Типы питания рек. Питание рек Тип питания рек на карте

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.

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.

Виды питания рек. Характер питания рек водой обусловлен комплексом природных условий. Различают следующие виды питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое и грунтовое.

Д о ж д е в о е п и т а н и е происходит или от периодических дождей в определенные сезоны года, или от краткосрочных ливневых дождей. Этот вид питания является преобладающим на реках юго-западной части Кавказа, Крыма, Карпат и некоторых других районов южной части европейской территории СНГ. Периодические летние дожди играют существенную роль в питании многих рек Восточной Сибири и Дальнего Востока (Амура, Зеи и др.).

Ливневые дожди наблюдаются летом и осенью в различных районах европейской части СНГ. Благодаря большой интенсивности они способны вызвать на реках малых бассейнов подъемы уровней воды, превышающие весенние.

С н е г о в о е п и т а н и е является преобладающим на большинстве рек. Бассейны этих рек занимают более ¾ территории СНГ. Несмотря на сравнительно небольшую продолжительность таяния снегов, реки со снеговым питанием получают в период весеннего половодья до 60–80% общего объема воды, стекающей по ним за год.

Л е д н и к о в о е п и т а н и е характерно для рек высокогорных районов Кавказа и Средней Азии. Оно происходит от таяния ледников и вечных снегов в горах. Реки с ледниковым питанием имеют летние паводки, часто с резко выраженными суточными колебаниями уровней, обусловленными изменениями температуры в течение суток.

Г р у н т о в о е п и т а н и е происходит или за счет неглубоко залегающих грунтовых вод, или за счет подземных вод, расположенных на значительных глубинах. В чистом виде грунтовое питание встречается очень редко. Как правило, грунтовые и подземные воды служат источником питания рек в периоды уменьшения или отсутствия поверхностного стока.

Многие равнинные реки питаются летом преимущественно грунтовыми водами, а в зимний период этот вид питания является для них единственным.

В формировании речного стока в разные периоды года участвуют различные виды питания. Например, р. Кубань имеет в весенний период снеговое питание за счет таяния снегов в правобережной равнинной части бассейна; в летние месяцы – ледниковое питание с Кавказских гор; осенью – дождевое питание от интенсивных ливней и зимой – грунтовое питание.

Режим уровней и расходов. У р о в н е м в о д ы в реке называется возвышение поверхности воды над некоторой условной горизонтальной плоскостью.

Уровни воды в реках постоянно изменяются. Основной причиной колебания уровней является разница в количестве воды, поступающей в реки в разные периоды года. Помимо величины расхода воды, на высоту уровня могут оказывать влияние ряд других факторов: наличие ледяного покрова, размывы русла и отложение наносов, морские приливы и отливы на устьевых участках рек, естественный подпор от другой реки, искусственный подпор от гидротехнических сооружений и др.

Годовой график колебаний уровня воды в течение года составляется по данным фактических наблюдений (рис. 8.3).

Для анализа многолетних колебаний уровня на один график наносят несколько линий, характеризующих изменение уровня в разные годы. Характер колебания уровня зависит прежде всего от режима питания реки.

Равнинные реки с преимущественным снеговым питанием характеризуются большим подъемом уровней в весенний период от таяния снегов и сравнительно низкими горизонтами воды в остальную часть года. На многих из них наблюдаются подъемы уровней в осенний период за счет выпадающих дождей, а на малых реках этой группы – подъемы уровней, вызванные дождями, и в летние месяцы.

Рис. 8.3. Годовой график колебания уровня воды

Крупные реки с преимущественным дождевым или ледниковым питанием характеризуются растянутым периодом стояния высоких уровней в летние и осенние месяцы. Малым горным рекам с дождевым или ледниковым питанием свойственны резкие краткосрочные подъемы уровней от ливней и таяния снегов в горах в разные периоды года. Нередко на этих реках наблюдаются интенсивные внутрисуточные колебания уровней.

