26. Происхождение озерных котловин

Озерные котловины могут быть как эндогенного, так и экзогенного происхождения, что самым существенным образом отражается на их размерах, форме, водном режиме.

Самые крупные озерные котловины тектонического происхождения. Они расположены либо в простых тектонических структурах – в синеклизах на равнинах (Ильмень, Чад), либо в предгорных и межгорных прогибах (Балхаш), либо в грабенах-рифтах (Байкал, Ньяса, Танганьика). Но большинство крупных озерных котловин имеет сложное тектоническое происхождение, в их образовании участвуют как вогнутые складки, так и разрывы земной коры (Иссык-Куль. Виктория и др.). Все тектонические озера отличаются большими размерами и значительными глубинами, а рифтовые – вытянутой и узкой формой в плане, очень большой глубиной, крутыми склонами. Днища многих глубоких озер лежат ниже уровня Мирового океана, имея зеркало воды выше уровня,– это криптодепрессии (Байкал, Ладожское и др.). В расположении тектонических озер наблюдаются определенные закономерности: они сосредоточены вдоль разломов земной коры (Сирийско-Африканская и Байкальская рифтовые зоны) либо обрамляют щиты: вдоль Канадского щита расположились Большое Медвежье, Большое Невольничье, Виннипег, Атабаска, Великие Северо-Американские озера; вдоль Балтийского щита – Выгозеро, Сегозеро, Онежское, Ладожское и др.

Вулканические озера занимают кратеры и кальдеры потухших вулканов или углубления на поверхности застывших лавовых потоков (Кроноцкое озеро на Камчатке, озера Явы, Новой Зеландии).

Наряду с озерными котловинами, созданными внутренними процессами Земли, весьма многочисленны озерные ванны, образовавшиеся вследствие экзогенных процессов.

Среди них наиболее распространены ледниковые (моренные) озера на равнинах и в горах, как в котловинах, выпаханных ледником, так и в понижениях между холмами при неравномерном отложении морены. Разрушительной деятельности древних ледников обязаны своим происхождением озера Карелии и Финляндии, которые вытянуты по направлению движения ледника с северо-запада на юго-восток вдоль тектонических трещин (фактически они смешанного ледниково-тектонического происхождения, как и Ладожское, Онежское и некоторые другие озера по периферии Балтийского и Канадского щитов). К ледниковым котловинам в горах относятся многочисленные небольшие каровые озера в чашеобразных углублениях на склонах гор ниже снеговой границы (в Альпах, на Кавказе, Алтае) и троговые озера – в корытообразных долинах в горах (Женевское, Боденское). С неравномерной аккумуляцией ледниковых отложений связаны озера среди холмистого моренного рельефа: на северо-западе Восточно-Европейской равнины, особенно на Валдайской возвышенности, в Прибалтике, Польше. Германии, Канаде и севере США. Эти озера обычно неглубокие, широкие, с лопастными берегами, с островами (Селигер, Валдайское и др.). В горах такие концевые озера возникли на месте бывших языков ледников (Комо, Гарда в Альпах). В областях былых оледенений многочисленны озера в ложбинах стока талых ледниковых вод – они удлиненные, корытообразной формы, обычно небольшие и неглубокие (Долгое, Круглое на Клинско-Дмитровской гряде).

27. Озерные котловины (ванны) представляют собой отрицательные формы земной поверхности. В период возникновения морфология котловины зависит главным образом от происхождения и специфики протекания геолого-геоморфологических процессов в данном регионе.

С момента заполнения котловины водой основную роль в ее преобразовании играет динамика водной массы (волны, течения, колебания уровня) в сочетании с внешними климатическими и гидрологическими факторами (приток и сток из озера, ветры). Процесс преобразования (переработки) котловины происходит в течение более или менее продолжительного времени в зависимости от параметров водоема, геологического строения склонов. В целом он направлен на перераспределение вновь образованных рыхлых пород по принципу: разрушение — перенос — отложение — накопление - трансформация). Разрушительная деятельность проявляется преимущественно в прибрежной зоне. Образованный при этом материал переносится (смещается) и аккумулируется как на дне на месте разрушения, так и в глубь озера дифференцируясь по величине и глубине водоема. Перенос рыхлого материала сочетается с его отложением (аккумуляцией) в определенных участках прибрежной зоны. Наконец, процесс накопления вещества (стабилизация) свойствен главным образом глубоководным частям котловин, где происходит не простая механическая аккумуляция наиболее тонких глинистых частиц, а их преобразование и формирование органо-минеральных новообразований.

В каждой озерной котловине выделяются надводные (склоны и береговые отмели) и подводная (литораль, или подводная аккумулятивная терраса) части, а также ложе (профундаль).

Склоны определяются по преобладающим процессам (абразионные и аккумулятивные), по форме и высоте над урезом воды. Последние показатели характеризуют внешние признаки и особенности происхождения не только котловины, но и конкретного геоморфологического района. Для абразионных склонов характерны оползневые и даже обвальные процессы. Вдоль аккумулятивных склонов в приурезовой части котловины формируются пляжи.

Наиболее высокие и крутые абразионные участки широко развиты на моренных возвышенностях и донно-моренных равнинах, где котловины врезаны в толщу водоупорных суглинков. Значительные высоты отмечаются и в карстовых котловинах. Пологие склоны обычны для озер, расположенных среди низинного рельефа, и отличаются преобладанием аккумулятивных процессов.

По форме различают склоны выпуклые и вогнутые, прямые и ступенчатые. Преобладание процессов абразии способствует выработке вогнутого склона, в то время как задернованные, укрытые делювием склоны имеют выпуклый характер. Равное участие абразии и аккумуляции свойственно прямым склонам.

Многие озера отличаются развитием ступенчатых, террасированных склонов. Низкие террасы — аккумулятивные. Они возвышаются над уровнем озера на 1,5—2 м и менее и сложены песчано-супесчаными и иловатыми отложениями бывшей литорали. В редких случаях в разрезе террасовых отложений обнаруживаются слоистые и даже ленточные глины, прослойки озерного мергеля и включения болотной руды.

Образование низких террас обусловлено понижением уровня озер в недавнее, по-видимому, суббореальное время. Нередко террасы появляются при искусственном понижении уровня озер.

Естественная высокая терраса имеет пребореал-бореальный возраст и формировалась в результате резкого падения уровня озер, переживших этап расконсервации котловин. Поверхность террасы расположена на высоте от 4-5 до 10-12 м над современным уровнем. Она совпадает с поверхностью выравнивания, в которую врезаны озерные ванны. Высокую (вторую) террасу слагают не только озерные пески, но и ленточные глины, а также моренные завалуненные супеси. В этом случае террасу следует отнести к типу цокольных, или эрозионно-аккумулятивных.

В субатлантический период озера обнаруживают признаки трансгрессии (затопленные устья рек, заболоченные поймы, высокие береговые валы).

Особый объект изучения представляют прибрежные отмели и берега, т. е. части котловины, прилегающие к урезу воды и находящиеся в условиях переменного затопления и действия прибоя и течения в период высокого уровня.

В формировании берегов значительную роль играют направление и сила ветра, работа впадающих и вытекающих рек, развитие прибрежной растительности. Следует учитывать также деятельность человека (распашка, строительство гидросооружений, мелиоративная сеть и пр.). В каждой озерной котловине можно выделить характерные элементы, которые зависят от генезиа котловины, истории ее развития, и особенностей гидродинамических процессов, происходящих в ней.

Озерное побережье - часть склонов котловины, непосредственно примыкающей к озеру, в пределах которой наблюдаются древние и современные формы рельефа, сформированные под воздействием водных масс.

Берег - часть побережья, в пределах которого идут процессы взаимодействия водных масс водоема с примыкающей к нему полосой суши.

Береговой уступ - крутой оголенный или прикрытый обвалами (осыпью) обрыв.

Береговой обвал (осыпь) - прилегающее к береговому уступу тело, образованное при овале или осыпании грунтов с берегового уступа и склонов котловины.

Береговая отмель - отмель, непосредственно примыкающая к берегу озера и сформированная под воздействием ветровых волн и течений. Прибрежная отмель озер, именуется литоралью, состоит из абразионной аккумулятивной частей. Соотношение ширины абразионной и аккумулятивной части литорали свидетельствует о степени устойчивости берега. Береговая отмель играет важную роль в жизни озер. Она является местом заселения высшей водной растительностью и отличается породами грунтов, которые ее слагают. Абразионная часть литорали представляет часть первоначального профиля склона котловины, образованной в результате его абразии. Аккумулятивная часть береговой отмели, лежит выше первоначального профиля берега и образовалась при аккумуляции продуктов абразии.

Пляж - часть абразионной отмели, которая образуется при наслоении аккумулятивного материала на урезе воды в месте обрушения волн. Он сложен слабо сортированным материалом и представлен песком и гравием. Пляж имеет определённый уклон и меняется в зависимости от гидродинамической активности водоема. Наиболее существенные изменения происходят на пляже в период волнения и шторма.

Основание (подошва) берегового уступа - нижняя граница берегового уступа.

Внешний склон береговой отмели - наиболее крутая и отдаленная от уреза воды часть береговой отмели (литорали), которая находится ниже границы размывающего воздействия ветровых волн.

Ширина береговой отмели - расстояние между основанием берегового уступа и внешним краем береговой отмели.

Бровка берега определяется как точка но профиле берега, которая фиксирует границу между примыкающими к берегу склонами и зоной активного воздействия береговых волн.

Перемещение береговой линии - горизонтальный отрезок между современным основанием берегового уступа и точкой уреза при одном и том же уроне воды на первоначальном профиле берега. Такая характеристика является количественным показателем интенсивности береговой абразии и может оцениваться отступанием бровки берега, м/год. На искусственных водоемах применяется объемный показатель, м3/год.

Кроме литорали в озерах выделяют сублитораль и профундаль. В сложившейся практике профундаль и литораль объединяют в пелагиаль

Большинство озер в плане имеют разную горизонтальную расчлененность, и во многих озерах, которые имеют сложное очертание, можно выделить отдельные части: плесы, заливы, бухты, губы. Кроме того, котловины озер, как правило, включают одну или несколько впадин и возвышенностей, некоторые из них могут возвышаться под поверхностью озера, образуя острова.

Из многообразия форм горизонтальной расчлененности озер по очертанию акваторий выделяют пять основных типов.

• Первый тип - вытянутые озера - отношение длины озера к ширине не менее 4-5, до 20 и даже более.

• Второй тип - лопастные озера, которые имеют сложное строение, с обособленными участками, большой расчлененностью и с островами.

• Третий тип - овальные с лопастными отчленениями.

• Четвертый тип - овальные озера - несколько вытянуты, коэффициент удлиненности 2,0-2,5 и более.

• Пятый тип - круглые озера - чаще всего встречаются в зоне вечной мерзлоты (термокарстовые озера), некоторые вулканические озера имеют круглую форму.

Кроме того, озера могут быть полукруглые, эллиптические, прямоугольно-вытянутые, древовидные, в форме полумесяца, треугольника и других форм. Водохранилища, создаваемые человеком для хозяйственного использования вод, могут быть озеровидными, речными, русловыми, долинными и сложной формы. По конфигурации выделяют

• линейно вытянутые простые,

• линейно вытянутые сложные,

• разветвленные (древовидные)

• округлые простые,

• округлые сложные и другой формы.

28. Во́дный режи́м — изменения во времени расхода воды,уровней водыи объёмов воды вводотоках(рекахи других),водоёмах(озёрах,водохранилищахи других) и в другихводных объектах(болотаи другие).

В районах с тёплым климатомна водный режим рек основное влияние оказываютатмосферные осадкиииспарение. В районах с холодным и умеренным климатом также очень существенна рольтемпературывоздуха.

[править]Фазы водного режима

Различают следующие фазы водного режима: половодье, паводки, межень, ледостав, ледоход.

• Половодье — ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное увеличение водностиреки, вызывающее подъём её уровня; обычно сопровождается выходом вод из меженногоруслаи затоплениемпоймы.

• Паводок — сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды, возникающее в результате быстрого таяния снега при оттепели, ледников, обильных дождей. Следующие один за другим паводки могут образовать половодье. Значительные паводки могут вызвать наводнение.

• Межень — ежегодно повторяющееся сезонное стояние низких (меженных) уровней воды в реках. Обычно к межени относят маловодные периоды продолжительностью не менее 10 дней, вызванные сухой или морозной погодой, когда водностьреки поддерживается, главным образом,грунтовым питаниемпри сильном уменьшении или прекращенииповерхностного стока. Вумеренныхивысоких широтахразличаютлетнюю (или летне-осеннюю) и зимнюю межень.

• Ледостав — период, когда наблюдается неподвижный ледяной покровна водотоке или водоёме. Длительность ледостава зависит от продолжительности и температурного режима зимы, характера водоёма, толщины снега.

• Ледоход — движение льдини ледяных полей на реках.

Неравномерный в течение года режим питания рек связан с неравномерностью выпадения атмосферных осадков, таяния снега и льда и поступления их вод в реки.

Колебания уровня воды вызываются в основном изменением расхода воды, а также действием ветра, ледовых образований, хозяйственной деятельностью человека.

[править]Типы водных режимов

Типичные водные режимы рек различаются по климатическим зонам:

• Экваториальный пояс — реки многоводны в течение всего года, сток несколько возрастает осенью; поверхностный стокисключительно дождевого происхождения

• Тропическая саванна — водностьпропорциональна продолжительностивлажногоисухого периодов; преобладаниедождевого питания, при этом во влажной саванне половодье продолжается 6—9 месяцев, а в сухой —до трёх; довольно существенный летний сток

• Субтропики средиземноморского типа — средняя и низкая водность, преобладает зимний сток

• Приокеанические субтропики (Флорида,низовьяЯнцзы) и прилегающие районыЮго-Восточной Азии— режим определяетсямуссонами, наибольшая водность летом и наименьшая — зимой

• Умеренный пояс Северного полушария — повышенная водность весной (на юге преимущественно за счёт дождевого питания; в средней полосе и на севере — половодье снегового происхождения при более или менее устойчивой летней и зимней межени)

• Умеренный пояс в условиях резко континентального климата (Северный Прикаспийи равнинныйКазахстан) — кратковременное весеннее половодье при пересыхании рек в течение большей части года

• Дальний Восток — режим определяется муссонами, летнее половодье дождевого происхождения.

• Районы многолетней мерзлоты — пересыханиерек зимой. На некоторых рекахВосточной СибирииУралаво время ледостава образуются наледи. ВСубарктикетаяние снежного покрова происходит поздно, поэтому весеннее половодье переходит на лето. На полярных покровныхледникахАнтарктидыиГренландиипроцессыабляциипроисходят на периферийных нешироких полосах, в пределах которых образуются своеобразные реки в ледяных руслах. Они питаются исключительно ледниковыми водами в течение кратковременного лета.

30. Цячэнні

Цячэннямі называецца гарызантальнае перамяшчэнне водных мас пад уздзеяннем розных метэаралагічных фактараў: ветру, сцёку з вадазбору і з самога вадаёма, неаднарорднасці шчыльнасці вады, змянення атмасфернага ціску і іншых. Цячэнні характарызуюцца хуткасцю і напрамкам, які паказвае куды перамяшчаюцца водныя масы. Асноўымі сіламі, якія вызываюць цячэнні ў азёрах, з’яўляюцца: уздзеянне ветра на водную паверхню (датыкальная напруга) і гравітацыйныя сілы (гарызантальная састаўляючая сілы цяжару). Акрамя таго, на цячэнні ўздзейнічаюць другарадныя сілы, якія ўзнікаюць толькі пры руху вады і могуць значна паўплываць на ўжо ўзнікшы рух вады. Да іх адносяцца: сіла ўнутранага трэння, сіла інэрцыі (інэрцыонныя сілы), адхіляючая сіла кручэння зямлі (сіла Каріоліса) і цэнтрабежная сіла. Сіла ўнутранага трэння з аднаго боку, вызывае перадачу момант руху ад аднаго слоя да другога, с другога – прыводзіць да дысіпацыі (разсейванню) энэргіі і паслабляе цячэнне.

Значны ўплыў на цячэнні у азёрах робяць марфаметрычныя асаблівасці катлавін: абрыс вадаёма ў плане, памеры акваторыі, глыбіня і рэль’еф дна. Аднак, найбольшае значэнне ў буйных азёрах маюць ветравыя і шчыльнасныя цячэнні, а ў малых праточных – сцёкавыя цячэнні.

