Понятие о речном стоке.

Речной сток как процесс.

Речной сток – процесс стекания воды в материковом звене глобального круговорота в-ва и энергии. В материковом звене глобального круговорота речной сток играет главную роль.

Величина речн. стока составляет 41,7 тыс. км³.

Несколько иное определение дал С.Д. Муравейский. По нему речн. сток – процесс стекания воды в глобальном круговороте вместе с содежащимися веществами и теплом. Речн. воды – раствор, морская вода более определенного состава. О природн. материковых водах нельзя определенно сказать, какой их хим. состав. Для речной воды он меняется территориально, и часто по длине реки. Речн. воды содержат твердые в-ва и переносят их с толщей воды, растворенные соли, газы и тепло. Таким обр. , составляющими речн. стока являются сток воды, наносов, сток р-ренных в-в (ионный сток) и сток тепла. Самая главная составляющая – сток воды. Он явл. одновременным процессом стекания по речному руслу и количественной характеристикой. Колич. мерой речного стока явл. расход воды (Q – м³ для рек, л для ручьев).

Слой стока – объем воды, равномерно распределенный по площади бассейна (М – мм).

W км³

11,07

Сток наносов – процесс перемещения наносов в речных системах и кол-во наносов.

Сток наносов:

_ Сток донных наносов, перемещаемых по дну

_ Сток взвешенных наносов, переносимых толщей воды.

Количеств. мерой стока наносов является мутность воды ( г/м³- где Р- кол-во, заключенного в объеме V).

Расход взвешенных наносов:

кг/с.

Сток растворенных в-в – процесс переноса р-ренных в-в в речных системах и количественная характеристика. Р-ренные в-ва в речн. водах – ионы солей, биогенные и органические в-ва, газы и др. Сток р-ренных в-в еще назыв. ионным стоком. Он количеств. выражается в мг/л (α) – минерализация, или г/м³.

О.А Алехин составил гидрохимическую карту. По ней в бассейне Дона хим. состав изменяется от гидрокарбонатного в верхн. течении до сульфатного в нижнем течении. Процессы замерзания и вскрытия говорят об отдаче тепла. Речные воды активно участвуют в круговороте воды в природе.

Сток рек – явление сложное и много факторное. Он изменяется как во времени, так и в пространстве. Его пространственно – временная изменчивость обусловлены природными и антропогенными факторами.

Природные факторы формирования речного стока

Речной сток – интегральная природная характеристика, в совокупности отражающая взаим. всех физ-геогр. компонентов ландшафта. Главными прир. факторами формир. речного стока явл. климат, размеры площади водосбора, рельеф, гидрогеологические условия, почвы, растительность, озерность и заболоченность. Все эти факторы делят на 2 группы:

1. Прямые (климат).

2. Косвенные (все остальные факторы, перечисленные выше)

Речной сток явл. функцией среднемноголетних осадков (среднемноголетняя величина) и среднемноголетних значений испарения, т.е гидроклиматич. компонентов ландшафта.

Среднемноголетний сток:

- атм. осадки ; - испарение

В данном случае речной сток – климатический сток.

Э.М. Ольдеков показал на примере 50 рек Европы, что физ. географич. параметры формируют речн. сток на 75-85%, и на оставшиеся проценты – все другие компоненты ландшафта.

К косвенным факторам отн. рельеф, почвы, растительность, заболоченность и др. факторы.

Влияние морфометрического фактора на величину среднемноголетн. речн. стока в большей степени проявл. через подземную составляющ. речного стока. Чем больше площадь водосбора, тем большее кол-во водоносных горизонтов дренирует русло, тем больше питание, тем больше величина подз. стока, являющегося частью общего речн. стока. Именно этим фактором объясняется большой сток пустынных рек (Нил).

Рельеф оказывает прямое и косвенное влияние. Прямое влияние проявляется через уклоны:

Q=ω.V

В большей степени влияние рельефа сказывается через осадки и испарение.

С увеличением высоты сумма осадков увеличивается. Тем самым рельеф оказывает влияние на кол-во осадков. В Черноземье перепад высот невелик, но даже при таком перепаде наблюдается увеличение атм. осадков, причем на сев-западных склонах Среднерусской возв. (наветренных) их выпадает на 25% больше, чем на вост. подветренных.

