можно почти полностью устранить кипячением. Гидрокарбонаты при этом подвергаются разложению с образовани ем углекислоты и выпадающих в осадок карбонатов.
Некарбонатная жесткость обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей серной, соляной, азотной, фосфорной и кремниевой кислот, которые при кипячении остаются в растворе.
Жесткость воды подразделяют на кальциевую и магниевую.
Жесткость выражают в миллиграмм-эквивалентах растворимых солей кальция и магния на литр. До издания ГОСТа 6055 — 51 жесткость воды выражали в градусах. Одному немецкому градусу жесткости соответствует жесткость раствора, в литре которого растворено 10 мг СаО или 7 8 мг MgO. Одному миллиграмм-эквиваленту жесткости соответствует 2,8°. 1мг-экв жесткости составляет 20,04 мг Са2+, или 12,16 мг Mg2+ в 1 л воды.
По жесткости воду можно подразделить на: очень мягкую (от 0 до 1 5 мг-9Кв/л), мягкую (от 1,5 до 3 мг-экв/л), средней жесткости (от 3 до 4,5 мг-экв/л), довольно жесткую (от 4,5 до 6,5 мг-экв/л), жесткую (от 6,5 до 11 мг-экв/л) и очень жесткую (свыше 11 мг-экв/л).
Вода обладает качественными характеристиками. Таковы: жесткость, щелочность, окисля емость, агрессивность. Эти свойства обусловлены не одним, а совокупностью нескольких компонентов состава воды.
В химии широко распространен еще термин минерализация воды, под которым понимают сумму всех найденных при анализе минеральных веществ в мг/л или г/кг (при сумме больше одного г/кг), содержащихся в данной воде. Эта количественная характеристика состава воды носит условный характер, так как полнота анализа вод может быть различна, так же как и форма выражения его результатов (особенно для тяжелых металлов). В океанологической практике вместо минерализации употребляется термин соленость.
Кроме минерализации, существует ещё близкое к ней по величине понятие сумма ионов, т. е. сумма всех видов ионов в мг/л или г/кг, концентрация которых больше 0, 1 мг/л. (2).

7.Химический состав природных вод и условия его формирования.
В природе нет абсолютно, нерастворимых веществ. Все они в той или иной степе ни подвергаются воздействию воды, отличаясь, друг от друга только количеством переходящего в раствор вещества. Даже, казалось бы, столь неизменяемые горные породы, как гранит, диабаз, базальт, - и те постепенно разрушаются водой, обогащая ее растворимыми веществами. Поэтому в естественном состоянии вода всюду представляет собой сложный раствор различных веществ, который принято называть природной водой в отличие от химически чистой воды Н2О.
Сложность веществ, находящихся в природе, отражается на составе природных вод. Соприкасаясь в своём круговороте с огромным числом, разно образных минералов, газов и органических веществ, природная вода включает в свой состав значительное число химических соединений. В настоящее время опpeделено уже большинство химических элементов периодической системы, находящихся в природной воде. Нет сомнений, что при дальнейшем усовершенствовании чувствительности методов химического анализа в природных водах будут определены все присутствующие на Земле в естественном состоянии химические элементы.
Природные воды по химическому составу чрезвычайно разнообразны. Встречаются более или менее сходные по составу воды, но никогда не бывает совершенно одинаковых. Они отличаются не только по химическим элементам и общей концентрации растворенных веществ, но и по количественному соотношению между компонентами состава и форме их соединений. В состав воды входят газы, главным образом в виде молекул и частично гидратированных соединений, соли, преимущественно в виде ионов, а при больших концентрациях комплексов и молекул - органические вещества как в молекулярных и высокомолекулярных соединениях, так и в коллоидном состоянии. Сложность состава природных вод подтверждается, хотя бы тем, что один и тот же элемент может находиться в воде в различных соединениях и состояниях.
Так, например, азот находится в воде в виде растворенных свободных молекул N2, растворенных газообразных соединений NН3, ионов неорганических веществ NO2 и NО3, а также многочисленных органических веществ в молекуляр ном и коллоидном состоянии.
Таким образом, под химическим составом природных вод надо понимать весь сложный комплекс минеральных и органических веществ, находящихся в разных формах ионно-молекулярного и коллоидного состояния.
С некоторой условностью химический состав природных вод можно разделить на следующие пять групп:
1) главные ионы, т. е. ионы, содержащиеся в наибольшем количестве (хлоридные Сl-, сульфатные SO4-, гидрокарбонатные НСОз-, карбонатные СО3-, натрия Na+; калия К+, магния Mg2+ и кальция Са2+);
2) растворенные газы (кислород О2, азот N2, двуокись углерода СО2, сероводород H2S и др.);
3) биогенные элементы (соединения азота, фосфора, кремния);
4) микроэлементы - соединения всех остальных химических элементов;
5) органические вещества.
Несколько особое положение занимают ионы водорода Н+, находящиеся в природных водах в очень небольшом количестве, но играющие очень большую роль в химических и биологических процессах, протекающих в природных водах.
Деление на эти группы в известной мере условно, так как некоторые элементы, например, кальций, калий, также усваиваются и необходимы организмам, как и биогенные элементы, а концентрации биогенных элементов часто бывают еще меньше, чем микроэлементов.
Факторы, определяющие формирование химического состава природных вод, могут быть разделены на две основные группы. К первой группе следует отнести прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду (т. е. действие веществ, которые могут, обогащать воду растворимыми соединениями, или, наоборот, выделять их из воды): 1) горные породы, 2) почвы, 3) живые организмы, а также 4) деятельность человека. Ко второй группе относятся косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой климат, рельеф, водный режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия и пр.

