19.3. Питание рек. Колебание уровней.
Питание рек бывает: снеговое, ледниковое, дождевое, смешанное, за счет подземных вод.
Для каждой реки в течение года характерно чередование периодов высокого и низкого уровня воды.
Меженью называют период продолжительного низкого стояния уровней воды в реке, когда река питается преимущественно грунтовыми водами при значительном уменьшении или прекращении поверхностного стока.
Половодьем называют ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон года высокое стояние уровня реки, вызванное увеличением водности реки за счет весеннего и летнего таяния снегов, горных ледников и длительных сезонных дождей. Длительность половодья больших рек достигает 1,5–3 месяцев (реки Волга, Днепр и др.). На малых реках длительность половодья укорачивается до одного месяца и даже до нескольких дней.
Паводком называют быстрое и кратковременное поднятие уровня воды в реке, вызванное усиленным таянием снега, ледников или внезапным обилием дождей. Периодически паводки не повторяются, и в этом их отличие от половодий. Продолжительность паводков обратно пропорциональна интенсивности выпадения осадков и колеблется от долей часа до нескольких суток и более.
Движение воды в реках всегда турбулентное (беспорядочное, вихревое). В поперечном сечении потока максимальные скорости наблюдаются в наиболее глубокой части потока – стержне, меньше – у берегов.
Таким образом, в большинстве случаев реки имеют смешенное питание с преобладанием того или иного вида.
Реки по условиям питания делятся на следующие группы:
1) реки с весенним половодьем (от таяния снега) – относится большинство рек, весной в этих реках в зависимости от их величины и района расположения проходит от 50 до 100% годового стока;
реки с половодьем в теплое время года – реки высокогорных областей Средней Азии, Кавказа, Камчатки;
реки с паводочным режимом (от выпадения дождей) – в Крымских горах, на Черноморском побережье Кавказа, на северном склоне Большого Кавказа, на восточном склоне Карпат, на западном склоне Жмудских высот в Прибалтике и на Дальнем Востоке.
В результате изменения питания реки в течение года происходит в ней колебание уровней воды. Амплитуда колебания уровней разнообразна. Так, в естественных условиях на р. Волге у г. Калинина наблюдалось колебание уровней воды до 11 м, у г. Рыбинска— до 12 м, у г. Куйбышева—до 15 м и у г. Астрахани — до 4 м. После зарегулирования стока Волги величины колебаний уровней воды уменьшились.
В устьевых участках рек, впадающих в море, колебание уровней воды обычно невелико, что объясняется значительной шириной и глубиной русла в этих местах. Кроме того, на устьевых участках ход уровней воды в большой мере может быть искажен явлениями сгона или нагона воды ветрами, приливами и отливами.
20. Гидрология морей, озер, болот, ледников.
20.1 Геологическая деятельность морей
Море – это одна из главнейших геологических сил, преобразующих облик Земли. В морских бассейнах протекают сложные процессы энергичного разрушения, перемещения продуктов разрушения, отложения осадков, формирования осадочных пород.
Моря и океаны занимают около 361 млн.км2. (70,8% всей земной поверхности). Общий объем воды в 10 раз больше объема суши, возвышающейся над уровнем воды, которая составляет 1370 млн. км2. Эта громадная масса воды находится в непрерывном движении и поэтому выполняет большую разрушительную и созидательную работу. На протяжении длительной истории развития земной коры моря и океаны не раз меняли свои границы. Почти вся поверхность современной суши неоднократно заливалась их водами. На дне морей и океанов накапливались мощные толщи осадков. Из этих осадков образовались различные осадочные горные породы. Средняя соленость морской воды составляет 3,5% (в 1 – м литре 35 грамм растворенных солей): NaCl – 78%; MgCl2 – 9; CaSO4 – 4; KCl ~ 2; CaCO3 – 0,04; SiO2 – 0,008%. В ничтожных количествах в морской воде – I, Br, Mn, Zn, Pb, Cu, Au, а также растворены газы СО2 и О2.
Геологическая деятельность моря главным образом сводится к разрушению горных пород берегов и дна, переносу обломков материала и отложению осадков, из которых впоследствии образуются осадочные горные породы морского происхождения.
Эти процессы наиболее интенсивно протекают в прибрежной мелководной зоне (0 - 200 м) – зоне шельфа, которая окаймляет сушу полосой различной ширины и представляет собой подводное продолжение континентов. На глубине от 200 до 2000 метров располагается материковый склон, от 2000 до 6000 метров – океаническое ложе и более 6000 метров – глубоководные впадины.