Рельеф проявл. и в процессе испарения. Как правило, с ростом высоты местности t^о воздуха снижается, что ведет к уменьшению испарения с высотой. Разница между осадками и испарением возрастает  увеличивается речн. сток. В Центр. Черноземье испарение увеличивается, т.к здесь играет роль ветровой фактор. Воздействие рельефа на сток определяют через среднюю высоту. Для территории Центр. Черноземья была получена связь между стоком и высотой:

М = f(H_cp.)

Гидрогеологические условия.

Они определяют подземную составляющую породу речного стока, фильтрационные способности и процесс движения воды в подпочвенном слое литосферы. Особенности Г.П, слагающих водосборы Сосны, Оскола, Северского Донца создают благоприятные условия для перетока подземн., вод из бассейна Сосны в бассейн Оскола. Подз. питание из-за этого усиливается. Велика роль карста в образовании речного стока. В бассейнах, сложенных карстующимися породами, пов. сток уменьшается, а подз. сток увеличивается.

Почвы.

Формирование речного стока: водопроницаемость и влагоемность. Они определяют поверхностный и склоновый сток, расходы на транспирацию и испарение. Примеры: Песчаные и супесчаные почвы хорошо фильтруют подземн. воды и способствуют пополнению запаса грунт. вод. Суглинистые и глинистые почвы, солончаки обладают низкой способностью почвы к фильтрации, из-за этого речн. сток на таких водосборах ниже. Вся атм. влага за вычетом испарившейся идет на образование речного стока. Почвы явл. посредником между метеорологическими и гидрологическими явлениями. В отсутствии почв гидрологические явления следовали бы за метеорологическими.

Роль растительного покрова в формировании речн. стока сложна и многообразна.

Влияние леса на речн. сток.

Воздействие леса: давно иследуется в гидрологии. Это связано с тем, что влияние леса неоднозначно. гидрол. роль леса заключается в его воздействии на атм. осадки. Под влиянием леса увеличив. турбулентность возд. потока и кол-во атм. влаги ↑. Исследования С.И. Костина показалли, что в Воронежской обл. над лесом выпадает на 8-15% больше осадков, чем над полем. На терр. Центр. Черноземья леса носят островной характер, поэтому это влияние очень четкое. Под воздействием Теллермановского, Савальского, Шипова леса, Услганского бора годовая сумма осадков увеличив. на 11%, причем лесной прирост осадков зимой больше, чем летом. На опушке леса снега в 2-3 раза больше, чем внутри лесн. массива.

Также лес заменяет почву, уменьшает ее нагревание и испарение с почвы. Растит. покров (лес) задерживает часть влаги на кроне деревьев и увеличивает транспирацию.

Лесная растит. способствует более интенсивному накоплению снега. Снегозапасы в лесах лесостепн. зоны на 50-70% больше, чем в степи. Лес способствует переводу поверхн. стока в подземный, т.к корневая система хорошо разрыхляет почву, а лесная подстилка хорошо фильтрует воду. При этом у малых водотоков эта часть стока теряется (речн. сток ↓). Для средних и больших рек речн. сток под влиянием леса увеличивается, т.к возрастает подземная составл. речного стока. В целом влияние леса на речн. сток положительно. Сведение лесов является причиной обмеления рек.

Гидрологическая роль озер и болот.

Она заключается во внутригодовом регулировании речн. стока, т.е выравнивании его в течение года, увеличение меженного стока, уменьшение речн. стока в половодье. В зонах недостаточного увлажнения озеры увеличивают испарение, поэтому сток ↓. Особенно четко уменьшение стока прослеживается в сухих степн. и полупустынных районах, где велико испарение с водн. пов. В зонах достаточного и избыточн. увлажнения озера регулируют сток.

Влияние болот определ. различием физ-геогр. условий. Болота, как и озера, в зонах недост. и неуств. увл. уменьшают пов. сток за счет ↑ испарения. В зонах дост. и изб. увлажнения болота регулируют сток. Воздействие озер и болот на сток становится заметным, если их площадь на водосборе больше 5% терр. бассейна.

