- •Гидрология полный курс для экологов
- •Введение
- •Вода в природе и жизни человека
- •Понятие о гидросфере
- •Границы гидросферы
- •Образование гидросферы
- •Водные объекты
- •Гидрологический режим и гидрологические процессы
- •Науки о природных водах
- •Методы гидрологических исследований
- •Использование природных вод в народном хозяйстве и практическое значение гидрологии
- •Бассейновому органу и
- •Администрации территории — субъекту Российской Федерации.
- •1) Поверхностные водные объекты — водотоки (реки, ручьи, каналы) и водоемы (озера, водохранилища, болота, пруды), ледники и снежники;
- •2) Внутренние морские воды (расположены в сторону берега от границы территориальных вод);
- •3) Территориальные моря России (прибрежные воды шириной 12 морских миль).
- •Краткие сведения из истории гидрологии
- •Глава 1
- •1. Химические и физические свойства природных вод
- •1.1. Вода как химическое соединение, ее молекулярная структура и изотопный состав
- •1.2. Химические свойства воды. Вода как растворитель
- •1.3. Физические свойства воды
- •1.3.1 Агрегатные состояния воды и фазовые переходы
- •1.3.2. Плотность воды
- •1.3.3. Тепловые свойства воды
- •1.3.4. Некоторые другие физические свойства воды
- •Глава 2 физические основы гидрологических процессов
- •2.1. Фундаментальные законы физики и их использование при изучении водных объектов
- •2.2. Водный баланс
- •2.3. Баланс содержащихся в воде веществ
- •2.4. Тепловой баланс
- •2.5. Основные закономерности движения природных вод
- •2.5.1. Классификация видов движения воды
- •2.5.2. Расход, энергия, работа и мощность водных потоков
- •2.5.3. Силы, действующие в водных объектах
- •Глава 3 круговорот воды в природе и водные ресурсы земли
- •3.1. Вода на земном шаре
- •3.2. Современные и ожидаемые изменения климата и гидросферы земли
- •3.3. Круговорот теплоты на земном шаре и роль в нем природных вод
- •3.4. Круговорот воды на земном шаре
- •3.5. Круговорот содержащихся в воде веществ
- •3.6. Влияние гидрологических процессов на природные условия
- •3.7. Водные ресурсы земного шара, частей света и россии
- •Глава 4 гидрология ледников
- •4.1. Происхождение ледников и их распространение на земном шаре
- •4.2. Типы ледников
- •4.3. Образование и строение ледников
- •4.4. Питание и абляция ледников, баланс льда и воды в ледниках
- •4.5. Режим и движение ледников
- •4.6. Роль ледников в питании и режиме рек. Практическое значение горных ледников
- •Глава 5 гидрология подземных вод
- •5.1. Происхождение подземных вод и их распространение на земном шаре
- •5.2. Физические и водные свойства грунтов. Виды воды в порах грунтов
- •5.2.1. Физические свойства грунтов
- •5.2.2. Виды воды в порах грунта
- •5.2.3. Водные свойства грунтов
- •5.3. Классификация подземных вод. Типы подземных вод по характеру залегания
- •5.3.1. Классификации подземных вод
- •5.3.2. Воды зоны аэрации. Почвенные воды, верховодка, капиллярная зона
- •5.3.3. Воды зоны насыщения. Грунтовые воды
- •5.3.4. Артезианские и глубинные воды
- •5.3.5. Другие типы подземных вод
- •5.4. Движение подземных вод
- •5.5. Водный баланс и режим подземных вод
- •5.5.1. Водный баланс подземных вод
- •5.5.2. Водный режим зоны аэрации
- •5.5.3. Режим грунтовых вод
- •5.6. Взаимодействие поверхностных и подземных вод. Роль подземных вод в питании рек. Некоторые природные проявления подземных вод
- •5.7. Практическое значение и охрана подземных вод
- •Глава 6 гидрология рек
- •6.1. Реки и их распространение на земном шаре
- •6.2. Типы рек
- •6.3. Морфология и морфометрия реки и ее бассейна
- •6.3.1. Водосбор и бассейн реки
- •6.3.2. Морфометрические характеристики бассейна реки
- •6.3.3. Физико-географические и геологические характеристики бассейна реки
- •6.3.4. Река и речная сеть
- •6.3.5. Долина и русло реки
- •6.3.6. Продольный профиль реки
- •6.4. Питание рек
- •6.4.1. Виды питания рек
- •6.4.2. Классификация рек по видам питания
- •6.5. Расходование воды в бассейне реки
- •6.6. Водный баланс бассейна реки
- •6.6.1. Уравнение водного баланса бассейна реки
- •6.6.2. Структура водного баланса бассейна реки'
- •6.7. Водный режим рек
- •6.7.1. Виды колебаний водности рек
- •6.7.2. Фазы водного режима рек. Половодье, паводки, межень
- •6.7.3. Расчленение гидрографа по видам питания
- •6.7.4. Классификация рек по водному режиму
- •6.8. Речной сток
- •6.8.1. Составляющие речного стока