Реки, вытекающие из озер или болот, имеют плавный ход уровней. Благодаря регулирующей роли озер и болот подъем уровней, вызванный весенним половодьем, растягивается на этих реках до середины лета.

Важнейшей характеристикой режима уровней реки является амплитуда колебаний, т. е. разность между наивысшими и наинизшими уровнями за определенный период времени. Различают амплитуды колебания годовых уровней, многолетнюю и отдельных периодов года. Амплитуда многолетних колебаний уровней на крупных реках достигает 15–20 м и более.

Колебания уровней воды в реке обусловлены изменениями расходов. График, изображающий связь между расходом и уровнем в определенном створе реки, называется к р и в о й р а с х о д о в.

Имея годовой график колебания уровня в рассматриваемом створе реки и кривую расходов, легко установить среднесуточные расходы для всех дней года. По найденным значениям среднесуточных расходов строят годовой график их изменения, который называется г и д р о г р а ф о м. Поскольку между расходом и уровнем существует прямая связь, гидрограф имеет очертание, аналогичное с графиком колебания уровня.

Фазы в режиме рек. Характерные уровни и расходы воды. В водном режиме рек можно выделить ряд характерных фаз, каждой из которых свойственны определенные признаки.

На реках с преимущественным снеговым питанием такими фазами являются: весеннее половодье, летняя межень, летне-осенние дождевые паводки и зимняя межень.

В е с е н н е е п о л о в о д ь е является основной фазой в водном режиме большинства рек. Оно характеризуется резким подъемом уровня воды и менее крутым спадом. На крупных реках весеннее половодье длится от 1,5 до 3 месяцев, а на малых и средних реках – от 10–15 до 30–45 дней.

Л е т н я я м е ж е н ь наступает после окончания весеннего половодья и длится до наступления осенних дождей. Эта фаза характеризуется на большинстве рек низкими и устойчивыми уровнями. Некоторые малые реки южных и юго-восточных районов европейской части СНГ в летний период пересыхают.

О с е н н и е д о ж д е в ы е п а в о д к и наблюдаются на многих реках европейской части СНГ, западной и восточной Сибири. Они вызываются увеличением количества осадков и одновременным уменьшением испарения с поверхности речных бассейнов.

З и м н я я м е ж е н ь совпадает на большинстве равнинных рек с периодом ледостава. Наименьшие расходы воды наблюдаются в конце зимы. Небольшие северные реки в зимний период иногда промерзают до дна.

Основными характеристиками каждой из перечисленных фаз в режиме реки являются: ее продолжительность, величина характерных уровней и расходов, даты наступления и окончания фазы. Наряду со средними значениями этих характеристик часто бывает необходимо знать и их возможные колебания за многолетний период.

Водный режим реки в каждом году и за многолетний период характеризуется следующими основными уровнями:

наивысшим уровнем весеннего половодья;

наивысшим и наинизшим уровнями весеннего ледохода;

наивысшим и наинизшим уровнями очищения реки от льда;

наинизшим и средним меженними уровнями;

наивысшим и наинизшим уровнями летних и осенних паводков;

средним зимним уровнем.

К числу основных характерных расходов реки относятся: среднегодовой расход, максимальные расходы в весеннее половодье и в летне-осенние паводки, минимальные расходы в летнюю и зимнюю межени.

Зимний режим рек. С наступлением холодов реки на большей части территории СНГ замерзают. Продолжительность замерзания зависит от интенсивности похолодания и скорости течения. На малых реках она составляет 3–7 дней, а на больших – 8–15 дней. Нередко процесс замерзания рек сопровождается осенним ледоходом.

В течение зимы толщина льда постепенно увеличивается, достигая 0,6–1,0 м на реках центральных и северных районов европейской части СНГ и 1,0–1,5 м – на реках Сибири.

Весной в результате таяния снегов начинается вскрытие рек, за которым следует ледоход. Последний длится от 1–3 дней на малых реках, до 8–10 дней – на больших. Характер вскрытия рек весеннего ледохода зависит прежде всего от географического положения реки. На реках, текущих с севера на юг, от ледяного покрова сначала освобождается нижнее течение, что обеспечивает беспрепятственное продвижение льда с вышерасположенных участков. Поэтому ледоход на этих реках проходит сравнительно спокойно. На реках, текущих в северном направлении, условия ледохода очень тяжелые. Позднее вскрытие нижних участков этих рек препятствует ледоходу и на вышерасположенных участках образуются ледяные заторы, вызывающие значительные подъемы уровней воды, приводящие нередко к наводнениям.

Лекция № 2

Питание рек происходит поверхностными и подземными водами. Поверхностное питание в свою очередь подразделяется на снеговое, дождевое и ледниковое.

Снеговое питание рек обусловлено таянием снега весной, который накопился в течение зимы. Для большинства равнинных рек ЕТС РФ сток весеннего половодья составляет более 50% суммарного годового стока.

Дождевое питание рек происходит в основном за счет выпадения обложных дождей и ливней. Отличается значительным колебанием в течение года. Для рек юга РФ и Дальнего Востока дождевое питание может достигать 70…80 % и более от годового стока.

Ледниковое питание происходит в результате таяния ледников и вечных снегов в высокогорных районах. Наибольший ледниковый сток наблюдается в самые жаркие летние месяцы года.

Питание рек подземными водами наиболее устойчиво и равномерно в течение года. Его имеют почти все реки. Доля подземного питания в годовом стоке изменяется в очень широких пределах: от 10 до 50…60% и зависит от геологических условий и степени дренирования водосбора.

Наибольшее распространение имеетсмешанное водное питание.

В зависимости от условий питания формируется гидрологический режим водного объекта, под которым понимается совокупность закономерно повторяющихся состояний водного объекта, присущих ему и отличающих его от других водных объектов. Он проявляется в многолетних, сезонных, месячных и суточных колебаниях: уровня воды, водности реки, температуры воды, ледовых явлений, стока твердых наносов, состава и концентрации химических веществ и др.

В гидрологическом режиме выделяют три фазы водного режима (ФВР): половодье, паводки и межень.

Половодье – ФВР реки, ежегодно повторяющаяся в данных климатических условиях в один и тот же сезон, характеризующаяся наибольшей водностью, высоким и длительным подъемом уровня воды. Оно вызывается на равнинных реках снеготаянием (весеннее половодье), на высокогорных – таянием снега и ледников (летнее половодье), выпадение летних обложных дождей в муссонных и тропической зонах (например, летнее половодье на реках Дальнего Востока).

Паводок – ФВР реки, которая может многократно повторяться в различные сезоны года, характеризуется интенсивным, обычно, кратковременным увеличение расходов и уровней воды, вызываемых дождями или снеготаянием во время оттепелей.

Межень – ФВР реки, ежегодно повторяющаяся в одни и те же сезоны и характеризующаяся малой водностью, длительным стоянием низкого уровня воды и возникающая уменьшением питания реки. Преобладает подземное питание. К летней (летне-осенней) межени относят период от конца половодья до осенних паводков, а при их отсутствии до начала зимнего периода. Зимняя межень совпадает обычно с периодом ледостава. Расходы воды от начала замерзания рек постепенно снижаются, достигая минимума перед вскрытием, что связано с истощением запасов подземных вод.

Общее представление о смене ФВР реки дают гидрографы стока – хронологический график изменения расходов воды в течение года или сезона в данном конкретном створе водотока. При гидрологических расчетах обычно оперируют с типовым гидрографом стока, т.е. с гидрографом, отражающим общие черты гидрографов за ряд лет. Установление закономерностей в распределении стока внутри года имеет важное практическое значение для различных водохозяйственных целей, например, для определения основных параметров водохранилищ и гидротехнических сооружений.

Типовой гидрограф стока для равнинных рек РФ приведен на рис. 5. На нем можно выделить объемы стока, сформированные из различных источников питания.

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.