Как мы знаем, река – это постоянный естественный водный поток, протекающий в им же выработанном углублении рельефа. Все реки делятся на горные и равнинные (по характеру течения). Главными характеристиками рек являются такие показатели, как: длинна реки, уклон и падение реки, объем годового стока реки, тип питания реки, скорость течения реки.
Россия, ввиду размеров территории и особенностей климата, располагает большим количеством рек. Ученые подсчитали, что на территории страны протекает более $3$ млн рек. Их общая длинна превышает $10$ млн км. Подавляющее большинство рек – типичные равнинные реки.
Замечание 1
По объему годового речного стока Россия уступает только Бразилии.
Распределены реки по территории страны очень неравномерно. Это обусловлено особенностями климата и рельефа. Рассмотрим эти темы подробнее.
Реки бассейна Северного Ледовитого океана
Территория северной части Восточно-Европейской равнины, Сибири и части Дальнего Востока имеет уклон поверхности на север. Поэтому более половины территории страны принадлежит к бассейну Северного Ледовитого океана. Самые крупные из них – это системы Оби, Енисея, Лены. На территории Европейской части страны самыми крупными реками бассейна Северного Ледовитого океана являются Северная Двина и Печора. Река Лена является самой длинной рекой России (без притоков). Ее длинна составляет $4400$ км. Енисей – самая полноводная река бассейна и одна из самых полноводных рек мира. Река Обь имеет самый большой по площади бассейн.
Замечание 2
А если измерять длинну Оби с притоком Иртыш, то именно эта система будет самой длинной в России - $5410$ км.
Реки европейской части бассейна обладают медленным спокойным течением. Это – типично равнинные реки. Они значительно короче рек Сибири. Сибирские реки берут свое начало далеко на юге, в горах Южной Сибири (Алтай, Саяны, Забайкалье). В верхнем течении они часто носят характер горных рек, имеют пороги. В среднем и нижнем течении – это равнинные реки.
Тип питания северных рек – снеговой и дождевой. Половодье наступает весной, когда весенние дожди совпадают со снеготаянием. Северные реки зимой замерзают. Таяние льда происходит с юга на север. Поэтому, когда талые воды приходят на север, а там еще стоит лед, происходят разливы рек на больших площадях.
Северные реки богаты рыбой. А Северная Двина и Печора в старину славились промыслом мягкого жемчуга. К сожалению, из-за ухудшения экологической ситуации мягкий жемчуг уже не добывается.
Сибирские реки имеют большие энергетические ресурсы, поэтому там было построено ряд мощных ГЭС.
Реки бассейна Тихого океана
Бассейн Тихого океана занимает примерно пятую часть территории России. Самая большая река этого бассейна – Амур. Реки бассейна амура имеют дождевое питание, связанное с муссонным климатом дальневосточного побережья. Амур – одна из самых полноводных рек мира. Реки побережья Охотского и Берингова морей короткие. Они принадлежат к рекам со снеговым типом питания. На реках системы Амура сооружено ряд ГЭС. По рекам Амур, Уссури, Аргунь проходит государственная граница с Китаем.
Реки бассейна Атлантического океана
Бассейн Атлантического океана – самый маленький. На него приходится около $5$% площади страны. Тип питания рек смешанный, с преобладанием дождевого. Как правило, реки полноводные круглый год. В Балтийское море впадают Западная Двина, Неман, Нева. На юг, в Черное и Азовское моря несут свои воды Днепр, Дон и Кубань. Вода этих рек активно используется в сельском хозяйстве для орошения. В старину по системе рек Восточно-Европейской равнины пролегал легендарный путь «из варяг в греки».
Реки области внутреннего стока (Арало-Каспийского бассейна)
Бассейн Каспийского моря охватывает внутренние районы Восточно-Европейской равнины, Южный Урал, восточную часть Кавказа. Он называется бессточным, так как Каспий не сообщается с Мировым океаном и является морем-озером. Самые известные реки этого бассейна – Волга, Урал, Аракс, Терек.
Бассейн Волги занимает примерно $34$% площади Восточно-Европейской равнины. При впадении в Каспий Волга образует обширную дельту (примерно $80$ рукавов). Сегодня Волга – это фактически целый каскад водохранилищ.
Система каналов позволила объединить судоходные реки Восточно-Европейской равнины в единую транспортную систему (Волго-Донский канал, Беломоро-Балтийский канал).
Замечание 3
Рациональное использование рек – сегодня одно из важнейших направлений экологической политики государства. Ибо неправильная хозяйственная деятельность может привести к глобальным необратимым изменениям в природе, к исчезновению многих рек, особенно, так называемых, «малых рек».
Первая часть реки - исток - начало реки.
Исток - это часть реки, место, где берет начало река, где она начинается. Это может быть родник, озеро , конец ледника, болото . В последнем случае истоком (началом реки) считается место, где водоток приобретает постоянное русло. Также началом реки может быть место слияния двух рек с разными названиями, в этом случае за исток нужно принимать место начала более длинной из двух рек.
Приток – река, которая впадает в главную реку. Различают правые и левые притоки.
Берег – граница водотока реки. Различают правый и левый берега относительно средней линии русла по течению реки.
Вторая часть реки - русло реки.
Русло – часть реки, самая низкая часть речной долины , по которой осуществляется водоток основной части воды. Русло обычно вымывается самим потоком.
В части реки - русле - различают:
- плесы – глубокие места;
- омут - наиболее глубокое в реке место;
- перекаты – мелководные участки реки;
- порог - каменистый или скалистый ступенчатой формы участок в русле реки с повышенной скоростью течения и относительно большим падением отметок уровня воды;
- водопады - падение водного потока с резко выраженного уступа;
- отмель - прибрежная, идущая от берега мель;
- тальвег – линия вдоль самых глубоких участков русла;
- фарватер – линия судового хода;
- стрежень – линия наибольших скоростей течения реки.
- осерёдок – отложение в русле реки, образованное наносами и не имеющее растительности. Может быть как надводным, так и подводным. В случае близкого расположения к берегу носит название побочень , а у берегов – пляж .
- русловые острова – осерёдки, закрепленные растительностью или чем-либо другим.
- наносы – твердые частицы грунта, переносимые водным потоком. Образуются за счет разрушения горных пород и размыва берега.
- меандр – плавный изгиб русла реки. Вогнутый берег при этом обычно бывает крутой, выпуклый – плоский.
- старица – участок прежнего меандрирующего русла реки. Обычно образуется, когда река во время половодья или наводнения находит более короткий путь.
Рукав – второстепенное русло реки, которое отделяется от главного русла, а ниже по течению снова соединяется с ним (иногда только во влажные годы).
Третья часть реки - устье - конец реки.
Устье – часть реки , место, где кончается река, впадая в море, озеро или другую реку.
У реки может быть «сухое устье», т. е. она может оканчиваться «слепым концом», если в низовьях очень малы уклоны территории, по которой течет река, велики затраты воды на испарение, фильтрацию в грунт или на орошение (реки Чу Тарим, Мургаб и др.).
Части реки, устья, образованные при впадении в море, бывают следующих видов:
Дельта
– устье, разделенное на отдельные водотоки. Дельты образуются в результате занесения котловин морских заливов песком и илом (р. Дунай) или затопления речных долин (Хатанга, Оленек и др.). Части рек
, дельты, могут достигать громадных размеров, например дельта реки Ганг имеет площадь 105,6 тыс. км², Амазонки - 100 тыс. км², Лены - 28,5 тыс. км², Нила - 24 тыс. км², Волги - 19 тыс. км².
Эстуарии
- глубокие, образованные приливами, заливы в устьях рек, расширяющиеся в сторону моря. Эстуарии глубоко вдаются в сушу и доступны для судоходства. В них не бывает наносов, так как морская вода во время приливов и отливов уносит все лишнее с собой в море. Примером части реки, эстуария, может служить устье реки Анабар.
Губа
– широкий и длинный залив в устье реки. Продолговатая форма как бы является продолжением берегов реки. В нашей стране широко известны Обская губа, Онежская губа и др.
Устьевой лиман
– неглубокий проточный залив в устье реки, заполненный речными наносами и отделенный от моря пересыпью – узкой полоской суши. Эта часть реки
образуется в результате затопления устья реки или прибрежной низменности.
Река Дон
протекает по Европейской части России, ее длина — 1870 км. Река берет начало в Тульской области, на севере Среднерусской возвышенности. Часть источников считает, что Дон вытекает из Шатского водохранилища близ Новомосковска, но это не так – оно огорожено железнодорожной плотиной. Настоящий исток Дона — ручей Урванка, который находится в парке за 2-3 км к востоку от водохранилища.
Четырежды на своем протяжении река меняет направление, огибая различные географические препятствия. В верховье реки много плотин, но ниже Воронежа препятствий практически нет.
Течение реки
Дон относится к бассейну Атлантического океана, и является самой длинной российской рекой в нем.
Как и любая длинная река, Дон делится на три участка: Верхний, Нижний и Средний.
Верхний Дон течет по узкой долине, от своего истока рядом с Новомосковском до места впадения реки Тихая Сосна. На этом участке в Дон основные притоки справа — Сосна, Красивая Меча, Непрядва, слева – река Воронеж. Русло извилистое, много перекатов. Весной река вскрывается ото льда ближе к началу апреля.
По ходу течения Среднего Дона значительно расширяется, от устья реки Тихая Сосна до г. Калач-на-Дону. Здесь излучина Дона приближается к Волге на расстояние до 80 км. Основными притоками являются: справа — Чёрная Калитва, Хопёр, Богучарка, Битюг, Медведица, слева — Иловля. Средний Дон упирается в плотину Цимлянской ГЭС. Благодаря появлению водохранилища удалось пролжить строительство Волго-Донского судоходного канала.
Нижний Дон – долина широкая, до 20-30 км, с просторной поймой — от плотины до устья. На этом участке в Дон впадают слева — Маныч и Сал, справа — Северский Донец. Глубина реки до 15 м. Ото льда вскрывается в марте.
Притоки Дона
У Дона 5255 притоков, общей длиной примерно 60100 км. В Донской бассейн полностью входят вся Липецкая, Воронежская, Ростовская области России, частично — части территории Саратовской, Курской, Тульской, Рязанской, Тамбовской, Пензенской, Белгородской, Орловской, Волгоградской областей. Украина также снабжает Дон водой — Луганская область полностю, а также часть Харьковской и Донецкой областей. В нижнем течении Дона в водоснабжении учатсвуют небольшие участки Краснодарского, Ставропольского краев и северо-западная часть Калмыкии.
Крупнейшие притоки Дона — Северский Донец, Хопёр, Медведица, Сосна, Красивая Меча, Непрядва, Маныч, Сал, Чёрная Калитва, Хопёр, Богучарка, Битюг, Иловля, Воронеж
Города и сухододство
Дон протекает по плотно населенным Тульской, Липецкой, Воронежской, Волгоградской, Ростовской областям.
Крупные города на Дону, от истока к устью — Новомосковск, Данков, Задонск, Воронеж, Лиски, Павловск, Серафимович, Калач-на-Дону,Волгодонск,Цимлянск, Ростов-на-Дону, Азов.
Дон судоходен на протяжении 1590 км вверх от устья, до Воронежа, регулярное судоходство действует до города Лиски (1355 км).
Крупные порты есть в следующих городах: Ростов-на-Дону, Лиски, Калач-на-Дону, Азов, Волгодонск.
Питание
Преимущественно снеговое питание (до 70 %) Дона характерено для рек лесостепной и степной зон. Грунтовое и дождевое питание сравнительно слабо выражено. С окончания весеннего половодья и до начала нового весеннего подъёма уровень и расход воды постепенно падают. Весеннее половодье высокое, в остальное время года уровень воды реки Дон достаточно низок. Летние паводки крайне редки, да и осенний паводок выражен весьма слабо.
Краткие характеристики
Длина 1870 км
Уклон реки 0,1 м/км
Площадь бассейна 422 000 км
Расход воды 680 м/с
Интересные факты
— почти на всем протяжении реки правый берег Дона крутой, почти отвесный, высота достигает 230 метров в некоторых местах, а левый берег– пологий.
— Река является четвертой по площади водосбора в Европе, после Волги, Дуная и Днепра.
— на набережной реки Дон в городе Ростов-на-Дону в 2013 году установлена скульптура «Дон батюшка», аналогично реке Волга - «Волга матушка». Так называют нижнее течение Дона в фольклоре и литературе (другой вариант — «Батюшка Дон»).
— Сильно повлияла на известность Дона книга «Тихий Дон» М. Шолохова, в которой речь идет о жизни казаков на Дону.
— С 16 века именно на берегах реки Дон расцветает казачья вольница. Крепостные из сел перебираются в незаселенные степи сразу за землей Рязанской, в район Дикого поля, где не было власти Российского государства.Так и сложилось Войско Донское — военно-политическая организация казаков, существовавшая автомномно почти до 18 века.
Главным источником питания рек черноморско-каспийского склона, как и большинства рек Европейской части страны, являются талые снеговые воды. Однако доля снегового питания в общем годовом стоке в различных частях этой обширной территории различна. Наблюдается закономерное увеличение роли снегового питания в направлении от более влажного и более теплого запада к более холодному и более континентальному востоку. В то время как на западе доля снегового питания не превышает 40-50%, на востоке и особенно на юго-востоке (Нижнее Поволжье) его доля возрастает до 80-90 %, т. е. примерно в 2 раза. Вместе с тем к юго-востоку уменьшается доля грунтового и дождевого питания. Увеличение роли снегового питания и соответственное уменьшение доли других источников питания происходит также и в направлении с севера на юг.
Типы рек в Европейской части России
В зависимости от соотношения отдельных видов питания в пределах района можно выделить следующие основные типы рек:
1. Реки смешанного питания с преобладанием
снегового (доля снегового питания менее 50%).
К этому типу относятся реки запада и юго-запада
(бассейны Днестра). Для них
характерна повышенная роль дождевого и
грунтового питания (последнее в бассейне
Припяти местами составляет до 50% годового
стока).
2. Реки преимущественно снегового
питания (доля снегового питания от 50 до 80%). К
этому типу принадлежит подавляющее
большинство рек района (бассейны Днепра,
Дона и Волги).
3. Реки почти исключительно снегового
питания (доля снегового питания составляет
более 80%). К этому типу принадлежат малые
реки Нижнего Поволжья и юга степной зоны (район
Причерноморской низменности). Здесь влага
от летних дождей теряется почти полностью
на испарение и стока обычно не дает, а
уровень грунтовых вод лежит глубоко, ниже
дна долин рек.
Надо иметь в виду, что соотношение
источников питания зависит от размера реки,
особенно в лесостепной и степной зонах. Чем
меньше река, тем, как правило, менее глубоко
врезана ее долина и тем меньше,
следовательно, ее грунтовое питание. Малые
реки лесостепной и степной зон не достигают
уровня глубоко залегающих здесь грунтовых
вод и поэтому питаются почти исключительно
за счет таяния снега. Таким образом, чем
меньше бассейн реки, тем больше доля
снегового питания.
Изменение доли весеннего (в основном стока от талых снеговых вод) в зависимости от величины площади водосбора можно видеть из табл. 1, составленной по данным К. П. Воскресенского.
Таблица 1. Изменение доли весеннего стока в зависимости от величины площади водосбора
| Лесостепная зона | Степная зона | ||
| площадь водосбора, км 2 | доля весеннего стока, % | площадь водосбора, км 2 | доля весеннего стока, % |
| до 50 | до 100 | до 1000 | 100 |
| 50-100 | 80-85 | 1000-2000 | 90-95 |
| 100-500 | 70-75 | 2000-3000 | 80-90 |
| >500 | 55-65 | 3000-4000 | 70-75 |
| >4000 | 60-65 | ||
Таким образом, на малых реках лесостепной зоны с площадью водосбора до 50 км 2 , а степной - до 1000 км 2 сток проходит исключительно весной за счет таяния снега. В Сальских степях, на реках с площадью водосбора до 10000 км 2 , сток проходит исключительно весной.
Режим рек Европейской части страны
Для подавляющего большинства рек района характерны следующие основные черты режима: высокое весеннее половодье, низкая летняя межень, лишь изредка прерываемая дождевыми паводками, и зимняя межень. На реках лесной зоны, кроме того, отчетливо выражен осенний паводок, формирующийся за счет вод от обложных дождей. На реках лесостепной и степной зон летние паводки крайне редки, а осенний паводок отсутствует, так как здесь, как отмечено выше, влага не только от летних, но и от осенних дождей почти полностью фильтруется в почву и расходуется на испарение. В этом существенное различие режима, например, Верхней Волги, расположенной в лесной зоне, и Дона, бассейн которого полностью находится в лесостепной и степной зонах.
В южной и особенно в юго-восточной частях района, где местные водотоки имеют почти исключительно снеговое питание, для рек характерно высокое весеннее половодье и почти полное или полное отсутствие стока в остальные сезоны.
При резких изменениях водности в течение года режим рек отличается большими амплитудами колебания уровня, достигающими на Волге 16-17 м, на Оке - 18 м, на Дону - 10-12 м и на Днепре - 12-14 м. На средних и малых реках колебания уровня также значительны - до 6-8 м. Величина поверхностного стока и относительная водоносность рек резко падают в направлении с севера на юг. Это, с одной стороны, объясняется уменьшением к югу количества атмосферных осадков, с другой стороны - резким возрастанием относительных потерь на испарение.
Наиболее высокой относительной водностью обладают реки лесной зоны, где коэффициент стока в среднем составляет 0,4-0,5, а годовой модуль стока - 5-10 л/сек км 2 . Особенно большой водоносностью отличаются реки Карпат и западных склонов Урала, где модуль стока возрастает до 15-20 и даже до 25 л/сек км 2 (бассейн Вишеры).
Более низкой относительной водностью в пределах лесной зоны отличаются реки западной части и особенно Полесья, где годовой модуль стока, несмотря на большое количество осадков, равен 4 л/сек км 2 . Это объясняется очень низким коэффициентом стока, что в свою очередь связано с равнинным характером местности и большими потерями влаги на испарение. В лесостепной зоне потери на испарение значительно возрастают и коэффициент стока уменьшается до 0,2-0,3, а относительная водность обычно не превышает 2-4 л/сек км 2 .
В степной зоне примерно только 10% осадков идет на образование поверхностного стока, а 90% тратится на испарение. Поэтому модули стока здесь низки и обычно не превышают 0,5- 2,0 л/сек км 2 . И, наконец, в полупустынной зоне (Прикаспийская низменность) при малом количестве осадков лишь незначительная доля (менее 5%) идет на сток. Речная сеть в этих условиях крайне редка или совсем отсутствует.
По мере движения на юг не только падает относительная водность рек, но повышаются также ее колебания. В то время как в северных частях района (бассейн Камы, Верхней Волги, верхнего Днепра) величина стока за многолетний период колеблется сравнительно в небольших пределах, на юге в степной зоне различия водности отдельных лет выступают более отчетливо. Это подтверждается закономерным изменениям коэффициента вариации годового стока от 0,2-0,3 на севере до 0,85 и более на юге.
Максимальные расходы воды в году наблюдаются на большинстве рек в периоды весеннего половодья. Летние и осенние дождевые паводки значительно уступают по высоте весеннему половодью. Только на юго-западе (бассейны Днестра и Прута и на реках Урала) максимумы летних дождевых паводков в отдельные годы могут достигать и даже превышать максимумы весенних половодий. Изложенное справедливо только для относительно больших рек, на малых же водотоках интенсивность дождевых паводков резко возрастает и с некоторого предела, которого достигают площади водосборов, дождевые максимумы начинают всюду преобладать над снеговыми. Причина этого кроется в том, что в Европейской части страны особо интенсивные ливни могут одновременно охватывать лишь небольшие площади.
В то время как в лесной зоне дождевые максимумы могут преобладать над снеговыми только на очень малых бассейнах - менее 50-100 км 2 , на юге в степной зоне дождевые максимумы бывают выше снеговых уже на значительных реках, с площадями водосбора до 4-5 тыс. км 2 . На очень малых бассейнах (балках) модули ливневых максимумов могут достигать очень высоких значений: для водосборов; с площадями 0,4-0,5 км 2 - 50-70 тыс. л/сек км 2 .
Чем дальше на юг, тем реки в межень становятся все более маловодными. На севере в лесной зоне модули стока даже в низкую межень не падают ниже 1,0-1,5 л/сек км 2 , на юге в степной зоне минимальный сток в реках характеризуется очень низкими значениями - до 0,1-0,05 л/сек км 2 ; многие реки совсем пересыхают и сток их летом прекращается. В бассейнах верхнего Днепра, Верхней Волги и Камы могут пересыхать в летнее время или перемерзать зимой лишь малые реки, с площадями водосборов не более 100-250 км 2 .
Южнее, в лесостепной зоне, могут пересыхать уже значительно большие реки, с водосборами до 500 км 2 . Наконец, в степной зоне сток может прекращаться на реках, площади бассейнов которых достигают 5-10 тыс. км 2 . В тех случаях, когда река несет свои воды через полупустынную зону, явление пересыхания наблюдается даже на таких относительно больших реках, как Эмбэ (площадь водосбора 45800 км 2).
На большинстве рек района ежегодно наблюдается ледостав. Только на крайнем юге и особенно на юго-западе (бассейны Днестра и Прута) ледостава в отдельные годы с мягкими зимами может и не быть. Сравнительно редко ледостав наблюдается на Дунае.
Замерзание рек начинается раньше на северо-востоке района (в бассейне Камы) - обычно в первой половине ноября. Отсюда процесс замерзания постепенно распространяется в направлении на юго-запад, причем на крайнем юго-западе (бассейны Днестра и Прута) замерзание наблюдается позже - в конце декабря или в начале января.
Вскрытие, наоборот, начинается раньше на юго-западе (в бассейне Днестра) - в начале марта - и отсюда распространяется на северо-восток, где оно происходит во второй половине апреля. Таким образом, длительность ледостава от 60-70 дней на юго-западе увеличивается до 150-170 дней на северо-востоке. С увеличением длительности ледостава возрастает также и мощность ледяного покрова.
В направлении с северо-востока на юго-запад растет также многолетняя амплитуда колебания сроков вскрытия и замерзания. В бассейне Камы, например, разница между ранними и поздними сроками не превышает 40-50 дней, а в бассейне Днепра она увеличивается до 70-90 дней. В бассейне Днестра вообще понятие амплитуды сроков вскрытия и замерзания становится неопределенным, поскольку в отдельные годы Днестр может вообще не замерзать.
Водная эрозия рек
Остановимся кратко на характеристике эрозионной деятельности рек и их гидрохимии. Замечено, что эрозионная деятельность рек повышается в направлении с севера на юг. В то время как в лесной зоне развитию эрозии препятствуют леса и болота, в лесостепной и особенно степной зонах, при их почти полном безлесье, а также при большой распаханности склонов, последствия от водной эрозии приобретают местами катастрофические размеры. Способствуют развитию эрозии и широко распространенные лессовидные грунты, легко поддающиеся размыву. На реках это проявляется в увеличении мутности их вод от 30-50 г/м 3 в лесной зоне до 600-1000 г/м 3 в степной (табл. 2).
Таблица 2. Изменение мутности речных вод в различных ландшафтных зонах
На малых бассейнах лесостепной и степной зон ежегодный вынос взвешенных в воде веществ нередко достигает огромных величин - до 50-80 т, а иногда до 250 т/га; при этом уносятся плодороднейшие частицы почвы. Если учесть к тому же, что здесь широко развита овражная эрозия, то можно сказать, что в целом эрозионная деятельность вод в степной и лесостепной зонах наносит большой ущерб сельскому хозяйству.
В лесной зоне все воды пресные (минерализация менее 100 мг/л), мягкие и очень мягкие (жесткость 0-8°). В лесостепной зоне минерализация увеличивается до 100-500 мг/л, появляются признаки засолонения, воды становятся более жесткими. В степной зоне все воды малых рек в той или иной степени минерализованы (до 500-1000 мг/л) и отличаются большой жесткостью (18-30°). Наконец, в полупустыне минерализация л жесткость вод являются еще более высокими (минерализация возрастает до 1000-1500 мг/л и более, жесткость превышет 30°). На первый взгляд кажется несколько неожиданным значительное превышение химического стока над стоком взвешенных наносов. У рек лесной зоны района сток химически растворенных веществ в 2-4 раза больше стока наносов.
Река - естественный водный поток, текущий в выработанном углублении. Ее работа проявляется в эрозии, т. е. в разрушении горных пород, по которым протекает река. В результате образуются речные долины.
Речная долина
Речная долина — линейно-вытянутое понижение, по дну которого течет река. Выделяют следующие элементы речной долины: русло, пойму, террасы, коренной берег (рис. 178).
Рис. 178. Строение речной долины
Углубление в речной долине, но которому постоянно текут воды реки, носит название русла реки.
Речное русло обычно имеет извилистую форму. Плавные изгибы речного русла называются излучинами , или меандрами (рис. 179).
На определенной стадии развития река может спрямлять свое русло. Остатки прежних речных русел образуют старицы — продолговатые, извилистые или подковообразные озера.
Рис. 179. Меандры рек: а — начальная стадия; б — рост и смещение меандра; в — выпрямление русла реки и образование остаточного водоема — старицы
Рис. 180. Фарватер, плес и перекат
Линии наибольших глубин русла реки называются фарватером (рис. 180).
Русло реки характеризуется чередованием более глубоких участков (плесов) с более мелкими (перекатами) (см. рис. 180). Могут быть и водопады - падение водного потока с резко выраженного уступа.
Место, где река берет свое начало, от которого наблюдается постоянное течение воды в русле, называется истоком. Им могут служить озеро, болото, ледник, родник.
Место впадения реки в другую реку, озеро, море или океан — это устье. Устья рек могут быть различными по форме; например, дельта или эстуарий.
Дельта - низменная равнина в низовьях реки, сложенная речным аллювием и прорезанная сетью потоков. Образуется у тихо текущих рек, выносящих в мелководные моря большое количество твердых осадков.
Эстуарий — воронкообразный, суживающийся к вершине залив, образующийся в результате подтопления низовьев речной долины под воздействием волнового, речного и приливного факторов. Немноговодные пустынные реки иногда оканчиваются слепыми устьями, т. е. не доходят до водоема (Мургаб, Теджент, Купере-Крик).
Часть речной долины, которая заполняется водой в периоды половодий, — это пойма. Ширина пойм равнинных рек может достигать 40 км. Край поймы часто отмечен крутым склоном, на бровке которого иногда расположены вдольбереговые валы.
Над поймой поднимаются склоны речной долины. Они могут быть высокими или низкими, крутыми или пологими. По крутизне оба склона долины бывают одинаковыми либо различными (асимметричными). У асимметричных долин Северного полушария более крутым чаще бывает правый (действие силы Кориолиса).
Склон долины часто имеет ступенчатую форму. Эти ступени называются террасами. Чаще всего они возникают в результате размывающей деятельности реки: русло опускается, прорезая пойму, которая становится террасой. Изредка террасы возникают при перекосах земной поверхности, вызванных тектоническими движениями, а также вследствие климатических изменений.
Самой нижней речной террасой является пойма, ее называют пойменной террасой , все остальные - надпойменными.
В зависимости от геологического строения выделяют следующие террасы:
- эрозионные (аллювий, слагающий террасу, имеет небольшую мощность);
- цокольные (аллювия много, и коренные породы обнажаются только в нижней части бортов долины);
- аккумулятивные (река прорезает только древний аллювий).
Террасы бывают также продольными, поперечными и коренными.
Формы речных долин могут быть разнообразными, потому что на их формирование оказывают влияние многие факторы: рельеф местности; состав горных пород; процессы эрозии и др.
По форме поперечного профиля различают следующие типы речных долин (рис. 181): щель (каньон), теснина, ущелье, U-образная долина, корытообразная долина, трапецеидальная долина, ящикообразная долина, неясно выраженная долина. По очертанию в плане лолины подразделяют на прямые, извилистые (ме- андрируюшие) и долины с озеровидными расширениями (четкообразные).
Рис. 181. Типы поперечных профилей речных долин: а — щель (каньон); б — теснина, ущелье; в — U-образная долина; г — корытообразная долина; д — трапецеидальная долина; е — ящикообразная долина; ж — неясно выраженная долина
Сильно различаются между собой горные и равнинные долины. Для первых характерна значительная глубина при относительно небольшой ширине и неравномерное падение продольного профиля. Вторые, как правило, широки, имеют незначительную глубину и крутизну склонов, небольшие уклоны и т. п.
Главная река с притоками образуют речную систему. Главной обычно считается самая длинная и многоводная река, однако целый ряд названий главных рек укрепился исторически. В этом случае главной рекой становилась та, которую люди знали раньше, дольше и лучше. Например, река Миссури длиннее и полноводнее главной реки Миссисипи. Наряду с речными существуют озерно-речные системы. Они формируются гам, где реки протекают через озера, например, р. Нева протекает через Ладожское озеро.
Каждая река обладает определенными характеристиками, в том числе длиной, площадью водосборного бассейна, годовым стоком, максимальным и средним расходом воды и еще целым рядом показателей.
Длина реки - протяженность реки от истока до устья.
Речной бассейн
Речной бассейн (водосборный бассейн реки) — территория земной поверхности, с которой все поверхностные и грунтовые воды стекают в реку с ее притоками. Бассейн реки включает поверхностный и подземный водосборы. Поверхностный водосбор представляет собой участок земной поверхности, с которого поступают воды в данную речную систему или определенную реку. Подземный водосбор образуют толщи рыхлых отложений, из которых вода поступает в речную сеть. Но так как определить границы подземного водосбора очень сложно, за величину речного бассейна принимается только площадь поверхностного водосбора.
Таблица 30. Крупнейшие реки мира
|
Название |
Длина, км |
|
|
Нил (с Кагерой) |
||
|
Амазонка (с Укаяли) |
||
|
Миссисипи — Миссури |
||
|
Обь (с Иртышом) |
||
|
Парана (от истоков Паранаибы) |
||
|
Амур (от истоков Аргун и) |
||
Самый большой на Земле водосборный бассейн имеет р. Амазонка — 7,2 млн км 2 . Далее по порядку идут бассейны рек Конго и Миссисипи (табл. 31).
Таблица 31. Крупнейшие по площади бассейна реки мира
|
Название |
Площадь бассейна, тыс. км 2 |
|
|
Амазонка |
||
|
Миссисипи |
||
Бассейны отдельных рек разделяются водоразделами.
Водораздел - граница между речными бассейнами. Он лучше выражен в горах, чем на равнинах.
Густота речной сети определяется отношением суммарной протяженности всех рек к площади водосборного бассейна.
Падение - разница высот между истоком и устьем.
Уклон реки — отношение падения к длине реки, измеряемое в метрах на километр (м/км).
Речной сток
Речной сток (в широком смысле) — это перемещение воды в виде потока по речному руслу. На него оказывают влияние многие факторы.
Справедливо высказывание русского климатолога А. И. Воейкова: «Реки — продукт климата». Так, при обильных осадках сток рек большой, но надо учитывать их вид и характер выпадения: снег дает больший сток, чем дождь, ливневые осадки увеличивают сток по сравнению с обложными при одинаковом их количестве. А вот испарение, особенно интенсивное, уменьшает сток.
Весьма важны геологическое строение речного бассейна, особенно химический состав горных пород и характер их залегания, так как они определяют подземное питание рек. Водопроницаемые породы (мощные пески, трещиноватые породы) являются аккумуляторами влаги, сток рек в таких случаях больше, так как меньшая доля осадков затрачивается на испарение, и он зарегулирован.
Своеобразен сток в карстовых областях: рек там немного, поскольку осадки поглощаются воронками и трещинами, но на контакте их с глинами или глинистыми сланцами в речных долинах и предгорьях наблюдаются мощные родники, питающие реки. Например, сухая Крымская яйла, но мощные родники у подножия гор.
Влияние рельефа на речной сток (абсолютной высоты и уклонов поверхности, густоты и глубины расчленения) велико и разнообразно. Сток горных рек обычно больше, чем равнинных, так как в горах на наветренных склонах обильнее осадки, меньше испарение из-за более низкой температуры и т. д.
На сток рек оказывает влияние и деятельность человека. Прежде всего это относится к рекам, расход воды в которых зарегулирован созданными водохранилищами. Сток таких рек в общем сокращается, так как увеличивается испарение с водной поверхности, значительная часть воды расходуется на водоснабжение, орошение, обводнение, уменьшается подземное питание.
При переброске вод из одной речной системы в другую сток видоизменяется: в одной реке уменьшается, в другой увеличивается. Например, при постройке Канала имени Москвы (1937 г.) в р. Волге он сократился, а в р. Москве — возрос.
Для регулирования речного стока проводятся мероприятия, выполняемые в бассейне реки, ибо его начальным звеном является склоновый сток на водосборе. Основные проводимые мероприятия следующие: агролесомелиоративные - лесопосадки и др., гидромелиоративные - плотины и пруды на балках и ручьях и др., агрономические - осенняя вспашка, снегонакопление и снегозадержание, пахота поперек склона или поконгурная на холмах и увалах, залужение склонов и др.
В узком смысле речной сток — это расход воды в реке за определенный период (обычно за год).
Расход воды — количество воды, которое протекает через живое сечение реки в единицу времени. Обычно величину расхода принято выражать в кубических метрах в одну секунду (м 3 /с), а малые расходы (меньше 0,1 м 3 /с) — в литрах в секунду (л/с).
Живое сечение реки - площадь поперечного сечения водного потока.
Годовой сток — количество воды, протекающей за год через устье реки (табл. 32).
Таблица 32. 10 крупнейших рек мира по годовому стоку
|
Название реки |
Материк, на котором расположена река |
Объем годовою стока за год. км 3 |
|
Амазонка |
Южная Америка |
|
|
Южная Америка |
||
|
Миссисипи |
Северная Америка |
|
|
Южная Америка |
||
|
Токантинс |
Южная Америка |
|
Движение воды в реке непрерывно изменяется по величине и направлению, что приводит к горизонтальному и вертикальному перемешиванию воды. Течение реки характеризуется скоростью. Ее можно определить поплавками или специальными приборами — гидротермическими вертушками. Выражается она в метрах в секунду.
При открытой водной поверхности в штилевую погоду наименьшие скорости наблюдаются у берегов и дна, что обусловлено трением, и нарастают к поверхности и середине реки. При попутном ветре максимальная скорость бывает на поверхности, при встречном ветре и зимой при наличии ледяного покрова максимальная скорость наблюдается на некоторой глубине.
Движущаяся вода способна производить работу, т. е. обладает энергией. Ее называют живой силой реки. Она прямо пропорциональна массе воды и скорости.
Кроме воды, реки переносят большое количество твердых веществ. Их условно подразделяют на взвешенные — движущиеся вместе с водой в толще потока, и влекомые — перемещаемые по дну путем перекатывания и волочения.
Массы взвешенных, влекомых и растворенных химических и биогенных веществ, горных пород, которые сносятся поверхностным стоком, называют твердым стоком. Измеряется твердый сток в тоннах, проносимых рекой за определенный промежуток времени (сутки, месяц, сезон, год) через живое (поперечное) сечение реки. В крупных реках объем твердого стока достигает десятков и даже сотен миллионов тонн в год.
Первое место в мире по объему твердого стока занимает р. Хуанхэ (в переводе на русский «желтая река»). Ее название связано с обилием переносимых твердых веществ, придающих воде желтый оттенок (1300 млн т/год). Китайцы говорят, что такая вода чересчур густа, чтобы ее пить, но слишком жидка, чтобы ее пахать. Русло р. Хуанхэ быстро заиливается.
При выходе реки к морю или впадении в другую реку материал твердого стока образует конусы выноса или дельты, обычно с плодородными землями.
От величины твердого стока зависит мутность воды в реке.
Мутность воды - количество взвешенных частиц, содержащихся в 1 м 3 воды (г/м 3) или в литре воды (мг/л).
Одной из самых мутных рек мира является р. Янцзы. Этому способствуют слабая устойчивость горных пород, по которым протекает река, возвышенный и горный рельеф, интенсивные дожди, вырубка лесов и распашка земель.
Небольшой мутностью обладают многие реки Евразии и Канады, где на них «нанизаны» озера-отстойники, хорошо сохранилась естественная растительность, грунты скованы многолетней мерзлотой, преобладают низменные прибрежные равнины.
Помимо твердых частиц в речных водах содержится небольшое количество растворенных веществ. Они попадают в реки за счет поверхностного и подземного стока. В целом минерализация речных вод небольшая (обычно менее 200 мг/л, но может доходить до 500 мг/л), так как поверхностные воды стекают с хорошо промытых почвогрунтов междуречий, и в реках происходит быстрая смена воды. В зонах избыточного увлажнения в реках встречаются кальциевые воды. В водах степных рек появляются сульфаты, в транзитных реках полупустынь и пустынь — хлориды. Самая незначительная минерализация у горных рек, питающихся ледниковыми и снеговыми водами, самая большая — у рек, питающихся преимущественно подземными водами (например, реки Казахстана: Ишим — 12 г/л, Эмба — 16 г/л, Тургай — 19 г/л). Помимо минеральных веществ в речной воде всегда содержатся биогенные вещества, необходимые для жизни в самих реках.
Тепловой режим рек зависит от климата и источников питания. По тепловому режиму выделяют три основных типа рек:
- с постоянно теплой водой без сезонных колебаний температуры: Амазонка, Конго, Нигер и др.;
- с сезонными колебаниями температуры воды, но не замерзающие зимой: Сена, Темза и др.;
- с большими сезонными колебаниями температуры, замерзающие зимой: Волга, Амур, Маккензи и др. в умеренном и субарктическом климатических поясах.
В теплое полугодие температура воды по живому сечению из-за перемешивания мало различается. Изменение температуры по длине реки зависит от направления течения: оно меньше у широтных рек, нежели у рек, текущих в меридиональном направлении. У рек, текущих с севера на юг, температура повышается от истока до устья (Волга и др.), у текущих с юга на север, наоборот (Обь, Енисей, Лена, Макензи). Эти реки несут огромные запасы тепла в Северный Ледовитый океан, облегчая там ледовую обстановку в весеннее время, и смещают к северу границы природных зон.
В зимнем периоде застывающих рек выделяются три основные фазы: замерзание, ледостав, вскрытие.
Замерзание рек начинается при температуре воздуха чуть ниже О °С с появления кристаллов — игл, потом сала и блинчатого льда . При обильных снегопадах в воде образуется снежура. Одновременно появляются полосы льда у берегов - забереги. На перекатах (быстринах) может возникнуть донный лед, который потом всплывает, образуя вместе с блинчатым льдом, снежурой и оторвавшимися от заберегов льдинами осенний ледоход.
Ледяной покров на реках устанавливается в основном в результате заторов — скопления льдин на мелководьях, в извилистых и узких местах и смерзания их друг с другом и с заберегами. Малые реки замерзают раньше больших.
Продолжительность ледостава и толщина льда разная и зависит от климатических условий. Например, р. Волга в среднем течении покрыта льдом 4-5 месяцев и толщина льда составляет до 1 м, р. Лена в среднем течении — 6-7 месяцев с толщиной льда до 1,5-2 м. Толщина и прочность льда определяют возможность и продолжительность переправ через реки и движения по их льду — по дорогам-зимникам. При ледоставе на реках могут наблюдаться такие явления, как полыньи: динамические — на порожистых участках русла, термические — в местах выхода теплых подземных вод или сброса технических вод.
В районах с многолетней мерзлотой и сильными морозами часты речные наледи — наросты льда в виде плоско-выпуклых ледяных тел при излиянии речной воды на поверхность из-за сужения живого сечения потока. Толщина наледей в среднем 3-5 м. По длине реки они обычно располагаются цепочками на протяжении десятков километров, то сужаясь, то расширяясь в зависимости от формы речной долины. Известны случаи, когда наледи «брали в плен» деревни. Самая крупная в мире наледь (по данным В. М. Котлякова) — Большая Момская (более 100 км 3) существует в долине р. Момы, правого притока Индигирки. Она имеет протяженность 40 км и толщину 3-8 м. В ее образовании участвует поток подземных вод. Нередко на реках можно увидеть рядом, казалось бы, антагонистические явления — полыньи и наледи. На самом деле они тесно связаны друг с другом: наледи своим верхним краем прилегают к полыньям в местах выхода сравнительно мощных теплых источников.
На реках бывают и зажоры - закупорка живого сечения реки массой внутриводного и донного битого льда. Они затрудняют работу ГЭС, гак как лед забивает водоприемные отверстия плотин. Наконец, возможно и полное промерзание рек (на северо-востоке Сибири и Аляске).
Вскрытие рек весной происходит через 1,5-2 недели после перехода температуры воздуха через О °С за счет солнечного тепла и прихода теплого воздуха. Таяние льдов начинается под влиянием поступающих в реку талых снеговых вод, у берегов появляются полосы воды - закраины , а при таянии снега на поверхности льда - проталины. Потом происходят подвижки льда, он разрушается, наблюдается весенний ледоход и половодье. На реках, вытекающих из озер, помимо основного речного, наблюдается вторичный ледоход, вызванный выносом озерного льда. Высота половодья зависит от годового количества снежных запасов на водосборе, интенсивности весеннего снеготаяния и дождей в этот период. На реках, текущих с севера на юг, ледоход и половодье на разных отрезках проходят разновременно, начиная с низовьев, бывает несколько пиков половодий, и в целом все проходит спокойно, но растянуто во времени (Днепр, Волга и др.).
Водный режим рек характеризуется совокупным изменением во времени уровней и объемов воды в реке.
Уровень воды — высота водной поверхности реки относительно определенной нулевой отметки.
Характерные периоды с определенными уровнями и объемами воды в реке называют фазами водного режима. У разных рек они различны и зависят от климатических условий и соотношения источников питания: дождевого, снегового, подземного и ледникового.
Основные фазы водного режима — это половодье и межень.
Половодье - ежегодно повторяющийся в один и тот же сезон высокий и длительный подъем уровня воды в реке, сопровождающийся затоплением поймы. В этот период реки имеют наибольшую водность. На половодье приходится большая часть годового стока рек (до 60-80 %). Половодья вызываются весенним таянием снега на равнинах, летним таянием снега и льда в горах и в полярных областях, длительными обильными дождями в теплый период года. В зависимости от того, что является причиной половодья, этот период на различных реках бывает в разные сезоны года, например, летом на р. Ганг, Инд, Янцзы, Меконг вследствие муссонных летних дождей и таяния ледников в горах; зимой на реках Средиземноморья (Гвадиана, Гвадалквивир и др.) из-за зимних дождей.
Таблица 33. Распределение основных типов источников питания рек по материкам и частям света
|
Преобладающий источник питания |
Преобладающий сток |
Материки и части света |
|||||
|
Северная Америка |
Южная Америка |
Австралия |
|||||
|
Снеговое |
|||||||
|
Дождевое |
|||||||
|
Подземное |
|||||||
|
Ледниковое |
|||||||
|
Области внутреннего стока |
|||||||
е — области внутреннего стока большой плошали.
Межень (маловодье) — период длительных низших уровней и расходов воды в реке при преобладании подземного питания. Летняя межень обусловлена интенсивным испарением и просачиванием воды в грунт, несмотря на наибольшее количество осадков в это время. Зимняя межень — результат отсутствия поверхностного питания. В это время реки существуют лишь за счет подземных вод.
Внезапный кратковременный непериодический подъем уровня воды в реке называется паводком. В отличие от половодий паводки случаются во все сезоны года: летом они могут быть вызваны сильными дождями; зимой — таянием снега во время оттепелей; в устьях некоторых рек за счет нагона воды из морей (осенние паводки на р. Неве в Санкт-Петербурге вызваны нагоном воды из Финского залива западными ветрами).
Осенний подъем воды в реках, называемый иногда поводочным периодом , связан с уменьшением температуры и сокращением испарения, а не с увеличением осадков — их меньше, чем летом, хотя осенью чаще стоит пасмурная погода.
Прогноз водоносности рек и их режима в течение года имеет большое значение для решения вопросов о разумном использовании водных ресурсов стран. Очень важен прогноз стока в период половодий, которые в отдельные годы бывают чрезвычайно высокими и приводят к негативным последствиям.
По условиям питания и водному режиму реки подразделяются на отдельные группы. Первая такая классификация была создана А. И. Воейковым (1842-1916) в 1884 г. В дальнейшем она была усовершенствована М. И. Львовичем в 1964 г. за счет количественной оценки роли отдельных источников питания рек и сезонного распределения стока. Им выделено шесть зональных типов водного режима равнинных рек.
Реки экваториального типа имеют обильное дождевое питание, большой и относительно равномерный сток в течение всего года, некоторое увеличение его наблюдается осенью соответствующего полушария. Это реки Амазонка, Конго и др.
Реки тропического типа. Сток этих рек формируется за счет муссонных летних дождей в субэкваториальном климатическом поясе и преимущественно летних дождей на восточных побережьях тропического пояса, поэтому половодье летнее. К этому типу относятся реки Нигер, Ориноко, Нил.
Реки субтропического типа в целом имеют преимущественно дождевое питание, но по сезонному распределению стока выделяются два подтипа: на западных побережьях материков в средиземноморском климате основной сток — зимний (р. Гвадиана, Гвадалквивир, Дуэро, Тахо и др.), на восточных побережьях в муссонном климате — летний (притоки р. Янцзы, р. Хуанхэ).
Реки умеренного типа.
В пределах умеренного климатического пояса выделяются четыре подтипа рек по источникам питания и сезонному распределению стока. На западных побережьях в морском климате у рек преимущественно дождевое питание с равномерным распределением стока в течение года с некоторым увеличением зимой за счет сокращения испарения (Сена, Темза и др.); в районах с переходным климатом от морского к конти-
ментальному у рек смешанное питание с преобладанием дождевого над снеговым, с невысоким весенним половодьем (Эльба, Одер, Висла); в районах континентального климата у рек преимущественно снеговое и весеннее половодье (Волга, Обь, Енисей, Лена); на восточных побережьях с муссонным климатом у рек в основном дождевое питание и летнее половодье.
Реки субарктического типа имеют преимущественно снеговое питание при почти полном отсутствии подземного из-за многолетней мерзлоты. Эти реки в холодный период года (8-9 мес.) промерзают до дна и не имеют стока. Половодье на реках этого типа летнее, так как они вскрываются в конце мая — начале июня (Яна, Индигирка, Хатанга и др.).
Реки полярного типа в короткий период лета имеют снеговое и ледниковое питание и сток, большую же часть года они замерзшие.
Подобные типы и подтипы водного режима характерны для рек, сток которых формируется в более или менее однотипных климатических условиях. Режим крупных транзитных рек, пересекающих несколько природно-климатических зон, сложнее. Он тем более сложен для рек горных областей, которым присущи закономерности вертикальной поясности. С увеличением высоты гор у рек возрастает доля снегового, а потом и ледникового питания. Поэтому реки, которые начинаются в горах и имеют дополнительно снеговое и ледниковое питание, характеризуются летними половодьями (Амударья, Сырдарья и др.). Летние половодья особенно интенсивны и даже катастрофичны на реках, которые начинаются высоко в горах, а в среднем и нижнем течении имеют обильное питание от муссонных дождей: Инд, Ганг, Брахмапутра, Меконг, Иравади, Янцзы, Хуанхэ и др.
Хозяйственное значение и охрана рек
Реки имеют большое хозяйственное значение. С ними связано становление и развитие человеческого общества. С исторических времен реки использовались как источники пресной питьевой воды, пути сообщения, для рыболовства и рыбоводства, сплава леса, орошения и обводнения земель, водоснабжения населения. Они используются для снабжения водой промышленных предприятий, получения электроэнергии.
Реки имеют большое эстетическое и рекреационное значение, являясь местами отдыха и проведения различных спортивных занятий. Они служит коллекторами, водоприемниками при осушительных мелиорациях заболоченных земель.
Широкое вовлечение рек в хозяйственный оборот стало для них губительным. К сожалению, многие реки сильно загрязнены промышленными и бытовыми стоками, ядохимикатами и минеральными удобрениями с полей и стоками из животноводческих предприятий. Далеко не везде по берегам рек существуют водоохранные зоны. Многие из рек, особенно протекающие в южных районах, где велика потребность в орошении, сильно разбираются. По этой причине Амударья и Сырдарья уже практически не впадают в Аральское море, и оно стремительно высыхает. Реки нуждаются в охране и поддержке их естественного водного режима и его разумном улучшении путем создания водохранилищ, каналов и проведения различных работ в русле и бассейне реки.
