Загальна характеристика озер. Походження озер. 2 страница

-За хімічним складом води озер поділяються на три групи: гідрокарбонатні, з переважанням іонів вугільної кислоти НСО₃ (такі води характерні для більшості прісних озер), сульфатні, з переважанням сірчаних сполук (такі води характерні для солонуватих озер) і хлоридні, з переважанням іонів СІ (такі води характерні для солоних озер).

-Хімічний баланс озер. Хімічні елементи у вигляді іонів, колоїдів, газів здебільшого надходять в озера разом з поверхневими і підземними водами, які живлять їх; частина хімічних елементів утворюється в самому озері внаслідок розчинення солей, які містяться в ґрунтах і гірських породах, котрі складають озерну улоговину, або внаслідок розкладання мулу. Деякі елементи, в основному гази, надходять з атмосфери.

-Витрачаються хімічні сполуки на стік з озера або фільтрацію води в грунт дна і схилів улоговини озера. Частина солей в озерах з підвищеною мінералізацією випадає в осад, деяка частина (гази) йде в атмосферу.

-Загальна кількість солей в озері визначається різницею між надходженням їх і втратою, тобто сольовим, чихімічним, балансом.

-Відносне значення окремих елементів хімічного балансу неоднакове в різних озерах і залежить від фізико-географічних особливостей водозбору озера, розміру озера й інтенсивності водообміну.

-Хімічний склад озерних вод визначається складом вод приток, які приносять в озеро разом з водами мінеральні солі, деякі гази та органічні речовини. Значну групу органічних сполук становлять в озерах гумінові речовини і продукти розкладання рослинних і тваринних решток.

-Істотний вплив на хімічний склад озерних вод у ряді випадків має діяльність людини. Значна кількість хімічних речовин надходить в озера разом з поверхневим стоком з окультурених угідь, де вносяться добрива. Природний склад озерних вод також змінюють стічні води промислових підприємств, шахт і рудників.

-Сольовий склад та солоність озерної води не залишаються постійними, вони змінюються як за площею, так і в часі (за сезонами року). Зміна солоності та сольового складу за площею озера залежить від розмірів приток, що впадають в озеро.

-Мінералізація більшості прісних озер зони надмірного зволоження перевищує 200-300 мг/л. Причиною незначної мінералізації цих озер є мала величина випаровування порівняно з величиною стоку з озера, що не сприяє накопиченню солей в озері, порівняно мала мінералізація вод, які надходять в озеро (річкові води, опади).

-В умовах різкого перевищення випаровування над стоком осолонення озера неминуче. Процес осолонення посилюється у безстічних озерах посушливої зони, де мінералізація вод озер підвищена, незважаючи на порівняно малу мінералізацію вод приток.

-Солоність озерних вод змінюється і в часі внаслідок зміни співідношення елементів хімічного та водного балансу і зміни об'єму водної маси озера. Сезонні зміни мінералізації озерних вод в одній і тій же кліматичній зоні незначні в озерах з великим об'ємом води і малим притоком. Із зменшенням об'єму озера та зі збільшенням проточності мінералізація озерних вод значно коливається. У безстічних озерах сезонні коливання мінералізації ще різкіші.

-Крім сезонних, в озерах мають місце й річні коливання мінералізації води. Так, у посушливі роки мінералізація вод безстічних озер збільшується, у вологі – зменшується.

-Уповільнений водообмін, котрий є характерною гідрологічною особливістю озер, призводить до неоднорідності як мінералізації, так і хімічного складу окремих частин озера й по вертикалі. Найбільші відхилення в мінералізації спостерігаються в прибережній смузі – у затоках, бухтах, особливо якщо в них впадають річки. На хімічну неоднорідність по вертикалі значно впливають термічна шаруватість і густина.

-Для зони недостатнього зволоження характерні мінеральні озера, у воді яких переважають окремі хімічні сполуки. Наприклад, у воді озер Присивашшя накопичилася велика кількість хлоридно-натрієвих та хлоридно-магнієвих сполук.

-Воду мінеральних озер називають розсолом або ропою. За походженням ропи мінеральні озера поділяються наморські й континентальні. Вода озер морського походження, склад якої спочатку подібний до складу морської води, поступово під впливом кліматичних факторів (опади, випаровування, температура тощо) і поверхневого річкового стоку змінює свій склад. В озерах континентального походження солі накопичуються поступово, за рахунок розчинення солей, які містяться в ґрунтах і гірських породах, що складають водозбірний басейн і приносяться поверхневими та підземними водами.

-Залежність мінералізації води озер від фізико-географічних факторів, насамперед, від клімату, визначає географічну зональність у розподілі солоних озер на земній кулі. Розташування їх збігається в основному із зонами степів, напівпустель та пустель.

-Газовий режим озер. При формуванні гідрохімічного режиму і протіканні біологічних процесів в озерах велике значення мають розчинені у воді гази, серед яких основними є кисень, вуглекислий газ, сірководень та ін. Ці гази надходять у воду або з атмосфери, розчиняючись у верхніх шарах води, або утворюються внаслідок біохімічних процесів, які відбуваються у водній масі озера. Незначна частина газів надходить разом з водою приток.

-При значній циркуляції озерних вод вміст розчинених газів вирівнюється по всій глибині озера. Влітку та взимку (періоди прямої та оберненої стратифікації) розподіл газів в озері значною мірою залежить від температурного режиму та інтенсивності біологічних процесів.

-На теперішній час найбільш вивчений режим розчиненого кисню. В озерну воду кисень надходить через верхній шар, який стикається з атмосферою, а також за рахунок фотосинтезу. В глиб озера кисень проникає під час осіннього та весняного перемішування. Нестача кисню в нижніх шарах води може призвести в зимовий період до загибелі риби та інших живих організмів.

-Вуглекислий газ, на відміну від кисню, утворюється в усій водній товщі озера, а використовується у верхніх шарах, у зоні фотосинтезу. Ось чому біля поверхні води вуглекислого газу найменше.

-Сірководень виникає в придонних шарах деяких озер при розкладанні білкових речовин за відсутності кисню (в основному взимку, коли доступ повітря у воду утруднюється).

-При підвищенні температури води кількість розчинених у ній газів зменшується, а при зниженні, навпаки, збільшується.

72.Вплив господарської діяльності на стік річок.

Найважливішим чинником впливу на річковий стік є безповоротний забір води. Певну роль відіграють вилучення частини стоку при створенні ставів і водосховищ, втрати на додаткове випаровування, меліорація.

Господарська діяльність людини на водозборах і в руслах річок спричиняє зменшення або збільшення стоку, до зміни його внутрішнього розподілу. Такі агротехнічні заходи, як глибока і зяблева оранки поперек схилу, снігозатримання, сприяють збільшенню шпаруватості та проникності ґрунтів і посиленню інфільтрації талих і дощових вод, затриманню поверхневого стоку на полях і зниженню його величини зі схилів. Під впливом агротехнічних заходів особливо значне зменшення поверхневого стоку спостерігається у степових районах.
Будівництво водосховищ і ставків, регулювання ними стоку, спорудження каналів для переміщення води з одних річок в інші, використання води для зрошування й обводнення, осушення території, скид в річки промислових, шахтних і побутових вод значно змінюють гідрологічний режим річок. Водосховища і ставки збільшують площу водного дзеркала і тим самим знижують стік річок унаслідок більшого випаровування з водної поверхні.

