- •Ющенко ю.С.
- •Чернівці Зелена Буковина 2005
- •Наука про природні води
- •Предмет і об’єкт гідрологічних досліджень
- •1.1.1. Уявлення про природні води до Нового часу
- •1.1.2. Формування основ наукової гідрології
- •1.1.3. Сучасна гідрологія
- •1.1.4. Природні води — об’єкт дослідження гідрології
- •1.1.5. Різноманітність водних об’єктів Землі
- •1.1.6. Колообіги та циркуляції природних вод
- •Середньорічний водний баланс Землі [12]
- •1.1.7. Зміни водних об’єктів в часі
- •1.1.8. Основні гідрологічні поняття та терміни
- •Фундаментальні основи гідрологічних досліджень
- •1.2.1. Молекули та надмолекулярні структури води
- •1.2.2. Агрегатні стани та фазові переходи води
- •1.2.3. Густина води
- •1.2.4. Теплові властивості води
- •1.2.5. В’язкість, поверхневий натяг та змочування
- •1.2.6. Деякі фізичні властивості снігу та льоду
- •1.2.7. Умови перебування води в ґрунтах та породах
- •1.2.8. Механіка рідини і дослідження природних вод
- •1.2.9. Основи статики природних вод
- •1.2.10. Загальні поняття та визначення гідродинаміки
- •1.2.11. Види руху водних потоків
- •1.2.12. Два режими руху рідини
- •1.2.13. Рівняння нерозривності
- •1.2.14. Рівняння Бернуллі
- •1.2.15. Рух поверхневих водотоків
- •1.2.16. Спокійні та бурхливі потоки
- •1.2.17. Приклади ламінарного руху
- •1.2.18 Течії у водойомах
- •1.2.19. Хвилі у воді
- •1.2.20. Стратифікація, стійкість та перемішування природних вод
- •1.2.21. Природні води як хімічний розчин
- •1.2.22. Основні типи домішок у природних водах
- •Головні іони в океанічних водах (за с. Бруєвичем)
- •1.2.23 Гідрохімічна класифікація природних вод. Зміни їх складу
- •1.2.24. Забруднення та якість природних вод
- •Методи гідрологічних досліджень
- •1.3.1. Математичні методи, інформатика
- •1.3.2. Системний підхід
- •1.3.3. Експеримент та моделювання
- •1.3.4. Порівняння, типізація, класифікація
- •1.3.5. Історичний метод
- •1.3.6. Прогнозування
- •1.3.7. Експедиційний метод
- •1.3.8. Вимірювання, спостереження, моніторинг
- •1.3.9. Балансові методи
- •1.3.10. Картографічні методи
- •1.3.11. Географо-гідрологічні методи
- •1.3.12. Еколого-гідрологічні методи
- •Гідрологія водних об’єктів
- •Гідрологія океанів і морів
- •2.1.1. Поділ Світового океану
- •Основні характеристики океанів
- •2.1.2. Рельєф дна та донні відклади Світового океану
- •2.1.3. Розподіл основних гідрологічних характеристик та водні маси океану. Процеси перемішування
- •2.1.4 Морський лід
- •2.1.5. Морські хвилі
- •2.1.6. Припливи в океані
- •2.1.7. Морські течії
- •2.1.8. Рівень океанів і морів
- •2.1.9. Життя в океані
- •2.1.10. Моря України
- •Гідрологія льодовиків
- •2.2.1. Процеси утворення льодовиків
- •2.2.2. Рух льодовиків
- •2.2.3. Розповсюдження, основні типи, будова та гідрографічна сітка льодовиків
- •2.2.4. Баланс та режим льодовиків
- •2.2.5. Процеси та явища пов’язані з льодовиками
- •Гідрологія підземних вод
- •2.3.1. Походження підземних вод
- •2.3.2. Класифікації підземних вод
- •2.3.3. Води зони аерації
- •2.3.4. Ґрунтові води
- •2.3.5. Артезіанські води
- •2.3.6. Підземні води у тріщинуватих та закарстованих породах
- •2.3.7. Структури підземної гідросфери
- •2.3.8. Рух підземних вод
- •2.3.9. Підземний стік
- •2.3.10. Природні явища та процеси пов’язані з підземними водами
- •Гідрологія річок
- •Найбільші річки світу
- •2.4.1. Річкові системи
- •2.4.2. Річкові водозбори
- •2.4.3. Річкові долини
- •2.4.4. Русла та заплави річок
- •2.4.5. Рух води в річках
- •2.4.6. Поняття про водний режим річок
- •2.4.7. Процеси водного живлення річок
- •2.4.8. Аналіз водного режиму річок
- •2.4.9. Рівневий режим річок
- •2.4.10. Утворення та основні характеристики річкових наносів
- •2.4.11. Основні категорії та стік наносів
- •2.4.12. Поняття про русловий процес річок
- •2.4.13. Типізації та класифікації руслового процесу
- •2.4.14. Термічний режим річок
- •2.4.15. Льодовий режим річок
- •2.4.16. Гідрохімічний режим та особливості гідробіології річок
- •Гідрологія озер
- •Найбільші озера світу
- •2.5.1. Котловини озер
- •2.5.2. Морфометрія та морфологія озер
- •2.5.3. Термічний режим озер
- •2.5.4. Льодовий режим озер
- •2.5.5. Динаміка озер
- •2.5.6. Водний режим озер
- •2.5.7. Гідрохімічні та гідробіологічні особливості озер
- •2.5.8. Донні відклади озер
- •Гідрологія особливих типів водних об’єктів
- •2.6.1. Сніговий покрив
- •2.6.2. Гідрологічні явища та процеси в зоні багаторічної мерзлоти та холодного клімату
- •2.6.4. Гідрологія водосховищ
- •2.6.5. Канали та гідромеліоративні системи
- •2.6.6. Гідрологія боліт
- •2.6.7. Гідрологія гирл річок
- •Типи гирлових областей річок
- •Загальні гідрологічні явища та процеси
- •Природні води і атмосфера Землі
- •3.1.1. Кліматична система Землі і природні води
- •Характеристики складових кліматичної системи Землі
- •3.1.2. Взаємодія океану та атмосфери
- •3.1.3. Атмосферна ланка колообігу води
- •Водний баланс та стік води з суходолу
- •3.2.1. Водний баланс територій
- •3.2.2. Формування стоку
- •3.2.3. Стік води в річках
- •Природні води і тверде тіло Землі
- •3.3.1. Літосфера та підземні води
- •3.2.2. Ендогенний вплив на поверхневу гідросферу
- •3.3.3. Природні води і рельєф
- •3.3.4. Гідрогенні відклади та акумулятивні утворення
- •Природні води та еволюційні процеси
- •3.4.1. Еволюція географічної оболонки та її складових
- •3.4.2. Біогенний етап розвитку природних вод
- •3.4.3. Антропогенний етап розвитку природних вод
- •Заключення Новітній етап розвитку гідрології
Найбільші річки світу
Найбільші витрати води в р. Амазонка перевищують 1 000 000 м 3/с. Загальний осереднений стік річок Землі складає 41,7 тис. км3, що до-рівнює загальній середній витраті 1 322 000 м3/с.
Річки надзвичайно різноманітні. Загальної їх класифікації не створено. Існують поділи за різними ознаками. Наприклад виділяють: гірські, напівгірські та рівнинні; малі, середні та великі; зональні, азональні, полізональні; озерні, болотні; пересихаючі; перемерзаючі; карстові та інші.
Витоком річки називають місце де вона починається (джерело, витік з озера, болота, льодовика, просто з’єднання декількох струмків). Гирлом називають найнижчу ділянку річки де вона як правило впадає в інший водний об’єкт. Існують випадки, коли річки втрачають свої води просто на певній місцевості. Тоді вони закінчуються сліпим кінцем або внутрішньою дельтою.
Річки — дуже важливий і динамічний елемент ландшафту. Їх називають його кровоносними судинами, транспортними артеріями, центрами тяжіння та розповсюдження життя. Річки також — невід’ємний елемент більшості екосистеми суходолу. Нарешті — це основне джерело прісних вод для людини і основна складова найважливіших природно-соціальних (басейнових) систем.
2.4.1. Річкові системи
Річкова сітка на поверхні суходолу може характеризуватися певними параметрами, які залежать від клімату, геологічної та тектонічної будови території, історії її розвитку. До цих параметрів відносять густоту (щільність розчленування території), глибини розчленування, середні довжини схилів, малюнок та інші. Густоту річкової сітки розраховують за формулою:
(2.15)
де — сумарна довжина всіх річок даної території; F — її площа. Такі величини можна розраховувати для досліджень всієї руслової сітки, або річок певної величини. В залежності від цього будуть отримані різні значення густота. Густота всієї річкової сітки для достатньо зволожених рівнин складає 0,3-0,5 км/км2, а у горах може досягати 1-2 км/км2. Основний внесок дають відносно невеликі річки (до 100 км). Саме «дрібномасштабна» частина річкової сітки найшвидше (найбільше) реагує на зміни природних умов. Так густота річок з довжинами до 10 км від тайги до напівпустелі змінюється від 0,32 до 0,08 . Таким чином ще раз підтверджується стабілізація розвитку річок при їх збільшенні.
Багато сучасних досліджень вказують на процеси деградації та відмирання малих річок. Це складна система процесів пов’язана не тільки з антропогенним впливом (зведення лісів, розорювання земель, активізація схилової та яркової ерозії та ін.), але і з періодичними віковими коливаннями зволоженості територій. Причому помічено, що річкова сітка характеризується певною інерційністю (запізненням реакції на діючий фактор). Це вказує на те, що вона є саморегульованою системою. Між величинами (довжинами) річок та площами їх басейнів також є залежність. Її можна виразити так:
(2.16)
де L — довжина річки (км); a — коефіцієнт пропорційності; F — площа (км2); n — степінь (близький до 0,5).
Річки також характеризуються певною звивистістю:
Кзв. = (2.17)
де — сума довжин ділянок річки виміряних по руслу; — сума довжин ділянок виміряних по прямій, що сполучає їх початок та кінець. Цей показник використовують для оцінок (розрахунків) загальних довжин річок.
За густотою річкової сітки можна також оцінити середню довжину схилів даної території:
(2.18)
Нарешті річкова сітка характеризується певним малюнком, який часто є індикатором геологічної будови та відображенням історії розвитку даної території. Існують спроби виділення характерних типів малюнку. Основний з них, звичайно, деревовидний (дендричний). Але можуть також бути прямокутно-деревовидний малюнок; паралельний та субпаралельний; перистий; доцентровий та відцентровий, гратчастий, дельтовий віялоподібний та інші.
Вся річкова сітка поділяється на окремі частини, які називають річковими системами. Їх можна визначити як сукупність головної річки та її приток, або як сукупність всіх річок певної території, що поступово об’єднують свої води аж до головної річки, яка виносить їх за межі даної території.
При злитті двох приток головною з них треба вважати більш повноводну (з більшими витратами, стоком води). Але це правило деколи порушується, що пов’язано з історією виникнення назв річок, їх довжиною та іншими особливостями.
Існують випадки, коли річка та її долина роздвоюються. Це явище називають біфуркацією річок (лат. bifurcus — роздвоєний). Його не слід плутати з простими розгалуженнями русел. При цьому дві річкові системи мають спільну частину у верхів’ях басейнів (наприклад системи Амазонки та Оріноко).
Положення річок в межах систем прийнято характеризувати за допомогою поняття — порядок. Раніше (класичний спосіб) перший порядок надавали притокам головної річки (головні притоки — притоки першого порядку). Другий порядок — притокам приток, і т.д. Вигода такого способу надання порядків полягає в чіткій і зрозумілій послідовності процедури. Але при цьому до одного порядку попадають річки абсолютно різних розмірів, оскільки в головну річку можуть впадати як потужні притоки так і малі струмки. Це не вигідно з позицій надання порядкам певного гідрологічного змісту. У середині 40-х років XX століття американський інженер та дослідник Р. Хортон запропонував інший підхід. Перший порядок слід надавати найменшим, найпростішим складовим даної річкової системи. При їх злитті утворюється річка другого порядку і т.д. Порядок наростає вниз за течією. Найбільший порядок отримує головна річка. Очевидно, що при цьому з порядком можна ув’язувати певні (основні) гідрологічні характеристики. Більше того — аналіз співвідношень між порядками відкриває нову сферу досліджень річкових систем. Але цей спосіб також має недоліки (складності). Перша складність пов’язана з виділенням і визначенням потоків першого порядку. Як ми вже бачили — це найбільш «нестійка» складова річкових систем (річкової сітки). Крім того вони відрізняються в різних природних умовах — різних частинах басейну головної річки. Інша складність пов’язана з тим, що далеко не завжди зливаються притоки однакового порядку (однакової величини). Тому система надання порядків ускладнюється. Не дивлячись на це і, навіть, на те, що досі не створена загальноприйнята система, даний підхід не має альтернативи і широко використовується у гідрологічних дослідженнях. При цьому він пов’язаний з системними дослідженнями, застосовуванням теорії графів та іншими перспективними методами.
На рис. 2.38 показано схему структури річкової сітки і залежність для середніх багаторічних витрат води річок характерну для Східно-європейської рівнини. Інші види залежностей можна прослідкувати з табл. 2.4.
Таблиця 2.4.
Основні характеристики річкової сітки на території США
Річкові системи Західної України, а також їх трансформацію досліджує І.П. Ковальчук. На рис. 2.39 показано граф-схеми системи Золотої Липи. Вони наочно демонструють і дають кількісні характеристики деградації річок завдяки впливу людини. Малюнок річкової сітки моделюють також на ЕОМ з метою досліджень закономірностей її розвитку. На рис. 2.40 показано приклад графічної моделі, що враховує форму первинного рельєфу. Дослідження розвитку річкових систем та процесів з ними пов’язаних проводяться на межі гідрології, геоморфології та геології. В геоморфології річки (та їх долини), які протікають за генеральними напрямками похилу крупних територій, називають консеквентними (лат. consequens — послідовний), тобто такими, що послідовно витримують загальний напрямок течії. Їх притоки, положення і напрямок яких пов’язані з відносно легко розмиваємими породами та розташуванням геологічних пластів називаються субсеквентними (лат. subsequens — той, що слідує за чим-небудь, підкоряється впливу). Притоки цих приток називають ресеквентними та обсеквентними. Перші відповідають напрямку течії головної річки, а другі направлені протилежно.