- •Isbn 978-5-06-005815-4 © фгуп «Издательство «Высшая школа», 2007
- •Предисловие
- •Введение
- •Вода в природе и жизни человека
- •Водные объекты. Понятие о гидросфере
- •Гидрологический режим и гидрологические процессы
- •Науки о природных водах
- •Методы гидрологических исследований
- •Использование природных вод и практическое значение гидрологии
- •2. В числителе приведено полное, в знаменателе — безвозвратное водопотребление.
- •Глава 1 химические и физические свойства природных вод
- •Вода как вещество, ее молекулярная структура и изотопный состав
- •1.2. Химические свойства воды. Вода как растворитель
- •1.3. Физические свойства воды 1.3.1. Агрегатные состояния воды и фазовые переходы
- •Плотность воды
- •Тепловые свойства воды
- •Некоторые другие физические свойства воды
- •Глава 2 физические основы гидрологических процессов
- •Фундаментальные законы физики и их использование при изучении водных объектов
- •Водный баланс
- •Баланс содержащихся в воде веществ
- •Тепловой баланс
- •Основные закономерности движения природных вод
- •Классификация видов движения воды
- •Расход, энергия, работа и мощность водных потоков
- •Силы, действующие в водных объектах
- •Уравнение движения водного потока
- •Вертикальная устойчивость вод
- •Глава 3 круговорот воды в природе и водные ресурсы земли
- •Вода на земном шаре
- •Современные и ожидаемые изменения климата и гидросферы земли
- •Круговорот теплоты на земном шаре и роль в нем природных вод
- •Круговорот воды на земном шаре
- •И водные ресурсы Земли», 1974)
- •Вод в грунтах
- •Круговорот содержащихся в воде веществ
- •Влияние гидрологических процессов на природные условия
- •Водные ресурсы земного шара, частей света и россии
- •Та блица 3.6. Средние многолетние (1930—2000) водные ресурсы России*
- •Глава 4 гидрология ледников
- •Происхождение ледников и их распространение на земном шаре
- •Типы ледников
- •Образование и строение ледников
- •Питание и абляция ледников, баланс льда и воды в ледниках
- •Режим и движение ледников
- •Роль ледников в питании и режиме рек. Практическое значение горных ледников
- •Глава 5 гидрология подземных вод
- •Происхождение подземных вод и их распространение на земном шаре
- •Физические и водные свойства грунтов. Виды воды в порах грунтов
- •Физические свойства грунтов
- •Виды воды в порах грунта
- •5.2.3. Водные свойства грунтов
- •Классификация подземных вод. Типы подземных вод по характеру залегания
- •Воды зоны аэрации. Почвенные воды, верховодка, капиллярная зона
- •Воды зоны насыщения. Грунтовые воды
- •5.3.5. Другие типы подземных вод
- •Движение подземных вод
- •Водный баланс и режим подземных вод
- •Водный баланс подземных вод
- •5.5.2. Водный режим зоны аэрации
- •Режим грунтовых вод
- •Провинции: а — кратковременного питания, б— сезонного питания, в — круглогодичного питания (I—XII — месяцы)
- •Взаимодействие поверхностных и подземных вод. Роль подземных вод в питании рек.
- •Практическое значение и охрана подземных вод
- •Глава 6 гидрология рек
- •Реки и их распространение на земном шаре
- •Водосбор и бассейн реки
- •По линии а — б:
- •Сток; 8 — русла рек
- •Морфометрические характеристики бассейна реки
- •Физико-географические и геологические характеристики бассейна реки
- •Река и речная сеть
- •Долина и русло реки
- •Продольный профиль реки
- •Плес; Пр — перекат
- •Питание рек
- •Виды питания рек
- •Классификация рек по видам питания
- •Расходование воды в бассейне реки
- •Водный баланс бассейна реки
- •Уравнение водного баланса бассейна реки
- •Структура водного баланса бассейна реки
- •Водный режим рек
- •Виды колебаний водности рек
- •1 Числитель — данные за 1942—1955 гг., знаменатель — за 1956—1969 гг. 2 Данные за 1941— 1967 гг. 3 Данные за 1968—1987 гг. Прочерк означает отсутствие данных.