73.Роподіл швидкість течії вод в річках

Для вимірювання швидкості течії води також використовують гідрометричні поплавки. Залежно від будови і призначення поплавки поділяють на поверхневі і глибинні.
Поверхневі поплавки застосовують для вимірювання швидкості і напряму течії у поверхневому шарі води. Як поверхневі поплавки можна використовувати дерев'яні кружки діаметром 10-30 см і 3-5 см завтовшки; дві дошки, скріплені навхрест; пляшки, частково заповнені водою. Для кращої видимості поплавків з берега до них прикріплюють яскраві прапорці. Обов'язковою умовою для вимірювання швидкостей течії поверхневими поплавками є затишна погода. При вітрі швидкістю 6 м/с незалежно від його напряму застосовувати поверхневих поплавків недоцільно.
Глибинні поплавки використовують для вимірювання швидкості і напряму течії на певній глибині. Глибинний поплавок складається із двох зв'язаних тонким шнуром поплавків: верхнього (поверхневого) і нижнього (глибинного), зануреного у воду на певну глибину. Верхній поплавок виготовляється із корка, дошки, пінопласту, а нижній – з провареної в олії дерев'яної кульки або кульки зі скла. За розміром верхній поплавок роблять набагато меншим від нижнього. Тому швидкість руху системи таких поплавків приблизно дорівнює швидкості течії на глибині занурення поплавка. Поверхневий поплавок є у такому випадку показником ходу глибинного поплавка. Глибинні поплавки використовують переважно для вимірювання малих швидкостей течії (до 0,15 м/с), які недостатньо точно можуть бути виміряні гідрометричним млинком.

Швидкість течії у ріках неоднакова на різних проміжках потоку і змінюється, як по ширині, так і по вертикалі водного перерізу. Сучасні прилади (осцилограф) дають змогу виміряти і записати пульсаційні зміни швидкості течії в часі, тому розрізняють миттєву швидкість і середню швидкість, яку часто називають місцевою швидкістю у точці потоку.
Миттєва швидкість (М) – швидкість у певній точці потоку в дану мить. Вона змінюється в часі за величиною і напрямом.
Зазвичай у гідрометрії частіше визначають середню швидкість.
Розподіл швидкостей течії води в ріці залежить від типу ріки, морфологічних особливостей, нахилу водної поверхні, нерівності русла. У водному перерізі русла по вертикалі найменші швидкості спостерігаються біля дна (вплив нерівностей русла), а до поверхні спочатку спостерігається зростання швидкості, а потім упо­вільнення. Максимальна швидкість у ріках спостерігається поблизу поверхні, або на віддалі 0.2 Н (Н - глибина вертикалі) від поверхні. Якщо на вертикалі відкласти величини швидкостей і з'єднати їх плавною лінією, то одержана лінія буде профілем швидкостей по вертикалі. Такі криві зміни швидкостей по вертикалі називають годографами абоепюрами швидкостей (рис. 3.2.)

Розподіл швидкостей у водному перерізі

Якщо виміряти площу епюри швидкостей і поділити її на глибину вертикалі, то одержимо величину середньої швидкості на вертикалі. Встановлено, що здебільшого середня швидкість на вертикалі водного перерізу спостерігається на глибині від поверхні – 0,2Н. Епюри швидкостей змінюються по довжині ріки, передусім при переході від плеса до перекату. Наявність льодового покриву та льодових утворень впливає на розподіл максимальної швидкості по вертикалі. Наприклад, за наявності льодового покриву та шуги під ним максимальна швидкість зміщується до 0,6Н – 0,7Н вертикалі і глибше.
На розподіл швидкостей у водному перерізі по ширині потоку вказують лінії, які з'єднують точки з однаковими швидкостями у водному перерізі, – ізотахи. Здебільшого ізотахи мають вид плавних кривих, які не замикаються в межах водного перерізу. При наявності льодового покриву частина ізотах утворює замкнуті криві.

74. Оптичні явища в озерах.

Вода в озерах ніколи не буває абсолютно чистою. Крім розчинених солей, в ній завжди є завислі мінеральні частки, мікроорганізми, рештки планктону, речовини в колоїдному стані. Всі ці розчинені й завислі речовини затримують частину світла, яка потрапляє у воду. Тому до глибинних шарів доходить світла менше, ніж у верхні. Завислі у воді частки розсіюють і поглинають світло інтенсивніше, ніж молекули чистої води.

Вода, насичена завислими частками, поглинає, насамперед, сині промені, а вглиб проникають зелені промені. Збільшення мутності спричинює зміну кольору води. При великій кількості наносів інтенсивно розсіюються не тільки сині, а й зелені промені, частка їх у світлі, що виходить з води збільшується, і вода набуває синьо-зеленого кольору. При ще більшій мутності починає розсіюватись і червона частина спектра, вода набуває жовтого або бурого кольору.

Крім того, завислі наноси, планктон, рослинність, що є у воді, надають воді певного кольору залежно від їхнього забарвлення. Іноді проникнення світла в глиб озера обмежується кількома метрами.

Проникнення світла в глиб озерних вод значною мірою визначає умови існування живих організмів та рослинності.

Від прозорості води залежить її колір, який буває дуже різноманітним. Чим прозоріша вода, тим інтенсивніший синій колір вона має. Розчинені речовини, планктон, завислі наноси надають кольору води бруднуватих та каламутних відтінків. Тому в більшості озер колір води має різні відтінки синього. Навіть у різних частинах одного й того ж озера (наприклад, у центральній частині та в місцях впадання приток) колір води може бути різним. Розвиток планктону також змінює колір води на подібний до кольору організмів, які є у воді.

75. Живлення річок

Виділяють чотири види живлення річок: снігове, дощове, льодовикове, підземне. Дощове живлення Дощ характеризується шаром опадів (мм), тривалістю (хвилини, години, доба), інтенсивністю випадання (мм/хв, мм/рік) і площею поширення (км2).

Зі збільшенням інтенсивності, площі поширення і тривалості дощу збіль-шується величина паводка. Чим більше відношення між площею поширення дощу і площею басейну, тим також більша величина можливого паводку. По-повнення підземних вод відбувається під час тривалих опадів. Якщо вологість повітря незначна і сухий ґрунт у період випадання дощу, то необхідно більше витратити води на випаровування й інфільтрацію і тому величина дощового стоку менша. Навпаки, якщо дощі випадають на добре зволожений ґрунт при зниженій температурі повітря, то вони дають велику величину стоку. Снігове живлення В помірних широтах основними джерелами живлення річок являються води, що накопичуються в сніговому покриві. Сніг, у залежності від товщини снігового покриву, щільності і запасів води, під час танення може утворити різ-ний шар води. Запаси води, снігу в басейні залежать від величини опадів узим-ку, що визначаються кліматичними умовами і розподіляються по площі басей-ну нерівномірно в залежності від висоти місцевості, експозиції схилів, нерівно-стей рельєфу, впливу рослинності та ін. Слід розрізняти процеси сніготанення і водовіддачі снігового покриву, тобто надходження на поверхню ґрунту води, яка не утримується снігом. Сні-готанення починається після досягнення температурою повітря позитивних значень і виникнення позитивного теплового балансу на поверхні снігу. Водо-віддача розпочинається після сніготанення і залежить від фізичних властивос-тей снігу – зернистості, капілярних властивостей тощо. Стік виникає тільки пі-сля початку водовіддачі. Весняне сніготанення поділяють на три періоди: 1. Початковий період – сніг залягає суцільним покривом, танення спові-льнене, водовіддача снігового покриву практично відсутня, стік ще не форму-ється;2. Період сходу основної маси снігу – починається інтенсивна водовідда-ча, виникають проталини, швидко наростає величина стоку; 3. Період закінчення танення – закінчується танення запасів снігу. Зона одночасного танення – це територія, де в даний момент відбувається танення снігу. Ця зона обмежена фронтом танення – лінія, що відділяє зону танення снігу від області, в якій ще не відбувається танення і тилом танення – лінія, що відділяє зону танення від області, в якій вже не має снігу. Ця зона пе-реміщується восени на північ, а в горах – угору вздовж схилів. Підземне живлення Воно визначається характером взаємодії підземних (ґрунтових) і річко-вих вод. Залежить від взаємного положення рівня води в річці і рівня ґрунтових вод. У випадку постійного гідравлічного зв’язку річки і ґрунтових вод ріки отримують підземне живлення на протязі року, окрім періоду повені. Льодовикове живлення Це живлення мають тільки ті річки, що витікають із районів високих гір, і які мають льодовики. Величина щорічного льодовикового живлення річок у се-редньому складає 412 км3, тобто 1 % від загального об’єму річкового стоку..

Уперше роль клімату в живленні річок відзначив О. І.Воєйков (1884). Сьогодні вважається, що річки є продуктом клімату на загальному фоні ланд-шафту. Кількість води, яку одержують річки від того або іншого джерела жив-лення, неоднакова в різних районах і залежить в основному від кліматичних умов. Так, в жарких районах, де снігу не буває і ґрунтові води залягають на значній глибині, єдиним джерелом живлення річок є дощі. В районах із холод-ним кліматом, тривалою і сніжною зимою основна роль у живленні річок на-лежить талим і ґрунтовим.

77. Водосховища та особливості їх гідрологічного режиму

Водосховище — штучна водойма (озеро), створена з метою регулювання стоку, роботою ГЕС чи іншою народогосподарчою необхідністю.
Водосховища поділяються на 2 типи: озерні й річкові. Для водоймищ озерного типу (наприклад, Рибінського) характерне формування водних мас, істотно відмінних за своїми фізичними властивостями від властивостей вод припливів. Течії в цих водосховищах переважно обумовлюються вітрами. Водоймища річкового (руслового) типу (наприклад, Київське) мають витягнуту форму, течії в них звичайно стокові; водна маса за своїми характеристиками близька до річкових вод.
Основними параметрами водоймища є об'єм, площа дзеркала й амплітуда коливання рівнів води в умовах його експлуатації.
Створення водосховищ істотно змінює ландшафт річкових долин, а регулювання ними стоку перетворює природний гідрологічний режим ріки в межах підпору. Зміни гідрологічного режиму, викликані створенням водоймищ, відбуваються також і у нижньому б'єфі гідровузлів, іноді протягом десятків і навіть сотень кілометрів. Особливе значення має зменшення повідь, у результаті чого погіршуються умови нересту риб і виростання трав на заплавних лугах. Зменшення швидкості плину викликає випадання наносів і замулення водоймищ; змінюється температурний і льодовий режим, у нижньому б'єфі утвориться не замерзаюча всю зиму ополонка. На водосховищах висота вітрових хвиль більше, ніж на ріках (до 3 м і більше).

Гідробіологічний режим водоймищ істотно відрізняється від режиму рік: біомаса у водосховищі утвориться інтенсивніше, міняється видовий склад флори й фауни.

Коли говорять, що водосховищам властива особлива система внутрішньо-водоймових процесів, мають на увазі, що властиві їм гідрологічні, гідрофізико-хімічні і гідробіологічні процеси не ідентичні тим, які спостерігаються в інших водних об'єктах – озерах, річках і каналах. Провідними чинниками, що визначають специфіку взаємозв'язаних і взаємообумовлених внутрішньо-водоймових процесів у водосховищах, служать водообмін і рівневий режим водоймища. Один із показників водообміну – період, протягом якого відбувається повна зміна водної маси: для водосховищ різного типа він може складати від декількох діб до декількох років.

Амплітуда коливань рівня води в різних водосховищах змінюється також в широких межах – від декількох десятків сантиметрів для рівнинних водосховищ до багатьох десятків і навіть більше 100 м для гірських водосховищ.

Саме ці чинники і відрізняють умови розвитку внутрішньо-водоймових процесів у водосховищах від тих, які характерні для озер і річок. Виявляється це в тому, що у водосховищах створюються активні гідродинамічні зони транзитного стоку, тобто направленого руху води до дамби, і утворюються зони коловоротних циркуляцій, коли частинки води переміщаються по дуже складних замкнутих траєкторіях. Наявність такої складної гідродинамічної структури визначає багато важливих для водоймищ особливостей: формування і рух водних мас; термічний, газовий і біогенний режими; переміщення і осадження мінеральних і органічних суспензій; процеси самоочищення води і, нарешті, життєво важливі умови існування бактерій, організмів, що живуть в товщі води (планктон), донних організмів (бентос), водної рослинності, риб.

Дата добавления: 2015-04-30