8.Круговорот воды в природе и водные ресурсы Земли.
Вода находится в постоянном движении, испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т.п. Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы - это и есть круговорот воды в природе. Из всех выпадающих осадков 80 % попадает непосредственно в океан. Для нас же наибольший интерес представляют оставшиеся 20 %, выпадающие на суше, так как большинство используемых человеком источников воды пополняется именно за счет этого вида осадков. У воды, выпавшей на суше, есть два пути. Либо она, собираясь в ручейки, речушки и реки, попадает в результате в озера и водохранилища - так называемые открытые (или поверхностные) источники водозабора. Либо вода, просачиваясь через почву и подпочвенные слои, пополняет запасы грунтовых вод. Поверхностные и грунтовые воды и составляют два основных источника водоснабжения.
Уже в атмосфере мельчайшие капли воды содержат растворенные вещества, хотя и в небольшом количестве. Но основное - преобразование воды в сложный раствор начинается после выпадения ее на земную поверхность. Просачиваясь через почву, вода обогащается солями и органическими вещества ми, меняет свой газовый состав. Не меньшую роль в изменении химического состава играют и подстилающие почву горные породы, с которыми вода вступает в соприкосновение, профильтровавшись через почву.
Большой круговорот воды на Земле можно представить следующим образом. Вода, испарившаяся с поверхности Мирового океана, переносится воздушными потоками на сушу, выпадает на нее в виде осадков и частично стекает обратно в Мировой океан, частично аккумулируется в области внутреннего стока, обычно в крупных бессточных озерах. Испаряясь с поверхности этих озер, влага в общем потоке водяных паров вновь попадает в Мировой океан.
Круговорот воды играет громадную роль в географической оболочке. В процессе круговорота воды осуществляется перераспределение тепла. Тепло, затрачиваемое на испарение в одном месте, высвобождается при конденсации влаги в другом. Круговорот воды — важнейшее звено в энергетическом обмене между гидросферой и атмосферой. Скрытая энергия, поступившая в атмосферу с водяными парами с поверхности земного шара, частично преобразуется в механическую энергию, обеспечивающую перемещение воздушных масс. Наряду с энергетическим обменом, взаимодействие гидросферы и атмосферы в процессе влагооборота сопровождается и обменом веществами (газовый и солевой обмен).

