Biblioteka-Lektsii_gidrologia_ukr

1) Механізм плину рік.

2) Швидкості бігу води, рівні води.

3) Річковий стік і його складові.

4) Вплив господарської діяльності людини на стік.

5) Норма стоку.

6) Водоносність рік і її внутрірічний розподіл.

1 Механізм плину рік

Уприроді існує два режими руху рідини - ламінарний і турбулентний. Ламінарний - паралельноструйний. Рух залежить від в'язкості рідини. Перемішування і потоці носить характер молекулярної дифузії. Ламінарний режим характерний для підземних потоків, що протікають у дрібнозернистих ґрунтах.

Урічкових потоках рух турбулентний. Характерною рисою турбулентного режиму є пульсація швидкості, тобто зміна її в часі в кожній крапці по величині і напрямку. Найбільші швидкості спостерігаються на поверхні потоку. У річковому потоці швидкість у дна практично нe дорівнює нулю. Турбулентний рух практично не залежить від в'язкості рідини.

Поряд із загальним рухом потоку можна помітити рух окремих мас води, протягом короткого часу ведучих як би самостійне існування. Цим, мабуть, порозумівається поява на поверхні турбулентного потоку маленьких лійок - вирів, що швидко з'являються і так само швидко зникаючих, що як би розчиняються.

При нерівномірному русі ухил, швидкості, живий перетин не змінюються в даному перетині

вчасі, але змінюються по довжині потоку. Цей вид руху спостерігається в ріках у період межені при стійких витратах води в них, а також в умовах підпору, утвореного греблею.

Несталий рух - це такий, при якому всі гідравлічні елементи потоку (ухили, швидкості, площа живого перетину) на розглянутій ділянці змінюються і в часі і по довжині. Несталий рух характерний для рік під час проходження паводків і повідь.

При рівномірному русі ухил поверхні потоку дорівнює уклону дна і водяна поверхня рівнобіжна вирівняної поверхні дна. Нерівномірний рух може бути уповільненим і прискореним.

2 Швидкості бігу води, рівні води

Швидкості плину в ріках неоднакові в різних крапках по токи: вони змінюються і по глибині і по ширині живого перетину.

Найменші швидкості спостерігаються у дна, що зв'язано з впливом шорсткості русла. От дна до поверхні наростання швидкості спочатку відбувається швидко, а потім сповільнюється, і максимум у відкритих потоках досягається в поверхні чи на відстані 0,2 м от поверхні.

Криві зміни швидкостей по вертикали називаються годографами чи епюрами швидкостей. На розподіл швидкостей по вертикали великий вплив роблять нерівності в рельєфі дна, крижаний покрив, вітер і водяна рослинність.

Рівні води в двох пунктах в однієї і той же фазі водяного режиму ріки, називаються відповідними. Максимуми і мінімуми в нижньому пункті спостерігаються пізніше в порівнянні з верхнім. Між відповідними рівнями завжди існує чітко виражена залежність.

3 Річковий стік і його складові

Стok утвориться в результаті випадання дощів чи танення снігу і льоду в горах, частина води, що надійшла на поверхню землі, затрачається в першу чергу на заповнення негативних форм мікрорельєфу (поглиблень) і на усмоктування в ґрунт. Тільки після заповнення окремих поглиблень і після того моменту, як інтенсивність дощу чи танення снігу і льоду стане перевершувати інтенсивність інфільтрації, виникає стік.

Вода стікає по поверхні землі звичайно не суцільним шаром, а у виді окремих тонких струменів чи струмочків, що зливаються разом, доходять до русел спочатку тимчасових водотоків, а потім утворять постійні потоки, що несуть свої води в руслі, що сформувалося.

22

Стік, що відбувається по поверхні землі, називається поверхневим чи схіловим стоком. Стік, що відбувається по руслової сети водозбору, називається русловим чи річковим стоком.

Поверхневий стік не ототожнюється з поняттям поверхневі води. До поверхневих вод відносяться води рік, озер, водоймищ.

Убагатьох місцях, як, наприклад, у лісовій зоні, поверхневий стік, як правило, невеликий, а іноді й відсутній зовсім. Велика частина дощових і снігових вод стікає іншими шляхами. Просочуючись через ґрунт, ці води поповнюють запаси ґрунтових і ґрунтових вод і попадають

урічкову мережу підземними шляхами у виді ґрунтового стоку з зони аерації і власне ґрунтового з більш глибоких водоносних обріїв. У зв'язку з цим виділяється ґрунтовий (подповерхневий) стік і підземний (ґрунтовий) стік. Річковий стік є сумарним поверхневим і підземним стоком.

Для кількісної оцінки стоку рік застосовуються наступні характеристики:

Обсяг стоку W м3 чи км3 - кількість води, що протікає в руслі ріки через даний створ за

проміжок часу Т доби.

