Питание рек — поступление воды в реки.
Выделяют четыре источни-ка питания рек (таблица).
От поступления воды в реки зависят их водоносность , сезонное рас-пределение стока , водный режим . Часто реки имеют смешанное питание.
При этом источник, обеспечивающий большую часть речного стока , считается преобладающим. Именно он определяет режим реки.
Режим реки — внут-ригодовое распределение стока, характеризующее жизнь реки.
В России преобладают реки со снеговым питанием . У них чёт-ко выражены сезонные колебания уровня и водности реки.
Дружная весна способствует быстрому таянию снега, подъёму воды в реке и затоплению поймы — наступает половодье. Летом, в засушли-вый период, отмечается летняя межень.
Летняя межень — устойчивый низкий уровень и расход воды.
Зимой реки замерзают и основным источником питания становятся грунтовые воды. В результате сток сокращается и отмеча-ется зимняя межень.
К типу рек преимущественно снегового питания с весенним поло-водьем относится большая часть равнинных рек Восточно-Европейской равнины, Западно-Сибирской низменности, Среднесибир-ского плоскогорья.
На реках с преобладанием дождево-го питания развивается паводковый режим.
Паводком называется резкий кратковременный подъём воды в реке, происходящий чаще всего из-за обиль-ных дождей.
Если половодье характер-но для весны, то паводки могут быть в любое время года. Так, на Черномор-ском побережье, в северных предгорьях Кавказа кратковременные высокие па-водки возникают в результате ливне-вых дождей, причём как в летнее, так и в зимнее время.
| Рис. 137. Горная река |
 |
| Рис. 138. Равнинная река |
Режим рек некоторых районов (например, в России — Приморья и Приамурья) формируется под влиянием муссонного климата. Ливневые дожди вызывают высокие и продолжительные паводки в конце лета и начале осени. Снега выпа-дает немного, поэтому высокого весен-него половодья не наблюдается, харак-терна низкая зимняя межень.
Высокие паводки часто приобретают характер катастрофических наводне-ний. Затапливаются значительные площади земель, наносится большой ущерб населению, экономике, природ-ной среде.
Таяние ледников (ледниковое питание ) вызывает на гор-ных реках (например в России — Прибайкалья, Забайкалья, Алтая) летнее половодье.
Грунтовое питание большинства рек не играет определяющего значения, но служит важной добавкой к основному — снеговому, дождевому, ледниковому.
С наступлением осени реки начинают замерзать и покрываться льдом. Про-должительность ледостава на реках уменьшается в целом с севера на юг и юго-запад примерно с 8 до 2-3 месяцев. Материал с сайта
Весной, по мере повышения темпера-туры и таяния снега, начинается ледо-ход. Особенно бурно он протекает на реках, текущих с юга на север (в России, например, — Северная Двина, Лена), так как здесь таяние снега начинается в верховьях, а лёд в нижнем течении реки сдерживает напор вешних вод. Как только он взламывается, начинает-ся мощная волна половодья.
 |
| Рис. 140. Ледоход |
Вспомните:
Вопрос: В каких частях гидросферы сосредоточены основные запасы пресной воды?
Ответ: Из общего количества воды на Земле пресная вода составляет немногим более 2% общего объема гидросферы. Основные запасы пресной воды – это ледники, к используемым источникам пресной воды относят воду рек, озер, запасы подземных вод.
Вопрос: Каковы источники питания рек и озер?
Ответ: В зависимости от источников питания различают дождевое, снеговое ледниковое и подземное питание.
Дождевое питание преобладает в теплом поясе и в районах умеренного пояса с муссонным климатом. Доля стекающих дождевых осадков увеличивается при выпадении на увлажненную почву.
Снеговое питание преобладает в холодном и умеренном поясах. Стеканию снеговых вод способствуют повышенная интенсивность снеготаяния, зимнее промерзание грунта и особенно наличие ледяной корки на почве.
Ледниковое питание происходит в результате таяния ледников. Основные факторы – площадь водосбора, занятая ледниками, и температура воздуха.
Подземное питание – поступление в реку грунтовых и межпластовых вод (сток в реки почвенных вод и верховодки условно относится к поверхностному питанию). Подземное питание зависит от геологического строения, распространения в бассейне водопроницаемых почв, трещиноватых пород, от лесистости.
Вопрос: Что такое режим реки, чем он определяется?
Ответ: В зависимости от условий питания в режиме рек выделяют: половодье, паводки и межень.
Половодье – фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в данных климатических условиях в один и тот же сезон, характеризующаяся наибольшей водностью, высоким и длительным подъемом уровня воды. На равнинных реках половодье вызывается снеготаянием (весеннее половодье), на высокогорных – таянием снега и ледников (летнее половодье), в муссонных и тропических зонах – выпадением летних затяжных дождей.
Паводок – фаза водного режима реки, которая может многократно повторяться в различные сезоны года, характеризуется интенсивным, обычно кратковременным, увеличением расходов и уровней воды и вызывается дождями или снеготаянием во время оттепелей. Выдающийся по величине и редкий по повторяемости паводок, который может вызвать жертвы и разрушения, называют катастрофически паводком. В инженерной практике термин «половодье» часто заменяют термином «паводок».
Межень – фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в одни и те же сезоны, характеризующаяся малой водностью, длительным стоянием низкого уровня и возникающая вследствие уменьшения питания рек. К летней (летне-осенней) межени относят период от конца половодья до осенних паводков, а при их отсутствии – до начала зимнего периода, то есть до возникновения на реке ледовых явлений.
Летняя межень может быть устойчивой, продолжительной, а также прерывистой, неустойчивой (периодически нарушаемой дождями). Зимняя межень совпадает обычно с периодом ледостава. Расходы воды от начала замерзания рек постепенно снижаются, достигая минимума перед вскрытием; это связано с истощением запасов подземных (грунтовых) вод.
Летняя межень характерна для рек степной и полупустынной зон, в этот период река питается преимущественно подземными водами.
Зимняя межень типична для рек континентального климата, часто совпадает с периодом ледостава. В этот период река питается грунтовыми водами. В районах с суровым климатом малые реки иногда промерзают до дна.
Вопрос: Какие воды называют грунтовыми, а какие межпластовыми?
Ответ: Грунтовые воды. Вода, которая скапливается в процессе фильтрации на первом от поверхности земли водоупорном пласте, называется грунтовой. Она не имеет защиты из водоупорных слоев; область питания вод совпадает с областью их распространения. Глубина залегания грунтовых вод колеблется в пределах от 2-3 м до нескольких десятков метров.
Межпластовые подземные воды. Межпластовые воды залегают между двумя водоупорными слоями, изолированы от атмосферных осадков и поверхностных грунтовых вод водонепроницаемой кровлей, в силу чего обладают наибольшей санитарной надежностью. В зависимости от условий залегания они могут быть напорными (артезианскими) или безнапорными. Их отличительная особенность - залегание ниже одного, двух или нескольких слоев водоупорных пород и отсутствие питания с поверхности непосредственно над ними.
Мои географические исследования:
Вопрос: Чем различается питание рек умеренного климатического пояса экваториального и тропического?
Ответ: Питание рек зависит от источника пополнения водного ресурса реки и обусловлено климатом той местности где река протекает.
В областях с умеренным климатом питание рек большей частью обусловлено снеговыми и дождевыми источниками, в тропическом и экваториальном климате питание рек в основном зависит от дождевого источника, т.к снеговой источник отсутствует, а подземные источник по объему меньше, чем в умеренном климатическом поясе.
Вопрос: Чем обусловлены изменения стока рек по сезонам года в разных климатических поясах?
Ответ: речной сток количество воды, протекающее через поперечное сечение речного потока за определённое время. Обычно измеряется годовой речной сток. Важнейший показатель речного стока - это расход воды, т. е. объём воды, протекающий через поперечное сечение речного потока в единицу времени (обычно измеряется в м³/с). В широком смысле речным стоком называют перемещение потока воды по речному руслу
Среди природных условий основным является климат, особенно осадки и испарение. При обильных осадках сток рек большой, но надо учитывать их вид и характер выпадения. Например, снег даст больший сток, чем дождь, поскольку зимой меньше испарение. Ливневые осадки увеличивают сток по сравнению с обложными при одинаковом их количестве. Испарение, особенно интенсивное, уменьшает сток. Помимо высокой температуры, ему способствуют ветер и дефицит влажности воздуха.
Хозяйственная деятельность – в теплое время года более интенсивный водоразбор, чем в холодное время года
Вопрос: Приведите примеры рек характеристики которых могут соответствовать данным таблицы.
Реки экваториального типа имеют обильное дождевое питание, большой и относительно равномерный сток в течение всего года, увеличение его наблюдается осенью соответствующего полушария. Реки: Амазонка. Конго.
Реки тропического типа. Питание этих рек формируется за счет муссонных летних дождей в субэкваториальном климатическом поясе и преимущественно летних дождей на восточных побережьях тропического пояса, половодье летнее, поэтому и самый большой сток летом. Реки: Замбези, Ориноко.
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 (Гвадиана, Гвадалквивир, Дуэро, Тахо и др.), на восточных побережьях в муссонном климате сток летний (притоки Янцзы, Хуанхэ).
Реки умеренного типа. В пределах умеренного климатического пояса выделяются четыре подтипа рек по источникам питания и сезонному распределению стока. На западных побережьях в умеренном 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 континентальному у рек смешанное питание с преобладанием дождевого над снеговым, с невысоким весенним половодьем (Эльба, Одер, Висла и др.); в районах умеренного континентального климата у рек преимущественно снеговое питание и весеннее половодье (Волга, Обь, Енисей, Лена и др.); на восточных побережьях с муссонным климатом у рек в основном дождевое питание и летнее половодье (Амур).
Вопросы и задания:
Вопрос: Как и почему изменяется величина годового слоя стока на земной поверхности?
Ответ: Величина годового стока это разность величин годового слоя осадков (в мм.) и испарения на какой-либо территории. Величина слоя стока зависит от климата и изменяется от экватора к полюсам
Вопрос: На каком материке густота речной сети наибольшая, почему?
Ответ: Самая густая речная сеть на в Южной Америке, потому что Южная Америка имеет самый большой показатель годового слоя стока. – 580мм.
Вопрос: В каком климатическом поясе и почему годовой сток рек наиболее равномерный?
Ответ: Реки экваториального типа имеют обильное дождевое питание, большой и относительно равномерный сток в течение всего года, увеличение его наблюдается осенью соответствующего полушария. Реки: Амазонка, Конго.
Вопрос: Назовите факторы влияющие на количество озер?
Ответ: Размещение озер на материках зависит от наличия природных углублений (котловин) и климата. Во влажном климате много полноводных сточных озер с пресной водой, в засушливом климате (тропическом) озер мало, в основном соленые бессточные.
Основное месторасположение озер – это север Северной Америки и Евразии, где много тектонических разломов и впадин.
Вопрос: Расскажите о значении ледников и подземных вод для природы и человека.
Ответ: Ледники – запас пресной воды, подземные воды – это источник питания рек и озер, источник пресной воды для человека, где нет больших озер и рек с возможностью хозяйственного водоразбора, лечебное воздействие минеральных подземных вод на оздоровление.
Режим означает порядок, управление. Этот термин используется для обозначения порядка во многих сферах деятельности человека, а также в окружающей нас природе. Одним из примеров тому является режим реки. Но если в быту человек придерживается определенного распорядка, то в режиме реки он чаще занимает наблюдательную позицию - констатирует колебания, происходящие в жизни реки, и только в некоторых случаях может вмешаться в режим водотока с целью его изменения.
Любой предмет окружающего мира можно описать, дав ему характеристику. В том числе дается характеристика и поверхностным водным объектам - океанам, морям, озерам, рекам, болотам. Называется такая характеристика гидрологической. В нее в обязательном порядке входит гидрологический режим реки - совокупность характерных особенностей, изменяющих состояние реки во времени.
Гидрологический режим проявляется в суточных, сезонных и многолетних колебаниях уровня воды и водности (вместе это составляет водный режим), ледовых явлений, температур воды, количества взвесей в потоке, гидрохимии воды, изменений русла реки, скоростей течения, волнений и других явлений и процессов, происходящих непрерывно в жизни реки. Все перечисленные и другие элементы гидрологического режима в совокупности определяют режим реки.
В зависимости от того, есть или нет на реке гидротехническое сооружение, способное влиять на гидрологический режим, реки имеют зарегулированный режим или естественный (бытовой). Из всех элементов режима реки большое практическое значение отведено речному стоку. Величина его определяет обводненность территории, гидроэнергетические территориальные запасы, размеры водных путей сообщения на данной территории.
Речной режим зависит от многих факторов: климата, земного рельефа, водного питания и других. Главный фактор — водное реки получают от в процессе круговороте воды в природе. Воды, поставляющие питание рекам, делят на ледниковые, снеговые, дождевые и подземные. К этим же терминам прибегают, определяя рек. В отдельных случаях трудно достаточно четко определить главенство какого-то одного реки (тип питания реки) и тогда применяют термин «смешанный тип питания».
Фазы (периоды) водного режима по характерным признакам делят на половодье, межень и паводки. Половодье происходит ежегодно в определенный сезон года, отмечается длительным подъемом уровня с высокими отметками и самой большой водностью в сравнении с другими фазами. Межень носит также сезонный характер и отличается низким уровнем и наименьшей водностью; в это время река питается в основном подземными водами. Паводкам свойственны быстрые и кратковременно высокие уровни с большим расходом воды; они происходят в результате дождей, снеготаяния.
Характеристика реки Нил: длина реки с образующими его реками в речной системе Рукакара-Кагер-Нил составляет 6852 км — это вторая по длине из рек Земли. Течет Нил с юга на север к Средиземному морю. Течение реки бурное в верхней и средней части, в нижней части замедленное; к устью Нил разбит на многочисленные рукава и вблизи Средиземного моря образует величайшую дельту. Нил — источник жизни в пустынной Сахаре. Почти все (97%) расселилось вдоль его побережья. Постоянный водоток Нилу обеспечен круглогодичными экваториальными дождями (водосборная площадь Голубого Нила) и дождями в южных областях (водосбор Белого Нила), и дождями на Абиссинском нагорье, смывающими рыхлые почвы. Речной поток переносит взвеси, отлагая питательный ил в дельте, на полях которой египтяне снимают урожай до 3 раз в год. Для борьбы с наводнениями, при которых районе Каира повышался на 8 м, что грозило бедствием населению, построена знаменитая Асуанская плотина. И сейчас режим реки Нил в нижнем течении зарегулирован. Но хотя Нил длиннее Волги в 3 раза, в своем русле он несет объем воды в 2 раза меньше.
Известным фактом является то, что не существует даже двух рек которые обладали бы одинаковым химическим составом, одинаковой фауной, имели бы одинаковый цвет и другие характеристики. То же самое можно сказать и о речном режиме, который претерпевает изменения на протяжении всего времени существования самой реки. Согласно определению, данному в литературе географической направленности, режим реки представляет собой обычный для каждой реки ход изменений уровня, скорости и температуры, а также движения, состава и берегового рельефа, который отвечает за форму реки.
Питание рек
Поступление воды в реки называется их питанием. Различают четыре основных источника питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое и подземное. Питание рек, как и их режим, зависит главным образом от климатических условий. Дождевое питание свойственно рекам тропических и муссонных областей, а также многим рекам Западной Европы, отличающейся мягким климатом; снеговое - рекам, где в течение холодного периода накапливается много снега (большая часть рек СССР); ледниковое- рекам высоких горных областей; подземное - рекам, текущим в широких долинах. Однако значительно чаще встречаются реки со смешанным питанием.
Режим рек - закономерное изменение состояния реки во времени (изменение уровня, расходов, стока, скорости, температуры и т. д.). В годовом водном режиме рек выделяются периоды с типично повторяющимися уровнями, которые называются меженью, половодьем и паводком. Межень - наиболее низкий уровень воды в реке. В межень расход и сток рек незначительны, главным источником питания являются подземные воды. В умеренных и высоких широтах различают летнюю и зимнюю межень. Летняя межень наступает в результате большого поглощения осадков почвой и сильного испарения, зимняя - в результате отсутствия поверхностного питания.
Рис.1. Паводок в устье Совца (г. Дзержинск, Россия)
Половодье - высокий и длительный подъем уровня воды в реке, обычно сопровождающийся затоплением поймы; наблюдается ежегодно в один и тот же сезон. В половодье реки имеют наибольшую водность, на этот период приходится значительная часть годового стока (нередко до 60-80 %). Половодья вызываются весенним таянием снега на равнинах, летним таянием снега и льда в горах и в полярных странах, обильными дождями. Время наступления и продолжительность половодья в разных географических условиях различны.
Паводок - быстрое, но кратковременное поднятие уровня воды в реке и значительное увеличение ее водности; в отличие от половодья возникает нерегулярно. Образуется обычно от дождей, иногда в результате быстрого таяния снега, а также пропусков воды из водохранилищ. Вниз по реке паводок распространяется волной. Постепенно распластываясь, волна затухает. Наиболее высокие подъемы воды приводят к наводнениям - затоплениям местности, расположенной в речной долине выше ежегодно затопляемой поймы. Образуются наводнения в многоводные годы в результате обильного притока воды в период снеготаяния или ливней, а также вследствие загромождения русла льдом во время ледохода. На устьевых участках некоторых равнинных рек наводнения возникают вследствие ветровых нагонов воды со стороны моря и подпора речного потока, например на Неве, для предупреждения чего ведется строительство защитных сооружений со стороны моря.
Наводнения часты на реках Дальнего Востока, где вызываются обильными муссонными дождями, случаются на Миссисипи, Огайо, Дунае и других реках. Они причиняют большой вред. Высота подъема воды в половодье и паводки весьма различна. Так, весенний подъем воды на большинстве крупных рек европейской части СССР достигает 4 м; на больших сибирских реках в связи с заторами льда подъем воды может доходить до 15-20 м. Человек активно воздействует на сток рек. Он строит плотины, водохранилища, каналы, изменяет поверхностный сток путем лесонасаждения, устройства прудов и снегозадержания. Накопленные весенние воды в летний сезон поддерживают более высокий уровень рек. Реки холодных и умеренных стран в холодный период года покрываются льдом. Мощность ледяного покрова может достигать 2 м и более.
Рис.2. Последствия наводнения на реке Кроуфиш (Висконсин, США, 2008 г.)
Однако некоторые участки рек зимой не замерзают. Эти участки называются полыньями. Чаще всего полыньи наблюдаются в местах быстрого течения, при выходе реки из глубокого озера, на месте большого количества источников. Замерзание и вскрытие рек сопровождаются ледоходом, при котором наблюдаются заторы и зажоры. Заторы - скопления плывущего льда, вызванные какими-либо препятствиями. Зажоры - скопления внутриводного льда. Те и другие вызывают уменьшение поперечного сечения реки (иногда на 30 %), подъем уровня воды, а при прорыве - быстрое ее движение вместе со льдом. Заторы особенно характерны для рек, текущих с юга на север (Северная Двина, Макензи, Лена и др.), вскрытие которых начинается с верховьев.
Тепловой режим рек, уравнение теплового баланса участка реки
Уравнение теплового баланса Sсн+Scp+Sиа-Sив+-Sта+-Sик,
где Sсн - итоговый приход тепла к снегу в кал/(см 2 -мин); Sср - суммарная радиация; Sиа, Sив - излучение атмосферы и воды; Sта - турбулентный теплообмен с атмосферой; Sик - теплообмен с атмосферой при испарении и конденсации.
Процессы и факторы, влияющие на температуру воды в реках. Нагревание и охлаждение воды в реках и озерах происходит под влиянием теплообмена, совершающегося между массой воды и окружающей ее средой, выражением чего является тепловой баланс участка реки. Процесс обмена теплом водной массы с окружающей средой происходит по границе раздела воды с атмосферой и грунтами. Перенос тепла от поверхности раздела в толщу водной массы осуществляется в результате турбулентного перемешивания.
Некоторую роль в распространении тепла вглубь, помимо перемешивания, особенно в озерах и застойных участках рек, играет непосредственное проникновение солнечной энергии в воду. Таким путем в зависимости от мутности и цвета воды на глубину 1 м проникает от 1 до 30%, а на глубину 5 м -от 0 до 5% падающей да поверхность воды лучистой энергии. Процесс теплообмена существенно изменяется в течение суток я по времени года с изменением метеорологических условий и высоты солнца.
В соответствии с изменением теплового потока и ход температуры воды имеет периодический характер. Днем, весной и летом преобладает возрастание температуры, ночью, осенью и зимой - уменьшение. Особенно существенные изменения в процесс теплообмена вносит появление ледяного и снежного покрова. С его возникновением теплообмен с атмосферой резко уменьшается: прекращается турбулентный теплообмен и влагообмен с атмосферой и проникновение в воду лучистой энергии. В это время непосредственный обмен теплом между водной массой и атмосферой осуществляется только путем теплопроводности сквозь лед и снег.
Распределение температуры по живому сечению реки, длине и по времени
Распределение температуры по живому сечению реки. Турбулентный характер течения в реках, обусловливающий непрерывное перемешивание водных масс, создает условия для выравнивания температуры по живому сечению реки. В летнее время днем вода на поверхности несколько теплее, чем у дна, ночью же температура у дна несколько выше.
При установлении ледяного покрова более низкие температуры (0° С) наблюдаются у поверхности воды. При образовании ледяного покрова и появлении на нем снега толщиной 10-20 см практически прекращается доступ к воде лучистой энергии и исключается встречное излучение воды. При отсутствии же лучистого теплообмена тепловой режим воды будет целиком определяться потоком тепла от дна и берегов реки, что" приводит к возникновению теплового потока, направленного от придонных слоев воды к ее поверхности. Различия в температурах воды отдельных точек живого сечения обычно невелики: они находятся в пределах десятых и сотых долей градуса, редко достигая 2-3° С. В условиях сложного очертания русла при наличии заводей и зон с малыми скоростями течения распределение температуры по живому сечению и по глубине может быть более сложным. Но эти случаи являются исключениями из общей картины распределения температур по живому сечению.
Изменение температуры воды во времени. Изменение интенсивности теплового потока, поступающего в воду, и расходования полученною тепла в течение суток и года, вызывает соответствующие колебания температуры воды.
Суточный ход температуры воды наиболее четко выражен в теплую часть года. Основным фактором, определяющим амплитуду суточных колебаний температуры воды, является водность реки: чем больше водность реки, тем меньше суточная амплитуда. Кроме водности, амплитуда колебаний температуры воды зависит также от широты места. Меньшая амплитуда на северных реках является следствием того, что в этих районах в весенне-летний период ночь коротка и, следовательно, нет условий для большого ночного охлаждения. Суточные амплитуды колебания температуры воды в значительной степени зависят от условий погоды: при ясной погоде они больше, при пасмурной - меньше. Годовой ход температуры воды характеризуется следующими особенностями. В течение зимних месяцев температура воды весьма мало отличается от 0° С и практически принимается равной 0° С.
Изменение температуры по длине реки. Температура воды рек, особенно имеющих достаточно большую длину, изменяется и вдоль по течению в соответствии с изменением прежде всего климатических условий и характера водного питания. Изменение температуры воды равнинных рек, текущих в меридиональном направлении (с юга на север или с севера на юг), зависит от многих причин: времени года, источника питания, приточности, наличия в бассейне реки озер, а также от смены ландшафтных зон, через которые протекает река. По мере удаления от истока вода в реке нагревается. Достигнув наиболее высокого для данной реки значения, далее на некотором участке вниз по течению температура воды существенно не меняется. Длина участка с относительно более высокими температурами зависит, в частности, от длины самой реки: чем меньше река, тем короче этот участок.
В период охлаждения происходит выравнивание температуры воды по длине реки, в некоторые моменты времени и в нижнем ее течении температуры могут быть выше, чем в верхнем. Это объясняется более высокой водностью реки в нижнем течении и, следовательно, большей тепловой инерцией. Температура воды рек, текущих с севера на юг, обычно повышается до самого устья, но это повышение различно и зависит от ряда указанных выше причин.
Зимний режим рек. Фазы зимнего режима – замерзание, ледостав, вскрытие рек
Ледовый режим рек. При охлаждении воды до 00С и продолжающейся после этого отдаче тепла с водой поверхности на реках возникают ледовые образования- реки вступают в фазу зимнего режима. За начало зимнего периода условно принимают установление отрицательных температур воздуха, сопровождающихся возникновения на реке ледовых образований. Концом зимнего периода считают момент очищения реки ото льда. Для многих рек отождествление конца зимнего периода с моментом очищение их ото льда зачастую может оказаться нецелесообразным, так как часто даже максимум весеннего половодья сопровождается ледоходом или значительная часть паводка проходит поверх льда. Поэтому правильнее с точки зрения выделения зимней фазы стока за момент окончания зимнего режима принимать момент начало первой интенсивной прибыли весенней воды.
Рис.3. Ледостав на реке Томь (Западная Сибирь, Россия)
Период жизни реки, связаны с ледовыми явлениями, может быть разделен на 3 характерные части: замерзание реки, включающее время осеннего ледохода, ледостав и вскрытие реки. В зимний период реки бывшего СССР живут исключительно за счет питания грунтовыми водами. Только на юге и в период сравнительно кратковременных оттепелей в северных районах может наблюдаться более или менее значительный поверхностный сток. В огромном же большинстве случаев расходы рек в зимний период резко уменьшаются (на некоторых реках до полного прекращения стока) за счет промерзания грунтов и иссякания запасов грунтовых вод.
Ледостав. С увеличением числа льдин и их размеров скорость движения ледяных полей уменьшается и в местах сужения русла, на мелких участках, у островков и у искусственных сооружений происходят временные задержки, приводящие в условиях отрицательных температур воздуха к быстрому смерзанию ледяных полей и образованию сплошного ледяного покрова, или ледостава. Описанный процесс замерзания рек является наиболее типичным, однако на малых реках и даже на отдельных участках больших рек с очень спокойным течением ледостав может установиться в течение короткого периода времени с низкими температурами без осеннего ледохода.
Вскрытие рек. С наступлением периода положительных температур начинается таяние льда и поступление воды в реки за счет поверхностного стока. Вследствие таяния снега появляется вода поверх льда сначала у берегов, затем снег на всем ледяном покрове пропитывается постепенно скапливающейся водой. Таяние льда наиболее интенсивно происходит вдоль берегов как за счет поступления талых вод с бассейна, так и в результате того, что почва нагревается быстрее. Вследствие подъема уровня воды лед несколько вспучивается. Вдоль берегов образуется понижение, по которому течет вода и размывает ледяной покров. Образующиеся при этом полосы воды, свободные ото льда, называются закраинами.
Испарение и его роль в балансе влаги. Испаряемость и суммарное испарение
Характеристика процесса испарения с водной поверхности. Процесс испарения состоит в том, что вода из жидкого или твердого состояния превращается в газ (пар). Молекулы воды, находясь в непрерывном движении, преодолевают силу взаимного молекулярного притяжения и вылетают в воздух, находящийся над поверхностью воды. Чем выше температура воды, тем больше скорость движения молекул и тем, следовательно, большее количество молекул воды отрывается от ее поверхности и переходит в атмосферу - испаряется. Поэтому интенсивность испарения зависит, прежде всего, от температуры испаряющей поверхности. Кроме того, часть молекул, оторвавшихся от поверхности воды и находящихся в воздухе, в процессе движения может снова попасть в воду.
Если количество молекул, переходящих из воздуха в жидкость, окажется больше, чем количество молекул, вылетающих из жидкости в воздух, происходит процесс, обратный испарению. Такой процесс называется конденсацией. Испарение зависит от разности между упругостью водяного пара, насыщающего пространство при температуре испаряющей поверхности, и упругостью водяного пара, фактически находящегося в воздухе. Интенсивность испарения возрастает, если в прилегающем к испаряющей поверхности слое воздуха существуют восходящие и нисходящие токи, называемые конвекционными. Они возникают в том случае, когда температура воздуха, непосредственно прилегающего к испаряющей поверхности, выше, чем температура вышележащих слоев.
Над большими водными пространствами, где испарение происходит одновременно с большой площади, горизонтальное перемещение воздуха не может обеспечить сколько-нибудь значительный горизонтальный приток более сухих масс воздуха. Однако с увеличением горизонтальной скорости ветра увеличиваются и вертикальные составляющие, вызывающие вертикальное перемещение масс воздуха, проходящих над поверхностью водоема. Это вертикальное перемещение воздуха и является основным для процесса испарения над обширными водными пространствами (океаны, моря, крупные озера). Испарение с поверхности почвы и испарение растительным покровом протекает значительно сложнее. Испарение с поверхности почвы определяется не только разностью упругости водяного пара и коэффициентом обмена, но и количеством влаги, находящейся в почве, и особенностями строения почвы. Суммарное испарение с поверхности почвы и растительным покровом (транспирация). С участков суши, покрытых растительностью, суммарное испарение формируется из трех составляющих: испарение непосредственно с почвы, испарение растительностью в процессе ее жизнедеятельности (транспирация), испарение осадков, задержанных растительной массой. Для определения испарения могут быть использованы следующие методы: а) испарителей, б) водного баланса, в) турбулентной диффузии, г) теплового баланса.
1. Климатическая классификация А.И.ВОЕЙКОВА (1884)
Изучив влияние климатических условий, внутригодовое распределение стока А.И.Воейков сделал вывод: «при прочих равных условиях страна будет тем богаче текучими водами, чем больше осадков и меньше испарения».
В основу классификации положен тезис: «реки – продукт климата». Он делит реки на 4 группы и 9 типов.
Внимательно познакомимся с краткой характеристикой всех типам рек мира.
1 группа – ТАЛОЕ ПИТАНИЕ – 3 типа.
1. Реки, получающие питание от таяния снега, на равнинах и в невысоких горах до 1000 метров. Это реки Северо-востока Сибири, северной части Северной Америки. Реки протекают в области вечной мерзлоты, фильтрация незначительная, снежный покров устанавливается на 8-10 месяцев. Наблюдаются весенние паводки, вызванные талыми водами.
2. Питание от таяния снега в горах. Это реки Средней Азии. На этих реках наблюдаются регулярные паводки, размер которых зависит от количества снега (снегозапасов) и хода летних температур воздуха (быстрый рост – интенсивное снеготаяние).
3. Питание от таяния снега весной и в начале лета. Это реки стран с суровой и снежной зимой. На них хорошо выражено половодье весной от таяния снега. (Европейская часть России, Западная Сибирь, Скандинавия, Беларусь, Восточная Германия, северная часть США).
2 группа – ДОЖДЕВОЕ ПИТАНИЕ – 4 типа.
4. От дождей с половодьем в теплое время года (летом). Это реки районов выпадения тропических и муссонных дождей. Осадки в году распределены неравномерно. Выпадают преимущественно в летнее время и создают значительные паводки. Зимой реки маловодны – питание преимущественно подземными водами (реки Амур, Селенга, Амазонка, Конго, Нил).
5. Реки, питающиеся зимними дождями. Осадки сравнительно равномерно распределены в течение года. Водность этих рек увеличивается в холодное время года, но в целом колебания уровня рек невелики. Летние осадки не вызывают увеличения из-за потерь на испарение (реки Средней и Западной Европы).
6. Реки, питающиеся обильными зимними дождями в холодное время года. Летом осадков мало, реки пересыхают (Южная Европа, северное побережье Африки, Калифорния, Чили).
7. Отсутствие рек вследствие сухости климата (реки крупнейших пустынь мира – Сахары, Аравийского полуострова, Средней Азии). При больших количествах осадков возникают временные водотоки по понижениям эолового рельефа, по балкам. Вода стекает в котловины.
3 группа – ТАЛО-ДОЖДЕВОЕ ПИТАНИЕ – 1 тип.
8. Пересыхающие реки, получающие питание от дождей на короткое время года, а в остальное время года реки являются пересыхающими или превратившимися в отдельные озерца-лужицы по вымоинам в русле (реки Степного Крыма. Нижнего течения Куры. Аракса, части Монголии, северной части Казахстана).
4 группа – ПОДЛЕДНИКОВОЕ ПИТАНИЕ -1 тип.
9. Реки, получающие питание из-под материкового льда, при его таянии летом. Водная масса Мирового океана прогревается в летнее время, затем она прогревает прибрежную часть материков, что вызывает таяние внизу материкового льда (ручьи Антарктиды, Гренландии, северного побережья Арктики).
Классификация М.И.ЛЬВОВИЧА (для рек СНГ).
В основу классификации положены два признака:
· источники питания;
· внутригодовое распределение стока.
Они характеризуют происхождение речного стока (его генезис) и зональные географические закономерности водного режима рек. В классификации используется метод количественной оценки доли отдельных источников питания в годовом стоке, что дает возможность генетического анализа водного режима рек и классификации их по источникам питания.
Для количественной оценки каждого источника питания М.И.Львович пользовался методом расчленения гидрографа и выделения типов питания с учетом хода температур воздуха и выпадения атмосферных осадков (снег, дождь, град и т.д.).
Данную классификацию водного режима рек по преобладающему типу питания и сезонам года с преобладающим стоком можно представить так:
М.И.Львовичем для территории СНГ выделено 20 типов водного режима и 4 основных районов: снеговое, дождевое, преимущественно ледниковое и смешанное питание. Для каждого из 20 типов был дан индекс. Например, при записи Д 3 Л это означает – исключительно дождевое питание летом; С 2 В – преимущественно снеговое весной и т.д.
В основу его типологической схемы положены сочетания источников питания с распределением стока по сезонам года.
Размещение рек по территории СНГ по источникам питания подчинено определенной закономерности. Большая часть территории СНГ занята бассейнами рек снегового, преимущественно снегового и смешанного с преобладанием снегового питания. На равнинах это носит зональный характер.
На крайнем юге расположены области чисто снегового питания (С 3 ), т.к. дожди из-за сухости климата не дают стока, грунтовые воды залегают глубоко и в питании рек не принимают участия (реки Бол. и Мал. Узень, Еруслан, реки северного Казахстана и др.).
Далее к северу доля снегового питания уменьшается (С 2 ) , т.к. увеличивается подземный сток и количество атмосферных осадков. С продвижением на север уменьшается доля грунтового и увеличивается доля дождевого питания (Азиатская часть России, р.Вилюй).
На северо-западе Европейской части России протекают реки смешанного питания (С 1 ).
Рек с дождевым питанием меньше. Они протекают по Колхидской и Ленкоранской низменностям, на Дальнем Востоке.
В горных районах, выше границы вечных снегов (нивальная зона), реки имеют ледниковое питание.
Классификация Б.Д.ЗАЙКОВА.
Эта классификация основывается на особенностях водного режима рек Б.Д.Зайков разделил все реки СНГ на 3 группы и 10 типов.
Наиболее распространены на территории СНГ реки с весенним половодьем, но в зависимости от характера половодья, его продолжительности и режима рек в остальное время года группы разделяют на следующие типы:
1 группа – реки с ВЕСЕННИМ ПОЛОВОДЬЕМ
Типы : 1. Казахстанский;
2. Восточно-Европейский;
3. Западно-Сибирский;
4. Восточно-Сибирский;
5. Алтайский.
2 группа
Типы: 6. Дальневосточный;
7. Тяньшанский.
3 группа – реки с ПАВОДОЧНЫМ РЕЖИМОМ
Типы: 8. Причерноморский;
9. Крымский;
10. Северо-Кавказский.
Краткая характеристика типов рек по характеру водного режима
1 группа – реки с ВЕСЕННИМ ПОЛОВОДЬЕМ
 |
1. Казахстанский
.
Имеет
резко выраженное весеннее половодье продолжительностью менее 1
месяца, редкие и непродолжительные паводки в весенне-осенний периоды. Низкий сток весной, летом и осенью (реки Арало-Каспийского бассейна и южного Заволжья). |
 |
2. Восточно-Европейский . Имеет высокое, более длительное половодье продолжительностью 1-3 месяца. Летом дождевые паводки, осенью – обложные дожди (реки Русской равнины). |
 |
3. Западно-Сибирский . Имеет невысокое, растянутое весеннее половодье продолжительностью до 4 месяцев. Осенью – невысокие дождевые паводки (реки Обь, Кеть, Васюган и др.). |
 |
4. Восточно-Сибирский . Имеет высокое весеннее половодье, летне-осенние паводки, низкую зимнюю межень, промерзание в зимний период к востоку от Енисея (Витим, Индигирка, Колыма и др.). |
 |
5. Алтайский . Имеет невысокое, растянутое половодье гребенчатого типа, повышенный летне-осенний сток, низкую зимнюю межень (реки Алтая и Средней Азии). |
2 группа – реки с ПОЛОВОДЬЕМ В ЛЕТНЕЕ ВРЕМЯ ГОДА
3 группа – реки с ПАВОДОЧНЫМ РЕЖИМОМ
Для крупных и крупнейших рек (Обь, Енисей, Лена) черты водного режима изменяются в разных климатических зонах.
Генетическая классификация П.С.КУЗИНА.
Это классификация рек СНГ по главным фазам водного режима, на основе географической зональности. Сущность данной классификации заключается в связи основных типов водного режима с гидрологическими зонами, которые являются отражением на земной поверхности поясов. Причем, географической зональности подчинены не только отдельные элементы режима рек, но и основные фазы водного режима.
В основу классификации положены следующие принципы:
· тип питания рек и фазы водного режима;
· характер рельефа;
· географические зоны.
Кузин П.С. делит все реки СНГ на 3 типа, имеющих зональный характер.
Кузин П.С. рассматривал выделенные типы режима рек как категории, выражающие главные особенности водного режима рек СНГ.
По характеру рельефа реки делятся на:
1) горные (с проявлением высотной поясности в распределении элементов водного режима);
2) равнинные (с проявлением широтной зональности элементов водного режима).
Гидрологические зоны выделены в соответствии с географической зональностью, границы гидрологических зон совпадают с границами географических зон. Кузиным П.С. выделено 6 гидрологических зон: арктическая, тундровая, лесная, степная, полупустынная и пустынная.
Эта классификация позволила привести в систему разрозненные сведения по рекам и объяснить закономерности в изменении главнейших фаз водного режима по территории и установить границы гидрологических зон и районов.
