План лекции. Общая характеристика гидросферы континентов

Общая характеристика гидросферы континентов

3.2 Экологические неблагоприятные природные процессы, обусловленные геологической деятельностью поверхностных континентальных вод

3.3 Экологические последствия антропогенного воздействия на поверхностные континентальные водотоки и водоемы

3.1 Общая характеристика гидросферы континентов

Поверхностная гидросфера континентов включает в качестве основных элементов реки, озера, болота, ледники и снежный покров.

Наиболее важным элементом являются РЕКИ – непрерывно действующие потоки, собирающие атмосферные осадки и подземные воды с обширных территорий, называемых водосборными бассейнами. Для каждой реки в течение года характерно чередование паводков (половодий) и низкого уровня воды (межени). Количество воды во время половодий увеличивается в 5 – 20 раз и более по сравнению с меженью (иногда до 80 – 100 раз).

Важными характеристиками рек являются величины руслового стока и расход воды. Под русловым стоком понимают количество воды, переносимое речным потоком через поперечное сечение за некоторый период времени; под расходом – количество воды, переносимое через поперечное сечение за единицу времени Выделяют и твердый сток реки – количество перемещаемых твердых и растворенных веществ, проносимых рекой через любое поперечное сечение за определенный промежуток времени. Величина

твердого стока крупных рек иногда соизмерима с русловым стоком и измеряется десятками млн. т в год.

К наиболее крупным речным системам России относятся реки Лена, Енисей, Волга и Обь, среднемноголетний расход воды в которых колеблется от почти 8000 до 18600 м³/c. А величина стока оценивается в 238-489 км³/год.

Воды рек являются главными источниками для питьевого и промышленного водоснабжения, орошения земель, получения гидроэнергии, местами вылова и разведения рыб.

ОЗЕРА – впадины рельефа, заполненные застойной или слабопроточной водой, не имеющие прямой связи с Мировым океаном. Они занимают свыше 2 % площади суши. Приведем характеристики хотя бы двух крупнейших озер, расположенных на территории России.

Озеро (море)	Площадь зеркала, км^2	Глубина,м	Запасы воды, км^3
средняя	наибольшая
Каспийское море
Байкал

ЛЕДНИКИ образуются на поверхности земли в областях с низкими среднегодовыми температурами в результате накопления огромных снежных масс. На всех материках они занимают около 11 % поверхности суши. Общий объем заключенного в них льда составляет около 30 млн. км³.

На поверхности Земли озера распространены неравномерно. Наибольшее их количество сосредоточено в областях плейстоценового оледенения.

Озерные впадины создаются природными (экзогенными, эндогенными) и техногенными причинами. Среди эндогенных озер выделяют группы вулканических (Севан на Кавказе), сейсмогенных (Сарезское озеро на

Памире) и тектонических котловин (Байкал). Экзогенные озера включают котловины возникновение которых связано с провально-карстовыми, провально-суффозионными, флювиальными (русловыми, пойменными) и др.

Площадь таких озер невелика, Вода в них может исчезать.

К техногенным озерам относят водохранилища, создаваемые на наиболее крупных реках и осуществляющие многолетнее регулирование речного стока. Наиболее крупным водохранилищем в России является Братское водохранилище на Ангаре полный объем которого составляет 169300 млн. м³.

БОЛОТА – избыточно увлажненные участки земной поверхности, заросшие специфической растительностью. Болота на Земле покрывают площади около 2 млн. км², встречаясь в областях с влажным гумидным климатом, в которых зеркало грунтовых вод занимает приповерхностное положение. Среди их различают:

- верховые, расположенные на водоразделах, речных террасах и склонах возвышенностей. Подпитываются они атмосферными осадками.

- промежуточные – имеют двойное питание: атмосферное и подземными водами.

- низинные располагаются в котловинах, часто на месте озер. Питание их осуществляется атмосферными осадками.

- приморские распространены на морских побережьях, питание их атмосферное.

На территории России болота играют важную роль в формировании гидрологического режима рек. Заболоченность территории занимает 10 % площади, аккумулируя огромные массы воды.

Высотное положение их зависит от климата. Наиболее низкое положение они занимают в приполярных областях, опускаясь до уровня Мирового океана (Антарктида); наивысшее до 5000 – 6000 м – в горах приэкваториальной зоны. зависимости от климата, рельефа и соотношения

областей питания и разгрузки выделяют горные, материковые и промежуточные ледники. Особенностью ледников является их способность перемещаться в стороны от областей питания в результате вязкопластичного течения и под влиянием силы тяжести. Скорости движения различны и изменяются в пределах от 0.1 до 150 м/сут.

СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ – слой снега на поверхности Земли. Характеристиками снежного покрова являются его высота (в см.) и плотность, которая колеблется от 0,01 до 0.1 г/см³. Максимальная площадь снежного покрова приурочена к марту, когда снег покрывает около 19 % земной поверхности. Минимальная площадь, составляющая 9 % всей территории, отмечается в августе.

3.2 Экологические неблагоприятные природные процессы, обусловленные деятельностью поверхностных континентальных вод

С каждым из рассмотренных выше элементов поверхности гидросферы связаны проявления неблагоприятных природных процессов, воздействующих на среду обитания организмов и человека.

ОВРАГООБРАЗОВАНИЕ. Оврагами называются крутостенные промоины, являющиеся руслами временных водотоков и образовавшиеся в результате донной эрозии.

Развитие оврагов начинается с образования на склоне эрозионных ложбин, среди которых различают в зависимости от глубины эрозионной борозды (до 0,5 м), рытвины (до 1 – 2 м), промоины (до 3 – 5 м). Эрозионная работа атмосферных осадков приводит к углублению ложбины, увеличению ее длины вверх (попятная эрозия) и вниз по склону. Образованию борозд способствуют водонепроницаемые глинистые породы, слагающие склоны, но особенно легко они возникают на распаханных склонах. Рост оврага вниз по склону идет до тех пор, пока его устье не достигнет базиса эрозии, а вверх по

склону – пока его истоки не дойдут до водораздела. По мере развития попятной эрозии возникает перисто-ветвящаяся система оврагов. Крупнейшие овраги достигают нескольких километров в длину, десятки метров в глубину и ширину. Со временем склоны оврагов покрываются плащом делювия, выполаживаются и зарастают, превращаясь в балки. Скорость роста оврагов велика и составляет от 1-1,5 до 2-3 м/год.

Негативное воздействие оврагов заключается в следующем:

- образование овражно-балочной сети в равнинных условиях ведет к расчленению водоразделов, что приводит к заиливанию пойм и русел рек, способствует понижению уровня грунтовых вод.;

- овраги уменьшают площади сельскохозяйственных земель;

- разрушают различные постройки и дороги;

- интенсивный рост оврагов приводит к уничтожению почвенного слоя и пахотных земель, затрудняет механизацию сельскохозяйственных работ.

Мероприятия по борьбе с оврагообразованием направлены на предотвращение попятной эрозии и ослабление силы руслового потока. С этой целью проводят лесонасождения в верховьях оврагов и на их склонах, создают инженерные сооружения на их дне в виде различных запруд, укрепляют различными способами дно оврагов.

СМЕЩЕНИЕ РУСЕЛ РЕК И ЭРОЗИЯ БЕРЕГОВ. Смещение русел рек, приводящее к изменению конфигурации речных долин, является следствием сложных гидродинамических и геологических процессов, происходящих в речной системе. Они определяются турбулентным и ламинарным движением воды в речных потоках, соотношениями глубинной и боковой эрозии, переносом и аккумуляцией обломочного материала, положением базиса эрозии и тд. На механизм смещения русла влияют процессы меандрирования, силы Кориолиса, отклоняющие движущий водяной поток от первоначального направления вправо (в Северном полушарии) или влево (в Южном). На

перемещение русла оказывают влияние направление преобладающих ветров, особенности геологического строения берегов, современные движения земной коры.

Смещение русел и боковая эрозия берегов приводят к разрушению береговых построек, уничтожению сельхозземель, расположенных на поймах и речных террасах, загрязнению речных вод органическими гумусовыми кислотами и другими соединениями.

С целью предохранения берегов от боковой эрозии или ослабления этого процесса рекомендуется осуществлять пойменные лесонасождения, проводить инженерную защиту и укреплять берега. В ряде случаев рекомендуется канализация рек – выпрамление и бетонирование русла, а также заключение рек в трубы, но это часто приводит к отрицательным последствиям.

РЕЧНЫЕ ПЕРЕХВАТЫ И ПЕРЕСТРОЙКА РЕЧНОЙ СЕТИ. При энергично протекающей глубинной эрозии река также удлиняет свое русло путем регрессивной (распространяющейся против течения) эрозии. Она врезается вершиной все дальше и выше – в водораздельное пространство – и может таким путем достигнуть долины соседней реки. Если русло соседней реки находится на более высоком гипсометрическом уровне, то ее воды, стремясь течь в направлении наибольшего уклона, покинут свое прежнее русло и направятся в реку, текущую на более низком уровне. Это явление известно под названием речного перехвата. Активные реки, углубляющие свою долину путем перехвата, увеличивают свою длину и водоносность и расширяют площадь своего бассейна за счет менее энергичных рек. Так происходит перестройка речной сети.

ОБРАЗОВАНИЕ И РОСТ ДЕЛЬТ может происходить различными путями в зависимости от характера побережья и от места впадения реки. Основное условие образования дельт: запирающая бухту коса отделяет устье реки от открытого моря в результате чего осадки влекомые рекой заполняют

лагуну, в результате чего лагуна превращается в сушу. На скорость развития дельт влияет много факторов: количество приносимых рекой твердых наносов, глубина бассейна, в который впадает река и др.

Благодаря росту дельт многие населенные пункты, некогда основанные на берегу моря и служившие портами, ныне отделены от моря широкими полосами суши.

ЛИМНОАБРАЗИЯ (озерная абразия) наблюдается в озерах. Она связана с движением воды и в первую очередь с ветровыми волнами, высота которых на больших озерах может достигать 5 м.Особенно интенсивно лимноабразия проявляется в начальный период существования озер плотинного типа, в том числе в водохранилищах. В этот период размываются и раздвигаются берега, что иногда приводит к уничтожению озера. Так, на Дону, берега Цимлянского водохранилища были срезаны волнами за 5 лет в среднем на 50 м, а на отдельных участках – до 100-120 м.

ЗАБОЛАЧИВАНИЕ ОЗЕР. Мелководные озера со спокойным гидродинамическим режимом начинают заболачиваться. Отмели на берегах зарастают водорослями. Отмирая осенью, они формируют на дне войлокообразную массу. Планктон опускается на дно и, смешиваясь с глинистыми частицами, образует на дне слой органического ила. Позже, образованный торф способствует дальнейшему обмелению озера, которое превращается в болото.

ЭКЗАРАЦИЯ, или разрушительное воздействие ледников на порода подледного ложа, проявляется в областях современного оледенения, особенно в горных районах. С деятельностью ледников – их возникновением и движением – связано образование каров, ледниковых цирков и ледниковых долин-трогов. Ледники не остаются неизменными: они временами то удлиняются и спускаются вниз по долине, то постепенно вновь сокращаются, освобождая часть ранее занятого пространства. Известны случаи, когда сильно продвинувшиеся языки ледников создавали угрозу путям сообщения,

каким-либо сооружениям и жилищам.

ЛАВИНЫ – снежные обвалы или массы снега, пришедшие в движение. Лавины характерны для горных областей с значительным по мощности снежным покровом. Скорость движения лавин в среднем составляет 20-30 см/с или 72-108 км/час. Они перемещают огромные массы снега, объем которого доходит 0,5-1 млн м³ (при плотности 0,5 г/см³). Предпосылками возникновения лавин является уклон склонов более 15⁰ и мощности снежного покрова более 40 -50 см.

Среди лавин выделяют: 1) снежные оползни – «осовы»; 2) лотковые лавины, движующиеся по эрозионным бороздам; 3) прыгающие лавины, перемещаюшиеся «скачками» по уступам или свободно падающие. Одной из причин схода лавин является перегрузка снегом склонов в результате обильных снегопадов или малое сцепление между новым и старым слоями снега.

Снежные лавины обладают огромной разрушительной силой (сила удара составляет 60-100 т на 1 м²)., возрастающий из-за ударной волны, перемещающейся перед фронтом движущейся лавины.

Лавины наносят огромный ущерб хозяйству, приводят к значительным человеческим жертвам среди населения горных районов. Лавинной опасности способствует вырубка лесов и выемка грунтов на горных склонах.

Средствами борьбы с лавинами являются обстрелы и взрывы снежного покрова в местах массового скопления, облесение склонов, воздейчствие на них защитных сооружений (террас, подпорных стенок), отвод лавин направляющими дамбами, сооружение лавинорезов.

СЕЛИ (иранское название) – представляют собой катастрофические бурные грязекаменные потоки, низвергающиеся с гор и состоящие из воды, глины, песка, гальки, щебня и каменных глыб. Их образованию способствует наличие в горах не закрепленных растительностью мощных осыпей на склонах. Во время сильных ливней, бурного таяния снега и льда эти осыпи

настолько пересыщаются водой, что спускаются со склонов и движутся по эрозионным ложбинам полужидкой грязево-каменной массы. Количество переносимого селевым потоком твердого материала может достигать 75 % общей массы потока.Благодаря большой плотности (по сравнению с чистой водой) разрушительная сила таких потоков бывает громадна: иногда они выносят каменные глыбы объемом в несколько кубических метров, разрушают мосты, заносят населенные пункты, дороги, посевы, нередко захватывают и губят в ущельях людей и пасущийся скот.

В отличие от обычных паводков селевый поток движется порывами, валами, возникающими вследствие образования каменных заторов в местах сужения русла или на его поворотах. Прорвав затор, поток устремляется со скоростью до 15 км/час.

Мерами борьбы с селями являются: закрепление растительностью зон накопления щебенчатых осыпей, ослабление силы потока селей сооружением поперечных к направлению потока дамб, путем расширения русел, созданием озеровидных приемников-накопителей грязекаменного материала.

3.3 Экологические последствия антропогенного воздействия на поверхностные континентальные водотоки и водоемы

Антропогенное воздействие на поверхностные водоемы и водотоки определяется потребностями человека в питьевой и технической воде, отражающимися в структуре водопотребления.

На примере России можно видеть, что основными потребителями поверхностных вод являются промышленность, покрытие потребностей которой за счет природных поверхностных источников составляет около 35 % общего водопотребления; сельское хозяйство, включающее орошение засушливых земель и полив, теплоэнергетика, доля которых составляет соответственно26 и 24 %. Далее идут коммунальное хозяйство – 4 % и

рыболовство – 1 %.

Растущие потребности в питьевой и технической воде порождают ряд экологических проблем, основными из которых являются.

ИСТОЩЕНИЕ ЗАПАСОВ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД и, как следствие, понижение уровня воды (обмеление водоемов) определяется двумя факторами. К первому относятся ежегодные безвозвратные потери при хозяйственном использовании. Эти потери, в зависимости от качества и количества систем оборотно-повторного использования, составляют от 10 до 25 % ежегодно технического расхода воды.

Вторым фактором, существенно влияющем на истощение запасов, являются водохранилища, особенно их каскады, создаваемые для решения различных задач: гарантированного водообеспечения населения, использование гидропотенциала рек, снижение опасности наводнений и подтоплений территорий, улучшение условий для судоходства, рыболовства, лесосплава, создания рекреационных зон. Так же сооружается огромное количество малых водохранилищ.

Все это является объектами безвозвратных потерь поверхностного стока за счет испарения воды с поверхности. Их влияние на общее обмеление становится все большим в связи с тенденцией к общему потеплению. В последнее время в связи с этим Аральское море испытывает экологическую катастрофу, снизился уровень воды в системе Верхневолжского каскада. Основной причиной является сокращение годового количества атмосферных осадков и потепление климата.

ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ связано с загрязнениями промышленными, сельскохозяйтвенными и ливниевыми стоками, нефтепродуктами. Несмотря на обширную сеть очистных сооружений, только 70 5 (на территории России) очищается до нормативных требований. Остальные стоки сбрасываются неочищенными или плохо очищенными. С ними в водотоки и водоемы поступают огромные количества органических

веществ, твердых взвешенных частиц, нефтепродуктов, тяжелых металлов, сульфатов, хлоридов, соединений фосфора, азота, нитратов.

Применительно к России общий объем ежегодных загрязнений, поступающих в водоемы, достигает 50 млн. т различных веществ. Из них на долю сельскохозяйственных предприятий приходится 55 %, коммунальной сферы – 37 %, промышленности – около 8 %. Многие объекты имеют высокую степень загрязнения – 10, некоторые до 650 ПДК по соединениям металлов, нефтепродуктов, фенолам и другим органическим, азотным, серным и прочим веществам.

Для непроточным водоемов особо неблагоприятно воздействие фосфор вместе о органическими кислотами, их ПДК приблизились к 70 (Северная Америка и др.).

Помимо медико-санитарных последствий изменение качества воды активизирует различные геологические процессы (химическое выветривание, карстообразование и др.), негативно влияет на биологическую активность водоемов.

ТЕРМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ водоемов связано с работой тепловых и атомных электростанций. Основной объем используемой воды (до 90-95 %) предназначается на отведение тепла от конденсаторов турбин. При этом доля безвозвратного потребления составляет 4-4 %. Нагретые сточные воды ТЭС и АЭС (охлаждающая вода), поступая в водоемы, приводят к их «тепловому загрязнению», способствующему массовому размножению фитопланктона – «цветению вод».

Поверхностные водоемы используются также для создания хранилищ вредных, в том числе радиоактивных отходов (хвостохранилища на горнодобывающих и обогатительных предприятиях), которые могут приводить (и уже приводят) к необратимому геохимическому и радиационному заражению местности.

ОБМЕЛЕНИЕ ВОДОЕМОВ в результате хозяйственной деятельности,

создание на реках искусственных водохранилищ, использование рек, озер и водохранилищ в качестве транспортных магистралей с применением крупнотоннажных речных судов приводит к изменению гидродинамического режима, форм и масштабов проявления геологических процессов.: донной и боковой эрозии, руслового и пойменного осадконакопления, аккумуляции аллювия в устьях речных долин. Все это, в свою очередь, меняет условия воспроизводства биологических ресурсов, рыболовства и судоходства. Поэтому необходимо проводить работы, направленные на выправление судоходной обстановки: землечерпание, канализирование рек, регулирование стока гидротехническими сооружениями, инженерную защиту берегов.

ВОЗБУЖДЕННАЯ СЕЙСМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ в районе возведения водохранилищ. «Возбужденной» или «наведенной» называют сейсмичность, вызванную деятельностью человека.

Причиной наведенных землетрясений являются резкие изменения естественного напряженного состояния и поля напряжения, вызванные давлением огромного столба воды заполняющего водохранилища. Это приводит к кратковременным смещениям по разрывам (разломам), существующим на глубине, и определяет распространение упругих сейсмических волн, достигающих поверхности и вызывающих ее сотрясение. Возбужденная сейсмическая активность мелкофокусная и проявляется не только в молодых горно-складчатых поясах, но и на древних стабильных платформах. Замечено, что эпицентры располагаются на расстоянии 10-15 км от водохранилища, очаги – на глубине 6-8 км. Активность усиливается особенно явно после подъема уровня воды более чем на 100 м.

ИСТОЩЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ВОДОЕМОВ.

Из основных природных факторов, определяющих степень рыбопродуктивности, главная роль принадлежит речному стоку, так как от

него зависит водный, солевой и гидробиологический режим рек, озер, водохранилищ, а также размножение ценных видов рыб. Интенсивное антропогенное воздействие на гидрологический режим и качество воды (регулирование стока, снижение стока, загрязнение водоемов) уменьшает продуктивность водоемов суши и приводит к резкому сокращению улову рыбы.

52

Дата добавления: 2014-01-07