Рассмотренные факторы явл. природными.

11,14

Антропогенные факторы формирования речного стока.

Все виды челов. деят. , приводящие к изменению речного стока, можно разделить на 2 группы:

1. объединяет формы активного преобразования пов. водосбора: распашку земель, урбанизацию бассейнов, карьерные разработки, осушение болот и пойм, различные виды мелиорации и др. т.е. деят. человека, направленную на изменение компонентов геогр. ландшафта.

2. направлена на изъятие и сброс вод в водн. объекты и регулирование речн. стока путем строительства водохранилищ, прудов, плотин.

Результатом техногенных нагрузок 1-й группы явл. увелич. или уменьшение стока со склонов, сокращ. протяж. речн. сети, исчезновение водотоков, уменьшение водности, евтрафирование русел, ухудшение экол. состояния.

По данным Курдова с 1950 по 1997 гг. исчезло 27 малых водотоков. По нашим данным, к 2008 г. с лица Воронежской области исчез уже 31 водоток протяженностью от 10 до 22,7 км.

По сведениям Г.И Галазия (1997) в Байкал впадало уже не 335 рек, а примерно на 150 рек меньше. Причина заключалась в уничтожении лесовокруг Байкала.

Некоторые виды человеческой деят., как карьерные разработки, очень быстро сказываются на величине речного стока. Примером может служить изменение объемов речного стока рек Ворскла, Осколец, протекающих в зоне разработок руд КМА. В местах разработок руд откачиваются подз. воды, а затем сбрасываются в русла рек  объем ↑. Побочным эффектом разработки руд явл. нарушение гидравл. связи пов. и поддземн. вод, обмеление рек, усыхание лесов. Таким обр. оказыв. влияние на состояние водн. объектов.

Примером негативных последствий осушест. мелиорации явл. состояние р. Икорец. Никогда река была полноводной. Сейчас эта река пересыхает.

Мероприятия, связанные со сбросом воды, явл. наиболее губит. для режима реки. Ярким примером явл. Аральское море. Его образуют реки Амударья и Сырдарья. Воды из этих рек активно забирались на орошение, вследствие этого их сток значительно уменьшился. Начиная с 1961 г. уровень воды в Аральском море постоянно снижается. К 1990 г. уровень понизился на 14,8 м. Водн. ресурсы Арала снизились. Объем воды за этот же период времени сократился в 3 раза, площадь водного зеркала – в 2 раза, глубина - с 16 м до 9 м. В наст. время море разделилось на 2 самост. водоема: большой Арал (на Юге) и малый Арал (на сев). Сократилась длина береговой линии. На дне моря образовалась солончаковая пустыня Аралкум (40000 км²). При этом резко увеличилась соленость (до 33‰). Обмеление Арала явл. следствием уменьшения речного стока. На окружающую территорию и за ее пределы ежегодно выносится 30-150 млн тонн пылесолевой массы. В результате переноса эоловых частиц повышается соленость почвы и подз. вод, сокращаются пастбищные и с/х угодья. Эоловые процессы оказыв. влияние на горные ледники Средней Азии. Происходит сокращение площади ледником. Только за счет эолового переноса на 20% увелич. таяние ледника.

Нарушения равновесия водных и околоводных гео- и биосистем создало реальное экол. бедствие для всего живого, к кот. применимо З.К – экол. кризис, экол. катастрофа, экол. катаклизм. Оно стало бедствием и угрозой для 40 млн чел., населяющих бассейн Арала.

Под экологич. стоком понимается то наименьшее значение расхода воды в реке, к-рое достаточно для функионирования речной экосистемы. Величина экол. стока индивидуальна для каждого водотока и меняется по сцонам года. В любой период времени года в реке, водоеме должен находиться оптимум объема воды, кот. обеспечивает достаточн. условия существования гидробионтов, не приводящие к заморам рыбы и другим непселательным последствиям, не нарушающий нереста рыб. Если водный объект используется для приема сточных вод, то в нем должен поддержив. такой гидрол. режим, кот. обеспечив. перемешивание и разбавление сточн. вод до конц., отвечающих сан. нормам.