9.Понятие о водном балансе. Мировой водный баланс.
Количественно круговорот воды характеризуется водным балансом. Все составляющие вод баланса можно разбить на две части: приходную и расходную. В целом для земного шара приходную часть водного баланса составляют одни атмосферные осадки. Приток водяных паров из глубоких слоев земли и их конденсация играют ничтожную роль. Расходная часть для земного шара в целом состоит только из испарения.
Ежегодно с поверхности земного шара испаряется 577 тыс. км3 воды.
В течение года в Мировом влагообороте принимает участие всего 0,037% общей массы гидросферы. Так как скорость переноса отдельных видов воды неодинакова, то и время их расходования и возобновления различно (табл. 2). Наиболее быстро возобновляются биологические воды, входящие в состав растений и живых организмов. Смена атмосферной влаги и запасов воды в руслах рек осуществляется за несколько дней. Запасы воды в озерах возобновляются в течение 17 лет, в крупных озерах этот процесс может длиться несколько сот лет. Так, в озере Байкал полное возобновление водных запасов происходит в течение 380 лет. Наиболее длительный период восстановления имеют запасы воды в подземных льдах зоны многолетней мерзлоты — 10000 лет. Полное возобновление океанических вод происходит через 2500 лет. Однако за счет внутреннего водообмена (морских течений) воды Мирового океана в среднем совершают полный оборот в течение 63 лет.

10.Река, речная система, притоки и их порядок, бассейн реки, водосбор, водораздел.
Рекой называется естественный водный поток, текущий по одному и тому же месту (руслу) постоянно или с перерывами на сухой сезон (пересыхающие реки).
Место, с которого появляется постоянное течение воды в русле,— исток, в большинстве случаев можно определить только условно. Истоком реки часто являются родник, болото, озеро или ледник, если река образуется путем слияния двух меньших рек, то место их слияния является началом этой реки, однако за исток следует принимать исток более длинной из слившихся рек.
Место впадения реки в другую, в озеро или в море называется ее устьем. Обычно в устьях рек отлагаются влекомые по дну наносы и выпадает взвешенный материал. По мере роста наносов из них возникает равнина, которая в плане имеет форму треугольника, сходного с греческой буквой. Поэтому обширные наносные равнины в устьях рек называют дельтами.
Русло реки в пределах дельты ветвится на множество рукавов и проток. Дельты непрерывно растут.
Устья некоторых рек расширены в форме залива; они называются эстуариями. Немноговодные пустынные реки оканчиваются слепыми устьями, не доходя до водоема.
Водосборы и водоразделы. Каждый водный объект на поверхности суши (река, озеро, море, океан) имеет свою область питания, или водосбор (бассейн), представляющий собой часть земной поверхности и толщу почв и горных пород, откуда вода поступает к водному объекту.
Водосборы (бассейны) водных объектов отделяются друг от друга водоразделами, т. е. линиями, проходящими по наивысшим точкам земной поверхности, расположенной между ними. Главный водораздел земного шара разделяет всю поверхность Земли на два склона (покатости) Атлантико-Ледовитую и Тихоокеанско-Индийскую, по которым воды суши стекают в Мировой океан. Он проходит по Южной и Северной Америке, Азии и Африке и тянется от мыса Горн по Андам, Скалистым горам до Берингова пролива, по восточному нагорью Азии, пересекает его в широтном направлении, а затем продолжается вдоль восточной окраины Африки к ее южной оконечности. Второстепенные водоразделы — это водоразделы бассейнов океанов Тихого, Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого и областей с внутренним стоком или бессточных областей. Водоразделы, отделяющие части суши, сток которых происходит в те или иные речные системы, называют водоразделами речных бассейнов.
В горных и всхолмленных равнинных районах водоразделы обычно хорошо выражены и проходят по гребням хребтов или возвышенностей. На слабовсхолмленных равнинах, особенно в заболоченных районах, водоразделы неясно выражены, и провести их на топографических картах бывает трудно. В некоторых местах провести водоразделы вообще невозможно, так как происходит разветвление одной реки на две части, направляющиеся в разные речные системы. Это явление носит название бифуркации (раздвоение). Примером бифуркации может служить р. Пижма, соединяющая бассейны рек Печоры и Мезени. Одна часть Пижмы называется Печорской Пижмой, вторая —Мезенской Пижмой. У некоторых рек наблюдается сезонная бифуркация (в период половодья).