Модуль стоку М л/(с х км2) - кількість води, що стікає з одиниці площі в одиницю часу. Шар стоку В - шар води в міліметрах, рівномірно розподіленої по площі F і стікаючої з

водозбору за деякий проміжок часу Т доби.

Коефіцієнт стоку - відношення величини шару стоку з даної площі за деякий проміжок часу до величини шару атмосферних опадів, що випадають на цю площу за цей проміжок часу.

Сумарний річковий стік шляхом розчленовування гідрографа поділяють на дві складові: на поверхневий (паводковий) і підземний стік. Останній є найбільш стійким.

Урізних ландшафтних зонах і усередині зон співвідношення між поверхневим і підземним стоком неоднакові, що створює специфічні особливості режиму річкового стоку і його розподілу по території.

Основними факторами стоку, що визначають його розвиток, є кліматичні. Клімат впливає на стік не тільки безпосередньо, але і через інші природні фактори: ґрунт, рослинність, рельєф.

Витрата води на інфільтрацію залежить від властивостей ґрунту, а випар ґрунтової вологи - от співвідношення тепла і вологи в річковому басейні. При великому змісті води в ґрунті випаруєте обмежується кількістю тепла, що надходить, при малому воно залежить від наявності вологи в ґрунті.

Випар з поверхні річкового басейну складається з випару з ґрунту, включаючи транспірацію рослин, з поверхні водойм, що знаходяться на його території, і з поверхні сніжного покрова. Сумарний випар з поверхні суші, крім метеорологічних факторів, залежить від змісту води в ґрунті, їхніх водно-фізичних властивостей і характеру рослинного покрова.

Процес транспірації рослин залежить не тільки от співвідношення тепла і вологи, але й от фізіологічних особливостей рослин.

4 Вплив господарської діяльності на стік

У сучасних умовах широкого використання водяних ресурсів і проведення агрономічних, агролесомеліоративних і гідромеліоративних заходів на великих територіях країни господарська діяльність людини впливає як безпосередньо на стік, так і на умови його формування.

Створення водоймищ викликає збільшення утрат води на випар і зменшення стоку, особливо в посушливих районах. Ця неминуча витрата з надлишком перекривається користю от водоймищ, що дозволяють зменшувати стік у періоди паводків і збільшувати в періоди межені.

Штучне зрошення в зоні недостатнього зволоження вимагає водозабору з рік, створює зовсім нові умови водяного режиму ґрунтів, викликає збільшення витрати води на випар і транспірацію і тим самим зменшує величину стоку рік. У ряді районів Середньої Азії і Кавказу води деяких рік цілком розбираються на зрошення і в даний час не досягають рік, у які вони ніколи впадали.

Оранка території, польові лісонасадження, заходи, проведені по підвищенню родючості ґрунтів, вносять зміни в структуру водяного балансу і тим самим впливають на стік, головним чином у результаті змін водно-фізичних властивостей ґрунтів.

23

5 Норма стоку

Стік рік міняється з року в рік. У цих коливаннях немає строгої закономірності. Разом з тим величина річного стоку коливається біля деякої середньої величини, причому амплітуда таких коливань неоднакова в різних фізико-географічних районах. Ряд величин річного стоку можна розглядати як ряд "випадкових" величин.

Норма стоку являє собою стійку величину, тобто середня арифметична величина, обчислена за досить тривалий період. Поняття про стійкість норми стоку є не зовсім вірним. Кліматичні фактори на больших просторах не залишаються незмінними протягом тривалих періодів, не тільки доісторичних, але й історичних. Мається ряд свідчень змін клімату, що, природно, викликають зміни величин стоку. Ці коливання носять циклічний характер із тривалістю циклів близько 1800 років; вологі цикли змінюються посушливими і на зміну останнім знову приходять вологі. Крім циклічних коливань стоку, викликаних циклічними ж коливаннями кліматичних факторів, зміни стоку викликаються господарською діяльністю людини. Ці зміни носять звичайно односторонньо спрямований характер. З огляду на циклічні коливання стоку, прийнято вважати нормою річного стоку середню арифметичну його величину, обчислену за тривалий період, що включає не менш двох повних циклів коливань стоку.

Цикл складається з двох фаз водності - багатоводної і маловодний.

6 Водоносність рік

Водоносність рік земної кулі коливається в широких межах. Сама багатоводна ріка світу -

Амазонка, в устя якої, по наближених вимірах і розрахункам, средерічна витрата води досягає

175 000 м3/с.

Коливання річного стоку рік відбуваються під впливом метеорологічних факторів. Характер цього впливу міняється в залежності от ландшафтних умов. Коливання річного стоку рік можна охарактеризувати або мінливістю його в окремі роки, або шляхом аналізу коливань у хронологічній послідовності.

