Реферат Курсовая Конспект
ОБЩАЯ ГИДРОЛОГИЯ - раздел Образование, Санкт-Петербургский Государственный Университет ...
|
САнкт-Петербургский государственный
университет
Виноградова Т.А., Пряхина Г.В., Паршина Т.В.
ОБЩАЯ ГИДРОЛОГИЯ
( краткий конспект лекций)
Введение
Роль гидрологии в жизни человека исключительная, к сожалению, часто недооцениваемая. Эта исключительность обусловлена не особыми достоинствами гидрологов, а вполне объективными обстоятельствами – уникальными свойствами воды как химического вещества, являющегося главным компонентом всего живого и той среды, в которой мы способны обитать. «Природа жизненных процессов такова, что жизнь, вероятно, была бы невозможна, не будь у воды этих необычных свойств» (Л.Полинг, П.Полинг, Химия, 1978).
Гидрология приобретает все возрастающее значение при решении задач научного обоснования строительного и экологического проектирования, правильного земле- и водопользования, охраны природной среды, энергетических, водохозяйственных и коммуникационных проектов. Другая важная область ее приложений – это прогнозы речного стока и опасных гидрологических явлений, таких как наводнения, селевые потоки, катастрофические обвалы и лавины в горах, загрязнение территорий и речного стока. Гидрология – один из важнейших научных элементов системы жизнеобеспечения человечества.
Подземные воды. Классификация подземных вод.
Водно-физические свойства почво-грунтов.
У молодых долин выделяются коренные берега и узкое дно, нередко целиком занятое руслом. У древних долин дно более широкое, в его пределах выработаны рекой пойма и террасы.
Глубина и ширина долины, количество террас в ней зависят от возраста и величины реки, геологического строения местности, тектонических движений. Многие крупные долины проходят по зонам разломов земной коры.
По происхождению выделяют долины тектонического, ледникового и эрозионного происхождения. По форме поперечного профиля долины различают теснины, каньоны, ущелья, трапециидальные, ящикообразные и корытообразные (смотри рисунок 8).
а - щель (клямма), б - каньон, в - ущелье, г - V-образная долина,
д – корытообразная долина (трог), е – трапецевидная долина,
ж – ящикообразная долина, з – неясновыраженная долина.
Рисунок 8. Типы поперечных профилей речных долин
В поперечном сечении долины выделяют склоны и ее дно (смотри рисунок 9а). В пределах склонов долины выделяют речные террасы. Самая нижняя часть речной долины занята руслом реки.
Рисунок 9. Схематический поперечный профиль речной долины (а)
и живое сечение потока (б)
Речные террасы представляют собой формы рельефа в пределах речной долины, образованные деятельностью реки; горизонтальные или слегка наклонные площадки, возвышающиеся над поверхностью поймы, ограниченные сверху и снизу уступами. Обычно речные террасы располагаются несколькими ярусами.
Пойма – пойменная терраса, часть дна долины, затопляемая в половодье и поднятая над меженным уровнем.
На протяжение свой жизни река формирует продольный профиль благодаря глубинной (в том числе регрессивной) эрозии, которая, распространяется от низовьев водотока вверх по течению. Боковая эрозия приводит к расширению дна долины путем меандрирования или смещения русла под воздействием отклоняющего влияния вращения Земли. Меандры возникают в результате действия течений, не совпадающих с направлением основного речного потока, при которых поверхностные струи направляются
к вогнутому берегу, подмывая его, а донные - к выпуклому, откладывая наносы. Вогнутый берег меандра обычно крутой, а выпуклый - отмелый. Изгибы русла постепенно меняют свое положение, что приводит к смещению излучины вниз по течению, и на пойме остаются следы прежних положений русла в виде невысоких гряд, вытянутых понижений, иногда заболоченных, залитых водой.
Показателем извилистости русла является коэффициент извилистости
K (безразмерная величина).
, (12)
где l – длина прямой линии соединяющей концы участка, L – длина реки
на рассматриваемом участке.