- •Фазы водного режима рек. Половодье, паводки, межень
- •Расчленение гидрографа по видам питания
- •Классификация рек по водному режиму
- •Типы: а — дальневосточный (р. Витим, г. Бодайбо, 1937 г.); 6 — тянь-шанский (р. Терек, с. Казбеги,
- •1937 Г.) (I—XII — месяцы)
- •Речной сток
- •Составляющие речного стока
- •Факторы и количественные характеристики стока воды
- •Пространственное распределение стока воды на территории снг
- •Движение воды в реках
- •Распределение скоростей течения в речном потоке
- •Динамика речного потока
- •Закономерности трансформации паводков
- •Движение речных наносов
- •Происхождение, характеристики и классификация речных наносов
- •Частиц, мм 1,0 0,5 0,2 0,1 0,05 0,01 0,005 0,001
- •Движение влекомых наносов
- •Движение взвешенных наносов
- •Сток наносов
- •И связи между ними (б):
- •Русловые процессы
- •Физические причины и типизация русловых процессов
- •Микроформы речного русла и их изменения
- •Мезоформы речного русла и их изменения
- •Макроформы речного русла и их изменения
- •Деформации продольного профиля русла
- •Устойчивость речного русла
- •Термический и ледовый режим рек 6.12.1. Тепловой баланс участка реки
- •Ледовые явления
- •Основные черты гидрохимического и гидробиологического режима рек
- •Гидрохимический режим рек
- •Гидробиологические особенности рек
- •Устья рек
- •Факторы формирования, классификация и районирование устьев рек
- •С блокирующей косой
- •Особенности гидрологического режима устьевого участка реки
- •Особенности гидрологического режима устьевого взморья
- •Практическое значение рек. Влияние хозяйственной деятельности на режим рек
- •Практическое значение рек и типизация хозяйственных мероприятий, влияющих на речной сток
- •Влияние на речной сток хозяйственной деятельности на поверхности речных бассейнов
- •Влияние на речной сток хозяйственной деятельности, связанной с непосредственным использованием речных вод
- •2 4 6 8 1012141618202224 Часы
- •6.15.4. Гидролого-экологические последствия антропогенных изменений стока рек
- •Глава 7 гидрология озер
- •7.1. Озера и их распространение на земном шаре
- •Профиль берега
- •Водный баланс озер
- •Уравнение водного баланса озера
- •Структура водного баланса озера
- •Водообмен в озере
- •Колебания уровня воды в озерах
- •Термический и ледовый режим озер
- •Тепловой баланс озер
- •Термическая классификация озер
- •Термический режим озер в условиях умеренного климата
- •Ледовые явления на озерах
- •Основные особенности гидрохимических и гидробиологических условий. Донные отложения озер
- •Гидрохимические характеристики озер
- •Гидробиологические характеристики озер
- •Наносы и донные отложения в озерах
- •Водные массы озер
- •Изменения гидрологического режима каспийского и аральского морей
- •Проблемы, связанные с судьбой Каспийского и Аральского морей
- •Каспийское море
- •Влияние озер на речной сток. Хозяйственное использование озер
- •Глава 8 гидрология водохранилищ
- •Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре
- •Типы водохранилищ
- •Основные характеристики водохранилищ
- •Водный режим водохранилищ
- •Термический и ледовый режим водохранилищ
- •Гидрохимический и гидробиологический режим водохранилищ
- •Заиление водохранилищ и переформирование их берегов
- •Водные массы водохранилищ
- •Влияние водохранилищ на речной сток и окружающую природную среду
- •Глава 9 гидрология болот
- •Происхождение болот и их распространение на земном шаре
- •Типы болот
- •Строение, морфология и гидрография торфяных болот
