Файл: Гидрология. Шпоры.doc

6.Минерализация и соленость природных вод.Хим состав природн вод.

Природные воды представляют собой собственно воду - химическое соединение кислорода и водорода - и растворенные в ней вещества, обусловливающие ее химический состав и свойства.
В воде растворяются твердые, жидкие и газообразные вещества, которые делятся на три группы:

• хорошо растворимые (в 100 г воды растворяется более 10 г вещества);

• плохо растворимые, или малорастворимые (в 100 г воды растворяется менее 1 г вещества);

• практически не растворимые (в 100 г воды растворяется менее 0,01 г вещества).

Классификация по величине минерализации, т. е. по сумме ионов, найденных в воде анализом. Округляя различные предложенные классификацией пределы, можно по величине минерализации наметить следующее деление вод:

Пресные - до 1,0 г/кг

Солоноватые - 1—25г/кг

С морской соленостью - 25—50г/кг

Рассолы - выше 50г/кг

Минерализацией называют сумму содержащихся в воде минерал веществ. Минерализацию пресных вод принято выражать в м: граммах на литр (мг/л) или граммах на литр (г/л), соленых вод рассолов - в граммах на литр или процентах (%).

Обычно в воде находятся различные примеси органического и неорганического происхождения. Различают воду соленую и пресную. Основную массу воды на нашей планете составляет соленая вода, образующая соленый Мировой океан и большую часть минерализованных подземных вод глубинного залегания. ЗАСОЛЕНИЕ ВОД — превышение обычной концентрации солей в природных водах (для пресной — 0,5— 1 г/л, для солоноватой — более 3— 10 г/л и соленой воды — свыше естественно имевшейся первоначальной концентрации солей 10—50 г/л). Причинами засоления воды могут быть уменьшение питания водоемов речными водами, наступление морских вод (марши), загрязнение сточными водами с высоким содержанием различных солей.

---

7.Водный и тепловой баланс в водных объектах.

Для оценки круговоротов воды используется метод водного баланса,который является частным случаем закона сохранения вещества в природе. Он основан на очевидном свойстве: разность между приходом и расходом воды на какую-либо территорию, равна изменению количества воды на этой территории. Уравнение водного баланса – это количественное выражение этого свойства.В зависимости от задачи расчетов в гидрологии рассматриваются водные балансы различных водных объектов, водосборов, территорий, районов и т.п. за различные промежутки времени. Для Океана уравнение водного баланса имеет вид:

Хо + У - Ео = ± ∆ Wо,где Хо – осадки на поверхность океана,У – сток в океан,Ео – испарение с поверхности океана,∆ Wо - изменение запаса воды в океане.

Для континента, а также для отдельных участков суши, в т.ч. речных водосборов:

Хс - Ес - У = ± ∆ Wс, где Хс – осадки на поверхность континента, У – сток с континента, Ес – испарение с поверхности суши, ∆ Wc – изменение запаса воды на континенте (в почвогрунтах и подземных водах, а также аккумуляция в бессточных понижениях).

Уравнение теплового баланса позволяет решать задачи, относящиеся к области расчета нагревания и охлаждения воды в реках и озерах, таяния снега, испарения воды, таяния льда, других гидрологических процессов идущих под влиянием теплообмена между водными объектами окружающей средой. При составлении уравнения теплового баланса необходимо учитывать все потоки тепла, поглощаемые рассматриваемым водным объектом или расходуемые им через плоскости раздела, ограничивающие его от окружающего пространства.

Элементами теплообмена между водными объектами и окружающей средой являются:

Sср – поглощаемая водой (снежным или ледяным покровом) суммарная коротковолновая солнечная радиация;Sиа – поглощаемая водой длинноволновое излучение атмосферы; Sив – потери тепла водой путем длинноволнового излучения; Smа – турбулентный обмен тепла с атмосферой; Sик – тепло, затрачиваемое на испарение или выделяемое при конденсации ;Smg– теплообмен с дном; Sпр – тепло, приносимое притоками и источниками; Scm– тепло, выносимое поверхностными и подземными стоками;Sос – тепло, поступающее от дождевых осадков или затрачиваемое на таяние снега, выпадающего в водоем; S”ик – тепло, теряемое вместе с испарившейся водой или приходящее с конденсирующимся паром воды; Sл – тепло, выделяемое при образовании льда; Sлп – тепло, затрачиваемое на таяние льда; Sкэ – тепло, выделяемое при рассеянии кинетической энергии; S– результирующий тепловой поток, характеризующий изменение теплового содержания в объеме воды за единицу времени. При нагревании воды Sположительна, при охлаждении – отрицательна.

Общий вид уравнения теплового баланса:

Sср +Sиа -Sив -+Smа +-Sик +-Smg+Sпр –Sсm+Sос +-S”ик +-Sл –Sлп +Sкэ =S.

---

8.Морфология речной долины.

Основными элементами оформленной речной долины явля­ются склоны, днище, русло. Линия перегиба основания склона и дни­ща называется подошвой, а линия перегиба верхней части склона — бровкой. Склоны могут быть прямыми, выпуклыми, ступенчатыми (террасированными). В зависимости от происхождения, возраста. стадии развития, геологических структур, рельефа, современных дви­жений, климата долины имеют различный морфологический облик. Уже говорилось о том, что на ранних стадиях развития в горах при низком базисе эрозии долины носят неоформленный характер кляммов, ущелий, У-образных долин. В таких же условиях на плато и высоких равнинах реки образуют каньоны. Дальнейшее преобра­зование речных долин, выработка профиля равновесия ведет к их расширению и формированию пойменной, или оформленной, доли­ны с преобладанием боковой эрозии. В этом состоянии днище до­лины представлено поймой, которая покрывается водой лишь в по­ловодье или паводки. В меженное время река размещается в русле, т.е. длинном узком понижении на дне долины, выработанном вод­ным потоком и играющем весьма существенную роль в формиро­вании долины.

По внешнему виду различают русла прямолинейные, фуркирующие (дробящиеся на рукава) чаще всего в реках, перегружен­ных обломочным материалом, и меандрирующие (извивающиеся). Дробление русла на рукава и разделяющие их острова обычно для дельтовых участков, при выходе горных рек на равнины, в местах пересечения рекой отрицательной геологической структуры и свя­зано с резким сокращением уклонов и скорости течения. В русле каждой реки образуются специфические формы, в первую очередь плесы и перекаты, нарушающие равномерный уклон речного дна. Типичный перекат равнинной реки пред­ставлен асимметричной песчаной грядой, пересекающей русло под углом. Склон гряды, совпадающий с течением, крутой (называется подвальем), а противоположный — отлогий. Примыкающие к бере­гам и возвышающиеся над меженным уровнем расширенные части гряды переката именуются побочнями — нижним и верхним. Глубокая часть русла у противоположного побочного берега называет­ся плесом, а седловина между побочнями — корытом переката. Пле­сы и перекаты имеют тенденцию в период половодья смещаться вниз по течению реки со скоростью сотен метров в год. Основой динамических русловых процессов является турбу­лентный характер движения воды. Особая черта русла — его изви­листость, которая служит показателем устойчивого состояния реки на данной стадии. Прямолинейные русла встречаются относительно редко в стадии молодости и преобладания глубинной эрозии.

---

9.Питание рек.Фазы водного режима рек.

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

Дождевое питание рек происходит в основном за счет выпадения обложных дождей и ливней. Отличается значительным колебанием в течение года. 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 имеет смешанное водное питание.

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.

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.

---

10. Движение воды в реке и его причины.

Основная причина движения (течения) воды в реках и каналах — это сила тяжести. В известной мере движение воды в реках может быть уподоблено движению твердого тела по наклонной плоскости. Однако движение воды в открытых руслах имеет ряд особенностей.

При общем движении в каком-либо направлении отдельные частицы воды передвигаются еще относительно одна другой. При движении воды возникает два типа трения: трение движущихся частиц о дно и берега и трение частиц одна о другую. Течение воды обусловливается уклоном поверхности воды, а не частными уклонами дна русла. Уклон же поверхности воды зависит от общего уклона русла, встречающихся препятствий, создающих подпор, от объема текущей воды и т. д.

Поперечное сечение водотока, заполненное водой, называется живым сечением С_о. Суммарная длина подводного контура живого сечения называется смоченным периметром %. Частное от деления площади живого сечения на смоченный периметр называется гидравлическим радиусом R.

Движение воды характеризуется ее скоростью и расходом, под которым понимают объем воды, протекающий через живое сечение в единицу времени.

При переходе от одной точки живого сечения к другой скорости изменяются. Средняя скорость воды равна частному от деления расхода воды в данном живом сечении на его площадь.

В зависимости от значения и различают ламинарное и турбулентное движение воды.

Ламинарное движение наблюдается при небольшой скорости. Все частицы движутся параллельно одна другой. При большой скорости возникает турбулентное движение, когда отдельные струйки движутся в отдельные стороны. Это вихревое движение. Движение воды в. реках и каналах обычно турбулентное.

Кроме того, и ламинарное, и турбулентное движение может быть равномерным и неравномерным, установившимся и неустановившимся.

Равномерным называют такое движение, при котором средняя скорость течения и площадь живого сечения остаются постоянными. При этом движении уклоны поверхности воды и дна одинаковые.

При неравномерном движении площадь живого сечения и скорость изменяются по длине потока. Этот вид движения наблюдается при подпорах воды в руслах, резком изменении площади сечения и уклона русла.

При неустановившемся движении скорость и расход воды изменяются в водотоках во времени (при таянии снега, ливнях и т. д.).

---