Каков режим реки и как он зависит от климата, Питание и режим рек
Живое сечение реки — площадь поперечного сечения потока. В течение всего года реки подпитываются подземными водами. Ксения Белина.
Речные водоразделы — линии раздела речных систем. Водоразделы лучше выражены в горах, нежели на равнинах. Очень редко на аккумулятивных равнинах водоразделы вообще провести невозможно, так как масса воды одной реки делится на две части, направляющиеся в разные речные системы. Такое явление раздвоения течения называется бифуркацией реки. Яркий пример бифуркации — раздвоение реки Ориноко в верхнем течении: одна из них.
Встречаются бифуркации рек, текущих по Приморским низменностям северо-востока России между устьями Индигирки и Колымы. Уникальный случай бифуркации демонстрирует Онега в нижнем течении, разделяясь на два рукава огромным островом, сложенным коренными породами. Рукава расходятся на расстояние до 20 км и близ устья сходятся снова. Извилистость реки определяется коэффициентом извилистости русла реки К — отношением длины реки по руслу l к длине реки по дну долины L. Коэффициент извилистости обычно рассчитывается для отдельных участков рек.
Продольный профиль реки характеризуется продольным профилем дна русла он всегда имеет вид волнистой линии и водной поверхности более плавная линия. Падение реки — высотная разница между истоком и устьем реки или разность высот двух точек водной поверхности по длине реки h м.
Уклон реки — величина безразмерная. Его значения очень малы, особенно на равнинных реках. Продольные профили рек в зависимости от свойств пород, слагающих их русла, и уклонов различны. У большинства равнинных рек, протекающих по рыхлым отложениям, он имеет вид вогнутой кривой, выполаживающейся к устью.
У горных рек продольный профиль русла обычно ступенчатый, причем ступени связаны с неодинаковой размываемостью пород, слагающих русло. В местах выходов трудноразмываемых пород наблюдаются изломы профиля в виде порогов или отвесных уступов, к которым приурочены соответственно быстрины или водопады.
Пороги бывают и на равнинных реках, например знаменитые Днепровские пороги, образовавшиеся при пересечении Днепром кристаллических выступов Украинского щита. Дли рек, вытекающих из озер, типичны выпуклые или выпукло-вогнутые продольные профили.
Живое сечение реки — площадь поперечного сечения потока. Та часть площади водного сечения, где течение практически отсутствует, называется мертвым пространством. Элементами водного сечении реки являются: его площадь? Гидравлический радиус характеризует форму русла в поперечном разрезе: у равнинных рек он почти равен средней глубине. Ширина реки и максимальная глубина определяются непосредственными измерениями. По уклонам, скоростям потока и общему гидрологическому режиму в реках можно выделить три участка течения: верхнее, среднее и нижнее.
Участки верхнего течения у многих рек горные, и даже у равнинных рок они чаще всего располагаются на возвышенностях. Здесь большие скорости течения, обычны каменистое дно, пороги, быстрины, иногда водопады, низкая температура воды. Горные реки имеют подобный характер почти на всем протяжении, исключая места пересечения ими межгорных впадин.
На участках среднего течения равнинных рек скорости течения меньше, русло сложено песком, гравием, галькой. В нижних течениях реки отличаются малыми скоростями течения, длительными половодьями, мелкими наносами, низкими берегами. Водный режим рек характеризуется совокупным изменением во времени уровней и объемов воды в реке. Уровень воды Н — высота водной поверхности реки относительно постоянной нулевой отметки ординара или нуля графика водомерного поста.
Среди колебаний уровней воды в реке выявляются многолетние, обусловленные вековыми изменениями климата, и периодические: сезонные и суточные.
В годовом цикле водного режима рек выделяют несколько характерных периодов, называемых фазами водного режима. У разных рек они различные и зависят от климатических условий и соотношения источников питания: дождевого, снегового, подземного и ледникового.
