ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.09.2020
Просмотров: 2053
Скачиваний: 3
Устойлівасць рэчышча ў асноўным залежыць ад хуткасці цячэння, грунтоў, якія складаюць рэчышча, нераўнамернасць ваганняў расходаў вады, а таксама ад лядовага рэжыму. Для вызначэння ступені ўстойлівасці рэчышча В.М.Лахцін прыняў каэфіцыент устойлівасці (а), які прадстаўляе адносіны сярэдняга дыяметру донных часцінак (d) у мм, да падзення ракі ў м на кіламетр (h):
а= d/ h.
Але гэты паказчык не ўлічвае многія другія фактары, напрыклад, хуткасці плыні, якая ўплывае на завісанне часцінак. Таму М.А. Веліканаў прапанаваў больш дакладны паказчык:
а= g d / V2,
дзе g- паскарэнне свабоднага падзення, м/с2, d – сярэдні дыяметр часцінак грунта, якія складаюць рэчышча м, V – сярэдняя хуткасць цячэння вады, м/с. Для ўстойлівых рэчышчаў каэфіцыент устойлівасці Веліканава роўны 6-7. Пры павялічэнні хуткасці цячэння альбо памяншэння дыяметру часцінак грунта каэфіціент а памяншаецца.
4.6. Лядова-тэрмічны рэжым
4.6.1. Фактары, якія вызначаюць тэмпературу вады рэк
Змена цяпла ў рэках залежыць ад награвання і ахалоджвання вады на працягй года. Усе цеплавыя працэсы, якія назіраюцца ў воднай плыні залежыць ад цеплавога балансу, г. зн. Ад суадносін паміж прыходнай і расходнай часткамі воднага балансу. Павышэнне, альбо паніжэнне сярэдняй тэмпературы вады ракі на кожным канкрэтным адрэзку абумоўліваецца цеплаабменам паміж адрэзкам і паветрам, ложам і суседнімі адрэзкамі ракі.
Ураўненн цеплавога балансу ракі за некаторы адрэзак часу (t) можна запісаць у наступным выглядзе:
Sв + Sср. + Sіа - Slв +- STa + Sвк + Sдр + Sгв + Sас + Sл + Sкэ – Sн = +- St,
дзе Sв – цяпло, якое паступіла разам са сцёкам вады праз верхні створ адрэзка ракі; Sср.- сумарная сонечная радіація, якая была паглынута вадой; Sіа – сустрэчнае выпраменьванне атмасферы, паглынутае вадой; Slв – страты цяпла паверхняй вады шляхам доўгахвалевага выпамеьвання; STa – турбулентны абмен цяпла з атмасферай; Sвк – цяпло, якое траціцца на выпарванне і выдзяленае пры кандэнсацы; Sдр – цеплаабмен з дном рэчышча; Sгв – цяпло, якое паступае разам з грунтовымі водамі; Sас – цяпло, якое паступае разам з вадкімі ападкамі, альбо траціцц на таянне цвёрдых ападкаў; Sл – цяпло, якое выдзяляецца пры ўтварэнні лёду, альбо траціцца пры яго таянні на месцы; Sкэ – цяпло, якое выдзяляецца пры разсейванні кінетычнай энергіі; Sн – страты цяпла разам з водным сцёкам праз ніжні створ ракі; St – змяненні запасаў цяпла ў воднай масе за прамежак часу (t) на адрэзку ракі. Роля састаўляючых ураўнення воднага балансу неаднолькава. Напрыклад, роля цяпла выдзелянага пры ўтварэнні лёду, грунтовых вод, паступаючага разам з ападкамі, пры цеплаабмене з дном настолькі малыя, што ў агульным балансе могуць і не ўлічвацца.
Ход тэмпературы вады ракі звычайна адпавядае ходу тэмпературы паветра. Але змяненні тэмпературы вады адбываюцца больш плаўна і павольна, чым змяненні тэмпературы паветра. У першай палове цёплага перыяду года тэмпература паветра бывае вышэй тэмпературы вады, а ў другой – ніжэй. Найбольшая тэмпература вады наступае пазней, чым максімум тэмпературы паветра.
Тэмпература вады вагаецца па жывому сячэнню і даўжыні ракі. У выніку турбулентнага характару воднай плыні ў рэках назіраецца бесперапыннае перамешванне вады, што спрыяе выраўноўванню тэмпературы вады ў жывым сячэнні ракі. Але тэмпература вады ў розных кропках жывога сячэння розная. Па даўжыні ракі тэмпература вады залежыць ад змены геаграфічнай зоны, праз якія працякае рака, віда жыўлення, тэмпературы вады прытокаў, наяўнасці ў басейне азёр і ледавікоў.
4.6.2. Змяненні тэмпературы вады па часу
Змяненні састаўляючых цеплавога балансу ракі на працягу сутак, пары года, года вызываюць ваганні тэмпературы вады ў рэках.
Сутачны ход тэмпературы вады найбольш выразны ў цёплую частку года. Найбольшая амплітуда сутачных ваганняў назіраецца летам, калі днём вада награваецца ад сонечнага цяпла, а ноччу астывае. Найменьшыя тэмпературы вады назіраюцца раніцой да ўзыхода сонца, а найбольшыя – у 15-17 гадзін.
Сутачная амплітуда вавганняў тэмпературы вады залежыць ад геаграфічнай шыроты мясцовасці ракі, стану надвор’я. У некаторых раёнах сутачная амплітуда на вялікіх рэках не перавышае 1о С, на поўдзень яна ўзрастае да 2-3о С. Для рэк са значнымі расходамі вады амплітуда ад вялікай цеплавой інерцыі меньшае, чым для малаводных рэк. Пры ясным сонечным надвор’і большая, чым пры воблачнасці.
4.6.3. Лядовы рэжым рэк
Лядовы рэжым рэк прадстаўляе сабой сукупнасць працэсаў узнікнення, развіцця і разбурэння лядовых утварэнняў на рацэ, якія заканамерна паўтараюцца штогод. У лядовым рэжыме выдзяляеццца тры фазы: замярзання, ледастаў і крыгалом.
Фаза замярзання. Утварэнне лёду на рэках пачынаецца пры ахалоджванні вады да 0о С і ніжэй. Ахалоджванне вады запавольваецца яе перамешваннем пагэтаму больш значныя масы лёду ўтвараюцца, калі ўся вада ахалоджваецца да 0о С. Першыя лядовыя ўтварэнні ўзнікаюць на мелкаводных участках у берагоў, у застойных месцах. Тут узнікаюць заберагі – палосы лёду, якія прымерзлі да берага, а асноўная частка воднай прасторы свабодная ад лёду. Першыя заберагі ўзнікаюць у ціхую марозную ноч, днём яны таюць ці разбураюцца ветравым хваляваннем. Разам з узмацненнем маразоў заберагі павялічваюць сваю таўшчыню да ўстанаўлення лёду па ўсёй воднай паверхні. Адрозніваюць нерухомыя пастаянныя заберагі і нанасныя. Апошнія атрымліваюцца на вялікіх рэках, калі ў час асенняга ледаходу лёд і шуга, якія плывуць па рацэ, прыбіваюцца да берага і прымярзаюць да яго ўтварая нанасныя заберагі.
Адначасова з заберагамі ўтвараецца сала і снежура. Сала – першасныя паверхневыя ледзяныя ўтварэнні, якія складаюцца з іголкападобных ўтварэнняў і пласцінкавых крышталікаў у выглядзе плямаў, альбо суцэльнага слоя. Снежура ўтвараецца пры шчодрым выпадзенні снегу на адкрытую водную паверхню. Яна плыве ў выглядзе рыхлай масы, часам яна ўзвышаецца над воднай паверхняй.
Перад пачаткам ледаставу на многіх рэках ўтвараецца ўнутрыводны лёд, які прадстаўляе сабой вялікую колькасць першасных крышталікаў лёду ў вадзе і на дне рэчышча пры пераахалоджванні ніжэй нуля на некалькі сотых доляў градуса. Утварэнне ўнутрыводнага лёду паскараецца пры пападанні ў пераахалоджанную воду сняжынак, цвёрдых часцінак, якія з’яўляюцца цэнтрамі крышталізацыі. Пры сутыкненні з выступамі дна яны прымярзаюць да іх, працягваюць расці і даюць пачатак утварэнню доннага лёду.
Адна з найбольш распаўсюджаных формаў лядовых утварэнняў на рэках, якія звязаны з унутрыводным лёдам, гэта шарош. Шарошам называюць унутрыводны лёд, які ўсплывае на паверхню вады. Ён утрымлівае ў сябе і сала,. Снежніцу, дробны лёд. Шарош можа знаходзіцца у стане руху – ход шарашу - альбо нерухма пад ледзяным покрывам – падлёдная шуга.
Нярэдка шарош забівае жывое сячэнне ракі, асабліва на паўночных і горных рэках, узнікаюць зажоры. Зажоры рэзка пямяншаюць жывое сячэнне і спрыяюць рэзкаму пад’ёму ўзроўня вады ракі.
