Соотношения между количеством воды

Соотношения между количеством воды, поступающим в реки от того или иного источника питания, неодинаковы в различных районах. Меняются они и от сезона к сезону для одной и той же реки. Эти различия зависят главным образом от климатических условий: режима осадков и температуры воздуха в течение года.

Впервые роль климата в питании рек и влияние на их режим были оценены известным русским ученым А. И. Воейковым в его работе «Климаты земного шара, СССР в особенности», опубликованной в 1884 г. В этой работе Воейков высказал положение, которое до сего времени сохранило свое значение: «Реки суть продукт климата их бассейнов». В настоящее время это положение получило более широкую формулировку: «Реки и их режим представляют собой продукт климата на общем фоне воздействия и других компонентов ландшафта и хозяйственной деятельности». Этим подчеркивается ведущая роль климата и указывается, что, помимо климата, определенное значение имеют геологическое строение бассейнов, их почвы, растительность, озерность и заболоченность, а также хозяйственная деятельность человека.

Климатическая классификация рек а. И. Воейкова

Рассматривая реки как продукт климата их бассейнов, Воейков считал возможным использовать особенности их режима как индикатор климата. Для этой цели им была разработана климатическая классификация рек. Воейков разделил все реки на следующие типы.

Тип А. Реки, получающие воду от таяния снега на равнинах и невысоких горах (до 1000 м). В чистом виде этот тип не существует нигде. Наибольшее приближение к нему наблюдается в северной части Сибири и Северной Америки, где снежный покров держится 8—10 месяцев и большую часть вод реки получают от таяния снега.

Тип В. Реки, получающие воду от таяния снега в горах. Этот тип тоже не существует в чистом виде. К нему приближаются реки западных частей горных массивов, занимающих середину Азии: Сырдарья, Тарим, Инд в верхних течениях. Правильный ход температуры воздуха с максимумом летом обусловливает регулярно наблюдающееся летнее половодье.

Тип С. Реки, получающие воду от дождей и имеющие половодье в летнее время. Этот тип рек характерен для областей с тропическими дождями и муссонами. Таковы, например, реки Амазонка, Конго, Ориноко, Ганг, Брахмапутра, реки Дальнего Востока нашей страны.

Тип D. Реки, у которых половодье происходит вследствие таяния снега весной или в начале лета, причем значительная часть воды рек доставляется дождями. К этому типу относятся реки стран с суровой и снежной зимой и дождливым летне-осенним периодом: большинство равнинных рек нашей страны (Восточно-Европейская равнина, Западно-Сибирская равнина), реки Скандинавии, Восточной Германии, северной части США.

Тип Е. Вода доставляется дождями; она выше в холодные месяцы, но правильное периодическое изменение невелико. Этот тип преобладает в Средней и Западной Европе — бассейны рек Везера, Мааса, Шельды, -Сены, реки Англии (кроме северо-западных) и др.

Тип F. Вода доставляется дождями; она выше в холодное время, чем летом, и разница значительна. Реки получают воду только в дождливое время осенью и зимой. Летом реки нередко пересыхают. К этому типу принадлежат реки Испании (вне гор), некоторых частей Ирана, Малой Азии, северного берега Африки (от Туниса до Марокко), Калифорнии, Чили, южной и западной частей Австралии.

Тип G. Отсутствие рек и вообще постоянных водотоков вследствие сухости климата. К районам без рек принадлежат Сахара, Каракумы и Кызылкум, большая часть. Аравии, центральные плоскогорья Азии, обширные плоскогорья Северной Америки по обе стороны Скалистых гор и др.

Тип Н. Страны, где дождливое время коротко и реки имеют воду тогда и несколько времени после, а в остальное время пересыхают или превращаются в ряд луж с подземным течением в промежутках между ними. Таковы, например, северная степная часть Крыма, степи по нижнему течению Куры и Аракса, часть Монголии и др.

Тип I. Страны без рек вследствие того, что они сплошь покрыты снегом и ледниками; здесь реки заменяются ледниками с их подледниковыми потоками. К такому типу стран можно отнести, например, Гренландию.

№5

Происхождение подземных вод.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ  ПОДЗЕМНЫХ  ВОД.

     Еще в древние времена люди пытались выяснить происхождение подземных вод хотя и исключительно умозрительным путем, без проверки опытами и наблюдениями. Однако уже до начала н. э. были намечены все возможные пути решения вопроса, которые позднее действительно были использованы при построении современной теории их происхождения. Платон (IV—III вв. до н. э.) источником образования подземных вод считал морские воды; Аристотель (IV в. до н. э.)—сгущение холодного воздуха; Марк Поллио (I в. до н. э.) объяснял происхождение подземной воды просачиванием атмосферных вод.      Гипотеза о проникновении в слои Земли морской воды не могла стать универсальной. Безусловно, морская вода содержится в морских осадках, в дальнейшем сохраняясь и в осадочных породах; морская вода просачивается по порам и трещинам горных пород, слагающих побережье морей. Однако роль морской воды в формировании запасов подземных вод невелика, тем более, что за ее счет вообще не могут образоваться источники воды на высоких гипсометрических отметках на континентах и в горах, и притом воды пресной, т. е. с иным химическим составом.      В начале XVIII в. (1717 г.) Мариот впервые обосновал выдвинутую еще Марком Поллио гипотезу, получившую название инфильтрационной. Он объяснял происхождение подземных вод за счет инфильтрации, т. е. проникновения дождевых и талых вод по порам и трещинам в горных породах, залегающих на поверхности суши. Эта, несомненно, прогрессивная гипотеза господствовала в науке около двух веков, но в XIX в. подверглась критике.      Основные возражения против инфильтрационной гипотезы сводились к двум положениям. Гипотеза инфильтрации не объясняла наличия «сухого» слоя между насыщенной влагой почвой и глубоко залегающими подземными водами, добываемыми колодцами. Кроме того, суммарный дебит (расход) источников данной местности не соответствует количеству выпадающих на ее территории атмосферных осадков.      Фольгер (1877 г.) выдвинул другую гипотезу — гипотезу «подземной росы», или конденсационную. Сущность ее заключается в следующем: влажный воздух у поверхности земли в летнее время всегда теплее почвенного, что создает разницу в давлении паров воды в воздухе и почве. С поверхности земли, где давление больше, пары воды начинают проникать в грунт, происходит сгущение паров, их конденсация, т. е. переход в жидкое состояние. Эта гипотеза, возрождающая в современной форме идеи Аристотеля, хорошо объясняет происхождение пресных вод в песках пустыни, где атмосферные осадки редки, а также на песчаных островах в море.      Конденсационную гипотезу Фольгера развил и существенно изменил А. Ф. Лебедев (1907—1919 гг.). Различие между конденсационными гипотезами Фольгера и Лебедева заключается в том, что первый допускал возможность проникновения и циркуляции самого воздуха в почву. Лебедев же допускает лишь перемещение водяного пара под влиянием разности его упругостей. Наиболее низкая температура в грунте приурочена в летнее время к поясу постоянной температуры. Здесь устанавливается и минимальное давление пара. К этому горизонту устремляются лары воды не только от поверхности земли, но и из горизонтов, расположенных ниже пояса постоянной температуры, так как вниз температура возрастает по правилу геотермической ступени, и соответственно в более низких горизонтах увеличивается давление пара.      Однако и это добавочное положение не могло объяснить образования огромных масс подземных вод с помощью одной конденсации. Поэтому Лебедев признавал, что наряду с конденсацией в образовании подземных вод участвует и инфильтрация.      Э. Зюсс указал на возможность образования подземных вод также за счет выделения водяных паров из состава магмы. Действительно, при извержении вулканов выделяется большое количество водяных паров, по крайней мере часть которых, возможно, впервые поступает в атмосферу. Магма, остывающая в глубинах земной коры, также постепенно выделяет водяные пары и тем самым пополняет запасы подземных вод.      Возникающие таким путем воды Зюсс назвал ювенильными, что по-русски означает — девственные, т. е. не участвовавшие еще в круговороте воды на поверхности земли: не испарявшиеся, не выпадавшие в виде атмосферных осадков, не стекавшие по поверхности суши в океан. Ювенильные воды Э. Зюсс противопоставил водам «блуждающим», или вадозным (от латинского слова «ватере» — блуждать), издавна участвующим в поверхностном круговороте. К ним, очевидно, следует отнести и подземные воды инфильтрационного и конденсационного происхождения.      В природе подземные воды могут возникать всеми указанными способами, т. е. как в результате инфильтрации атмосферных осадков и вод из водоемов суши — озер, болот, рек, — так и путем конденсации, просачивания и захоронения морской воды и выделения воды из магмы. Следует отметить, что в разных случаях возможно возникновение подземных вод как одним из указанных путей, так и смешанным путем.      Трудно пока сказать, какую количественную роль играют все указанные способы происхождения подземных вод в общем их балансе в земной коре. В настоящее время инфильтрационный способ представляется наиболее универсальным и распространенным. Количество воды, находящейся под землей, трудно определить. Сделанные различными исследователями подсчеты сильно расходятся. Указывается следующее соотношение между количеством воды атмосферы (А), гидросферы (Г) и литосферы, или подземной (Л) : А : Г: Л= 1:100000: 10.      Абсолютная величина количества воды в литосфере достигает, во всяком случае, десятков (Фуллер) и, быть может, сотен (Слихтер) миллионов кубических километров.

№6

Движение ламинарное и турбулентное. Движение воды в реках. Скорости течения воды в реках. Кривое распределение скоростей. Формула Шун.