Файл: n1.doc

Морфометрические характеристики могут служить параметрами классификации озер. Например: по глубине (мелкие, глубокие, …), по форме (цилиндрические, округлые, …) и по размерам. По размерам площади зеркала озера можно разделить на очень малые – площади до 1 км², малые – 1-10 км², средние первые – 10-100 км², средние вторые – 100-1000 км², крупные – 1000- 10 000 км², великие – более 10 000 км². Известные слава Воейкова “реки – продукты климата” для озер можно перефразировать: озера – продукт не только климата, но и их морфометрии.

В естественном состоянии молодое озеро обладает способностью самоочищения. Сущность этого процесса в том, что все созданное в озере и поступившее с водосбора органическое вещество разлагается (минерализуется) с помощью бактерий и при больших затратах кислорода. В глубоких, богатых кислородом озерах органическое вещество почти не накапливается в результате преобладания процесса его деструкции над накоплением. В мелководных водоемах с большим количеством живых организмов органического вещества много, оно не успевает полностью минерализоваться, запасы кислорода за зиму резко сокращаются, и способность к сомоочищению уменьшается.

Внешними признаками состояния озера, содержания в нем органического вещества и мути являются прозрачность воды и ее цветность (цветность воды определяется сравнением с растворами специально приготовленной платиново-кобальтовой шкалы цветности и выражается в градусах цветности этой шкалы, а прозрачность – в метрах по диску Секки. (Назван по имени А. Секки, измерявшего в 1865 году прозрачность морской воды. Представляет собой окрашенный в белый цвет металлический круг (диск) диаметром 30 см, который крепится к тросу, размеченному на метры и дециметры).

По величине дефицита кислорода, специфическим биологическим и гидрохимическим условиям озера могут быть разделены на 4 основных генетических типа (названия соответствуют предложенной Тинеманом и Науманом в 20-ых годах прошлого века гибробиологической классификации, основанной на трофности (кормности) озер).

I тип – Олиготрофные (от греч. oligos – немного, незначительно и trophe — пища) – озера с малой концентрацией в воде органических и биогенных минеральных веществ. К олиготрофным обычно относят глубокие слабопроточные озера с сравнительно холодной летом маломинерализованной водой (Байкал, Онежское, Телецкое и др.). Структура их биоценоза характеризуется видовым разнообразием, ценными породами рыб, а экосистема в целом особенно уязвима и практически невосстановима после антропогенного ее нарушения при загрязнении или эвтрофировании. Поэтому многие олиготрофные озера признаны природными объектами, требующими охраны не только самого водоема, но и его водосбора.

II тип – Евтрофные (eu – хорошо) – богаты органическими и минеральными веществами. Чаще всего это неглубокие, хорошо прогреваемые водоемы с различной площадью, со значительными колебаниями гидрохимических показателей в течение года. В таких водоемах мощные донные отложения (озера Лаче, Вожже, Ханка, Балатон).

III тип – Дистрофные (лат. dis – приставка с отрицательным значением) – озера с большим содержанием гумуса, со слабыми возможностями питания водных организмов. Чаще всего это небольшие болотные, лесные озера с мощными отложениями органических веществ.

IV тип – Мезотрофные (греч. mesos – промежуточный) – промежуточный тип между олиготрофными и евтрофными водоемами.

К сожалению, в отличие от рек, озера обречены на постепенную деградацию и гибель.

Таблица 1 Характеристики крупнейших озер мира

Часть Б – Водохранилища

Водохраниилище – гидротехническое сооружение, искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве. Водохранилища делятся на 2 типа: озёрные и речные.

Для водохранилищ озёрного типа характерно формирование водных масс, существенно отличных по своим физическим свойствам от свойств вод притоков. Течения в этих водохранилищах связаны больше всего с ветрами. Многие крупные озера превращены в водохранилища при строительстве плотин на вытекающих из них реках. Так, можно считать водохранилищами Онежское озеро, Байкал, Виктория, Онтарио.

Водохранилища речного (руслового) типа имеют вытянутую форму, течения в них, обычно, стоковые; водная масса по своим характеристикам близка к речным водам.

Основными параметрами водохранилища являются объём, площадь зеркала и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации. Часть водотока с верховой стороны водоподпорного сооружения (плотины) носит название верхнего бьефа. Нижний бьеф – часть водотока с низовой стороны водоподпорного сооружения. Минимальный расход (количество) воды, обеспечивающий соблюдение нормативов качества воды и благоприятные условия водопользования в нижнем бьефе водохранилища, называется санитарным попуском.

Создание водохранилищ - явление планетарного масштаба. Связано оно с гидроэнергетическим строительством, развитием орошаемого земледелия, регулированием речного стока в целях борьбы с разрушительными наводнениями, водоснабжением населения и промышленности. В мире в середине 1980-х эксплуатировалось более 30 000 водохранилищ, общая площадь которых составляла около 400 000 км². Пик строительства водохранилищ, по всей видимости, прошел.

Водохранилища по площадям разделяются на самые малые – менее 10 км², малые – до 50 км², средние – до 250 км², большие – до 1000 км², крупные – более 1000 км².

Часть В – Болота и заболоченные земли

Болото – природное образование, представляющее собой переувлажненный участок земной поверхности со слоем торфа (более 30 см) и специфическими формами растительности, приспособившейся к условиям избытка влаги, слабой проточности и недостатку кислорода. Если слой торфа менее 30 см и корни растительности находятся в минеральном грунте, то такие территории являются заболоченными землями.

Торф (нем. Torf), горючее полезное ископаемое, образующееся в процессе естественного отмирания и неполного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затруднённого доступа воздуха. От почвы торф отличается содержанием органических соединений (не менее 50% по отношению к абсолютно сухой массе).

Болота занимают примерно 2% суши и преимущественно приурочены к зонам избыточного и достаточного увлажнения. Но есть районы (в Западной Сибири, бассейне Амазонки), где заболоченность от 10 до 20 % . В Южной Америке заболоченность территории 7%.

Основная масса воды в болотных массивах содержится в торфяной залежи, которая делится на два слоя: верхний – деятельный, и нижний – инертный. Толщина деятельного слоя равна расстоянию от поверхности болота до отметок среднего многолетнего минимального уровня болотных грунтовых вод, на Северо-Запада она изменяется от 0,4 м для травянистых микроландшафтов до 1 м для лесных. В деятельном слое содержание влаги не постоянно, а в инертном оно мало изменяется. Следовательно, биологические и физические свойства этих слоев различны. Деятельный слой – аэробный, с легким доступом воздуха, переменным увлажнением. В нем отмирающие организмы превращаются в торф, из него происходит отдача воды, то есть количество воды в этом слое не постоянно.

В инертном слое водообмен очень замедленный, отсутствует кислород – условия анаэробные. Толщина инертного слоя не зависит от типа растительности, а определяется мощностью торфяных отложений. Она может изменяться от 0 до 18-20 м (самая большая известная мощность современных торфяников). В большинстве случаев основная масса воды содержится именно в этом слое.

Средняя мощность торфяников 4,5 м. Торфяники на 95% напитаны водой. На болотах произрастает специфическая влаголюбивая растительность – мхи, тростники. Из болот берут начало многие реки.

Осушение болот проводят для получения дополнительных сельскохозяйственных угодий и торфа – прекрасного горючего материала. Считается, что в связи с осушением уменьшается испарение и увеличивается сток. Это приводит к нарушению внутриматерикового влагооборота, водного баланса крупных территорий, преобразованиям природных ландшафтов.

Вопросы на зачет

1. Понятие озера, распространение озер на Земле, озерность территорий

2. Типы озерных котловин

3. Самоочищение и трофический статус озер

4. Понятие водохранилища, цели создания водохранилищ

5. Болота и заболоченные земли, торф, деятельный и инертный слой торфяника

Использованные источники

1. Догановский А.М., Малинин В.Н. Гидросфера Земли. – СПб., Гидрометеоиздат, 2004.

2. Озера Белоруссии (под общей редакцией О.Ф. Якушко). – Минск, Ураджай, 1988.

3. www.wikipedia.ru

4. www.prom-water.ru

5. www.rad.org.by

6. www.science.viniti.ru

7. www.slovari.yandex.ru

ЛЕКЦИЯ 5

КРУГОВОРОТ ВОДЫ НА ЗЕМНОМ ШАРЕ

МИРОВЫЕ ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

Часть А Круговорот воды на земном шаре

Часть Б Мировые водные ресурсы и их распределение по территории

Часть А Круговорот воды на земном шаре

Влагооборот – непрерывный процесс перемещения воды под действием солнечной радиации и силы тяжести. Благодаря влагообороту в атмосфере возникают облака и выпадают осадки. Выделяют малый, большой и внутриматериковый влагооборот. Малый влагооборот наблюдается над океаном, здесь взаимодействуют атмосфера и гидросфера, в процессе участвует живое вещество. Благодаря испарению в атмосферу поступает водяной пар, образуются облака и осадки выпадают на океан. В большом влагообороте взаимодействуют атмосфера, литосфера, гидросфера, живое вещество. Испарение и транспирация с поверхности океана и с суши обеспечивают поступление водяного пара в атмосферу. Облака, попадая в потоки ОЦА, переносятся на значительные расстояния и осадки могут выпадать в любой точке на поверхности Земли. Внутриматериковый влагооборот характерен для областей внутреннего стока.

Движущие силы гидрологического цикла (ГЦ) – это тепловая энергия и сила тяжести. Под воздействием тепловых процессов происходит испарение и конденсация водяных паров, таяние, замерзание и другие фазовые переходы воды. Под влиянием силы тяжести выпадают осадки, движутся поверхностные и подземные воды. Водяные пары, поступившие в атмосферу, перемещаются вместе с воздушными массами, при благоприятных условиях конденсируются и выпадают в виде атмосферных осадков. Согласно общему закону сохранения материи V_ос = V_исп . В целом для земного шара такой круговорот – замкнутая система, в ней выделяют три основных звена: атмосферное, океаническое и материковое. Ни одно из этих звеньев по отдельности не является замкнутым.

Рисунок 1 - Схема круговорота воды (www.o8ode.ru)

Только весь ГЦ - замкнутая система (Но на практике и отдельные звенья принимают замкнутыми. Так, часто рассчитывают характеристики круговорота воды (составляющие водного баланса) для отдельных материков, озер, речных бассейнов). Область внешнего стока занимает 78% суши, а область внутреннего стока – 22% суши.

Водный баланс земного шара и его отдельных частей

Основные звенья влагооборота в атмосфере: испарение, образование облаков, выпадение осадков. Испарение – процесс перехода воды из жидкого состояния в газообразное. За год количество испарившейся на всей Земле воды равно выпавшим осадкам, в годовой влагооборот включено 525,1 тыс. км3 воды. В течение года с каждого км2 Земли в среднем испаряется 1030 мм воды (М.И. Львович, 1986).

Глобальный влагооборот Земли находит свое выражение в водном балансе Земли, который математически выражается уравнением водного баланса (для Земного шара в целом и для его отдельных частей). Все компоненты (составляющие) водного баланса можно разбить на 2 части: приходную и расходную.

Уравнение водного баланса для:

1 Мирового океана E_о = Х_о + y (1)

2 Периферийной части суши Е_пс = Х_пс – y (2)

3 Для замкнутой части суши Е_зс = Х_зс (3)

4 Для суши в целом Е_с = Х_с – y (4)

Сложив уравнения (1 – 3), получим уравнение водного баланса для ЗШ

E_о + Е_пс + Е_зс = Х_о + Х_пс + Х_зс или

Е_ЗШ = Х_ЗШ

Внутриматериковый влагооборот

В действительности влагооборот на Земном шаре происходит значительно сложнее: в формировании осадков, выпадающих на материк, участвует как влага с океана (внешняя), так и испаряющаяся с суши (внутренняя). Они полностью перемешиваются над континентом.

А Х = Х_А + Х_Е А - Х_А

В

У Е Е - Х_Е

Рисунок 2 – Схема внутриматерикового влагооборота

Х – общее количество осадков, выпавших на поверхность ограниченной области;

X_A – внешние осадки, сконденсировавшиеся из поступившего извне водного пара;

X_E – внутренние осадки, сконденсировавшиеся из влаги, испарившейся с поверхности этой области.

X = X_A + X_E

В – часть водяных паров, как поступивших извне, так и образовавшихся в данной области, выносимые воздушным потоком за пределы территории:

В = (А - X_A) + (Е - X_E)

Е - X_E = С – атмосферный сток → Е = X_E + С - испарение с этой области.

В среднем за многолетний период

Х = Е + y

где Х, Е, y – нормы осадков, испарения и стока соответственно.

Можно выразить Х = Е + y = X_E + С +y = X - X_A + С + y

X_A = С + y

Зная значения X и X_A можно определить коэффициент влагооборота К, представляющий собой отношение общего количества осадков Х, выпавших на данную территорию суши, к количеству “внешних” осадков X_A, которые сконденсируются из водяного пара, поступившего извне (преимущественно с океана), пока он не будет вынесен за пределы этой территории, т.е.

К = Х/X_A

Коэффициент влагооборота увеличивается с увеличением размера территории. Для малых областей К = 1 (при Х_Е = 0, Х = Х_А и К = 1). Для больших территорий К > 1.

Значения К по данным ГГИ (Государственный гидрологический институт)