. Водные свойства горных пород
От пористости породы зависит ее влагоемкость:
Влагоемкость —это свойство породы содержать в своих порах то или иное количество воды. Полная влагоемкость — количество воды, заполняющее все пустоты породы. Фактическая влагоемкость определяется количеством воды, действительно содержащимся в породе. Капиллярная влагоемкость составляет количество воды, удерживаемое горной породой в капиллярах при свободном стоке. Капиллярная влагоемкость тем меньше, чем больше водопроницаемость породы. Под водоотдачей понимается количество гравитационной воды, которое может содержаться в горной породе и которое она может отдать при откачке. Водоотдача может быть выражена процентным № отношением объема свободно вытекающей из породы воды к объему породы. Водонасыщенность пород представляет то количество воды, которое отдается породой. По степени водообильности породы делятся на сильноводообнльные с дебитом скважины больше 10 л/с, водо-обильные с дебитом скважины 1 - 10 л/с, слабоводообильные — 0,1 - 1л/с. Водонасосные породы, а также пласты, линзы и пр.— это такие, в которых поры, трещины и другие пустоты заполнены гравитационными водами — гравитационно-водоносными, водами капиллярными и пленочными водоносными. Водопроницаемость — свойство пород пропускать воду вследст¬вие наличия в них пор, трещин и других пустот. Величина водопроницаемости определяется коэффициентом водопроницаемости. По степени водопроницаемости породы могут быть разделены на водопроницаемые, полуводопроницаемые и водонепроницаемые. Водонепроницаемость — свойство горных пород не пропускать воду. К ним относятся, например, нетрещиноватые известняки, кристаллические сланцы и др.
10.Источники и типы питания рек. Водный и уровенный режим рек. Классификация рек по типам питания.
Основной источник питания всех рек на земном шаре -- атмосферные осадки. При определенных условиях часть выпадающих жидких осадков образует поверхностный сток и служит непосредственным источником питания рек в периоды паводков. Твердые осадки аккумулируются на поверхности земли в виде снежного покрова. На равнинах и невысоких горах накопившийся за зиму снег тает в теплое время и также служит источником питания рек. Снег, накопившийся в более высоких горах, в отдельные годы стаивает не весь, пополняет запасы вечных снегов и дает начало ледникам. Талые воды этих снегов и ледников являются еще одним источником, питания рек. Часть талых и дождевых вод просачивается в верхние слои земли и при некоторых условиях быстро дренируется реками, при этом несколько растягивается процесс стока этих вод в речную сеть. Некоторая часть талых и дождевых вод идет на пополнение запасов подземных вод, которые значительно медленнее попадают в русла рек. Подземные воды являются также источником питания рек; они обеспечивают устойчивость речного стока. Таким образом, существуют четыре источника питания рек -- жидкие осадки, снежный покров, высокогорные снега и ледники и подземные воды (грунтовые воды) [4].
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.
ВОДНЫЙ РЕЖИМ РЕК, изменение во времени расходов, уровней и объёмов воды в реках. В годовом цикле этих колебаний выделяют 3 осн. фазы В. р. р.: весеннее или летнее половодье; летнюю и зимнюю межень (периоды низкой водности, возникающие вследствие резкого уменьшения притока воды с водосбора); осенние паводки.
Результаты наблюдений за уровнями позволяют установить зоны и продолжительность затопления отдельных участков речной долины, скорость продвижения паводочной волны вдоль по реке (в том случае, если «а реке имеется не менее двух водомерных постов) и сделать выводы об общем характере изменения водности реки в течение года я в многолетнем периоде, о наиболее высоких половодьях и т. д.
Среди этих так называемых характерных уровней наибольший практический интерес представляют уровни: 1) наивысший годовой, 2) весеннего ледохода, 3) осеннего ледохода, 4) летних и осенних паводков, 5) наинизший летний и зимний.
Типы уровенного режима
1) колебания уровней, связанные с изменением водности потока;
2) колебания уровней, возникающие вследствие изменения сопротивлений в русле;
3) сгонно-нагонные и приливо-отливные колебания уровней;
4) колебания уровней, возникающие под влиянием естественных и искусственных подпоров.
Изменение водности потока прежде всего определяет сезонный характер колебания уровней. Основные черты внутригодовых колебаний уровней под влиянием изменения водности соответствуют типам водного режима.
Указанные общие закономерности годового хода водности применительно к оценке уровенного режима должны быть дополнены учетом особенностей в ходе уровней рек различных размеров и рек, сток которых зарегулирован озерами и болотами.
В зависимости от той роли, которую играет тот или иной источник питания в формировании режима рек, можно выделить четыре основные группы рек: реки с преобладанием:
снегового, 2) дождевого, 3) ледникового, 4) грунтового питания.
11.Характеристики и факторы речного стока. Гидрограф стока.
Речной сток — перемещение воды в виде потока по речному руслу. Происходит под действием гравитации. Является важнейшим элементом круговорота воды в природе, с помощью которого происходит перемещение воды с суши вокеаны или области внутреннего стока. Количественное значение стока в единицу времени называется расходом воды.
Главной характеристикой речного стока являются расходы воды. Наряду с экстремальными значениями (максимальными и минимальными) часто используются расходы воды, осредненные за различные периоды времени (сутки, месяц, сезон, год и т. д.).
Все остальные характеристики речного стока, по сути, являются производными от соответствующих расходов воды.
Объем стока W (м3, км3) — количество воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени (сутки, месяц, год и т. д.).
Модуль стока М (л/с • км2) или q[м3/c • км2)] —количество воды, стекающей с единицы площади водосбора в единицу времени.
Слой стока h (мм) — количество воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя, равномерно распределенного по площади этого водосбора.
Коэффициент стока — отношение слоя стока к количеству выпавших на площадь водосбора осадков, обусловивших возникновение стока.
Годовой сток подсчитывается в умеренном климате не за календарный год, а за гидрологический, начинающийся осенью (1 октября или 1 ноября), когда запасы влаги в речных бассейнах, переходящие из одного года в другой, малы. При подсчете за календарный год сток и осадки не могут соответствовать друг другу, так как осадки, выпавшие в конце одного года, стекают весной следующего года.
Из уравнения водного баланса для суши Ec=Xt—У, где Ес — испарение с поверхности суши, Хс — осадки на ее поверхность, У — сток, видно, что важнейший фактор формирования стока - климат; сток является функцией осадков и испарения, т. е. гидрометеорологических компонентов географического ландшафта, отражающих то соотношение тепла и влаги, которое свойственно данной географической зоне. Все остальные элементы ландшафта, или факторы подстилающей поверхности, влияют на сток не непосредственно, а через осадки и испарение.
Рельеф воздействует на сток, главным образом, через осадки испарение. Осадки с повышением местности возрастают до известного предела. Испарение же, наиболее значительное в низких местах, убывает с высотой вследствие понижения температуры и уменьшения радиационного баланса. Поэтому сток с высотой растет, правда, следует заметить, что изменение осадков и испарения с высотой не так однозначно и зависит от форм рельефа, экспозиции склонов относительно направления преобладающих влагоносных ветров и пр. лияние леса на норму стока, согласно уравнению водного баланса, может быть вызвано его воздействием на количество осадков и на испарение.
Гидрограф — график изменения во времени расходов воды в реке или другом водотоке за год, несколько лет или часть года (сезон, половодье или паводок).
Гидрограф строится на основании данных о ежедневных расходах воды в месте наблюдения за речным стоком. На оси ординат откладывается величина расхода воды, на оси абсцисс — отрезки времени.
Гидрограф отражает характер распределения водного стока в течение года, сезона, половодья (паводка), межени. Гидрограф используется для вычисления эпюры руслоформирующих расходов воды.
Единичный гидрограф — гидрограф, показывающий изменение расходов воды во время единичного паводка.
Типовой гидрограф — гидрограф, отражающий общие черты внутригодового распределения расхода воды в реке.
Многолетний гидрограф паводка — расчётная паводочная волна в определённом створе водотока, характеризуемая определённым многолетним расходом, типовым гидрографом и соответствующим объёмом.
12.Общая схема вертикальной температурной стратификации вод Мирового океана. Суточный и годовой ход температуры вод Мирового океана.
Стратификация вод морских и пресных водоёмов, распределение плотности воды по вертикали. Характеризуется вертикальным градиентом плотности. Чем больше увеличение плотности с глубиной и чем больше её вертикальный градиент, тем выше устойчивость С. в. При обратном изменении плотности и при малых её вертикальных градиентах С. в. неустойчива. Устойчивая С. в. обусловливает уменьшение вертикального обмена теплом, веществом и количеством движения. Неустойчивая С. в. определяет интенсивный вертикальный обмен в толще воды. В океанах и морях С. в. определяется главным образом изменениями температуры и солёности воды на поверхности и в толще воды, где их изменения связаны с адвекцией и адиабатическими процессами. В пресных водоёмах, где температура наибольшей плотности воды равна 4 ?С, С. в. зависит только от температуры. В этом случае возможны два типа стратификации: 1) температура всей воды в озере не ниже 4 ?С; тогда наиболее тёплые массы воды будут расположены у поверхности, ниже - всё более холодные (прямая стратификация); 2) температура воды ниже 4 ?С: тогда вода у поверхности холоднее, чем в нижних слоях (обратная стратификация).
Суточные и годовые изменения температуры связаны с изменениями компонент теплового баланса, а также с теплом, переносимым течениями и вертикальным обменом вод. В ходе температуры на поверхности океанов и морей проявляются главным образом суточные и годовые колебания радиационной компоненты теплового баланса. Однако накопление и расходование тепла морем запаздывает относительно максимума и минимума температуры воздуха. Наивысшие температуры воды на поверхности наблюдаются после полудня, около 14—16 часов, а низшие — около 4—8 часов утра.
Изменение запасов тепла в деятельном слое моря в течение суток сравнительно невелико, так как в дневные часы при повышении прихода тепла за счет радиации и теплообмена с атмосферой нагревание воды ослабляется потерей тепла на испарение, а ночью конденсация влаги на поверхности моря уменьшает охлаждение. Наконец, высокая теплоемкость воды способствует сглаживанию температуры при изменении запасов тепла в течение суток. Поэтому суточная амплитуда температуры на поверхности воды океанов и морей невелика и значительно меньше суточных амплитуд температуры воздуха.
Нередко амплитудой называют разность крайних значений, что неверно: амплитудой колебания называется наибольшее отклонение от среднего значения.
13.Снеговая линия и хионосфера. Формирование, строение, питание, движение ледников.
Снегова́я ли́ния — уровень земной поверхности, выше которого накопление твёрдых атмосферных осадков преобладает над их таянием и испарением.
Снеговая линия формируется под воздействием климатических особенностей данной территории, прежде всего соотношения тепла и влаги, а также макро- и мезорельефа. Она представляет собой отражение нижнего уровня хионосферыв реальных условиях рельефа земной поверхности. Снеговая линия снижается в холодных и влажных районах и поднимается в тёплых и засушливых. В Антарктике она опускается до уровня моря, а в Арктике расположена на несколько сотен метров выше уровня моря. Наибольшей высоты снеговая линия достигает в сухих тропических и субтропических районах (на Тибетском нагорье и Южноамериканских Андах до 6,5 км), снижаясь на экваторе до 4,4 км