книги из ГПНТБ / Богословский, Б. Б. Основы гидрологии суши. Реки, озера, водохранилища

Широтная зональность внутригодового распределения стока выражена достаточно четко. Наиболее 'плавным ходом стока в течение года (большей естественной зарегулированностью) от­ личается лесная зона. В зоне тундры при меньшем подземном питании и малом .врезе речных долин изменение стока резче. Не­ однородность распределения стока возрастает но мере перехода от лесной зоны через лесостепь и степь к полупустыням и пусты­ ням умеренной климатической зоны. В последних постоянного стока нет. Он происходит только в течение короткого весеннего периода таяния снегов. Сказанное хорошо иллюстрируется дан­ ными табл. 14, составленной по осредненным для географических зон СССР материалам (площади водосборов 1000—10 000 км2).

Т а б л и ц а 14

Среднее внутригодовое распределение стока рек

вразличных географических зонах СССР,

%от годового стока (по К. П. Воскресенскому)

Зональность в распределении стока внутри .года на террито­ рии СССР выражается в первую очередь в увеличении доли ве­ сеннего стока в годовом с севера на юг — от лесной зоны ж зоне полупустынь—в 1,5—2 раза. С ростом контиментальности кли­ мата эти различия выступают резче. Летне-осенний сток умень­ шается в том же направлении, в котором возрастает весенний — от 25—30% в лесной до 5—10% и меньше в зоне полупустынь. Его изменения также резче в континентальных районах.

Внутризональные изменения сезонного стока выражены так­ же достаточно четко. С возрастанием континентальноети клима­ та с запада на восток весенний сток увеличивается от 35% годо­ вого в Прибалтике до 60% в Приуралье и 60—70% на Среднесибирском плоскогорье. Дальше на .восток он уменьшается: с ростом влияния Тихого океана.

Летне-осенний сток уменьшается от 30% в Прибалтике до 25% в Предуралье, 15% в Зауралье, 20% на Среднесибирском плоскогорье и дальше к востоку возрастает до 30% в бассейне Алдана и до 60% в некоторых районах Приморья, а на большей части Забайкалья достигает 90% •

Зимний сток убывает в том же направлении (с запада на восток), но его изменения выражены резче в связи с низкими

Г л а в а в т о р а я .

ОЗЕРА И ВОДОХРАНИЛИЩА

Вода озера заполняет .до некоторого уровня котловину — углубление земной поверхности, не имеющее одностороннего уклона. Озера относятся к группе водоемов замедленного стока (-водообмена), включающей также искусстве,иные озера — водо­ хранилища и болота.

Основное отличие озер от рек — -отсутствие в ни-х постоянно­ го течения, обусловленного уклоном ложа. От морей озера от­ личаются отсутствием постоянного водообмена с океаном.

Характерной особенностью озер, связанной с их замедлен­ ным водообменом, является накопление (аккумуляция) в них растворенных, взвешенных и влекомых -наносов, приносимых с водосбора, а также элементов, поступающих в результате жизне­

ном испарении и уменьшении водного стока), уменьшении твер­ дого стока и регулирований химического;

2)в воздействии на микроклимат окружающих территорий;

3)в изменении, в результате химических и биологических процессов, минерализации и состава поступающих вод;

4)в -накоплении поступающих с в-од-ой и в результате проис­ ходящих в самих водоемах процессов веществ и образовании из

них новых горных пород (торфа, сапропеля, мела, мергеля

идр.); 5) в формировании специфической среды для жизни орга­

низмов.

1. Озерная котловина

Озерные котловины -могут возникать при любых рельефо-об­ разующих процессах, в связи с чем генетическая классификация их основывается на геоморфологических признаках.