- •Развитие торфяного болота
- •Фазы: 7 —низинная; 2—переходная; 3— 6— верховая;
- •Водный баланс и гидрологический режим болот
- •Влияние болот и их осушения на речной сток. Практическое значение болот
- •Глава 10 гидрология океанов и морей
- •Мировой океан и его части. Классификация морей
- •Происхождение, строение и рельеф дна мирового океана. Донные отложения
- •Происхождение ложа океана
- •Рельеф дна Мирового океана
- •Донные отложения
- •Водный баланс мирового океана
- •Солевой состав и соленость вод океана
- •Солевой состав вод океана
- •Распределение солености в Мировом океане
- •Термический режим мирового океана
- •Тепловой баланс Мирового океана
- •Распределение температуры в Мировом океане
- •2,7 3,8 5,5 4,4 2,9 2,2 Южное полушарие
- •Факторы, определяющие плотность морской воды
- •Распределение плотности в Мировом океане
- •Морские льды
- •Ледообразование в море
- •Физические свойства морского льда
- •Движение льдов
- •10.7.4. Ледовитость океанов и морей
- •Оптические свойства морской воды
- •Акустические свойства морской воды
- •Волны зыби
- •Деформация волн у берега
- •Волны цунами
- •Внутренние волны
- •Приливы
- •Основные элементы приливов
- •Приливообразующая сила
- •Статическая и динамическая теории приливов. Строение приливной волны и приливные течения
- •Разложение уравнения приливной волны. Гармонические постоянные. Таблицы приливов
- •Приливы в ограниченном водоеме. Сейши
- •Морские течения
- •10.12.1. Силы, формирующие течения. Классификация морских течений
- •Теория ветровых течений
- •Течение
- •Плотностные течения
- •Циркуляция вод в Мировом океане
- •Уровень океанов и морей
- •Кратковременные колебания уровня
- •Сезонные колебания уровня
- •Водные массы океана
- •Основы учения о водных массах
- •Основы г, s-анализа водных масс
- •Водные массы Мирового океана
- •Взаимодействие океана и атмосферы. Океан и климат
- •Ресурсы мирового океана и его экологическое состояние
- •Ресурсы Мирового океана
- •Литература Основная
- •Богословский б. Б. И др. Общая гидрология,— ji.: Гидрометеоиздат, 1984,—356 с.
- •VI Всероссийский гидрологический съезд. 28 сентября — 1 октября 2004 г. Санкт- Петербург. Тезисы докладов. СПб.: Гидрометеоиздат, 2004.
- •Типы рек
Сезонные колебания уровня
Для выяснения сезонных (внутригодовых) колебаний уровня используют величины среднего месячного уровня. Такое осреднение исключает влияние случайных и короткопериодных, вплоть до приливных, колебаний. Колебания определяются изменением объема воды в морском бассейне, что, в свою очередь, может быть вызвано изменением массы воды (водным балансом) или изменением плотности воды, т. е. ее температуры и солености. К этому следует прибавить еще влияние сезонных колебаний атмосферного давления и ветров, что также вносит свой вклад в ход уровня.
Внутригодовые колебания уровня моря невелики и изменяются в пределах 20—30 см. Наиболее высокое положение уровня обычно приходится на лето, когда все факторы ведут к его росту: меньшее атмосферное давление, слабые ветры, высокие температуры, сток рек весеннего половодья. Зимой все факторы направлены в сторону понижения уровня. При этом замечена еще разница в характере климатического типа атмосферной циркуляции. Указанные выше сезоны повышенного и пониженного стояния уровня относятся к муссонному типу циркуляции, при зональном типе картина обратная — повышенный уровень приходится на зимнее время, а пониженный — на летнее (рис. 10.22).
а) б)
Рис.
10.22. Годовой ход уровня при муссонном
(а) и зональном (б)
типах циркуляции атмосферы (по Н. И.
Егорову):
/
— Балтимор (Чесапикский залив); 2—
Батуми (Черное море); 3
— Шатт-эль-Араб (Персидский залив);
4—
Мергун (Бенгальский залив); 5—Манила
(Филиппинские острова);
6—
Кийру (о. Тайвань); 7—Печенга (Баренцево
море); 8—
Кабелвоч (Норвежское море);
9—Гринок
(Ирландское море); 10
—
Харлинген (Северное море); // — Симеон
(Канада);
/2—Виктория
(Канада)
Иногда сезонные колебания уровня оказываются более сложными, как, например, в Балтийском море, где наблюдаются два максимума: летний и осенний. Первый определяется обычным годовым ходом гидрометеорологических характеристик, второй, осенний, связан с осенним максимумом атмосферных осадков над морем и увеличением материкового стока. Сток оказывает очень сильное влияние на сезонный ход уровня в арктических морях. Великие сибирские реки вносят в эти моря каждый год около двух с половиной тысяч кубических километров воды, и 90 % этого количества приходится на четыре летних месяца. Притом большую часть года эти моря покрыты льдом, который сильно сглаживает колебания уровня.
Происходят сезонные изменения уровня и в связи с таянием льдов и замерзанием воды, но эти колебания очень малы в масштабах океана.
Из средних месячных уровней можно получить средний годовой уровень для каждого отдельного года. Они оказываются различными, что указывает на существование многолетних или меж- годовых колебаний уровня. Их природа недостаточно ясна, так же как и природа длительных климатических изменений. В наше время размах межгодовых колебаний уровня укладывается в 20—30 см. На рис. 10.23 представлено несколько временных рядов средних годовых уровней океана по данным береговых станций. Наибольшие
Рис.
10.23. Долгопериодные изменения среднего
годового относительного уровня океана
по данным береговых станций в Сиднее
(Тихий океан), Куксхафене (Северное
море), Сан-Франциско (Тихий океан) и
Туапсе (Черное море)
колебания приурочены к внутренним морям (Черному и Северному), где большую роль играют колебания речного стока, а изменения в Северном (материковом) полушарии в целом значительно больше, чем в Южном. Очевидно и отмеченное в разд. Ю.З общее повышение уровня океана, особенно в Северном полушарии.
Существуют и еще более длительные колебания — вековые, измеряемые периодами в несколько десятилетий и сотен лет. Они изучены еще меньше, поскольку длительность инструментальных наблюдений не превышает 200 лет. О тенденции изменений уровня океана в XX и XXI вв. было сказано в разд. 3.2.
Существуют, наконец, и еще более длительные периоды колебания уровня — периоды геологического масштаба — тысячелетия и миллионы лет. Они связаны как с изменением массы воды в океане — эвстатические колебания уровня, так и с медленными, эпейрогеническими движениями земной коры. Первые связаны главным образом с изменением объема материковых ледников, вторые — с тектоническими процессами и изменением формы и размеров океанов. Последнее обстоятельство создает огромные трудности в определении абсолютного положения уровня. Как было сказано, он определяется по отношению к некоторому «нулю высот», в России — к Балтийской системе. Но если суша не неподвижна, то и нуль не абсолютен. Для Балтийской системы действительно замечено закономерное поднятие Фенноскандии со скоростью до 1 см/год. Его связывают с таянием ледникового щита и восстановлением изостазии.
Следовательно, необходимо тщательное изучение уровня Мирового океана, так как он может служить опорой отсчета высот и глубин только тогда, когда хорошо известна изменчивость его колебаний.
Изучение уровня Мирового океана необходимо для удовлетворения чрезвычайно большого круга интересов — от чисто прикладных, частных, например составление навигационных карт, и до глобальных научных проблем климатического, геологического, геофизического и геодезического характера.