- •6.8.2. Факторы и количественные характеристики стока воды
- •6.8.3. Пространственное распределение стока воды на территории снг
- •6.9. Движение воды в реках
- •6.9.1. Распределение скоростей течения в речном потоки
- •6.9.2. Динамика речного потока
- •6.9.3. Закономерности трансформации паводков
- •6.10. Движение речных наносов
- •6.10.1. Происхождение, характеристики и классификация речных наносов
- •6.10.2. Движение влекомых наносов
- •6.10.3. Движение взвешенных наносов
- •6.10.4. Сток наносов
- •6.11. Русловые процессы
- •6.11.1. Физические причины и типизация русловых процессов
- •6.11.2. Микроформы речного русла и их изменения
- •6.11.3. Мезоформы речного русла и их изменения
- •6.11.4. Макроформы речного русла и их изменения
- •6.11.5. Деформации продольного профиля русла
- •6.11.6. Устойчивость речного русла
- •6.12. Термический и ледовый режим рек
- •6.12.1. Тепловой баланс участка реки
- •6.12.2. Термический режим рек
- •6.12.3. Ледовые явления
- •6.13. Основные черты гидрохимического и гидробиологического режима рек
- •6.13.1. Гидрохимический режим рек
- •6.13.2. Гидробиологические особенности рек
- •6.14. Устья рек
- •6.14.1. Факторы формирования, классификация и районирование устьев рек
- •6.14.2. Особенности гидрологического режима устьевого участка реки
- •6.14.3. Особенности гидрологического режима устьевого взморья
- •6.15. Практическое значение рек. Влияние хозяйственной деятельности на режим рек
- •6.15.1. Практическое значение рек и типизация хозяйственных мероприятий, влияющих на речной сток
- •6.15.2. Влияние на речной сток хозяйственной деятельности на поверхности речных бассейнов
- •6.15.3. Влияние на речной сток хозяйственной деятельности, связанной с непосредственным использованием речных вод
- •6.15.4. Гидролого-экологические последствия антропогенных изменений стока рек
- •Глава 7 гидрология озер
- •7.1. Озера и их распространение на земном шаре
- •7.3. Морфология и морфометрия озер
- •7.4. Водный баланс озер
- •7.4.1. Уравнение водного баланса озера
- •7.4.2. Структура водного баланса озера
- •7.4.3. Водообмен в озере
- •7.5. Колебания уровня воды в озерах
- •7.7. Термический и ледовый режим озер
- •7.7.1. Тепловой баланс озер
- •7.7.2. Термическая классификация озер
- •7.7.3. Термический режим озер в условиях умеренного климата
- •7.7.4. Ледовые явления на озерах
- •7.8. Основные особенности гидрохимических и гидробиологических условий. Донные отложения озер
- •7.8.1. Гидрохимические характеристики озер
- •7.8.2. Гидробиологические характеристики озер
- •7.8.3. Наносы и донные отложения в озерах
- •7.9. Водные массы озер
- •7.10. Изменения гидрологического режима каспийского и аральского морей
- •7.10.1. Проблемы, связанные с судьбой Каспийского и Аральского морей
- •7.10.2. Каспийское море
- •7.10.3. Аральское море
- •7.11. Влияние озер на речной сток. Хозяйственное использование озер
7.11. Влияние озер на речной сток. Хозяйственное использование озер
Влияние озер на природную среду проявляется, прежде всего, через речной сток. Различают общее постоянное воздействие озер на круговорот воды в речных бассейнах и регулирующее воздействие на внутригодовой режим рек.
Основное влияние сточных водоемов суши на материковое звено круговорота воды (а также солей, наносов, теплоты и т.д.) заключается в замедлении водо-, соле- и теплообмена в гидрографической сети. Озера (как и водохранилища) представляют собой скопление вод, увеличивающее емкость гидрографической сети. В самом деле, объем воды, сосредоточенный в пресных озерах мира, — 91 тыс. км3, в то время как в реках единовременно находится лишь 2,12 тыс. км3 воды. Обновление вод в озерах происходит во много раз медленнее, чем в реках, поэтому, чем больше озерность речного бассейна, тем медленнее водообмен в его гидрографической сети.
Меньшая интенсивность водообмена в речных системах, включающих озера (и водохранилища), имеет ряд серьезных последствий: накопление в водоемах солей, органических веществ, наносов, теплоты и других компонентов речного стока (в широком понимании этого термина). Реки, вытекающие из крупных озер, как правило, несут меньше солей и наносов. Так, Селенга приносит в оз. Байкал воду с минерализацией 100—250 мг/л и мутностью 100—250 г/м3; в воде р. Ангары, вытекающей из озера, эти цифры существенно меньше: 90—100 мг/л и около 20 г/м3 соответственно.
Если с водной поверхности воды испаряется больше, чем величина осадков, то проточные водоемы уменьшают сток вытекающих из них рек. Кроме того, сточные озера (как и водохранилища) перераспределяют речной сток во времени, оказывая на него регулирующее воздействие и выравнивая его в течение года (подробнее см. разд. 6.15.3). Степень регулирующего воздействия озер на сток воды, солей и наносов обратно пропорциональна коэффициенту условного водообмена Кв (формула (7.14)). Чем больше объем озера по сравнению с объемом годового стока реки, вытекающей из водоема, тем меньше Кв и более равномерен сток.
Озера оказывают, таким образом, регулирующее влияние не только на сток воды, но и на сток солей, наносов, теплоты. Температура воды рек, вытекающих из глубоких озер, в период нагревания ниже, а в период охлаждения — выше, чем на незарегулированных водоемами реках в тех же природных условиях.
Помимо непосредственного влияния озер на речной сток необходимо учитывать и их воздействие на природную среду в целом. Водоемы суши оказывают заметное влияние на местные климатические условия, уменьшая континентальность климата и увеличивая продолжительность весны и осени, на внутриматериковый влагооборот (незначительно), способствуя повышению осадков, появлению туманов и т. д. Влияют водоемы и на уровень грунтовых вод, в целом повышая его, на почвенно-растительный покров и животный мир сопредельных территорий, увеличивая разнообразие видового состава, численность, биомассу и т.д.
Озера широко используют для рыбного хозяйства, водного транспорта, водоснабжения, добычи минерального сырья, отдыха, туризма и спорта. Важно отметить необходимость комплексного и рационального использования водных и других ресурсов озер с обязательным учетом требований охраны природных (водных, земельных, рыбных и др.) ресурсов.
Проблема защиты природных ресурсов озер (особенно бессточных) неразрывно связана с рациональным использованием и охраной водных ресурсов в бассейнах рек, питающих эти озера. Это особенно хорошо видно на примере Аральского моря, судьба которого неразрывно связана с использованием водных ресурсов в бассейнах рек Амударьи и Сырдарьи (см. разд. 7.10). Изменение режима Аральского моря, вызванное резким сокращением стока впадающих в него рек, — наглядный пример крупномасштабного крайне негативного воздействия хозяйственной деятельности на природу.
Судьба Аральского моря — серьезное предостережение, показывающее, как опасно бесконтрольное использование водных ресурсов во взаимосвязанной системе речной бассейн — озеро. Этот пример должен серьезно насторожить при использовании водных ресурсов в бассейнах таких озер, как Иссык-Куль, Балхаш, Севан, да и Каспийского моря тоже. Сокращение стока рек, впадающих в озера Иссык-Куль и Балхаш, уже привело к снижению их уровня и увеличению солености воды. Значительное антропогенное понижение уровня воды в оз. Севан вызвало сильную эрозию в устьях рек с большим уклоном дна и, наоборот, заболачивание мелководных прибрежных районов и устьев рек с малым уклоном. В северной части Каспийского моря отмечено увеличение загрязненности вод.
Приведенные примеры показывают большую важность экологической и гидрологической научной экспертизы при любом крупном хозяйственном вмешательстве в природу, необходимость заблаговременного прогнозирования как естественных, так и антропогенных изменений режима рек и связанных с ними озер.
1 Вернадский В. К Избр. соч.- М., 1960. Т. IV. Кн. 2. С. 24
2 Антуан де Сент-Экзюпери. Планета людей//В сб. Избранное.— М., 1964. С. 275.
3 Climate Change 2001. The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the IPCC. Summary for Policymakers and Technical Summary. WMO/UNEP, 2001.
4 Всемирная конференция по изменению климата. Тезисы докладов. Москва. 29 сентября — 3 октября. 700 с.
5 Воробьев Ю. Л., Акимов В. А, Соколов Ю. И. Катастрофические наводнения начала XXI века: уроки и выводы. – М.: ДЭКС-ПРЕСС, 2003.-351 с.
6 Вернадский В. И. Избр. соч.— М, 1960. Т. IV. Кн. 2. С. 24.
7 Составляющие баланса солей в Мировом океане даны по О.А. Ачекину, В.И. Степанову, В.Н. Иваненкову и О.К. Бордовскому.
8 При описании природных объектов и процессов, а также методов исследований, связанных со снегом и льдом, обычно применяют следующую терминологию. Снежным и ледяным называют объекты, состоящие из снега и льда (например, снежный покров, снежный занос; ледяной покров, ледяной затор, ледяные иглы). Для характеристики понятий, имеющих отношение к снегу и льду, используют термины снеговой и ледовый (например, снеговой баланс, снеговая линия; ледовые ресурсы, ледовая переправа, ледовая разведка, ледовые явления).
9 Описание событий приведено ниже по данным В.В. Поповнина, Д.А. Петракова, О.В. Тугубалиной, С.С. Черноморца (географический факультет МГУ, 2003) и В.М. Котлякова, О.В. Рототаевой, Л.В. Десинова, И.А. Зотикова, Н.И. Осокина (Институт географии РАН, 2003).