Например, у рек умеренно-континентального климата Волги, Оби и др. Половодье — ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон длительное увеличение водности реки, вызывающее подъем уровня. В умеренных широтах оно наступает весной за счет интенсивного снеготаяния. Межень — период длительных низких уровней и расходов воды в реке при преобладании подземного питании «маловодье».
Летний межень обусловлена интенсивным испарением и просачиванием воды в грунт, несмотря на наибольшее количество осадков в это время. Зимняя межень — результат отсутствия поверхностного питания, реки существуют лишь за счет подземных вод.
Паводки — кратковременные непериодические подъемы уровни воды и увеличение объемов воды в реке. В отличие от половодий они случаются во все сезоны года: в теплое полугодие они вызваны сильными или продолжительными дождями, зимой — таянием снега во время оттепелей, в устьях некоторых рек — за счет нагона воды из морей, куда они впадают. В умеренных широтах осенний подъем воды в реках называют иногда паводочным периодом; он связан с уменьшением температуры и сокращением испарения, а не с увеличением осадков — их меньше, чем летом, хотя осенью чаще бывает пасмурная дождливая погода.
Осенние паводки па реке Неве в Санкт-Петербурге вызваны прежде всего нагоном воды из Финского залива западными ветрами; максимально высокое наводнение см произошло в Санкт-Петербурге в г. Паводки обычно бывают кратковременными, подъем уровня воды ниже, а объем воды меньше, чем во время половодья. Одной из важнейших гидрологических характеристик рек является речной сток, образующийся за счет поступления поверхностных и подземных вод с водосборной площади.
Для количественной оценки стока рек применяется ряд показателей. Основным из них является расход воды в реке — количество воды, которое проходит через живое сечение реки за 1 секунду. По данным ежедневных расходов строится календарный хронологический график колебаний расходов воды, называемый гидрографом.
Объем cтока от года к году меняется, средняя многолетняя величина стока называется нормой стока. Годовой объем стока подсчитывается не за календарный, а за гидрологический год, в пределах которого завершается полный годовой гидрологический йикл круговорота воды.
В регионах с холодными снежными зимами за начало гидрологического года принимается 1 ноября или 1 октября. Модуль стока рек позволяет узнать степень водонасыщенности территории бассейна. Он зонален. Слой стока Y — слой воды в мм , равномерно распределенный по площади водосборного бассейна F и стекающий с него за определенное время годовой слой стока.
С водным режимом рек связано понятие зарегулированности стока: чем меньше годовая амплитуда расходов воды в реке и уровней воды в ней, тем больше зарегулирован сток.
Реки являются наиболее мобильной частью гидросферы. Их сток представляет собой интегральную характеристику водного баланса территории суши. На величину стока рек и его распределение в течение года влияет комплекс природных факторов и хозяйственная деятельность человека.
Среди природных условий основным является климат, особенно осадки и испарение. При обильных осадках сток рек большой, но надо учитывать их вид и характер выпадения. Например, снег даст больший сток, чем дождь, поскольку зимой меньше испарение.
Ливневые осадки увеличивают сток по сравнению с обложными при одинаковом их количестве. Испарение, особенно интенсивное, уменьшает сток. Помимо высокой температуры, ему способствуют ветер и дефицит влажности воздуха. Справедливо высказывание русского климатолога А. Воейкова: «Реки — продукт климата». Почвогрунты влияют на сток через инфильтрацию и структуру. Глина увеличивает поверхностный сток, песок его сокращает, но увеличивает подземный сток, являясь регулятором влаги.
Прочная зернистая структура почв например, у черноземов способствует проникновению воды вглубь, а на бесструктурных распыленных суглинистых почвах часто образуется корка, которая увеличивает поверхностный сток. Весьма важно геологическое строение речного бассейна, особенно вещественный состав пород и характер их залегания, поскольку они определяют подземное питание рек. Водопроницаемые породы мощные пески, трещиноватые породы служат аккумуляторами влаги. Сток рек в таких случаях больше, так как меньшая доля осадков затрачивается на испарение.
Своеобразен сток в карстовых областях: рек там почти нет, так как осадки поглощаются воронками и трещинами, но на контакте их с глинами или глинистыми сланцами наблюдаются мощные родники, питающие реки.
Например, закарстованная Крымская яйла сама по себе сухая, но у подножия гор бьют мощные родники.
Влияние рельефа абсолютной высоты и уклонов поверхности, густоты и глубины расчленения велико и разнообразно. Сток горных рек обычно больше, чем равнинных, так как в горах на наветренных склонах обильнее осадки, меньше испарение из-за более низкой температуры, за счет больших уклонов поверхности короче путь и время добегания выпавших осадков до реки.
Из-за глубокого эрозионного вреза обильнее подземное питание сразу из нескольких водоносных горизонтов. Влияние растительности — разных типов лесов, лугов, посевов и т. В целом растительность регулирует сток. Например, лес, с одной стороны, усиливает транспирацию, задерживает осадки кронами деревьев особенно хвойные леса снег зимой , с другой стороны, над лесом обычно выпадает больше осадков, под пологом деревьев ниже температура и меньше испарение, дольше снеготаяние, лучше просачивание осадков в лесную подстилку.
Выявить влияние разных типов растительности в чистом виде весьма трудно ввиду совместного компенсирующего действия разных факторов, особенно в пределах крупных речных бассейнов.
Влияние озер однозначно: они уменьшают сток рек, поскольку с водной поверхности больше испарение. Однако озера, как и болота, являются мощными естественными регуляторами стока. Влияние хозяйственной деятельности на сток весьма значительно. Причем человек воздействует как непосредственно па сток его величину и распределение в году, особенно при постройке водохранилищ , так и на условия его формирования. При создании водохранилищ меняется режим реки: в период избытка вод происходит накопление их в водохранилищах, в период недостатка — использование на различные нужды, так что сток рек оказывается зарегулированным.
Кроме того, сток таких рек в общем сокращается, ибо увеличивается испарение с водной поверхности, значительная часть воды расходуется на водоснабжение, орошение, обводнение, уменьшается подземное питание. Но эти неизбежные издержки с избытком перекрываются пользой от водохранилищ.
При переброске вод из одной речной системы в другую сток видоизменяется: в одной реке уменьшается, в другой — увеличивается. Например, при постройке канала имени Москвы в Волге он сократился, в реке Москве возрос.
Другие транспортные каналы для переброски воды обычно не используются, например Волго-Балтийский, Беломорско-Балтийский, многочисленные каналы Западной Европы, Китая и др. Большое значение для регулирования речного стока имеют мероприятия, выполняемые в бассейне реки, ибо его начальным звеном является склоновый сток на водосборе. Основные проводимые мероприятия следующие.
Агролесомелиоративные — лесопосадки, гидромелиоративные — плотины и пруды в балках и на ручьях, агрономические — осенняя вспашка, снегонакопление и снегозадержание, пахота поперек склона или поконтурная на холмах и увалах, залужение склонов и др. Помимо внутригодовой изменчивости стока, происходят его многолетние колебания, связанные, по-видимому, с летними циклами солнечной активности.
На большинстве рек отчетливо прослеживаются многоводные и маловодные периоды родолжительностью около 7 лет: в течение 7 лет водоносность реки превышает средние значения, половодья и межень высокие, столько же лет водоносность реки меньше среднегодовых значений, расходы воды во все фазы водного режима малы. На тепловой режим рек оказывают влияние климат и источники питания. По тепловому режиму роки делят на три основных зональных типа:.
Последний тип можно разделить на два подтипа: реки с неустойчивым и устойчивым ледоставом. У тех и у других рек наиболее сложный тепловой режим.
У равнинных рек умеренного и субполярного климатических поясов в теплое полугодие в первой половине периода температура воды ниже температуры воздуха, а во второй половине — выше. Температуры воды по живому сечению у рек мало отличаются вследствие перемешивания. Изменение температуры воды по длине реки зависит от направления течения: оно меньше у широтных рек, нежели у рек, текущих в меридиональном направлении. У рек, текущих с севера на юг, температура повышается от истока до устья Волга и др.
Эти реки несут огромные запасы тепла в Северный Ледовитый океан, облегчая там ледовую обстановку в летне-осеннее время. У горных рек, питающихся талыми водами снегов и ледников, температура воды ниже температуры воздуха на всем протяжении, но в низовьях разница между ними сглаживается.
В зимнем периоде замерзающих рек выделяют три основные фазы: замерзание, ледостав, вскрытие. При обильных снегопадах в воде образуется снежура.
Одновременно появляются полосы льда у берегов — забереги- На перекатах — быстринах может возникнуть донный лед, который потом всплывает, образуя имеете с блинчатым льдом, с н ежу рой и оторвавшимися от заберегов льдинами осенний ледоход.
Ледяной покров на поверхности рек устанавливается в основном в результате заторов — скопления льдин на мелководьях, в извилистых и узких местах и смерзания их друг с другом и с заберегами. Малые реки замерзают раньше больших. Продолжительность ледостава и толщина льда разная и зависит от зимних условий.
Например, Волга в среднем течении покрыта льдом месяцев, а толщина льда на ней достигает одного метра, Лена в среднем течении замерзает на месяцев при толщине льда до 1, м. Толщина и прочность льда определяют возможность и продолжительность переправ через реки и движения по их льду — по дорогам-зимникам.
При ледоставе на реках могут наблюдаться такие явления, как полыньи; динамические — на порожистых участках русла, термические — в местах выхода относительно теплых подземных вод или сброса технических вод, а также ниже плотин водохранилищ.
В районах многолетней мерзлоты с сильными морозами часты речные наледи — наросты льда в виде бугров при излиянии речной воды на поверхность вследствие сужения живого сечения потока. Случаются и зажоры — закупорка живого сечения реки массой виутриводного и донного битого льда. Наконец, возможно и полное промерзание рек на северо-востоке Сибири и на Аляске в условиях многолетней мерзлоты и при отсутствии у рек подземного питания. Таяние льда начинается под влиянием поступающих в реку талых снеговых вод, у берегов появляются полосы воды — закраины, а при таянии снега на поверхности льда — проталины.
Потом происходят подвижки льда, он разрушается, наблюдается весенний ледоход и половодье. На реках, вытекающих из озер, помимо основного речного, наблюдается вторичный ледоход, обязанный выносу озерного льда. Высота половодья зависит от годового количества снежных запасов на водосборе, интенсивности весеннего снеготаяния и дождей в этот период. На реках, текущих с севера на юг, ледоход и половодье на разных отрезках проходят разновременно, начиная с низовья; бывает несколько пиков половодий, и в целом все проходит спокойно, но растянуто во времени например, на Днепре.
Волге и др. На реках, текущих с юга на север, вскрытие начинается в верховьях. Волна половодья смещается вниз по реке, где все еще сковано льдом.
Начинаются мощные ледоходы, часты разрушения берегов, возникает опасность для зимующих судов, например, на Северной Двине, Печоре, Оби, Енисее и др. Часто образуются ледовые заторы — торосистые нагромождения льдин, играющие роль плотин: выше их реки выходят из берегов и затапливают не только поймы, но и низкие надпойменные террасы.
При этом под ледяной водой оказываются находящиеся на этих террасах населенные пункты. Так, в г. Для борьбы с этим стихийным бедствием созданы службы слежения за вскрытием льда и ледоходами и специальные подразделения, которые бомбят и взрывают ледовые заторы для расчистки русел ото льда.
Химический состав речных вод зонален. В зонах избыточного увлажнения вода рек относится к гидрокарбонатному классу, к группе кальциевых вод. В водах степных рек появляются сульфаты например, реки Приазовья , в реках полупустынь и пустынь — хлориды например, реки Прикаспия — Эмба и др. В течение года химические свойства речных вод могут меняться в соответствии с различными условиями питания и погодой. В периоды с преобладанием поверхностного питания дождевого, снегового, ледникового минерализация вод снижается, при переходе на подземное питание возрастает.
Эта особенность присуща рекам аридных территорий, начинающихся в горах и имеющих ледниковое питание например, Амударья. Региональные особенности минеральном состава и степени минерализации речных вод обусловлены легкорастворимыми породами соли, гипс и др.
Расходом растворенных веществ называется количество растворенных веществ, проносимое через живое сечение реки за 1 секунду. Сток растворенных веществ — количество растворенных веществ, проносимое через живое сечение реки за длительный промежуток времени сезон, год. Например, годовой сток растворенных веществ Волги составляет 54,4 млн. Помимо минеральных веществ, в речной воде всегда содержатся биогенные вещества, необходимые для жизни в самих реках.
Реки — своеобразные природно-аквальные комплексы. В них обитают растения и животные, приспособленные к пресной воде, ее постоянному течению и турбулентному перемешиванию, небольшим глубинам, пронизанным солнечным светом. Условия жизни различаются на верхних, средних и нижних участках течений рек.
На верхних участках большие скорости течения, относительно низкая температура воды, беден планктон, скудна растительность, мало видов рыб форель, хариус. Горные реки имеют подобный характер на всем своем протяжении. На средних участках равнинных рек скорости течения меньше, температура воды выше, поэтому условия для жизни планктона и растений благоприятнее — здесь возрастает число видов и особей рыб. Нижние течения рек наиболее благоприятны для жизни рыб: малые скорости, илистое дно, обильное питание, хотя и ухудшается газовый режим и возможна повышенная минерализация воды при нагоне морских вод.
В нижних течениях много проходных рыб, которым свойственны миграции нерестовые, кормовые, зимовальные. Реки имеют большое хозяйственное значение. Прежде всего, они являются источником пресной питьевой воды для городов и других населенных пунктов, снабжают пресной водой промышленность, служат для орошения и обводнения земель.
Реки используют для получения электроэнергии, как транспортные пути, места ловли и разведения рыбы, отдыха и различных спортивных мероприятий. Реки служат коллекторам и — водоприемниками при мелиорациях заболоченных земель. К сожалению, многие реки сильно загрязнены промышленными и бытовыми стоками, ядохимикатами и минеральными удобрениями с нолей и стоками с животноводческих помещений.
Далеко не везде по берегам рек существуют водоохранные зоны. Реки нуждаются в заботе и поддержке их естественного водного режима и его разумном улучшении путем создания водохранилищ, каналов и различных работ в бассейнах рек.
Река — турбулентный поток, скорость которого непрерывно изменяется по величине и направлению, что приводит к горизонтальному и вертикальному перемешиванию воды. С — коэффициент, зависящий от шероховатости русла и глубины потока коэффициент Шези. R — гидравлический радиус. Из формулы Шези видно, что скорость потока растет с увеличением уклона и глубины и соответственно гидравлического радиуса , так как при этом ослабевает влияние шероховатости.
При открытой водной поверхности в штилевую погоду наименьшие скорости наблюдаются у дна, что обусловлено трением, и нарастают к поверхности реки.
При попутном ветре максимальная скорость бывает на поверхности, при встречном ветре и зимой при наличии ледяного покрова, она опускается на некоторую глубину. При наличии механических препятствий на дне или донной водной растительности скорости внизу потока существенно уменьшаются.
Кривые изменения скоростей по вертикали называются годографами или эпюрами скоростей. Скорости течения по ширине реки, как поверхностная, так и на всех других уровнях, меняются довольно плавно и закономерно, повторяя распределение глубин в живом сечении, но у берегов всегда меньше из-за трения. Линии, соединяющие точки с одинаковыми скоростями в живом сечении реки, называются изотахами. Стрежень реки — линия вдоль реки, соединяющая точки наибольших поверхностных скоростей течения.
Динамическая ось потока — линия вдоль реки, соединяющая точки наибольших скоростей в поперечном сечении потока. Знания о распределении скоростей в реке, положении стрежня и динамической оси потока имеют большое значение для водного транспорта и лесосплава.
Удобная навигация, видео-разборы тем, задачи для самопроверки — всё это в вашем кармане. А ещё раздел с полезными материалами, календарь занятий и уведомления о предстоящих уроках. Вода поступает в реки из разных источников, которые называют источниками питания. Процесс пополнения реки водой называется питанием реки. Основные источники питания рек — дождевые воды, талые воды, которые образуются при таянии снега талые снеговые воды или ледника талые ледниковые воды и подземные грунтовые воды.
Каждая река имеет несколько источников питания. Они зависят от географического положения реки и могут меняться в разные сезоны года. Реки, истоки которых находятся высоко в горах, имеют ледниковое питание. В тёплое время года, когда ледники в горах тают, в реки поступает больше воды, и они становятся полноводнее. Есть реки, которые имеют в основном дождевое питание. В экваториальных широтах дожди идут в течение всего года, следовательно, реки тоже полноводны весь год.
Речной бассейн реки Амазонки находится в экваториальных широтах, где в течение всего года выпадает много осадков, а в отдельные сезоны ещё больше. Амазонка — одна из самых полноводных рек мира. Это пример реки с преимущественно дождевым питанием. В жарких и сухих районах источником питания рек служат подземные воды. Многие реки пустынь удивляют своей полноводностью, например Нил.
Эта река протекает по пустыне Сахара, где практически не бывает дождей. Секрет в том, что Нил — очень длинная река и её истоки находятся там, где много дождей. Этих дождевых вод оказывается достаточно, для того чтобы река смогла пересечь пустыню.
Реки умеренных широт имеют несколько источников питания. Весной, когда тает снег, преобладает снеговое питание, летом и осенью — дождевое. В течение всего года реки подпитываются подземными водами. Такой тип питания — сразу из нескольких источников — называют смешанным питанием, и в разные сезоны года в реки поступает разное количество воды. Количество воды в реке не бывает постоянным и изменяется в разное время года и или в разные годы, если происходят какие-то исключительные природные явления.
Например, во время сильной и продолжительной засухи уровень воды в реках снижается или, наоборот, резко повышается после особенно снежной зимы. Изменение количества воды в реке в течение года называется водным режимом реки. Продолжительное по времени — от нескольких недель и более — и значительное по объёму увеличение воды в реке называется половодьем.
Половодье, как правило, происходит ежегодно и в определённое время года. Большинство рек умеренных широт имеет весеннее половодье , которое вызывается весенним снеготаянием. В местностях, где летом выпадают обильные дожди, например на юго-востоке России и в Юго-Восточной Азии, у рек летнее половодье. В половодье количество воды значительно, но постепенно увеличивается, уровень воды поднимается и, если она не умещается в русле реки, то выливается и затопляет окружающую местность.
Кратковременный подъём воды в реке, например после долгого обильного дождя, называется паводком. Уровень воды в это время поднимается на очень короткий срок — от нескольких минут как говорят, «прямо на глазах» до нескольких часов. Бушующий водный поток стремительно мчится вниз иногда несколько часов, иногда несколько дней.
Нередко сила воды выворачивает деревья вдоль берега, переносит огромные камни и разрушает мосты. Потом река будет вновь походить на спокойный ручей. Такой режим называется паводочным. Паводочный режим характерен для горных рек. Период самого низкого уровня воды в реке называется меженью. Для рек умеренных широт характерна зимняя и летняя межень. В это время река питается только подземными водами, а летом — дождями.
