
- •Общая гидрология конспект лекций
- •Введение
- •Лекция №1
- •Введение в гидрологию.
- •2. Распространение воды в природе и её значение для живых организмов.
- •3. Классификация водных объектов.
- •4. Круговорот воды в природе.
- •5. Водообмен.
- •6.Свойства воды и их значение для биосферы.
- •Лекция №2.
- •1. Характеристика источников водоснабжения и показатели качества вод.
- •2. Органолептические показатели.
- •3. Химические показатели качества воды.
- •Биологические показатели.
- •Бактериологические показатели.
- •Виды и свойства воды в грунтах.
- •Химически связанная вода.
- •Физически связанная вода.
- •Твердая вода.
- •Капиллярная вода.
- •Свободная вода.
- •Лекция № 4. Свойства горных пород по отношению к воде. Классификация подземных вод по условиям залегания.
- •Теории происхождения подземных вод:
- •Факторы, влияющие на химический состав подземных вод:
- •Лекция № 5. Верховодка. Грунтовые воды.
- •Движение подземных вод. Закон Дарси.
- •Сооружения для забора подземной воды.
- •Реки. Речные системы.
- •Виды питания рек.
- •Разрушительная деятельность рек. Виды эрозии.
- •Река Днепр.
- •Озера. Формирование и классификация.
- •Моря и океаны.
3. Классификация водных объектов.
Мировой океан занимает 71 % поверхности Земли (310 млн. км ²).
Мировой океан делится на отдельные океаны.
Океан – это часть Мирового океана, ограниченная с разных сторон не связанными между собой материками. Выделяют с 30-х годов 4 океана: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый.
В каждом из океанов выделяют моря.
Моря – более или менее обособленные и достаточно обширные районы океана, обладающие собственным гидрологическим режимом, создающимся под влиянием местных условий и затрудненного водообмена с прилегающими районами океана.
Моря по степени их обособленности от океана и физико-географическим условиям делятся на:
внутренние (средиземные и полузамкнутые);
окраинные;
межостровные.
Более мелкие подразделения океана: заливы, бухты, проливы.
Залив – часть моря, вдающаяся в сушу и достаточно открытая для воздействия прилегающих вод (Бискайский, Аляска, Гвинейский, финский).
Бухта – небольшой залив, ограниченный островами или полуостровами, затрудняющими водообмен между бухтой и прилегающим водоёмом. (Севастопольская, Золотой Рог).
Губа – заливы, глубоко впадающие в сушу, в которые обычно впадают реки. (Двинская, Онежская и другие).
Фиорды – извилистые, узкие, глубоко впадающие в материк заливы, образовавшиеся в связи с ледниковой эрозией.
Лиман – затопленная морем устьевая часть речной долины.
Лагуна – участок моря между материком и коралловым рифом или внутри атолла, а также неглубокий водоём, отдалённый от моря в результате отложения наносов.
Прилив – узкая часть Мирового океана, соединяющая два водоёма.
В состав гидросферы также входят озёра, болота, ледники, подземные воды, водяной пар.
4. Круговорот воды в природе.
Между водными объектами гидросферы осуществляется непрерывный водообмен, круговорот, который связывает воедино все воды Земли.
Движущие силы круговорота: тепловая энергия Солнца и гравитационная энергия.
Ежегодно океаны испаряют около 505 тыс.км3 воды, что соответствует слою толщиной 1,4 м. Еще 72 тыс.км3 воды испаряется с поверхности суши. Около 80 процентов всех осадков, или примерно 458 тыс.км3/год, выпадает на поверхность океанов, а остальные 119 тыс.км3 – на сушу. Разница между количеством осадков, выпадающих на сушу, и испарением с ее поверхности (119 тыс.км3/год минус 72 тыс.км3/год) приходится на сток и пополнение запасов грунтовых вод – в сумме около 47 тыс.км3 ежегодно.
51 % тепловой солнечной энергии затрачивается на испарение воды в океане. В сутки с поверхности Мирового океана испаряется почти столько же воды, сколько находится в руслах рек всего мира.
Малая (океаническая) часть круговорота:
Молекулы испарившейся воды, оказавшись в атмосфере, формируют атмосферную составляющую гидросферы. Концентрация водяного пара у полюсов – 0,2 %, а у экватора – 2,6 %.
Вода, испарившаяся с поверхности океанов, поднимается вверх, с высотой температура воздуха падает и на определенной высоте достигает насыщения и концентрируется. Эта высота называется уровнем конденсации. На уровне конденсации пары воды превращаются в капли воды, кристаллы льда и снега, из которых образуется облако.
На высоте:
- до 18 км – перистые облака;
- до 20-30 км – перламутровые;
- до 80 км – серебристые.
Таким образом, большая часть испарившейся из океанов воды возвращается в виде атмосферных осадков в океан, совершая малый круговорот. Среднее годовое количество осадков на всей поверхности Земли – около 910 мм. В тропических регионах среднегодовое количество осадков не менее 2500 мм, в умеренных широтах – около 900 мм, а в приполярных районах – около 300 мм. В атмосфере вода задерживается 8-9 дней. За этот срок молекулы воды пролетают путь 5-10 тыс. км. Иногда в атмосфере образуются "карманы" и влага в них может совершать кругосветное путешествие.
Больше всего влаги испаряется с Индийского океана, т. к. большая часть его лежит в тропических и субтропических широтах. В Тихом океане осадки преобладают над испарением. Потоки водяного пара в атмосфере перемещаются в соответствии с муссонной циркуляцией, с сезонной сменой воздушных потоков – зимой – с материка на океан, а летом – с океана на материк. Меньшая доля влаги переносится воздушными течениями на сушу, принимая участие в большом круговороте.
Большой круговорот представляет собой процесс перемещения, расходования и возобновления влаги на земной поверхности, в недрах Земли и атмосфере. В большом круговороте может быть выделен местный или внутриматериковый круговорот.
Атмосферные осадки, выпавшие на сушу, частично просачиваются в почву, частично стекают по земной поверхности, образуя ручьи, реки, озёра, болота, а остальная часть – испаряется.
Таблица 1.1 - Осадки согласно направлению
«Вертикальные» осадки |
«Горизонтальные» осадки |
Свободно-парящие структуры |
Дождь |
Роса |
Облака |
Дождь со снегом |
Иней |
Туман |
Изморось |
Атмосферное оледенение |
Морская пена |
Переохлаждённая морось |
Гололёд |
|
Снег |
|
|
Снежная крупа |
|
|
Снежные зерна |
|
|
Ледяная крупа |
|
|
Ледяной дождь |
|
|
Град |
|
|
Ледяные кристаллы |
|
|
Таблица 1.2 - Осадки согласно состоянию
Жидкие осадки |
Твёрдые осадки |
Дождь |
Снег |
Дождь со снегом |
Снежная крупа |
Изморось |
Снежные зерна |
Переохлаждённая морось |
Ледяная крупа |
Роса |
Ледяной дождь |
|
Град |
|
Ледяные кристаллы |
|
Иней |
|
Атмосферное оледенение |
|
Гололёд |
Влага испаряется с поверхности рек, озёр, болот, увлажнённой почвы, воду испаряют растения, откачивая её через корневую систему из грунта. Эта влага дополняет количество влаги, которое поступает с океана. Покрытая растительностью суша иногда может испарить больше воды, чем водная поверхность. (Например, эвкалипт может испарять до 150 л воды в сутки, а берёза – 20 л воды в сутки.)
Воздушными течениями она переносится вглубь материка и, выпадая в виде дождя и снега, орошает территории, более или менее удаленные от океана. Выпавшие осадки вновь испаряются, стекают и просачиваются. Таким образом, влага, принесённая с океанов и морей, делает несколько оборотов в пределах материка, прежде чем попасть в реки и стечь в Мировой океан, т.е. завершить большой круговорот воды в природе.
Итак, часть воды попадает в почву. Величина просачивания зависит от типа почвы, проницаемости её для воды, насыщенности водой, растительного покрова, промерзая подстилающего грунта, от степени обработки дождевыми червями и изрытости землеройными животными.
Вода, просачивающаяся в почву делится на три части:
1часть – задерживается в почвенных порах в виде капиллярной, рыхлосвязанной и прочносвязанной воды, а затем испаряется с поверхности почвы, "подтягиваясь" к ней, когда долго нет дождей.
2часть – через корни попадает в растения, а затем испаряется в процессе транспирации.
3 часть – стекает под действием силы тяжести по сообщающимся порам подпочвенной породы, достигает водоупора и пополняет подземные воды.
Часть вод объёмом порядка 7,7 тыс. км³, стекающих по земной поверхности, не попадает в моря и океаны. Замкнутые пространства, не имеющие связи с океаном, сток с которых не достигает океана, называют областями внутреннего стока. Вода проходит через несколько природных фильтров. Благодаря круговороту запасы воды постоянно возобновляются.