11.Морфометрические характеристики рек и речных бассейнов.
К морфометрическим характеристикам относятся длина реки, коэффициент извилистости, густота речной сети. Длиной реки называется расстояние по реке от устья до истока. На карте длину реки измеряют обычно курвиметром или мокрой ниткой. Степень извилистости реки определяется коэффициентом извилистости — отношением длины реки к длине прямой линии, соединяющей исток и устье.
Густота речной сети определяет условия стока атмосферных осадков, питания грунтовыми водами и представляет собой длину речной сети, приходящуюся на 1 км2 площади какой-либо территории. Для речных бассейнов густота речной сети определяется как отношение суммы длин всех водотоков к площади бассейна реки. Густота речной сети зависит от климата, геологического строения местности и рельефа. В пределах СССР густота речной сети распределена крайне неравномерно и изменяется от нуля в пустынях Средней Азии до 1,5—2,6 км/км2 в горных районах Кавказа и Карпат.
Морфометрические особенности речной сети существенно влияют на формирование стока, водность рек и их режим. Знание их необходимо для выполнения гидрологических расчетов при проектировании и строительстве гидротехнических сооружений, проведении мелиоративных работ и т. д.

12.Долина и русло реки. Типы речных долин.
Руслом реки называется выработанное речным потоком ложе, по которому осуществляется сток речных вод без затопления поймы.
В плане русла рек имеют извилистую форму. Извилины (меандры) легко смещаются под воздействием размывающей деятельности потока в пределах дна долины; при этом происходит сближение центральных участков выше- и нижерасположенных излучин, которое завершается образованием узкого перешейка между ними и его прорывами. Образовавшаяся короткая спрямляющая протока с большим продольным уклоном быстро разрабатывается и обращается: основное русло, куда переходит весь сток реки, а отпавшая пучина превращается в староречье (старицу). В зависимости от извилистости русла закономерно изменяются и его глубины. Более глубокие места (плесы) расположены в петле излучины вогнутого участка берега, а более мелкие (перекаты) — на относительно прямолинейных участках русла между соседними плесами. Линия наибольших глубин (фарватер) в излучинах прижата к вогнутым подмываемым берегам, т. е. последовательно переходит от одного берега к другому.
В поперечном сечении русла рек в излучинах диссиметричны: глубокие у вогнутых берегов, где река эродирует, и мелкие у выпуклых, где откладывается песок. Форма и размеры поперечного сечения характеризуются площадью водного сечения, шириной реки, длиной смоченного периметра, средней и наибольшей глубинами, гидравлическим радиусом.

13.Физико-географические характеристики речного бассейна.
Площадь водного сечения (F, м2) определяется в результате промеров глубины по всему поперечному сечению через определенные интервалы, принимаемые в зависимости от ширины. Как видно из рис. 12, промерные вертикали разбивают водное сечение на ряд трапеций, и только береговые участки его могут иметь форму прямоугольного треугольника, если глубина на урезе воды (границе воды у берега реки) равна нулю. Аналитически общая площадь водного сечения получается как сумма частных площадей:
На гидрометрических створках, где измеряют расходы воды, помимо площади водного сечения, определяют площадь живого сечения, которая при наличии течения воды в пределах всего сечения будет равна ему, а при наличии в нем застойной зоны (мертвой) будет меньше площади водного сечения на величину площади мертвого пространства.
Смоченный периметр х — длина дна реки на профиле, заключенная между урезами воды.
Гидравлический радиус (R) — отношение площади поперечного сечения к смоченному периметру: Гидравлический радиус характеризует форму русла в поперечном разрезе, так как зависит от соотношения его ширины и глубины. V мелких и широких рек смоченный периметр почти равен ширине, в этом случае гидравлический радиус почти равен средней глубине. Средняя глубина (hcp) поперечного сечения реки определяется делением его площади на ширину (В). Ширину и максимальную глубину получают путем непосредственных измерений. Все элементы поперечного сечения реки изменяются в зависимости от высоты уровня воды. Одной из важнейших морфометрических характеристик русла является его продольный профиль.
Продольный профиль вырабатывается под влиянием большого числа факторов, главными из которых являются степень сопротивляемости пород и грунтов, слагающих русло реки, размыв, водоносность реки и уклон ее долины.
Продольный профиль представляет собой линию пересечения дна и или водной поверхности вертикальной плоскостью, проходящей через фарватер. В первом случае он называется продольным профилем дна реки, во втором — водной поверхности (рис. 13). Продольный профиль речного русла характеризуется падением и уклоном. Падение (Ah) — разность высот двух точек в начале и конце заданного участка реки. Отношение падения к длине участка называется уклоном.Если падение и длина участка берутся в одной размерности (например в метрах), то уклон является безразмерной величиной. А если падение принимается в метрах, длина в километрах, то единица уклона будет промилле (0/00%).

14.Уровень воды в реке. Методы измерения и обработки уровней воды.
Водоносность реки определяется ее питанием, которое в зависимости от физико-географических условий может быть дождевым, снеговым, ледниковым, подземным, озерным и болотным.
Чаще всего питание носит смешанный характер с преобладанием одного из видов. Роль того или иного источника питания, их сочетание и распределение во времени зависят главным образом от климатических условий. Так, например, в странах с жарким климатом снеговое питание отсутствует, напротив в полярных областях играет главную роль. В умеренном климате, как правило, различные источники питания.
В зависимости от питания объем воды в реке изменяется, что проявляется в колебаниях уровня. На равнинных реках, питающихся в основном талыми водами, наивысшие уровни наблюдаются весной. На реках Дальнего Востока—летом и осенью, в период выхода на этот район тропических циклонов. Уровень рек, вытекающих из озер, отличается плавным ходом в течение всего года.
Уровень воды в реке зависит от расхода. Изменение во времени уровней и расходов воды в реках представляет собой водный режим реки.

15.Движение воды в реках. Измерение скоростей течения рек.
По характеру движения воды реку зрелого возраста можно разделить на 3 участка: верховье с быстрым движением воды, среднее течение, где скорость средней величины, и нижнее течение, где вода движется медленно. И в поперечном разрезе скорости течения закономерно изменяются. Наибольшая скорость обычно наблюдается у поверхности. По мере приближения ко дну и к стенкам русла скорость уменьшается.
Представление о распределении скоростей в живом сечении дают линии равных скоростей — изотахи, которые вычерчиваются по данным измерений скоростей в отдельных точках.
Линию, соединяющую наибольшие скорости на поверхности реки, называют стрежнем. На прямых плесах стрежень проходит по середине реки и подчиняется симметрии стрелы, а на излучинах он прижимается к вогнутому берегу, и течение резко диссимметрично. Симметрии или дисимметрии водного потока соответствует и форма русла: стрежень и фарватер совпадают.
Измерение скоростей течения воды необходимо для нужд судоходства и лесосплава, строительства мостов и гидротехнических сооружений, для решения множества других научных и практических задач, в том числе и для определения расходов воды.

16.Расход воды и методы его определения. Кривая расходов воды и гидрограф стока
Расход воды (Q) — количество воды, протекающей через живое сечение в единицу времени; обычно выражается в м3/с, а для малых водотоков — в л/с. Расход воды является одним из основных гидравлических элементов потока. Для рек расход воды — важнейшая характеристика, определяющая другие ее параметры: уровень воды, скорость течения, уклон водной поверхности и др. На основании систематических определений расходов воды вычисляют величины средних, суточных расходов, максимальные и минимальные расходы, а также объемы стока реки за тот или иной интервал времени. Существующие методы определения расхода воды можно разбить на две основные группы: непосредственное измерение и:венное определение. К первой группе относится объемный метод, позволяющий измерять расход только малых водотоков. Под струю воды подставляется мерный сосуд и замеряется время его наполнения. Делением объема воды в сосуде на время наполнения определяем расход.
Косвенное определение расхода воды может выполняться различными методами, но наиболее распространенным является метод “скорость—площадь”. Расход воды вычисляется по измеренным скоростям течения и площади поперечного сечения потока: Q=F.Vcp.
Площадь поперечного сечения потока определяется по результатам измерений глубин, а скорости в отдельных точках живого сечения измеряются чаще всего гидрометрической вертушкой, иногда с помощью других приборов или поплавков.