Гидролого-морфометрические характеристики русла реки
Поперечный профиль русла водотока – очертания русла водотока
в плоскости, перпендикулярной к средней линии русла водотока.
В – ширина русла, w – площадь поперечного сечения,
P – длина смоченного периметра, Нмах – максимальная глубина
Рисунок 10. Морфометрические характеристики русла
К гидролого-морфометрическим характеристикам поперечного сечения относят: ширину русла (В, м) (смотри рисунок 10), площадь поперечного сечения (w, м2) (смотри рисунки 9б и 10), среднюю глубину (Нср, м), длину смоченного периметра (P, м) (смотри рисунки 9б и 10), гидравлический радиус(R, м).
Средняя глубина (Нср, м) – отношение площади водного сечения (w, м2) к ширине русла (В, м).
, (13)
Смоченный периметр (P, м) –часть периметра, по которой происходит соприкосновение потока с твёрдыми стенками (смотри рисунки 9б и 10).
Гидравлический радиус (R, м) –гидравлическая характеристика поперечного сечения потока жидкости, выражаемая отношением площади этого сечения (w, м2) к его смоченному периметру (P, м).
, (14)
Величина гидравлического радиуса изменяется в зависимости
от размеров и формы поперечного сечения русла. Для открытых русел большой ширины гидравлический радиус принимается равным средней глубине потока.
Основные процессы в устьевой области реки
Озера. Классификация озер по происхождению. Морфометрические характеристики озер
Озеро – это водоем с замедленным водообменом, не имеющий обратной связи с океаном. Площадь всех озер мира приблизительно оценивается в
2,1 млн. км2, что составляет около 1,5% площади суши. Озерные котловины могут быть разнообразны как по своим размерам, так и по форме: от округлых до неправильно-лопастных. Озера образуются в понижениях земной коры, которые могут иметь различное происхождение.
Котловины эндогенного происхождения:
- тектонические (Каспийское море, Ладожское, Онежское озеро, Байкал, Иссык-Куль, Виктория, Ньяса в Африке, Мичиган, Эри, Онтарио, Гурон, Титикака в Южной Америке);
- вулканические котловины (кратеры потухших вулканов). Они распространены в Исландии, Японии на Камчатке, в Италии и др. Наиболее известные – Орегон в Северной Америке, Курильское на Камчатке.
Экзогенные котловины:
- ледниковые, образованные эрозионно-аккумулятивной деятельностью ледников (озера Фенноскандии, Карелии, Канады, США);
- образованные в результате деятельности речных вод (старицы, дельтовые озера);
- лиманы – устьевые участки рек, отделенные от моря косами – барами;
- просадочные котловины – образовались в результате просадки грунта под действием подземных вод или таяния льда в грунте, к ним относятся карстовые (встречаются в областях распространения известняков, доломитов и гипсов (Урал, Крым)), термокарстовые – котловины протаивания – распространены в областях многолетнемерзлых грунтов Якутии, в зоне тундр, суффозионные - связаны с вымыванием из грунта цементирующих частиц, распространены в лесостепных и степных районах зоны недостаточного увлажнения;
- эоловые котловины – котловины выдувания – образуются между дюнами в районах аридного климата, встречаются в Прикаспийской низменности;
- завальные озера, образованные в результате образования плотин
при землетрясениях и извержениях вулканов (Сарезкое озеро на р. Мургаб, Кроноцкое озеро на Камчатке);
- внутриболотные (органогенные) котловины.
Искусственные котловины, заполненные водой возникают
при заполнении карьеров водой и в результате создания водохранилищ и прудов.
Гидрохимический состав озерных вод и классификация по содержанию питательных веществ в озерных водах
Химический состав озерных вод зависит от физико-географических условий, в которых находится озерная система, от состава вод рек, впадающих в озеро, биологических процессов, протекающих в самом озере, проточности. Вещества, содержащиеся в озерной воде можно разделить на 4 основные группы: ионный состав, растворенные газы, биогенные и органические вещества.
