46

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Кафедра основ і фундаментів

Методичні вказівки

До вивчення програмного матеріалу з дисципліни «інженерна геологія з основами гідрології». Ч. II «гідрологія»

Для студентів спеціальності 6.060103

Дніпропетровськ, 2009

Методичні вказівки до вивчення програмного матеріалу з дисципліни «Інженерна геологія з основами гідрології. Ч.П «Гідрологія» для студентів спеціальності 6.092600. / Укладачі: Грабовець О. М., Левченко Г. М. – Дніпропетровськ: ПДАБтаА, 2008. 46 с. .

Методичні вказівки призначені для студентів, які навчаються за кредитно-модульною системою і самостійно вивчають певні розділи дисципліни, а також для підготовки до модульного контролю, заліків та іспитів.

До другої частини методичних вказівок входять основні відомості про воду на земній кулі, основні характеристики річок, властивості води і процеси в морях, озерах та водосховищах.

Укладачі: О. М. Грабовець , доцент

кафедри О і Ф ПДАБА;

Г. М. Левченко, доцент

кафедри О і Ф ПДАБА.

Відповідальний за випуск: В. Л. Сєдін , доктор технічних наук, професор , зав. кафедрою О і Ф ПДАБА.

Рецензент: Л. Г. Любич , кандидат технічних наук,

доцент кафедри О і Ф ПДАБА.

Затверджено на засіданні

кафедри О і Ф

Протокол № 7 від 22.01.2009 р.

Зав кафедрою О і Ф Сєдін В. Л.

Затверджено на засіданні

Президії методичної ради ПДАБА

Протокол №4 (57) від 28.03.09 р.

Вступ

Гідрологія – це наука, яка вивчає властивості поверхневих вод, процеси, що відбуваються в водних басейнах (річках, озерах, водосховищах, морях) та залежність характеристик водних об’єктів від фізико-географічних факторів.

Гідрологія поділяється на два великих розділи: гідрологія суші, яка вивчає всі водні об’єкти, що розташовані в межах суходолу (річки, болота, озера, льодовики, підземні води) і гідрологія моря – океанологія, яка вивчає океани та моря і процеси, що там протікають.

Важливою частиною гідрології є гідрометрія – наука про способи і методи вивчення величин, що характеризують рух і стан води, а також режим водних об’єктів. Гідрологія тісно пов’язана із метеорологією, оскільки існує взаємозв’язок між атмосферою та гідросферою.

Питання, пов’язані із проектуванням та будівництвом гідротехнічних споруд, зі зміною режиму водотоку або водойми після зведення споруд вивчає інженерна гідрологія.

1. Вода

1.1. Вода на земній кулі

Світовий океан – складає 361 млн. км² поверхні Землі (71 %). Географічно з 27 червня 1935 року виділяють чотири океани: Тихий, Атлантичний, Індійський та Північний Льодовитий. В свою чергу, в кожному океані виділяють моря – відокремлені райони океану, що мають власний гідрологічний режим. З півдня Україну омивають два моря: Чорне та Азовське. Чорне море має площу 422 тис. км², об’єм – 555 тис. км³, максимальна глибина 2210 м (середня – 1315 м); Азовське – відповідно 39,1 тис. км², 290 км³; 13 м (середня 7,4 м).

Моря ділять на три групи: міжостровні, окраїнні та внутрішні, які включають напівзамкнуті та середземні.

Середземні моря – Азовське, Чорне, Каспійське; напівзамкнуті – Охотське, Японське; окраїні моря – арктичні моря за винятком Білого.

Дрібнішими підрозділами океану є затоки, бухти та протоки. Різниця між затокою та бухтою незначна.

Так, затока – це частина моря, що заходить у сушу, але достатньо відкрита для впливу оточуючих вод, наприклад, Фінська затока.

Бухта – це невелика затока, що обмежена островами або півостровами, які утруднюють водообмін між бухтою та прилеглими водами (Севастопольська бухта).

Лійкоподібні затоки, в які впадають ріки називають губами (Обська, Двінська і т.ін.).

Вузькі, звивисті затоки, що глибоко заходять в сушу і які утворилися внаслідок льодової ерозії, називають фіордами. Вони поширені на берегах Ісландії, Нової Зеландії, Норвегії. Найбільшим фіордом є Кольська затока.