Для характеристики мінливості річного стоку в практиці гідрологічний розрахунків широко застосовуються методи математичної статистики, зокрема криві розподілу і забезпеченості.

Криві забезпеченості дозволяють визначити величину стоку різної заданої забезпеченості (Р %) чи повторюваності (у середньому раз у N років). За матеріалами спостережень будуються емпіричні криві забезпеченості

Упрактиці гідрологічних розрахунків частіше користаються біноміальної асиметричної криві, чи криві розподілу Пирсона ІІІ типу. Параметрами теоретичної кривої забезпеченості є:

1) середня арифметична величина ряду; 2) коефіцієнт мінливості, чи варіації, річного стоку Сг; 3) коефіцієнт асиметрії річного стоку З.

Параметри визначаються за матеріалами спостережень. Коефіцієнт варіації річного стоку характеризує ступінь мінливості річних величин стоку щодо його норми.

Опади визначають можливість утворення стоку. Якщо частина опадів випадає у твердому виді, то вони зберігаються на поверхні басейну у виді сніжного покрова і тільки надалі, при настанні позитивних температур повітря і таненні снігу, утворять стік. Якщо іншим джерелам харчування належить незначна роль, як, наприклад, у рік казахстанського типу, то на судьбу весняного стоку приходиться от 80 до 100% річної його величини. По мер збільшення доли дощового і ґрунтового харчування внутрірічний розподіл стоку становиться більш рівномірним.

Урайонах із суворою і тривалою зимою хвиля весняного повіддя зрушується до польоту, відповідно до чим зростає доля літнього стоку.

Увисокогірних районах, де основними джерелами харчування є високогірні сніги і льодовики і де танення цих запасів вологи у твердому виді відбувається під впливом сонячної радіації і температури повітря, річний стік випливає температурі повітря.

Якщо опади випадають у рідкому виді, внутрірічний розподіл стоку визначається режимом опадів.

Великий регулюючий вплив на розподіл стоку протягом року роблять озера і водоймища. Озера накопичують воду в період підвищеного стоку і віддають її в наступний період.

24

Лекція 7 Річкові наноси. Руслові процеси

1.Енергія і робота рік.

2.Формування річкових наносів.

3.Основні характеристики річкових наносів.

4.Руслові процеси і їхня типізація.

5.Плеси і перекати, меандри.

6.Термічний режим рік і його фактори.

7.Річний термічний режим.

8.Розподіл температури води по живому перетині і довжині ріки.

1 Енергія і робота рік

Вода, що стікає по поверхні землі і переноси рік, має енергію, тобто здатністю робити роботу. Потенційна енергія ріки на ділянці довжиною L км при падінні h м і при середній витраті на цій же ділянці Q м3/год в одиницю часу дорівнює:

Е= 9,81 х 103Qх h Дж.

Величина секундної енергії на даній ділянці ріки, переведена в кіловати, називається кадастровою потужністю. Потужність на даній ділянці ріки, виражена в кіловатах, дорівнює N=9,8Qh. Якщо величину N розділити на довжину ділянки L, то вийде питома кілометрова потужність ріки: Nуд=N/L.

Сума потужностей ділянок ріки на всьому її протязі називається повною потужністю ріки. Потенційна потужність рік СНД складає близько 500 млн. квт.

В даний час водяна енергія потоку широко використовується для виробництва електричної енергії на гідроелектричних станціях (ГЕС). Для цієї мети за допомогою гребель енергію рік зосереджують у визначених місцях ріки.

У природних умовах енергія, який володіє вода, що стікає по поверхні землі і по руслах рік, затрачається на подолання тертя між частками води, тертя об земну поверхню й об дно і береги русявів, на перенос наносів у зваженому і вабленому стані, перенос розчинених речовин і стирання твердих часток. У результаті цієї роботи відбуваються процеси ерозії й акумуляції наносів, що приводить до зміни форм земної поверхні, обрисів і глибин річкових русявів.

2 Формування річкових наносів

Річковими наносами називаються тверді мінеральні частки, стерпні потоком і формуючі руслові і заплавні відкладення. Річкові наноси утворяться з продуктів вивітрювання, ерозії гірських порід і ґрунтів.

Водяна ерозія, руйнування земної поверхні під дією текучих вод, являє собою найбільш активний процес, що збагачує ріки наносами. Вона підрозділяється на схилову і руслову.

Схилова ерозія - розмиви і змиви ґрунтів і гірських порід сніговими і дощовими водами, що стікають по схилі.

Руслова ерозія - розмиви водяними потоками, що протікають у руслах, корінних порід дна і берегів русла і схилів долин.

Упроцесі схилової ерозії поточна вода руйнує зв’язність часток ґрунтів і гірських порід

ізмиває (зносить) їх у зниження - балки стоку, що і є основними шляхами виносу продуктів ерозії з водозбору. Разом зі сніговими і дощовими водами матеріал змиву з водозбору надходить у наступні за балками ланки тимчасово діючої гідрографічної мережі - лощини, суходоли. У них процеси ерозії підсилюються і також здійснюється розмив, перенос і в остаточному підсумку винос продуктів розмиву в ріки.

Очевидно, що не всі продукти ерозії попадають у ріки. Значна частина їх затримується

по шляху стоку поверхневих вод і заповнює поглиблення земної поверхні. Проте та частина продуктів ерозії поверхні басейну, що досягає русявів рік, є істотним джерелом формування річкових наносів.

Води рік розмивають береги і дно русла. Однак наноси, що надходять за рахунок цих процесів, є лише частиною річкових наносів, причому деяка частка їх являє собою продукти

25

розмиву, які раніше відклалися в руслі наносів, принесених з поверхні басейну. Інтенсивність водяної ерозії залежить насамперед від енергії текучих вод і потім від

опірності розмиву поверхні, по якій стікають ці води. Енергія текучих вод на деякій ділянці, як відомо, визначається їхньою витратою і падінням. От чому водяна ерозія при тих самих величинах стоку найбільше яскраво виражена в гірських районах і значно слабкіше на рівнинах. Велике значення в розвитку ерозії має режим стоку: зі збільшенням стоку у визначені сезони відбувається посилення ерозії.

Опірність поверхні землі розмиву залежить від природних властивостей цієї поверхні і насамперед від властивостей ґрунтів і порід, а також рослинного покриву, що охороняє ґрунт від розмиву. Різні види ґрунтів і ґрунтів мають неоднакову здатність до розмиву. Знищення рослинного покриву (вирубки, непомірний випас худоби, пожежі), неправильна оранка поверхні (уздовж схилів) і обробка ґрунтів без дотримання агротехнічних правил, що передбачають збереження структурності ґрунтів, можуть привести до посилення ерозії, місцевому змиву ґрунтів, виникненню яружної ерозії і в остаточному підсумку до збільшення мутності рік.

3 Основні характеристики річкових наносів

Річкові наноси в залежності від характеру руху в потоці звичайно підрозділяють на зважені і ваблені. Такий підрозділ наносів носить умовний характер, тому що в залежності від крупнисті наносів і швидкостей плину потоку ті чи інші тверді частки можуть знаходитися те в зваженому стані, то переміщатися по дну потоку.

Наноси підрозділяють, крім того, на транзитні і руслоформуючі. Малі частки переносяться до устя ріки по перевазі транзитом. Більш великі частки в залежності від гідравлічних властивостей потоку те переносяться потоком у зваженому чи вабленому стані, то затримуються на окремих ділянках ріки, для того щоб при зміні гідравлічних властивостей потоку знову перейти в рух. У такий спосіб постійно відбувається переформування русла. Очевидно, що велика частина зважених наносів є транзитної, а велика частина ваблених - руслоформуючої.

Кількість наносів (у кілограмах), яка проноситься рікою через поперечний переріз в одиницю часу (Т секунд), називається витратою наносів. Звичайно витрата зважених наносів позначається R кг/з, витрата ваблених наносів q кг/с.

Сумарна кількість наносів, яка проноситься рікою через поперечний переріз за деякий проміжок часу (доба, місяць, рік), називається стоком наносів за цей проміжок часу і виражається звичайно в тоннах. Модулем стоку наносів називають стік наносів з 1 км2 за рік.

Кількість зважених наносів, що міститься в одиниці об'єму (1 м3) води, називається мутністю (р). Мутність виражається в г/м3.

Важливою характеристикою наносів є їх гранулометричний склад, тобто розподіл наносів по фракціях: від валунів і гальки до мулистих і глинистих часток.

2 Руслові процеси і їхня типізація

Основними характеристиками русла є:

1)подовжній і поперечний профіль;

2)планові обриси;

3)розподіл глибин у ньому.

Річкове русло піддається змінам, чи деформаціям. Безупинні зміни морфологічної будівлі річкового русла і заплави, що відбуваються під дією текучої води, називаються русловим процесом.

Виявляється руслової процес у виді ерозії - розмиву русла і заплави, переносу й акумуляції наносів.

Потік, що протікає в руслі, викликає зміни в його обрисах, розподілі глибин і характері подовжнього профілю ріки. Зі своєї сторони форма русла впливає на розподіл плинів і їхніх швидкостей. Таким чином, потік і русло знаходяться в постійній взаємодії, і руслові деформації є вираженням цієї взаємодії. Незважаючи на розходження природних умов у басейні тієї чи іншої ріки, розходження в режимі стоку води і наносів, у результаті взаємодії між потоком і

26

руслом виробляються деякі типові риси морфологічної будівлі річкового русла. Знання природних умов і закономірностей взаємодії між потоком і руслом дозволяє шляхом зведення штучних виправітельних споруджень свідомо керувати потоком, переміщенням наносів і сприяти створенню потрібних для господарського використання ріки його форм.