В прибрежной зоне морские осадки формируются за счет продуктов разрушения берегов и переноса материала ветром и особенно реками.
Вследствие вертикальных колебаний земной коры моря перемещаются. В геологии эти явления получили наименование трангрессии (наступление) регрессии (отступление) моря. Геологическая деятельность моря в виде разрушения горных пород, берегов и дна называется абразией. Процессы абразии находятся в прямой зависимости от особенностей движения воды, интенсивности и направления дующих ветров, течений. Основную разрушающую работу совершают морской прибой и различные течения (прибрежные, донные, приливы и отливы). В результате абразии на берегах образуются волноприбойные террасы.
Рис. 20.1 Поперечный разрез океана
I – зона шельфа; II – материковый склон; III – ложе океана; IV – глубоководные впадины
В одних случаях они могут быть сложены коренными породами, в других – морскими отложениями (аккумулятивные). Террасы, расположенные выше пляжа, свидетельствуют о поднятии берега и отступление береговой линии в сторону моря; их называют морскими. Подводные террасы свидетельствуют о наступлении моря и опускании берега ниже уровня воды. Пляжем обычно называют часть берега, которая перекрывается максимальной волной или приливом. При наличии пляжа шириной более 20 м энергия гасится в его пределах. Разрушение коренного берега выше пляжа не происходит. При отсутствии пляжа Бере разрушается наиболее интенсивно (рис. 20.2).
Рис. 20.2 Строение морского берега, террасы
1 и 2 – надводные; 3 и 4 – подводные; 5 – пляжная
Морская вода переносит вещества в коллоидном, растворенном состоянии и в виде механических взвесей. Более грубый материал она волочит по дну.
Различают 2 вида перемещения рыхлого материала: поперечное (перпендикулярно линии берега) и продольное (параллельно береговой линии).
Поперечное перемещает рыхлый материал вследствие большей энергии волны идущей к берегу, чем уходящей от него. Естественная сортировка обломочного материала выглядит таким образом: крупнообломочный остается у берегов, а песчаный – на отдалении от них. Крупнообломочный материал может сформировать из валунов и гальки береговой вал.
При продольном перемещении обломочного материала скорость зависит от угла подхода волн к берегу: максимум будет при 45°.
Перенос ветровыми волнами придонного материала наблюдается до глубины 10 м. Приливы и отливы приводят в движение всю массу воды, поэтому обломочный материал не отлагается (пролив Ла-Манш).
Созидательная деятельность моря. В области шельфа обломочный материал откладывается как у самого берега в волноприбойной полосе, так и вдали от него. Береговые валы сложены на крутых берегах крупнообломочным материалом, на пологих – среднеобломочным. Ширина – до 20 м, высота – 1,5 (на берегах океанов высота до 15 м). Нередко бывают 2 – 3 береговых вала.
При косом подходе волн обломочный материал накапливается у его изломов и выступов в виде мысов и кос. Мысы формируются у самого выступа, косы – сразу за ними. (Длина косы Тендер в Черном море – 90 км).
Терригенные осадки шельфа могут включать органогенные и химические, образующие обособленные. Органогенные: коралловые известняки и известняки – ракушечники. Химческие: образуются в местах слияния морских вод с речными, несущими соединения Fe, Al, Mn и др. Встречаются в них космические и эоловые элементы – продукты извержений вулканов.
Осадки шельфа откладываются вдоль берега шириной 250 – 300 км и расширяются в местах впадин рек до 600 км.
Осадки батиальной области представлены тонким алевритопелитовым материалом – синим, красным, зеленым, серым, обогащенным органическим веществом. В их состав входят также конкреции фосфоритов. Для батиальных осадков характерна однородность на больших площадях. Мощность составляет сотни метров.
Осадки абиссальной области представлены известковыми и кремнистыми илами и красной глубоководной глиной. Илы органогенные: фораминиферовые, птеронодовые и глобигериновые; кремнистые илы – диатомовые и радиоляриевые. Красная глубокая глина откладывается на глубине 3500 – 4000 м. Образование ее связано с продуктами разложения силикатов, попадающих на морское дно в виде вулканической, метеоритной, атмосферной пыли и коллоидных растворов, приносимых морскими течениями.