Ветравыя, ці дрэфавыя цячэнні ўзнікаюць у выніку трэння ветравых патокаў на водную паверхню і ціску яго на схілы ветравых хваляў. Паміж хуткасцю ветра (U, м/с) і хуткасцю вызванага ім паверхневага цячэння (U_o, м/с) існуе залежнасць:

U_o = A U ,

дзе - геаграфічная шырата,А – ветравы каэфіцыент, які вагаецца ў межах 1-1,5 %, але ў некаторых вадаёмах дасягае 3-6 %. Хуткасці дрэйфавых цячэнняў на буйных вадаёмах звычайна не перавагае 30-60 см/с. Так, на Анежскім возеры пры ветру 8 м/с яны дасягаюць 30 см/с, пры ветру 15 м/с (моцны вецер) – 50 см/с, на Байкале пры моцных асенніх вятрах – 40-70 см/с.

Згонна-нагонныя працэсы. З глыбінёй хуткасць цячэнняў у выніку трэння, і асабліва ва ўмовах вертыкальнай стратыфікацыі шчыльнасці вады, памяншаецца. Напрыклад, максімальная хуткасць паверхневых цячэнняў Ладажскага возера дасягалі 30 см/с, на глыбіні 25 м – каля 20 см/с, а на глыбіні ўжо 50 м – усяго 12-13 см/с. Дрэфавыя цячэнні вызываюць згоны і нагоны – перамяшчэнні водных мас, якія ўзнікаюць у выніку захопу паветрам верхняга слою вады у падветранага берага (згоннага) і перамяшчэнню яго да наветранага (нагоннага). У выніку працяглага устойлівага стану такіх умоў узнікае адпаведны ухіл воднай паверхні. Рознасць узроўня вады на згонным і нагонным участках акваторыі (∆h) вызначаецца па формуле:

∆h = 2*10⁶ (U2 D / gH) cos α,

дзе α – вугал паміж па галоўнай восі возера і напрамкам ветру, D – хуткасцьветру на вышыні флюгера (10 м), Н – сярэдняя глыбіня возера па профілю па напрамку перамяшчэння хваляў. Пры згонах і нагонах узнікаюць кампенсацыйныя цячэнні, накіраваныя у супрацілеглым напрамку дрэфавым цячэнням. Яны, як правіла, праходзяць на глыбіні ці ў прыдонных слаях вадаёма.Згонна-нагонныя ваганні ўзроўню найбольш значныя у адмелых берагоў, дзе кампенсацыйныя цячэнні па прычыне трэння аб дно значна паслаблены, чым на значных глыбінях. Так, у паўднёвых адмелых берагоў Ладажскага возера і ў мелкаводных залівах Арала яны дасягаюць 2 метраў.

Шчыльнасныя цячэнні добра выражаны на буйных і глыбокіх азёрах,дзе найбольш ярка выражана вертыкальная неаднароднасць размеркавання тэмпературы і звязанай з ёю шчыльнасць вады. Гэты тып цячэнняў добра выражаны ў перыяды награвання і ахалоджвання вадаёмаў, калі розніца тэмпературы цэнтральных і прыбярэжных участкаў дасягае максімума. У такіх азёрах шчыльнаснай цыркуляцыяй можа быць ахоплены слой вады да 45 м (Ладажскае возера) і нават да 100-150 м (Байкал). Хуткасці такіх цячэнняў у паверхневых слаях дасягаюць 25-35 см/с, а на глыбіні 50 м – 10-12 см/с. Дзякуючы ўздзеянню сілы Каріоліса, шчыльнасныя цячэнні на глыбіні ўтвараюць замкнёныя гарызантальныя цыркуляцыі, накіраваныя ў перыяд награвання вадаёма супраць гадзіннікавай стрэлкі, а ў перыяд ахалоджвання – па гадзіннікавай стрэлцы.

Сцёкавыя цячэнні. Даволі часта ў праточных (сцёкавых) азёрах узнікаюць сцёкавыя цячэнні. У гэтых выпадках ухіл воднай паверхні возера, асабліва невялікіх азёр, ствараецца прытокам і сцёкам. У большасці выпадках у азёрах такія перакосы воднай паверхні невялікія. Адпаведна малыя і хуткасці сцёкавых цячэнняў. Як правіла, ў буйных азёрах яны не перавышаюць 10-20 см/с. Акрамя таго, значны ўплыў на сцёкавыя цячэнні робіць вецер. Таму “у чыстым выглядзе” сцёкавыя цячэнні добра выражаны толькі зімой.