- •(Интерактивный курс)
- •Саратов 2012
- •Предисловие
- •Часть I. Круговорот воды в природе и водные ресурсы земли Модуль 1.1. Вода на земном шаре.
- •Водные ресурсы земли
- •1.1.2. Изменение количества воды на земном шаре
- •1.1.3. Круговорот теплоты на земном шаре и роль в нем природных вод
- •1.1.4. Круговорот воды на земном шаре
- •1.1.5. Глобальный круговорот воды (гидрологический цикл)
- •1.1.6. Внутриматериковый влагооборот
- •1.1.7. Водообмен
- •1.1.8. Влияние антропогенного фактора на круговорот воды
- •Контрольные вопросы
- •М одуль 1.2. Физические основы гидрологических процессов
- •1.2.1. Фундаментальные законы физики и их использование при изучении водных объектов
- •1.2.2. Водный баланс
- •1.2.3. Баланс содержащихся в воде веществ
- •1.2.4. Тепловой баланс
- •1.2.5. Основные закономерности движения природных вод
- •1.2.6. Расход, энергия, работа и мощность водных потоков
- •1.2.7. Силы, действующие в водных объектах
- •1.2.8. Влияние гидрологических процессов на природные условия
- •Контрольные вопросы
- •Ч асть II. Процессы и компоненты в водных системах Модуль 2.1. Водные экосистемы, процессы и компоненты природных вод
- •2.1.1. Водные экосистемы
- •2.1.2. Процессы и компоненты природных вод
- •2.1.3. Наземный и грунтовый сток
- •2.1.4. Уровенный и скоростной режим рек
- •2.1.5. Тепловой режим и условия освещенности
- •2.1.6. Взвешенные и растворенные вещества
- •2.1.7. Поверхностные воды как сложная система
- •2.1.8. Общие сведения о физико-химических реакциях в природных водах
- •2.1.9. Растворение газов в природных водах
- •2.1.10. Биологическая продукция экосистем рек
- •Контрольные вопросы
- •М одуль 2.2. Русловой процесс
- •История развития понятия «русловые процессы»
- •Взаимодействие потока и русла (взаимосвязь, взаимоуправление, саморегулирование)
- •2.3.3. Типы руслового процесса
- •Типы речных пойм и их связь с типами руслового процесса
- •2.3.5. Степень врезанности и ширина поймы, как условия развития речного русла
- •Контрольные вопросы
- •Словарь терминов
- •Содержание
- •Гидрологические процессы и явления
2.1.4. Уровенный и скоростной режим рек
Уровенный режим определяется соотношением поступления и расхода воды. Питание рек может быть дождевым, снеговым, ледниковым и подземным. В большинстве случаев питание смешанное, причем соотношение его отдельных форм меняется в разных участках и в разное время года. Повышение уровня реки происходит в результате резкого усиления притока воды в русло рек за счет любых форм питания.
Скорость течения зависит главным образом от уклона ложа, колебаний уровня и величины площади сечения реки. С продвижением от истока к устью, как правило, скорость течения постепенно уменьшается. По поперечному сечению наибольшей она бывает в медиали, заметно меньшей - у берегов. В придонных слоях глубоких рек течение заметно слабее, чем у поверхности. Так как через русло реки в его смежных отрезках проходит практически одно и то же количество воды, скорость ее течения обратно пропорциональна площади сечения потока. Поэтому даже в соседних участках русла скорость течения может сильно различаться. Там, где русло, расширяясь и углубляясь, образует плес, течение ослабевает, а в местах сужения или уменьшения глубины - на перекатах - возрастает. Скорость течения в равнинных реках в межень обычно не превышает 1 м/с, в паводковое время поднимается до 1,5 - 2 м/с. Особо следует отметить, что поток воды в реках имеет турбулентный характер, обусловливающий энергичное перемешивание водной массы и выравнивание всех гидрологических градиентов (температурных, солевых, газовых и др.).
2.1.5. Тепловой режим и условия освещенности
Тепловой баланс рек складывается из энергии, поступающей в виде света, теплообмена с воздухом и потоками энергии, вносимыми наземным и подземным стоком.
Температура воды в реке зависит от характера питания реки, климата района, где она протекает, и различных ее гидрологических особенностей. Крупные реки, текущие в широтном направлении, несут теплые воды в высокие широты и холодные - в низкие. Так как вода в реках интенсивно перемешивается, ее температура в различных участках сечения потока сходна. Сезонные колебания температуры в реках обычно укладываются в амплитуду 0 - 30, а суточные 5 -10 градусов.
Свет быстро угасает в речной воде, если в ней много взвешенного материала, и доходит до дна, когда прозрачность достаточно высока. В реках прозрачность сильно меняется с переходом от паводкового периода (наибольшая мутность) к меженному.
2.1.6. Взвешенные и растворенные вещества
Взвешенные вещества в наибольшем количестве присутствуют в воде, когда скорость ее течения велика и ложе слагается из мягких пород. Минерализация воды сильно меняется по сезонам года, снижаясь во время паводка. В период межени за счет разбавления вод слабо минерализованными дождевыми водами концентрация может сильно изменяться по сезонам года. Количество фосфатов в равнинных реках выражается десятыми и сотыми долями миллиграмма на литр. Концентрация солей азота выше, чем фосфатов.
Растворенные органические вещества встречаются в речной воде в самых разных количествах в зависимости от характера питания. Перманганатная окисляемость воды в реках ледникового питания обычно не превышает 1 - 2 мг/л, при снежном и дождевом питании может подниматься до 15 - 20 мг/л. Особенно велика окисляемость в реках с болотной водой - до 64 мг/л 02. Во время обильного стока с поверхности суши (паводки) окисляемость речных вод заметно повышается.
Газовый режим рек, когда они не одеты ледяным покровом, обычно благоприятен для жизни гидробионтов. С момента ледостава концентрация кислорода в воде постепенно падает, и ее минимум наблюдается перед ледоходом. В реках с высокой окисляемостью воды в зимнее время, когда поступление кислорода из атмосферы практически исключается, газовый режим резко ухудшается, и нередко наблюдаются заморы. Углекислоты в речной воде летом очень немного, зимой ее концентрация заметно возрастает, особенно в реках с высокой окисляемостью воды. Сероводород в речных водах практически отсутствует, если они не загрязнены большим количеством различных бытовых и промышленных стоков.