Неглибока морська затока, що затоплює устя річки – це лиман (Дніпровобузький лиман). Частина моря, яка відокремлена від моря піщаною косою або стрілкою називається лагуною (Сиваш).

Протокою називають відносно вузьку частину Світового океану, що з’єднує два водоймища із достатньо самостійними природними умовами (Берінгова, Босфор, Гібралтар).

Озера – природні водойми із замкнутим водообміном, що утворилися внаслідок заповнення водою западин на поверхні суші. Озера можуть бути стічними і безстічними. Вода із стічного озера скидається, головним чином, у вигляді річкового стоку. Загальна площа озер на Землі складає близько 18 % суші. Найвище за розташуванням озеро –Хорпатсо в Тибеті (5400 м), найнижче – Мертве озеро (-312 м).

Озера класифікують за характером походження озерних улоговин. Виділяють улоговини тектонічного і вулканічного походження, які є результатом ендогенних процесів. До тектонічних за походженням належать озера Байкал, Ладожське, Онежське, Іссик-Куль та Балхаш, до вулканічних – Комарине (Ісландія) і Аверинське (Італія).

Окрему групу озерних улоговин складають западини, що вибиті метеоритами, наприклад, озеро Каала в Естонії.

Переважна більшість озерних улоговин пов’язана із екзогенними процесами; виділяють такі: льодовикові (озера Фінляндії та Карелії); провальні карстові, термокарстові та суфозійні; еолові; водно-ерозійні та водно-акумулятивні (озера в дельті р. Волга); органогенні (в болотах).

Особливо важливе місце посеред водних об’єктів суші займають річки, оскільки вони основне джерело прісної води. Річкою називають водний потік великих розмірів, який живлять атмосферні опади і підземні води. Річки течуть в найнижчій частині долини – руслі (річищі).

Річки класифікують за розмірами і площею водозбору, з якого атмосферні опади стікають у річку. Великі річки протікають через декілька географічних зон, площа водозбору перевищує 50 тис. км² . Середні річки протікають в межах однієї географічної зони, водозбір 2…50 тис. км². Малі річки мають площу водозбору 1…2 тис. км², можуть пересихати.

В залежності від умов формування свого режиму річки бувають: рівнинні, гірські, озерні, болотяні (протікають через озеро або болото), карстові.

Важливою характеристикою річки є її стік – кількість води, яка стікає із площі водозбору за певний проміжок часу.

За режимом стоку або водним режимом протягом року річки ділять на три групи: із весняним водопіллям (повінню); із водопіллям в теплу пору року; із режимом повені. Переважну частину річок України відносять до першої групи. Вони мають, так званий, Східноєвропейський тип: високе весняне водопілля, літню межень із епізодичними зливами, низьку зимову межень, підвищений осінній стік. Річки Карпат та Криму мають повіневий характер, оскільки повінь відбувається після інтенсивних дощів, танення снігу під час відлиг. Карпатський тип річок, на відміну від Кримського, має значно інтенсивніший стік.

Водопілля (повінь) – це тривале підняття води в річці, що повторюється кожного року в один і той час. На рівнинних річках водопілля визиває весняне танення снігу, на гірських – літнє танення льодовиків.

Повінь, на відміну від водопілля виникає нерегулярно і характеризується швидким, нетривалим підніманням рівня і таким же швидким спаданням. Повінь провокують дощі або відлиги. Витрати води в повінь інколи переважають витрати під час водопілля.

Межень – це період часу, який характеризує низький рівень води в річці. Виділяють літню та зимову межень.

До водосховищ відносять штучні водойми, що створені для накопичення води та регулювання річкового стоку. Загальна ємкість водосховищ світу (більше 30 тис. штук) складає 6 тис. км³, що в 2,8 рази перевищує об’єм води, який утримують ріки (2,12 тис. км³). В США знаходиться 5,5 тис. штучних водойм, з яких понад 700 об’ємом більше 100 млн. м³ (1 км х 10 км х 10 м). Водосховища класифікують в залежності від об’єму, площі дзеркала води, довжини, ширини, глибини і т.п. Виділяють також рівнинні водосховища, водосховища плоскогірних областей, гірські, озерні.

Довжина водосховища визначається від греблі до пункту, де підпірна позначка співпадає із рівнем межені річки, на якій влаштоване водосховище. Як приклад, довжина Волгоградського водосховища 450 км, ширина Рибинського водосховища – 60 км, його глибина – 2…90 м (середня глибина 10 м).