Т е к т о н и ч е с к и е котловины приурочены к -областям крупных тектонических преобразований земной коры. Они рас­ полагаются в трещинах, сбросах, грабенах. К ним относятся наиболее крупные и глубокие -озера — Ка-спий, Ладожское, Онежское, Байкал, Иссык-Куль, Севан, озера африканского

133

они в областях древней или современной вулканической деятель­ ности (Исландия, Италия, Сицилия, Япония, Камчатка, Закав­

ловинные) озера горных областей (Альп, Кавказа и др.). Вто­ рые располагаются среди моренных отложений областей древне­ го оледенения (север и северо-запад Европейской части СССР, Прибалтика, Канада, США), встречаются и в предгорьях,

Г и д р о г е н н ы е озерные котловины связаны с эрозионной и аккумулятивной деятельностью репных или морских ©од.-Кним относятся старицы, широко распространенные в долинах рек; плесы пересыхающих рек; расширения долин и русел рек, озера дельт крупных рек (Волжские ильмени, озера дельты Лены и др.), часть которых связана только с рекой, часть -испытывает воздействие моря; озера морских побережий: лагунные —отчле­ ненные от -моря наносами заливы и лиманы — устьевые участки рек, отчлененные от моря косами или барами.

П р ос а д о ч н.ы е, образование которых вызвано просадкой грунта в результате действия подземных вод или таяния льда в ■грунте. К ним относятся карстовые, суффози-онные и терм-окар- ■стовые котло-ви-ны. Ка - р с т о в ые характерны для районов зале­ гания известняков, доломитов, гипсов, в кот-ррых в результате химического воздействия подземных -вод образуются провалы. Котловины их обычно конусообразные, среди них много периоди­ чески исчезающих озер. Есть и подземные озера -в пещерах. Кар­ стовые озера широко распространены ,на Урале, в Обо-н’ежье (между Онежским и Белым озером), в Горьковской, Архангель­ ской областях, ,в Крыму, на Кавказе. С у ф ф о з и о н н ы е воз­ никают в районах, где подземные воды вымывают из грунтов некоторые цементирующие с-оли и мелйие частицы, вызывая про­ садки. Котловины -обычно с пологими -склонами и малыми глубина-ми. Типичны скн-и для лесостепных и степ-ных районов с недостаточным увлажнением, В С-ССР их больше всего на юге Западной Сибири. Т-е-рмо к а р с т о в ы е , известные также под якутским названием аласов,— оз-ера районов вечной мерзлоты, возникающие на участках протаивания ее и связанного с ним оседания грунта. Котло-вины большей частью мелкие. Часто об­ разуются на вырубках и -местах лесных пожаров. Широко рас­ пространены в тундре, много их в тайге Сибири. К этой же гру-п-

134

пе относятся котловины, возникающие на местах таяния ископа­

нилища и пруды, обрадованные подпруживанием плотинами рек,

2.Морфометрические характеристики озер

Кморфометрическим показателям (характеристикам) озер принадлежат абсолютные и относительные величины, характери­ зующие размеры и форму озерной котловины и количество на­ ходящейся в ней воды. Морфометрические особенности озер ока­ зывают существенное воздействие на их режим. Так, при прочих равных условиях в мелком озере с большой площадью поверх­ ности вода сильнее перемешивается ветром, интенсивнее, чем в глубоком, нагребается и охлаждается и т. п.

Основой для определения морфометрических показателей служит план озера в изобатах, построенный по результатам про­ меров (рис. 31). Эти показатели относятся к определенному уровню (обычно к среднему). Они изменяются при колебаниях уровня и изменениях котловин — заполнении наносами, перера­ ботке берегов.

Косновным морфометрическим характеристикам озер отно­

сятся длина, ширина, длина и изрезанноеть береговой линии, площадь зеркала, объем, средняя и максимальная глубина, ко­ эффициент формы.

Д л и н а (L) — кратчайшее расстояние (в метрах или кило­ метрах) между двумя наиболее удаленными друг -от друга точ­ ками береговой линии озера, измеренное по его поверхности. В зависимости от формы озеро может изображаться на плане прямой или ломаной линией, нигде *не пересекающей берегов.

Ш и р и н а (В) в метрах или километрах— средняя (Вср)— частное от деления площади поверхности, озера (fо) на его дли­ ну (L), максимальная (Вмакс )— наибольшее расстояние между берегами по перпендикуляру к длине озера.

Д л и н а б е р е г о в о й л и н и и (/) в метрах или километ­ рах измеряется по урезу воды (нулевой изобате). Р а з в и т и е

135

136

площадь которого равна площади озера:

К1

"2 V J ^ '

П л о щ а д ь п о в е р х н о с т и (зеркала) /0 и площади, огра­ ниченные изобатами (fi f2, ..., f„), в квадратных метрах или квад­ ратных .километрах определяются планиметрированием. Площа­ ди, ограниченные изобатами, характеризуют изменение площа­ ди зеркала при понижении уровня и используются при расчете объема озера.

(

О б ъ е м (V) в кубических метрах или кубических километ­ рах определяется аналитическим или графическим способом. В первом случае определяются объемы слоев воды озера, огра­ ниченные плоскостями изобат, принимаемые за правильные гео­ метрические тела (усеченные конусы, призмы), и путем сумми­ рования их вычисляется объем всего озера: V— %Vi. При рас­ чете объемов слоев более точные результаты дает формула

усеченного конуса (усеченной пирамиды):

^=4 (h+ ъ + у ш ,

/де h — сечение изобат;

/2 — площади, ограниченные изобатами.

Для приближенных расчетов применяется формула призмы

V=*-r (f,+ /•,).

137

Для графического расчета объема ’используется батиграфическая кривая (ем. ниже).

Максимальная глубина (Ямакс ) в метрах находится по дан­ ным промеров. Средняя глубина (Н ср) равняется частному от­ деления объема озера на площадь его зеркала: Hcv = Vjf0.

Форма озерной котловины характеризуется коэффициентом

Зависимость площади зеркала и Объема -озера от уровня (глубины) графически изображается батиграфической и -объем­ ной кривыми (рис. 32), на которых по вертикали откладывается глубина или отметка уровня, по горизонтали — площадь и объ­ ем. Определив площадь, заключенную между осями координат и батиграфической кривой, и умножив ее на значение единицы площади в масштабе чертежа, получим объем озера. Аналогич­ но можно определить и объемы слоев воды.

Пользуясь батиграфической и Объемной кривыми, можно по данным о колебаниях уровня озера определить изменения пло­ щади его эегжала и объема1.

На озерную котловину воздействуют водосбор, вода озера и населяющие ее организмы. В результате их воздействия котло­ вина непрерывно преобразуется. Основную роль в формировании котловины играют заиление (накопление донных отложений) и переработка берегов. Интенсивность переработки берегов, про­ исходящая под действием волн, зависит от их геологического строения, крутизны, высоты,колебаний уровня озера, высот волн,

138

начальный склон котловины, верхняя часть которого разрушается волнами, а на нижней отлагается грунт, преобразуется в озер­ ный берег (рис33). Верхняя часть берега, формирующаяся в ре­ зультате разрушения грунта .волнами, делится на крутой, часто отвесный береговой склон (клиф) и расположенное под ним бо­ лее пологое побережье, частью 'покрытое продуктами размыва. Ниже поверхности минимального уровня озера лежит пологая бе­ реговая отмель, верхняя часть которой сформирована абразией, нижняя — аккумуляцией. От береговой отмели к глубокой части озера круто спускается аккумулятивная осыпь. В зависимости от

первоначального строения берега и действующих факторов про­ фили берегов могут отличаться от рассмотренного ,и иметь раз­ личную форму.

Заиление котловины происходит в результате отложения на дне приносимых с бассейна наносов, продуктов размыва берегов и остатков водных организмов. Во многих озерах слой донных отложений в несколько раз превышает современную глубину воды. В процессе формирования котловины береговая линия сглаживается (мысы размываются, заливы заполняются нано­ сами), дно выравнивается при заилении глубоких участков его.

По строению котловины, особенностям режима и условиям жизни в озере четко выделяются две области: 'прибрежная — л и т о-p а л ь, в которой дно подвержено действию волн, и откры­ тая, центральная—не л а г и а ль. Дно пелатиали называется п р о ф у н д а л ь ю . 'Литораль обычно совпадает с береговой от­

гиали является сублитораль.

139