Гидрология ответы

4. Место гидрологии в системе народного хозяйства

Возрастающие требования, предъявляемые к знаниям о водах земного шара, обусловили необходимость расширения исследований водных объектов и процессов, происходящих в них, что способствовало выделению всех вопросов, относящихся к данной области знания, в самостоятельную научную дисциплину - Гидрологию.

Она имеет колоссальное значение и ключевое место в народном хозяйстве.

Какие вопросы и задачи решает гидрология?

−организация водоснабжения населённых пунктов и промышленных предприятий;

−использование силы падения текучих вод;

−развитие водного транспорта;

−орошение земель и обводнение пастбищ.

−предупреждение наводнений и выявление закономерностей приливов и отливов;

−регулирование и перераспределение стоков;

−создание единой водохозяйственной системы мероприятий;

−учёт водных объектов территории государства;

−оценка/учёт количества и качества воды;

−учёт вод и ведение водного кадастра;

−исследование водных объектов и процессов, происходящих в них;

−иные задачи, связанные с использование водных ресурсов/территорий.

5.Гидрологический режим

ГИДРОЛОГИ́ЧЕСКИЙ РЕЖИ́М, закономерные изменения состояния водных объектов (океанов, морей, рек, озёр, водохранилищ, подземных вод и др.), обусловленные воздействием природных (климатич., геоморфологич. и др.) факторов и хозяйств. деятельности человека.

Г. р. проявляется в изменениях гидрологич. характеристик во времени (вековые, многолетние, сезонные, кратковременные) и в пространстве (по горизонтальному срезу или по глубине водных объектов). К числу гидрологич. характеристик (или элементов Г. р.) относят характеристики водного (уровни и расходы воды, скорости течения, уклоны водной поверхности), термического (темп-ра воды, тепловой сток), ледового (ледовые явления, толщина ледяного покрова), гидрохимического (минерализация, или солёность воды, солевой состав воды, содержание газов, биогенных, органических, загрязняющих веществ) режимов; режима наносов (мутность воды, расходы взвешенных и влекомых наносов, крупность наносов и донных отложений); руслового режима для рек и каналов и динамики берегов для океанов, морей, озёр, водохранилищ (эрозионно-аккумуля- тивные процессы, абразия, изменение морфометрич. характеристик водных объектов). Гидрологический режим реки во многом зависит от перечня переменных во времени основных факторов, обусловливающих высоту и опасность наводнения: а) при весеннем половодье: запас воды в снежном покрове перед началом весеннего половодья; атмосферные осадки в период снеготаяния и половодья; осенне-зимнее увлажнение почвы к началу снеготаяния; глубина промерзания почвы к началу снеготаяния; ледяная корка на почве (во время зимних оттепелей); интенсивность снеготаяния; сочетание волн половодья крупных притоков основной реки; б) при дождевых паводках: преобладание горного типа местности с большими уклонами русел рек;

частота и интенсивность дождей (ливней); запас воды в сезонных снегах; вертикальная зональность климата (в горах); скорости течения рек; влияние океанских (морских) пространств (Дальний Восток, Кавказ); время добегания ливневого стока (дождевых осадков);в) при ледовых заторах и зажорах: запас воды в снежном покрове перед весенним половодьем; конфигурация русел рек, наличие крутых поворотов и сужений; направление течения реки (особенно с юга на север); в связи с этим задержка вскрытия ледового покрова; малый расход воды; большая толщина ледового покрова; режим образования льда осенью (особенно для зажоров); г) при селевых потоках: преобладание горной местности с уклонами более 15 %; наличие большого количества грунтового материала; наличие нужного объема воды для смыва (сноса) рыхлого грунта; ливневые осадки, прорывы моренных и завальных озер; обвалы, оползни, землетрясения; д) при ветровых нагонах: сильные ветры в сторону суши (со скоростью 25-30 м/с); малая высота прибрежной местности; наличие дельты реки. Все указанные компоненты водного баланса и гидрологического режима могут непосредственно измеряться и анализироваться работниками метеостанций и гидропостов по специальным методикам. Изменения начертания береговой линии и русла реки, изменения глубин, появление новых мелей, островов, обмеление и пересыхание рек, подмыв и перемещение правых берегов рек под влиянием вращения земного шара (силы Кориолиса) также являются результатом изменения гидрологического режима этих водных объектов. Влияние хозяйственной деятельности людей на изменение гидрологического режима водных объектов в основном отрицательное: вырубка лесов, создание гидроузлов и водохранилищ, осушение болот и торфоразработки, ирригация и мелиорация, промышленные заборы воды из рек и водоемов, дноуглубительные и русловыпрямительные работы и т.п. В настоящее время на реках РФ определено 9 основных типов гидрологического режима рек (по Зайкову Б.Д., Кузину П.С., Чеботареву А.И.): Северо-Европейский, Восточно-Европейский, Причерноморский, СевероКавказский, Уральский, Западно-Сибирский, Алтайский, Восточно-Сибирский и Дальневосточный.