Минерализация озер изменяется в очень широких пределах и может достигать 300-350 мг/кг, образуя рассолы, соленость которых во много раз превышает соленость морской воды.
К основным ионам, присутствующим в озерной воде, относятся HCO-, CO32-, SO42-, CI-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, микроэлементы содержаться в воде
в ничтожных количествах. Распределение ионов подчиняется географической зональности. В зоне тундры преобладают ионы кремния, в лесной зоне северного полушария – гидрокарбонатные ионы и ионы кальция, в степной зоне – сульфатные, гидрокарбонатные и ионы натрия, в зоне полупустынь и пустынь – ионы хлора, в тропических зонах – ионы кремния и гидрокарбонатные ионы.
По степени солености озера делятся на четыре группы: пресные
с минерализацией до 1‰, солоноватые 1,0-24,7‰, соленые 24,7-47‰, соляные или минеральные – более 47‰.
Одним из важных факторов накопления солей в озерной воде является проточность озера. В сильно проточных озерах накопление солей незначительно. Наибольшая минерализация отмечена на бессточных озерах,
в которых аккумулируются все приносимые соли.
Растворенные в воде газы – это, прежде всего кислород, азот и углекислый газ. Кислород может поступать как из атмосферы, так и выделяться в процессе фотосинтеза. В илах содержится сероводород, метан, водород, диоксид углерода и др., образующиеся при разложении остатков организмов. Наиболее важным для озерной экосистемы является кислород, определяющий окислительные процессы в толще воды и в донных отложениях. Наибольшее его количество содержится в верхних слоях воды и в общем случае уменьшается с глубиной.
К биогенным веществам относятся соединения азота, фосфора, содержащегося в виде растворенных соединений и в виде взвешенных частиц, соединения кремния, железа и др.
Органические вещества состоят главным образом из гуминовых соединений, приносимых в водоем с притоком, а также промежуточных продуктов распада – аминокислот, жирных кислот, спиртов, углеводородов и протеинов.
Количество и состав биогенных и органических веществ определяют трофность водоемов. По этому признаку Тиннеманом разработана классификация водоемов.
Олиготрофные озера – бедны биогенными веществами, в основном азотом и фосфором, биомасса невелика, высокая прозрачность, слабое поглощение кислорода, даже в придонных слоях не меньше 60-70% насыщения. Цвет воды от синего до зеленого. Как правило, это глубокие, слабо прогреваемые озера, с большим объемом воды, донные отложение бедны органическими соединениями.
Эвтрофные – большое количество биогеннов, сильное развитие планктона в летнее время, малая прозрачность, исчезновение кислорода
в гиполимнионе. Цвет воды от зеленого до бурого. Сильно развита высшая растительность. Иловые отложения богаты органическими веществами (отмерший планктон и высшая растительность).
Мезотрофные – промежуточный тип между олиготрофными и евтрофными озерами.
Дистрофные – озера болотного типа. В воде содержится большое количество гуминовых веществ. Реакция среды кислая, pH в пределах 4-6. Биогены находятся в трудно усвояемой для организмов форме. Кислород
в гиполимнионе активно расходуется на окисление гуминовых веществ. Цвет воды – желтый или бурый, прозрачность низкая. Это неглубокие, заболачивающиеся водоемы с очень малым количеством фитопланктона.
Движение ледников
При достижении некоторой критической толщины лед приобретает свойства пластичности и начинает двигаться под уклон из области питания
в область абляции под действием силы тяжести. Характер движения – вязкопластическое течение или блоковое (глыбовое скольжение). Скорость колеблется от нескольких метров (вязкопластическое течение) до нескольких сотен метров в год (глыбовое скольжение) и может достигать нескольких тысяч метров в год в выводных ледниках Гренландии и Антарктиды.
Скорость движения ледника зависит от мощности льда, наклона ложа ледника, температуры и наличия воды в леднике.
Влияние ледников на сток рек
Реки, берущие начало в ледниках характеризуются повышенной водностью в теплый период, когда наблюдается наиболее интенсивное таяние ледников.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1.
Наиболее крупные реки земного шара*.
Номер по площади бассейна | Наименование рек | Площадь бассейна (водосбора) в км2 | Длина реки в км | Номер по длине реки |
Амазонка (Ю. Америка) | 7180 тыс. | 9750 ** | ||
Конго (Африка) | 3 680 | |||
Миссисипи с притоком Миссури (С.Америка) | 3 300 тыс. | |||
Нил(с Кагерой) (Африка) | 2,8—3,4 млн** | 6671** | ||
Парана (Ю. Америка) | 2 663 тыс. | |||
Обь с Иртышом (Азия) | 2 990 тыс. | 5 410 | ||
Енисей от истоков Малого Енисея (Азия) | 2580 тыс. | |||
Лена (Азия) | 2 490 тыс. | 4 400 | ||
Нигер (Африка) | 2 118 тыс. | 4 180 | ||
Амур с р.Керулен (Азия) | 1855 тыс. | 5 052 | ||
Янцзы (Азия) | 1 808 500 | |||
Маккензи от истока Финлей (С. Америка) | 1 805 200 | 4 241 | ||
Замбези (Африка) | 1 570 тыс. | 2 574 | ||
Волга (Европа ) | 1 361 тыс. | |||
Ганг (Азия) | 1 060 тыс.*** | 2700*** | ||
Река Св. Лаврентия (С. Америка) | 1 030 тыс. |
Содержание
Учебное-методическое пособие.......................................... 1
Долина реки это относительно узкое и вытянутое в длину, обычно извилистое углубление в земной поверхности, образованное вековой деятельностью стекающей по поверхности земли воды, с наличием русла современного водотока и характеризующееся продольным уклоном дна. ........... 38
У молодых долин выделяются коренные берега и узкое дно, нередко целиком занятое руслом. У древних долин дно более широкое, в его пределах выработаны рекой пойма и террасы. ............ 38
Речные террасы представляют собой формы рельефа в пределах речной долины, образованные деятельностью реки; горизонтальные или слегка наклонные площадки, возвышающиеся над поверхностью поймы, ограниченные сверху и снизу уступами. Обычно речные террасы располагаются несколькими ярусами. ........................................................................................................ 40
Пойма – пойменная терраса, часть дна долины, затопляемая в половодье и поднятая над меженным уровнем......................................................................................................... 40
К гидролого-морфометрическим характеристикам поперечного сечения относят: ширину русла (В, м) (смотри рисунок 10), площадь поперечного сечения (w, м2) (смотри рисунки 9б и 10), среднюю глубину (Нср, м), длину смоченного периметра (P, м) (смотри рисунки 9б и 10), гидравлический радиус (R, м). ....................................................................................................................... 41
Средняя глубина (Нср, м) – отношение площади водного сечения (w, м2) к ширине русла (В, м). 41
Смоченный периметр (P, м) – часть периметра, по которой происходит соприкосновение потока с твёрдыми стенками (смотри рисунки 9б и 10)................................................. 42
При достижении некоторой критической толщины лед приобретает свойства пластичности и начинает двигаться под уклон из области питания ....................................................... 72
в область абляции под действием силы тяжести. Характер движения – вязкопластическое течение или блоковое (глыбовое скольжение). Скорость колеблется от нескольких метров (вязкопластическое течение) до нескольких сотен метров в год (глыбовое скольжение) и может достигать нескольких тысяч метров в год в выводных ледниках Гренландии и Антарктиды....................... 72
Скорость движения ледника зависит от мощности льда, наклона ложа ледника, температуры и наличия воды в леднике.............................................................................................. 72
Влияние ледников на сток рек....................................................................... 72
Реки, берущие начало в ледниках характеризуются повышенной водностью в теплый период, когда наблюдается наиболее интенсивное таяние ледников................................... 72
Опасные гидрологические явления.............................................................................................................................................. 73
– Конец работы –
Используемые теги: Общая, Гидрология0.065
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ОБЩАЯ ГИДРОЛОГИЯ
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов