40. Су массаларының тұрақтылығы және типтері

Судың араласу қарқындылығы оны тудыратын факторлармен қатар жекелеген су қабаттарының әсер ететін кедергісімен де анықталады. Су массасының тұрақтылығы. Су қабаттары аралығындағы кедергі күштері қабаттардың тығыздықтарының айырмашылығы артқан сайын өседі. Бұл құбылыс су массасының вертикал орнықтылығы деп аталады. Су қоймасында беттік және терең қабаттарда тұрақты араласу процесінің жүруіне байланысты орнайтын вертикал орнықтылық су массасының физика-химиялық сипаттамаларының біртексіздігін сақтауға және әр түрлі сипаттағы су массаларының тереңдік бойымен орналасуына ықпал етеді. Су қоймасында әр түрлі температуралы су қабаттарының орналасуы, яғни тығыздығы әртүрлі болып келетін қабаттардың болуы көлдің орнықты тепе-теңдігін мына жағдайда орнатады: егер массасы бойынша жеңіл су қабаттары одан ауыр салмақты қабаттардың үстінде орналасқан болса. Ал су тығыздығы тереңдік бойымен біркелкі болып келсе, онда су қоймасы массасының бейтарап тепе-теңдігі (безразличное равновесие) байқалады. Егер су қоймасының беткі бөліктерінде тығыздығы жоғары, ал төменгі қабаттарында тығыздығы төмен су қабаттары орналасса, онда су қоймасының орнықсыз (неустойчивое равновесие) тепе-теңдігі орнайды. Су массасының орнықтылығының өзгеруі көлдегі су массасының ауырлық центрінің өзгеруімен қоса жүреді. Тура температуралық стратификациялы көлде, яғни орнықты тепе- теңдік жағдайындағы көлде ауырлық центрі барлық қабаттарының температурасы 4°С болып келген осы көлге қарағанда төмен орналасады. Су массасының орнықтылығы артқан сайын бұл ауырлық центрінің орналасу тереңдігі өседі, ал орнықтылық төмендегенде керісінше кемиді. Көл су массасының тұрақсыз тепе-теңдігі жағдайында су массасының ауырлық центрі гомотермия кезіндегі су массасының ауырлық центрінен жоғары орналасуы да мүмкін. Су массасының орнықтылығының өлшем бірлігі ретінде В.Шмидт (1915 ж.) су қоймасындағы судың бейтарап жағдайынан оны орнықты жағдайына келтіруге жұмсалатын жел жұмысын қабылдады. Басқаша айтқанда су массасының орнықтылығы көлдегі барлық су массасын вертикал бойымен көлдің екі жағдайындағы центрлерінің айырмасына тең биіктікке көтеруге жұмсалатын жұмыс шамасына тең. Көлдің орнықтылығы Dм келесі өрнекпен анықталады: Dм (p_y-1)(y-y₀)F_ydy мұнда Н – максимал тереңдік; ρу – у тереңдіктегі судың тығыздығы; у0 – бейтарап жағдайдағы судың бетінен ауырлық центріне дейінгі арақашықтық; Fy – у тереңдіктегі изобатаман шектелген аудан. Көл қазаншұңқырының көлемдік функциясы және су тығыздығының функциясы белгісіз болғандықтан практикада Шмидт интегралы есептелінбейді, ол графиктік түрде шешіледі. Сонымен қатар су қоймасының орнықтылығы ретінде су тығыздығы градиентінің вертикал бойлық градиенті қолданылуы мүмкін: Dм= dp/dy, мұнда Dм – г/см3 өлшем бірлігімен өлшенеді. Dм оң таңбалы болса көлдің орнықты тепе-теңдігін (тереңдеген сайын су тығыздығы өседі), ал теріс таңбалы болса орнықсыз тепе-теңдігін көрсетеді, DМ =0 болған жағдайда су массасы біртекті – бейтарап жағдайда болып келеді.