17.Виды питания рек. Классификации рек по видам питания.
Первая классификация на основе указанных признаков была разработана А. И. Воейковым в 1884 г. На территории земного шара им было выделено девять типов рек, получающих различное питание с учетом времени года. К ним отнесены водотоки со снеговым питанием на равнинах и в горах, с дождевым питанием в теплый или холодный периоды года, пересыхающие реки аридных районов и временные водотоки полярных стран.
Использованные Воейковым принципы классификации рек получили дальнейшее развитие в трудах многих зарубежных и отечественных ученых. Наиболее полная и четкая классификация разработана М И. Львовичем. В ее основу положены два признака: источники питания и сезонное распределение стока. Для характеристики источников питания (снеговое, дождевое, ледниковое, грунтовое) в классификации условно принято три градации. В тех случаях, когда один из источников питания имеет более 80% годового стока, ему придается наименование “почти исключительно”, остальные источники питания не учитываются. Если вклад данного источника составляет от 50 до 80% годового стока, то ему придается наименование “преимущественно”. Наконец, когда преобладающий вид питания не превышает 50% годового стока, то ему придается наименование “преобладает”.
Такие же градации приняты для характеристики сезонов года весна, лето, осень, зима. Таким образом, классификационная Львовича позволяет рассчитывать сочетание 12 групп источников питания (четыре источника питания, по три градации в каждом) с 12-ю группами распределения стока по сезонам четыре сезона, по три градации в каждом), т. е. всего 144 разноводности режима рек. Однако некоторые из них теоретически возможны, например, преобладание снегового или ледникового питания зимой, часть сочетаний, теоретически возможных, еще не обнаружена.
Естественные сочетания различных комбинаций источников питания с разными вариантами распределения стока позволили выделить основные зональные типы водного режима: полярный, субарктический, умеренный, субтропический, тропический и экваториальный.
Реки полярного типа питаются за счет таяния полярных льдов и снегов. Сток на них наблюдается только в период короткого полярного лета.
Реки субарктического типа питаются талыми снеговыми водами за счет многолетней мерзлоты. Многие из них промерзают зимой до дна. Подъем воды наблюдается в летнее время (Яна, Индигирка, Вилюй). Реки умеренного типа делятся на 4 подтипа: умеренный континентальный с преобладанием питания за счет весеннего таяния снежного покрова, умеренный морской с преобладанием дождевого питания при более или менее равномерном распределении осадков в течение года; умеренный муссонный (дальневосточный) с преобладанием дождевого питания летом за счет муссонных дождей; умеренный полупустынный и пустынный с кратковременным стоком за счет весенних талых вод (рис. 15 a, б, в, г).

18.Водный режим рек. Классификации рек по водному режиму.
Годовой цикл водного режима рек подразделяется на характерные фазы: половодье, паводки, межень (летняя и зимняя).
Половодье — ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное значительное увеличение количества воды в реке, обычно сопровождается выходом воды из русла и затоплением поймы. Оно вызывается весенним таянием снега на равнинах, ранним таянием снега и льда в горах. Время прохождения весеннего половодья зависит от географического положения водосбора. Так, на юге Европы оно проходит в среднем в марте—апреле, а на Севере — в мае—июле. Продолжительность половодья на малых реках колеблется в широких пределах и определяется интенсивностью снеготаяния; в нижнем течении больших рек она составляет два — три месяца.
Паводки — относительно кратковременные и непериодические подъемы уровня воды в реке, возникающие в результате быстрого таяния снега при оттепели, обильных дождях, попусках воды из водохранилищ. Обычно дождевые максимумы на средних и больших реках уступают по высоте максимума весенних половодий, но на реках с малыми водосборами, которые могут быть целиком охвачены интенсивными дождями, они значительно превосходят их. В районах с дождевым питанием рек (Дальний Восток), где доля талого стока в годовом цикле незначительна, максимальные расходы дождевых паводков независимо от размера реки превышают максимальные расходы половодий.
Межень — фаза водного режима продолжительностью не менее 10 дней, ежегодно повторяющаяся в одни и те же сезоны, характеризующаяся малой водностью. В умеренных и высоких широтах различают летнюю и зимнюю межень.
Меженный сток зависит как от климатических условий (осадков и испарения), так и, главным образом, от количества и характера грунтового питания рек.

19.Характеристики речного стока.
Главной характеристикой речного стока являются расходы воды. Наряду с экстремальными значениями (максимальными и минимальными) часто используются расходы воды, осредненные за различные периоды времени (сутки, месяц, сезон, год и т. д.).
Все остальные характеристики речного стока по сути являются производными от соответствующих расходов воды. Рассмотрим наиболее часто употребляемые характеристики речного стока.
Объем стока W (м3, км3) — количество воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени (сутки, месяц, год и т. д.). Модуль стока М (л/с • км2) или q[м3/c • км2)] —количество воды, стекающей с единицы площади водосбора в единицу времени. F — площадь водосбора, км2. Слой стока h (мм) —количество воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя, равномерно распределенного по площади этого водосбора. Т — число секунд в расчетном периоде. Коэффициент стока — отношение слоя стока к количеству выпавших на площадь водосбора осадков, обусловивших возникновение стока.
Годовой сток подсчитывается в умеренном климате не за календарный год, а за гидрологический, начинающийся осенью (1 октября или 1 ноября), когда запасы влаги в речных бассейнах, переходящие из одного года в другой, малы. При подсчете за календарный год сток и осадки не могут соответствовать друг другу, так как осадки, выпавшие в конце одного года, стекают весной следующего года.
Из уравнения водного баланса для суши Ec=Xt—У, где Ес — испарение с поверхности суши, Хс — осадки на ее поверхность, У — сток, видно, что важнейший фактор формирования стока -климат; сток является функцией осадков и испарения, т. е. гидрометеорологических компонентов географического ландшафта, отражающих то соотношение тепла и влаги, которое свойственно данной географической зоне. Все остальные элементы ландшафта, или факторы подстилающей поверхности, влияют на сток не непосредственно, а через осадки и испарение. Соотношение влияний различных элементов ландшафта (т. е. климатических и подстилающей поверхности) на сток зависит как от характера водотока и его географического положения, так и от характеристики стока, о которой идет речь (средний, максимальный, минимальный), и периода осреднения (годовой, месячный, суточный” Например, климатические факторы оказывают решающее влияние на средний годовой и максимальный сток, величина минимального стока определяется главным образом величиной и характером грунтового питания рек. Поэтому рассмотрим влияние подстилающей поверхности на основную характеристику стока—его среднее многолетнее значение — норму.

20.Факторы речного стока.
Почвы как элемент географического ландшафта имеют зональное распределение. Различные почвы обладают неодинаковыми водно-физическими свойствами и, в частности, разной водопроницаемостью. Водопроницаемые почвы быстро поглощают атмосферные осадки, которые, просачиваясь в почву, менее подвергаются испарено и увеличивают подземную составляющую стока. На малопроницаемых почвах при прочих равных условиях выпавшая атмосферная влага задерживается на поверхности и более интенсивно испаряется. Таким образом, влияние почв отражается на стоке через испарение.
Рельеф воздействует на сток, главным образом, через осадки испарение. Осадки с повышением местности возрастают до известного предела. Испарение же, наиболее значительное в низких местах, убывает с высотой вследствие понижения температуры и уменьшения радиационного баланса. Поэтому сток с высотой растет, правда, следует заметить, что изменение осадков и испарения с.высотой не так однозначно и зависит от форм рельефа, экспозиции склонов относительно направления преобладающих влагоносных ветров и пр. Так, модуль стока на западных (наветренных) склонах Скандинавских гор повышается до 200 л/с км2; во внутренних частях горных областей сток меньше, чем в окраинных.
Влиянию леса посвящено большое количество исследований. Леса имеют важное водорегулирующее значение, однако по вопросу об их водо-охранной роли существовали и существуют разные взгляды и исследователи утверждали, что лес увеличивает речной сток, другие отстаивали противоположное мнение.
Влияние леса на норму стока, согласно уравнению водного баланса, может быть вызвано его воздействием на количество осадков и на испарение. В настоящее время большинство исследователей признают увеличение осадков над лесом в среднем на (0— 12%). Испарение же с лесных водосборов, как показали экспериментальные данные, примерно такое же, как и с полевых. Следовательно, влияние леса на сток рек, полностью дренирующих подземный сток, выразится в его увеличении.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: