Лекции по гидрологии

Вскрытие  рек. При наступлении положительных температур воздуха весной начинается таяние снега, а затем и льда. На реке у берегов образуются полосы чистой воды - закраины. Сцепление ледяного покрова с берегом прекращается, появляются трещины. Иногда после этого наблюдаются небольшие (в несколько метров) смещение ледяных полей - подвижки льда. Затем ледяной покров разбивается на отдельные льдины, движение которых образуют весенний ледоход. Чаще, чем осенью, возникают заторы, особенно на крупных реках, текущих с юга на север. На малых реках ледяной покров нередко тает на месте без ледохода.

 

 

Химический состав и гидрохимический  режим рек.

По величине минерализации (М) в меженный период выделяют реки с малой (< 200 мг/л), средней (200-500мг/л), повышенной (500-1000мг/л) и высокой (>1000мг/л) минерализацией. Первая группа свойственна большинству рек Сибири, Дальнего Востока, севера европейской части РФ. Средняя минерализация характерна для рек Прибалтики, Белоруссии, Западной Украины, средней полосы европейской части РФ. Повышенная минерализация наблюдается на реках центральной и северной части Украины, Южного Урала, а высокая - полупустынь и сухих степей.

Внутригодовое изменение минерализации противоположно изменению расходу воды - минимум в половодье, максимум в межень.

Основные ионы в пресных речных водах: НСО₃^- и Са²⁺, в солоноватых (М> 1000мг/л) – SO₄^2-, Cl^- к Na+. Органическими веществами обычно богаты реки с заболоченными бассейнами. В таких реках в зимний период нередко возникает дефицит кислорода.

Сток растворенных веществ (ионный сток W_n) - количество растворенных веществ, проносимых через поперечное сечение реки за определенный интервал времени (∆t). W_п = Q_cp M_cp ∆t 10³. Ионный сток за год W_n = Q_cp М_ср 31,5 103 тонн. Здесь Q_cp в м³/с, М_ср в мг/л, ∆t в с.

Устьевые области рек.

Устьевая  область включает участок реки, на котором проявляется влияние приемного водоема (приливы, нагоны), и участок моря, где гидрологические процессы происходят под влиянием реки (стоковое течение, смешение речной и морской воды, отложение речных наносов). Первый участок называется приморским участком реки, второй - предустьевым взморьем. Участки устьевой области с наличием большого количества рукавов, проток, островов называется дельтой.

Типы  устьев (устьевых областей):

1) простые  бездельтовые, с открытым устьевым  взморьем ( в основном малые реки);

2)эстуарные  - бездельтовые, с полузакрытым устьевым  взморьем (Мезень, Южный Буг);

3) эстуарно - дельтовые - с дельтой выполнения  на полузакрытом устьевом взморье (Обь, Енисей, Днепр, Амазонка);

4) дельтовые  - с дельтой выдвижения на открытом устьевом взморье (Волга, Лена, Меконг, Хуанхэ, Миссисипи).

 

V. ГИДРОЛОГИЯ ОЗЕР

Озеро — естественный водоем на поверхности суши, не имеющий  непосредственного водообмена с Мировым океаном.

Морфометрические характеристики и морфология озер

Объем озера (V_оз) - объем воды, содержащейся в озере.

Площадь озера (S_оз) - площадь его поверхности вместе с островами.

Площадь водного зеркала - площадь водной поверхности озера (акватории).

Длина озера (L_оз) - кратчайшее расстояние по водной поверхности между наиболее удаленными точками береговой линии.

Максимальная  ширина озера - наибольшее расстояние между противоположными берегами по перпендикуляру к линии измерения длины озера. Средняя ширина озера В_ср = S_оз/L_оз.

Максимальная  глубина озера - наибольшая из измеренных глубин. Средняя глубина hcp = Vоз/Sоз.

График нарастания площадей изобат (линий, соединяющих  точки с одинаковой глубиной) от наибольшей глубины называется кривой площадей, или батиграфиче-ской кривой. График нарастания объема озера от наибольшей глубины до каждой изобаты (включая ее нулевое значение) - кривая объемов.

Водосбор озера (F₀₃) - часть земной поверхности и толщи грунта, откуда озеро получает питание. Бассейн озера включает также бесточные территории внутри водораздела. Бассейны всех водотоков, впадающих в озеро, входят в его бассейн. Удельный водосбор ф =F₀₃/S₀3

По размеру  площади озера подразделяют на очень большие (S_оз > 1000 км2), большие (S_оз от 100 до 1000 км2), средние (S_оз от 10 до 100 км2), малые (S_оз < 10 км2). Суммарный объем озер на земном шаре 176 тыс. км3, площадь 2,1 млн. км2.

 

Крупнейшие озера мира:

Озеро	Vоз, тыс. км3	Sоз тыс. км2	hmax, M
Каспийское море	78,2	374	1025
Байкал	23,0	31,5	1740
Танганьика	18,9	32,9	1435
Верхнее	11,6	82,7	406
Ньяса	7,7	30,9	706

 

 

Каспи́йское мо́ре

— бессточное озеро, самое большое озеро на Земле, расположенное на стыке Европы и Азии, называемое морем из-за того, что его ложе сложено земной корой  океанического типа. Каспийское море представляет собой бессточное озеро, и вода в нём солёная, от 0,05 ‰ близ устья Волги до 11—13 ‰ на юго-востоке. Уровень воды подвержен колебаниям, в настоящее время — примерно −28 м ниже уровня Мирового океана. Площадь Каспийского моря в настоящее время — примерно 371 000 км², максимальная глубина — 1025 м.

Каспийское море расположено на стыке двух частей Евразийского континента — Европы и Азии. Каспийское море по форме похоже на латинскую букву S, протяженность Каспийского моря с севера на юг — примерно 1200 километров (36°34' — 47°13' с.ш.), с запада на восток — от 195 до 435 километров, в среднем 310—320 километров (46° — 56° в.д.).

Каспийское  море условно делится по физико-географическим условиям на 3 части — Северный Каспий, Средний Каспий и Южный Каспий. Условная граница между Северным и Средним Каспием проходит по линии Чечень (остров) — Тюб-Караганский мыс, между Средним и Южным Каспием — по линии Жилой (остров) — Ган-Гулу (мыс). Площадь Северного, Среднего и Южного Каспия составляет соответственно 25, 36, 39 процентов.

Прилегающая к Каспийскому морю территория называется Прикаспием.

 

Байка́л

— озеро тектонического происхождения в южной части  Восточной Сибири, глубочайшее озеро  планеты Земля, крупнейший природный  резервуар пресной воды. Более  половины года озеро сковано льдом, период ледостава 15 января — 1 мая, судоходство осуществляется с июня по сентябрь.[2] С 1956 года озеро стало составной частью Иркутского водохранилища, в результате чего уровень воды поднялся на 1.5 м.[3]

Озеро и прибрежные территории отличаются уникальным разнообразием  флоры и фауны, бо́льшая часть видов эндемична. Местные жители и многие в России традиционно называют Байкал морем.

Байкал находится в центре Азии, в России, на границе Иркутской области и Республики Бурятия. Озеро протянулось с севера на юго-запад на 636 км в виде гигантского полумесяца. Ширина Байкала колеблется от 25 до 80 км.

Площадь водной поверхности составляет 31 722 км² (без  учёта островов), что примерно равно  площади таких стран, как Бельгия, Нидерланды или Дания. По площади  водного зеркала Байкал занимает шестое место среди крупнейших озёр мира.

Максимальная глубина озера — 1 642 метра, что делает его самым глубоким озером планеты Земля. Максимальная глубина была нанесена на карты в 1992 году. и подтверждена в 2002 году в результате выполнения совместного бельгийско-испанско-российского проекта по созданию новой  карты Байкала, когда были оцифрованы глубины в 1 312 788 точках акватории озера (значения глубин были получены в результате перевычисления данных акустического зондирования, совмещённых с дополнительной батиметрической информацией, в т.ч. эхолокации и сейсмического профилирования).

Если учесть, что водная гладь озера находится  на высоте 455,5 м над уровнем моря, то нижняя точка котловины лежит  на 1 186,5 м ниже уровня мирового океана, что делает чашу Байкала также самой глубокой материковой впадиной.

Средняя глубина  озера также очень велика — 744,4 метров. Она превышает максимальные глубины многих очень глубоких озёр.

Запасы воды в Байкале гигантские — 23615,390 км³ (около 19 % мировых запасов пресной  воды — во всех пресных озёрах мира содержится 123 тыс. км³ воды). По объёму запасов воды Байкал занимает второе место в мире среди озёр, уступая лишь Каспийскому морю, однако в Каспийском море вода солёная. В Байкале воды больше, чем во всех вместе взятых пяти Великих озёрах и в 25 раз больше, чем в Ладожском озере.

 

Танганьика

— крупное  озеро в Центральной Африке. Это  одно из самых глубоких (наряду с  оз. Байкал) озёр планеты и столь  же древнее по происхождению. По объёму и глубине Танганьика занимает второе место после Байкала. Берега озера принадлежат четырём странам — Демократической республике Конго, Танзании, Замбии и Бурунди.

Длина озера  — около 650 км, ширина — 40—80 км. Площадь 34 тыс. км². Лежит на высоте 773 метров над уровнем моря в тектонической  впадине Восточно-Африканской зоны разломов. Прибрежные ландшафты, как правило, представляют собой огромные скалы и лишь с восточной стороны берега пологие. На западном побережье крутые боковые стены Восточно-Африканской рифтовой зоны, формирующие береговую линию, достигают 2000 м в высоту. Береговая линия испещрена бухтами и заливами. Самый большой из них — залив Бёртона. Питается озеро от нескольких притоков. Единственная вытекающая река — Лукуга (Lukuga) начинается в средней части западного побережья и течёт на запад, соединяясь с рекой Заир, впадающей в Атлантику.

В озере водятся  гиппопотамы, крокодилы, много водоплавающей  птицы. Хорошо развиты рыболовство  и судоходство.

Древность озера  и длительный период изоляции закончилось  развитием большого количества эндемичных организмов, в том числе и из семейства Cichlidae (цихлид). Из более чем 200 разновидностей обитающих в озере рыб около 170 эндемичны.

Танганьика  населена примерно до глубины 200 м, ниже этой отметки наблюдается высокая  концентрация сероводорода и жизнь отсутствует до самого дна. Этот слой озера является огромным «могильником», состоящим из органического ила и осадочных минеральных соединений.

Температура воды Таньганьики строго различается  по слоям. Так, в верхнем слое температура  колеблется от 24 до 30 градусов, с понижением на больших глубинах. Из-за разной плотности воды и отсутствия придонного течения слои не перемешиваются, и температура на нижних горизонтах достигает всего лишь 6-8 градусов.

Глубина слоя температурного скачка около 100 м. Вода Таньганики очень прозрачна (до 30 м). В ней в небольших концентрациях растворено множество солей, так что по своему составу она напоминает сильно разбавленную морскую. Жёсткость воды (в основном обусловленная солями магния) колеблется от 8 до 15 градусов. Вода имеет щелочную реакцию, РН 8,0 — 9,5.

Озеро было открыто  в 1858 году английскими путешественниками  Р. Бёртоном и Дж. Спиком.

 

Озеро Ве́рхнее

(англ. Lake Superior) — озеро в Северной Америке,  самое крупное и глубокое в  системе Великих озёр. Является  самым большим по площади пресным озером мира (82,7 тыс. км²). Озеро располагается на границе Канады и США — с севера располагается канадская провинция Онтарио, на западе и юге — американские штаты Миннесота, Висконсин и Мичиган.

В XVII веке французскими исследователями озеро было названо фр. le lac supérieur — «самое высокое озеро», поскольку располагалось оно над озером Гурон. Позднее англичане адаптировали это название, пояснив, что озеро является крупнейшим (superior) по размеру на континенте.

Озеро Верхнее располагается на высоте 183 м над уровнем моря в котловине, образованной ледником в древних кристаллических породах Канадского щита. Максимальная глубина — 406 м, объём воды — 11,6 тыс. км³. Береговая линия изрезана имеются крупные заливы — Кивино, Уайтфиш. Крупнейшие острова: Айл-Ройал, Сент-Игнас, Мишипикотен и острова Апосл. На севере берега высокие (до 400 м) и скалистые, а на юге — в основном низменные и песчаные.

Площадь бассейна вместе с площадью озера составляет 207,2 тыс. км² Крупных притоков у  озера нет. Сток по реке Сент-Мэрис длиной 112 км осуществляется в озеро Гурон. Вода в озере холодная и прозрачная. Температура центральной части озера даже летом не превышает 4 °C, а зимой не замерзает из-за штормов. Прибрежная зона покрыта льдом в среднем с начала декабря по конец апреля.[3]

Колебания уровня зарегулированы для целей судоходства  и энергетики. Озеро Верхнее является важным звеном водного пути по Великим  озёрам, который проходит по шлюзованным  каналам у города Су-Сент-Мари в  обход порогов на реке Сент-Мэрис. Главные порты: Дулут, Сьюпириор, Ашленд (США), Тандер-Бей (Канада).[3]

Озеро богато рыбой: сиг, форель, осётр и другие виды

 

Ньяса

Мала́ви (Нья́са) — озеро в Центрально-Восточной  Африке. Озеро пролегает с севера на юг, протяженность 560 км, глубина 706 м. Северный и восточный берега обрывисты с плохо развитым шельфом, южное и западное побережья пологи.

Водные потери происходят от поверхностного испарения (80%) и с водами реки Шире вытекающей на юге озера. Климатически выражены два сезона: дождливый (ноябрь — май) и засушливый (май — ноябрь). Это самое богатое по разнообразию видов рыб озеро мира и родина нескольких десятков видов аквариумных рыбок.