При всім різноманітті руслових процесів можна виділити визначені їхні типи: Стрічково-грядовий тип. При цьому типі стрічкові гряди (скупчення піщаних наносів на

дні ріки) зберігають свою цілісність в усі фази водяного режиму і тільки трохи змінюють свої розміри і швидкість сповзання. Планових деформацій русла майже не відбувається. Швидкість сповзання стрічкової гряди нерідко досягає 200-300 м/рік. Цей тип руслового процесу спостерігається на ділянках рік, де відсутня заплава і схили долини, складені труднорозмивними породами, виключають можливість розмиву берегів.

Побочневий тип руслового процесу. При цьому процесі відбувається сповзання в повіддя по руслу великих піщаних, перекошених у плані гряд. У межень найбільш піднесені їхні частини обсихають і утворяться нерухомі в цей час побочни. Потік, обтікаючи побочни, стає звивистим. Частина перекошеної гряди залишається затопленої й утворить гребінь перекату. Плин потоку здобуває характер переливання через гребінь перекошеної гряди з одного плеса в іншій. Гребінь перекату розмивається, а в плесовой лощині відбувається відкладення розмитого матеріалу. При цьому типі процесу також відсутні планові деформації русла і не утворяться заплави. Зустрічається побочневий тип руслового процесу на ділянках рік, стиснутих схилами долини.

Осередковий тип процесу. На ділянках, де розвивається цей тип руслового процесу, ріка переносить велику кількість ваблених наносів і утворить широке і розпластане русло, по якому безладно сповзає ряд великих, роз'єднаних гряд. Гряди ці в межень при зниженні рівня утворять розкидані по всій ширині русла осередки, при обсиханні - острова. Протоки між островами меандруют, у результаті чого острови можуть переміщатися як уздовж по ріці, так і поперек її. Утвориться многорукавне русло. Осередковий тип процесу часто зустрічається на ділянках рік при виході їх з гір, у пригирлових ділянках. Різновидом осередкового типу процесу є блукаючі русла. Вони виникають при дуже великій рухливості ваблених наносів і великих швидкостей плину. Переміщення наносів у цих умовах здобуває безладний характер. Утворення руслових форм (гряд, обмілин, побочнів) відбувається дуже інтенсивно. Русло починає блукати в межах дна долини, розпластуючи і здобуваючи кілька динамічних осей, положення яких міняється в короткий термін. На очах спостерігача (протягом доби, годин) відбувається розмив берега і зсув русла (до 1015 м/доб на р. Амудар'ї в районі Ходжейлі).

6 Плеси і перекати, меандри

Утворення звивин під впливом діяльності потоку, що розмиває, у межах долини називається меандруванням.

Перекат - мілководна ділянка русла, утворена наносною піщаною грядою, що перетинає русло під деяким кутом до загального напрямку плину і з'єднуючої в межень два побочня - права- і лівобережний.

Побочни - частина перекошеної в плані стрічкової гряди, що обсихає в межень. Перекати утворюються там, де є сприятливі умови для акумуляції наносів.

Плес - більш глибоководна ділянка русла в порівнянні з вище- і ниже розташованими мілководними (перекатами). Для рівнинних рік характерне чергування перекатів і плесів.

7 Термічний режим рік і його фактори

Термічний режим рік формується в результаті теплообміну між водяною масою і навколишнім середовищем (атмосферою), з одного боку, і ложем русла - з іншої. Теплообмін протікає по-різному при відкритій водяній поверхні і при крижаному покриві. Складовими теплообміну з атмосферою при відкритій водяній поверхні, так само як і в морях (чи озерах), є: поглинання водою прямої і розсіяної сонячної радіації, ефективне випромінювання, безпосередній обмін теплом з атмосферою на поверхні зіткнення її з водою, витрата тепла на випар і виділення його при конденсації.

27

8 Річний термічний режим

Урічному циклі температурного режиму річкових вод чітко виділяються два періоди: відкритої водяної поверхні і льодоставу.

Упершому періоді внаслідок турбулентності потоку й інтенсивного перемішування уся водяна маса швидко реагує на зміну метеорологічних умов і хід температури води майже рівнобіжна ходу температури повітря (чітко це виявляється на ріках малої водності).

Упершій половині цього періоду, особливо під час весняного повіддя, температура води нижче температури повітря, а потім, навпаки, температура води перевищує температуру повітря. Такий хід температури річкових вод властивий більшості рік нашої країни.

На гірських ріках, що харчуються поталими водами вічних снігів і льодовиків, різниці між температурами води і повітря залишаються негативними протягом усього теплого періоду.

Вміру видалення від джерела ці різниці стають менше. При наявності крижаного покриву температура води в ріці залишається майже постійної і близький до 0° С.

9 Розподіл температури води по живому перетині і довжині ріки

Турбулентний характер бігуводи в ріках додає, загалом, однорідність (гомотермію) розподілу температури води по живому перетині. Разом з тим у різні сезони існують деякі особливості в розподілі температури води як по ширині, так і по глибині рік. Температури води більшості рік у період нагрівання в прибережній частині вище, ніж на стрижні, у період охолодження - нижче. Найбільші зміни температури по поперечному профілі (до 8-9°С) відбуваються під впливом проточності, якщо води припливів чи тепліше холодніше водголовноїріки.

Зміни температури по глибині виражені значно слабкіше і при цьому більш чітко в період нагрівання і менш чітко в період охолодження. Навесні, коли проходить повіддя, температура води з глибиною зменшується, але розходження в поверхні й у дна не перевищують 0,5° С. Улітку (липень - початок серпня) спостерігається пряма стратифікація, причому різниця температур рідко досягає 2-3°С, але іноді і 5°С (Ангара). У вересні встановлюється зворотна стратифікація з різницею температур у поверхні й у дна до 0,6° С.

Зміни температури води в ріках по їхній довжині залежать від умов харчування, проточності, особливостей теплового режиму і властивостей ландшафтних зон, по яких ріка проносить свої води. Майже на всіх ріках температура від джерела підвищується на деякій відстані вниз за течією.

На ріках, що течуть з півдня на північ, це підвищення припиняється при переході з лісостепової зони в лісову. Далі до півночі температура води знижується. Особливо помітне підвищення температури води в степовій і лісостеповій зонах, де нагрівши річкових вод відбувається найбільше інтенсивно і припливи, що протікають у цих зонах, несуть більш теплі води, чим головна ріка.

На ріках, що течуть з півночі на південь, температура води безупинно підвищується від джерел до устя, якщо тільки ріка не приймає припливів з більш холодною водою. На ріках, що течуть у широтному напрямку, температура води міняється мало, за винятком верхів'їв, де температура підвищується на деякій відстані від джерела. Це ж явище спостерігається взагалі на невеликих ріках.

На гірських ріках температура також підвищується вниз за течією, але положення границі її підвищення міняється протягом року. Улітку підвищення температури відбувається на всьому протязі ріки до устя; навесні і восени, а на деяких ріках і узимку підвищення температури припиняється при виході з передгір'їв.

На температуру води рік, що випливають з озер, великий вплив робить температура озерних вод, причому чим більше водяна маса озера, тим на більшу відстань цей вплив поширюється. Так, вплив холодних вод оз. Байкал на температуру води р. Ангари до зарегулювання її стоку водоймищами було помітно на відстані 1170 км від джерела. Далі температура поступово вирівнювалася імайженевідрізнялася від температуриводи рік району.

Термічний режим рік на окремих ділянках у значній мірі визначається господарською діяльністю людини. Скидання в ріки теплих промислових і побутових вод порушує природні зміни температури річкових вод.

1.Льодовий режим рік і його фази.

2.Умови появи крижаних утворень.

3.Льодостав, його утворення. Затори. Зажори.

4.Джерела забруднення річок і заходу щодо охорони вод.

5.Устя рік, їхня класифікація і районування, дельти.

1.Льодовий режим рік і його фази.

Ульодовому режимі рік можна виділити три фази:

1)замерзання - поява первинних форм льодоутворення;

2)льодостав із усіма супутніми йому явищами;

3)розкриття. Не на всіх ріках спостерігаються всі три фази льодового режиму. Їхня чи наявність відсутність обумовлюється кліматичними і динамічними причинами і надходженням

урусло рік більш теплих підземних вод.

Прибережні ділянки, обмілини, заводі є першими вогнищами льодових утворень. Тут виникають забережи. Забережи бувають первинні, постійні і наносні. Первинні забережи виникають у тихі морозні ночі; удень при підвищенні температури повітря вони звичайно чи зникають зламуються хвилюванням. В міру посилення морозів утворяться постійні забережи. Вони поступово ростуть у ширину і товщину доти , поки не наступить льодостав. На великих ріках під час осіннього льодоходу пливучі по ріці лід і шуга прибиваються до берега, примерзають до нього й утворять наносні забережи, звичайно з нерівною поверхнею.

При рясному випаданні снігу на некрижану водяну поверхню утвориться снежура, чи снежница, що пливе грудкуватими скупченнями, які ледве виступають над водою, у виді пухкої маси, що незмерзається.

2.Умови появи крижаних утворень.

По В. Я. Альтбергу, для утворення первинних кристаликів льоду завжди необхідні дві

умови:

1)переохолодження води;

2)відносна нерухомість того шару, в якому відбувається кристалізація. Переохолодження внаслідок турбулентності звичайно охоплює всю товщу води, що і є

дотриманням першої умови. Друга ж умова виконується в двох шарах потоку: у поверхневому - при спокійному плині й у дна, де тонка плівка води, що обволікає нерівності дна, знаходиться в стані відносного спокою при усяких швидкостях плину. При кристалізації завжди виділяється тепло. При нерухомій воді це тепло перешкоджає подальшої кристалізації, якщо немає поблизу середовища, здатної поглинати його, як, наприклад, повітря в поверхні води. При русі водяної маси тепло, виділюваний при кристалізації, зноситься потоком і процес кристалізації розвивається далі. От чому глибинний лід найчастіше утвориться на ділянках з великими швидкостями плину, що забезпечують умови для більш швидкого переохолодження води до дна і видалення тепла, що виділяється при льодоутворенні, від місця його виникнення. Центрами кристалізації, по Альтбергу, служать тверді частки, що знаходяться на чи дні у воді.

3. Льодостав, його утворення. Затори. Зажори.

Льодостав - це наявність нерухомого крижаного покриву на поверхні ріки (озера).

На всіх стадіях льодоутворення, від початкових до льодоставу включно, чітко виявляється вплив температури повітря. В міру переходу від початкових форм льодоутворення до льодоставу роль кліматичних факторів трохи слабшає і підсилюється значення інших факторів - водності ріки, морфології русла, швидкостей плину і т.п..

Найбільший вплив некліматичних факторів позначається на утворенні льодоставу. У предльодоставний період водяна маса охолоджена настільки, що утворенню льодоставу перешкоджають лише підвищені швидкості плину, і тепло, принесене ґрунтовими й озерними водами і водами, що скидаються промисловими підприємствами. На ріках, на яких вплив цих факторів ослаблений, льодостав при однакових кліматичних умовах настає раніш.

29

Малі ріки, як правило, замерзають раніш великих, і крижаний покрив на них утвориться шляхом зрощення заберегів, тому він звичайно рівний і відносно гладкий. На великих ріках формування льодоставу зв'язане з виникненням заторів льоду, що викликають зменшення швидкостей плину.

Уперіод льодоставу на ріках іноді зберігаються ділянки з вільної від льоду водяною поверхнею – ополонки. Ополонки мають двояке походження: динамічні ополонки і термічні.

Внутріводяний лід, що сплив на поверхню, забиває живий перетин ріки під льодом, виникають зажори.

Льодохід - пливучі по ріці крижини в період танення льоду. При льодоході на окремих ділянках (круті повороти, звуження русла), де пропускна здатність русла не відповідає кількості минаючого по ньому льодового матеріалу, відбувається скупчення пливучих крижин і утворяться затори.

4.Джерела забруднення рік і заходу щодо охорони вод

Урезультаті діяльності людей гідросфера змінюється: кількісно (зменшення кількості води, придатної для використання) і якісно (забруднення).

Серед забруднень розрізняють:

1)фізичне;

2)хімічне;

3)біологічне;

4)теплове.

Фізичне забруднення води відбувається внаслідок: нагромадження в ній нерозчинних домішок - піску, глини, мула в результаті змивання дощовими водами з розораних ділянок (полів).

Тверді часточки знижують прозорість води, гнітять розвиток водяних рослин, забивають зябра риб і інших водяних тварин, погіршують смакові якості води, а іноді роблять її взагалі непридатної для споживання.

Хімічне забруднення відбувається через надходження у водойми зі стічними водами різних шкідливих домішок неорганічного (кислоти, лугу, мінеральні солі) і органічного (нафта і нафтопродукти, мийні засоби, пестициди і т.п.) складу. Шкідлива дія токсичних речовин, що попадають у водойми, підсилюється за рахунок так називаного кумулятивного ефекту (прогресуюче збільшення вмісту шкідливих з'єднань у кожнім наступному ланці трофічного ланцюга). Так, у фітопланктоні концентрація шкідливих сполук часто виявляється в десятки разів вище, ніж у воді, у зоопланктоні (личинки, дрібні рачки і т.п.) - у десятки разів вище, ніж у фітопланктоні, у рибі, що харчується зоопланктоном, - ще в десятки разів вищої. А в організмі хижих риб (таких, як чи щука судак) концентрація отрути збільшується ще в десять разів і, отже, буде в десять тисяч разів вищим, чим у воді.

Особлива шкода водоймам наносять нафта і нафтопродукти, що утворюють на поверхні води плівку, що перешкоджає газообміну між водою й атмосферою і знижує вміст у воді кисню.

У результаті розливу 1 т нафти плівкою покриється 12 км2 води. Згустки мазуту, осідаючи на дно, убивають донні мікроорганізми, що беруть участь у процесі самоочищення води.

До основних забруднювачів води відносяться хімічні, нафтопереробні і целюлознопаперові комбінати, великі тваринницькі комплекси, гірничорудна промисловість. Серед забруднювачів води особливе місце займають синтетичні мийні засоби. Ці речовини надзвичайно стійкі, зберігаються у воді роками.

Забруднення води речовинами, що містять фосфор, сприяє бурхливому розмноженню синьо-зелених водоростей і "цвітінням" водойм, що супроводжується різким зниженням у воді вмісту

Біологічне забруднення водойм складається в надходженні в них зі стічними водами різних мікроорганізмів (бактерій, вірусів), суперечка грибів, яєць гельмінтів і т.д. , багато з яких є хвороботворними для людей, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце займають комунально-побутові стоки (особливо, якщо вони не очищені чи очищені недостатньо), а також стоки цукрових заводів, м'ясокомбінатів, підприємств з обробки шкір,

місцях масового відпочинку людей (курортні зони на узбережжях морів). Через поганий стан каналізаційних систем і очисних споруджень останніми роками нерідко закривалися пляжі в Одесі, Маріуполеві й інших містах на узбережжях Чорного й Азовського морів, оскільки в морській воді було виявлено збудників таких небезпечних захворювань, як холера, дизентерія, вірусний гепатит і ін.

Теплове забруднення води відбувається внаслідок спускання у водойми підігрітих вод від ТЕС, АЕС і інших енергетичних об'єктів. Тепла вода змінює термічний і біологічний режими водойм і шкідливо впливає на їхніх жителів. Як показали дослідження гідробіологів, вода, нагріта до температури 26-30 °С, діє на риб і інших жителів водойм, а якщо температура води піднімається до 36 °С, риба гине. Найбільша кількість теплої води знімають у водойми атомні електростанції.

Заходи щодо охорони вод

Усі природні водойми здатні самоочищатися. Самоочищення води - це нейтралізація стічних вод, випадання в осад твердих забруднювачів, хімічні, біологічні та інші природні процеси, що сприяють видаленню з водойми забруднювачів і поверненню води до її первісного стану.

Однак здатність водойми до самоочищення має свої границі. Сьогодні у водойми надходить така величезна кількість стічних вод. настільки забруднених різними і шкідливими для їхніх жителів речовинами, що багато водойм почали деградувати. Тому людству, якщо воно хоче мати майбутнє, потрібно негайно вжити спеціальних заходів для очищення забруднених вод і повернення джерел водопостачання до такого стану, за яке вони стали б придатними для використання.

Діючими законами України -передбачається, що для різних господарських потреб може використовуватися вода визначеної якості. Неприпустимо, наприклад, використовувати питну воду для охолодження блоків ТЕС, забороняється зливати у водойми стічні води, що містять коштовні відходи, що можуть бути вилучені з застосуванням раціональної технології. Основний напрямок захисту водяного середовища - перехід підприємств до роботі зі схеми оборотного циклу водопостачання, коли після очищення власних стічних вод повторно використовують їх у технологічному циклі, і забруднені стічні води взагалі не попадають у водойми.

У сільському господарстві (основний споживач води) варто ввести сувору економію води, раціональне її використання. Так, заміна суцільного поверхневого поливу на зрошуваних землях чи дощуванням краплинним поливом дає можливість збирати ті ж врожаї з меншими (у 5-7 разів) витратами води. Скоротити кількість пестицидів, фосфатів, нітратів, що попадають у водойми, можна частковою заміною хімізації сільського

Основний споживач води - сільське господарство (70 % її загального використання). Це обумовлено насамперед збільшенням площ зрошуваного землеробства.

Очищення стічних вод - це руйнування чи видалення з них забруднювачів і знищення в них хвороботворних мікробів (стерилізація). Сьогодні застосовуються два методи очищення стічних вод: у штучних умовах (у спеціально створених спорудженнях) і в природних (на полях зрошення, у біологічних ставках і т.п.). Забруднені стічні води послідовно піддають механічному, хімічному і біологічному очищенню.

Механічне очищення складається у видаленні зі стічних вод нерозчинних речовин (піску, глини, мула), а також жирів і смол. Для цього використовуються відстійники, сита, фільтри, центрифуги і т.п.. Сучасні передові методи з застосуванням найкращих закордонних установок дають можливість видаляти зі стічних вод до 95 % твердих нерозчинних забруднювачів.

Хімічне очищення стічних вод здійснюється після їхнього механічного очищення. У забруднену різними сполуками воду додають спеціальні речовини-реагенти. Ці речовини, вступаючи в реакцію з забруднювачами, утворюють нешкідливі речовини, що випадають в осад і віддаляються.

Біологічне очищення стічних вод, як правило, - завершальний етап. Органічна речовина, що міститься в стічній воді, окисляють аеробними бактеріями, а також споживається гетеротрофами-консументами (насамперед найпростішими). Біологічне очищення здійснюють у спеціальних гідротехнічних спорудженнях і установках - на так званих полях зрошення, на