Гидрологический режим озер, водохранилищ и внутренних морей значительно отличается от гидрологического режима рек. Например, длительность стояния высоких уровней воды в них намного больше, чем на реках. Указанные водоемы подвержены ветровым нагонам и сгонам воды. Чем крупнее водоем и меньше его глубина, тем больших размеров достигают уровни нагона и сгона.

6. Мифы в современной гидрологии

МИФ:

Наблюдавшийся в последние десятилетия рост глобальной температуры связан с парниковым эффектом.

МИФ:

Уровень и масса воды в океане постоянно растут в связи с парниковым эффектом, таянием Гренландии, Антарктиды и горных ледников.

Есть «случайноеблуждание». Случайное блуждание — математическая модель процесса случайных изменений —шагов в дискретные моменты времени. При этом предполагается, что изменение на каждом шаге не зависит от предыдущих и от времени. Случайное блуждание(или броуновское движение или randomwalk)—это процесс с независимыми приращениями, причём каждое приращение обладает нулевым средним. Пример такого процесса: берем монетку и кидаем. Если орел, то очередное приращение равно +1, если решка—очередное приращение равно -1.

Кидаем много раз и суммируем нарастающим итогом. В общем, проще не придумаешь.

7. Иерархия взаимовложенностей среды обитания планеты Земля

Методы исследований

Основа познания закономерностей формирования гидрологического режимаэто длительные наблюдения на гидрометеорологической сети.

Имея такое огромное количество рек и озёр, нет практической возможности наблюдать и изучать режим каждой реки или озера. Расставляют наблюдательные станции на тех объектах , в которых результаты наблюдений могли характеризовать гидрологический режим не только в местах наблюдений, но и в смежных с ними районах.

Экспериментальные методы

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ стока и водного баланса

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ гидрологических процессов

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ динамики водных масс и русловых процессов

9.Основные физические свойства воды, снега, льда

Жидкая вода в тонких слоях бесцветна, а в толстых имеет голубовато-зеленый оттенок. Чистая вода, без примесей, почти не проводит электрический ток. Температура замерзания дистиллированной воды принята за 0° С, а температура кипения при нормальном давлении - за 100°С. Природная вода никогда не бывает совершенно чистой.

Строение воды. Вода состоит из 11,11% водорода и 88,89% кислорода (по весу). При образовании воды с одним атомом кислорода соединяются два атома водорода. В молекуле воды атомы водорода и кислорода расположены по углам равнобедренного треугольника: при вершине находится атом кислорода, а в углах при основании - по атому водорода; угол при вершине треугольника около 105°, а расстояние между ядрами водорода и кислорода около 0,97*10-8 см, и между ядрами водорода 1,53*10-8 см.

Молекула воды характеризуется значительной полярностью вследствие того, что в ней оба атома водорода располагаются не на прямой, проведенной через центр атома кислорода, а как бы по одну сторону от атома кислорода. Это приводит к неравномерности распределения электрических зарядов. Сторона молекулы с атомом кислорода имеет некоторый избыток отрицательного заряда, а противоположная сторона, в которой размещены атомы водорода - избыток положительного заряда электричества. Наличием полярности и некоторых других сил обусловлена способность молекул воды объединяться в агрегаты по несколько молекул.

Простейшую формулу H2O имеет молекула парообразной воды. Молекула воды в жидком состоянии представляет собой объединение двух простых молекул (Н2O)2, молекула льда - объединение трех простых молекул (Н20)з. Простая, не объединившаяся с другой, молекула воды Н20 называется гидроль, образование из двух объединившихся молекул воды, т. е. (Н20)2, - дигидроль, а соединение из трех простых молекул (Н20)з - тригидроль. Образование дигидроля и тригидроля происходит вследствие притяжения

молекул воды друг к другу в результате отмеченного выше эффекта полярности, свойственного молекулам воды.

Во льду преобладают молекулы тригидроля, имеющие наибольший объем, а простые, необъединившиеся молекулы в нем отсутствуют. В парообразном состоянии при температуре свыше 100°С, вода состоит главным образом из молекул гидроля, так как значительная скорость движения молекул при этой температуре нарушает ассоциацию (объединение) молекул. В жидком состоянии вода представляет собой смесь гидроля, дигидроля и тригидроля, соотношение между которыми меняется с изменением температуры.

Существует и вторая модель строения воды. Исследование воды при помощи спектрального анализа показывает, что структура расположения кристаллов в молекуле воды при температурах ниже 4°С, включая и фазу льда, сходна со строением кристалла тридимита, а при более высоких температурах - со строением кристалла кварца. При понижении температуры кварцевая структура воды постепенно замещается тридимитовой. Принимая во внимание, что лед по структуре сходен с тридимитом (т. е. подобен графиту), и предполагая, что строение воды подобно строению кварца (т. е. алмаза), можно понять, что замещение одной структуры другой приводит к возникновению аномалий воды, в частности, к уменьшению плотности при замерзании.

Плотность и удельный объем. Под плотностью воды r понимается отношение ее

массы m к объему V, занимаемому ею при данной температуре, т.е. r = m/V где r - в г/см3.

За единицу плотности принята плотность дистиллированной воды при 4°С.