Пры змярзанні абламаўшыхся заберагаў, сала, снежуры і шарошу ўтвараюцца ледзяныя палі, якія ўтвараюць асенні ледаход. Ён не назіраецца на ўсіх рэках. Адсутнасць яго характэрна для малых рэк. На буйных рэках ледаход назіраецца штогод, але на асобных участках на крутых згібах, звужэннях рэчышчаў, дзе прапускная здольнасць рэчышча не адпавядае колькасці лёду, накопліваецца вялікая колькасць лёду і ўтвараюцца заторы. Гэты лёд, як і заторы, вызываюць павышэнне ўзроўню вады вышэ па цячэнню.
Фаза ледаставу. Ледастаў – наяўнасць ледзянога покрыва на воднай паверхні ракі. Малыя рэкі замярзаюць раней вялікіх і ледзяное покрыва на іх ўтвараецца без асенняга ледаходу шляхам зрастання заберагаў. Лёд на іх мае адносна гладкую паверхню. На вялікіх рэках фарміраванне ледаставу часта звязана з узнікненнем затораў. Вышэй затораў пры адмоўнай тэмпературы паветра адбываецца змярзанне асобных крыгаў у ледзяныя палі, якія змярзаюцца з заберагамі, утвараючы на гэтым участку ракі ледзяную перамычку (ледастаў). Ледзяныя перамычкі паступова падаўжаюцца пакуль уся рака не пакрыецца суцэльным ледзяным покрывам.
Пры адстутнасці затораў на буйных раўнінных рэках ледастаў утвараецца неадначасова. Спачатку замярзаюць замярзаюць плёсы з малымі значэннямі хуткасці вады, а затым ужо перакаты.
На паверхні ледаставу часта захоўваюцца ўчасткі адкрытай вады – палонкі, якія ўзнікаюць пад уплывам дынамічных і тэрмічных фактараў. Палонкі дынамічнага паходжання ўзнікаюць на ўчастках з парогамі, у ніжніх б’ефах ГЭС, на месцы віроў. Яны часта захоўваюцца на працягу усёй зімы.Так палонкі тэрмічнага паходжання ўзнікаюць пад уплывам выхаду адносна цёплых грунтовых вод ці прамысловых вод, у месцах вытокаў рэк з азёр.
Пры ледаставе на некаторых рэках у раёнах вечнай мерзлаты часта ўтвараюцца наледзі. Гэта празрысты лёд пры замярзанні рачных вод пры іх выхадзе на паверхню лёду ў выніку закупоркі воднага сячэння шорашам ці пры моцным прамярзанні ракі.
На малых рэках Усходняй Сібіры часта назіраецца сушняк, пры паніжэнні ўзроўня вады ракі па прычыне рэзкага паніжэння грунтовага жыўлення. У гэтым выпадку ледастаў завісае на берагах, а узровень вады апускаецца ніжэй яго, а паміж імі – пустата.
Ледастаў ізалюе ваду ад паветра і выконвае ролю рэгулятара ў цеплаабмене паміж вадой і паветрам.Калі праз лёд з паветра пранікае больш цяпла, чым паступае да яго з вады, то таўшчыня ледаставу павялічваецца і, калі, наадварот, - лёд падтайвае, яго таўшчыня памяншаецца. Нарастанне ледаставу адбываецца да таго часу, пакуль не ўсталюецца раўнавага паміж выдзеляным цяплом у паветра і паступаючым з вады. Гэта адбываецца разам са снегам, які абараняе водную масу ад страт цяпла.
Таўшчыню нарастаючага лёду можна спрагназаваць і разлічыць па формулам. Найбольш простай з іх з’яўляецца формула Ф.І. Быдіна:
Hл = A √∑ t,
дзе Hл – прагназіруемая велічыня таўшчыні лёду; A = 2, у выпадку, калі ў разліках бярэцца сума адмоўных сярэдніх сутачных тэмператур паветра ∑ t за ўвесь перыяд ільдоўтварэння і А = 11, калі ў разліках бярэцца сума адмоўных сярэдніх месячных тэмператур паветра.
Ускрыццё рэк (крыгалом). Вясной з пераходам тэмператур паветра праз 0о С пачынаецца таянне снегу на лёдзе і берагах ракі. Спачатку на паверхні лёду з’яўляецца всада, лёд цямнее. Далей разбурэнне лёду адбываецца пад уплывам сонечнай радяцыі, якая награвае ваду і берагі. Прыток талай вады з вадазбору вызывае падняцце ледаставу. Разбурэнне ледастау пачынаецца спачатку ў берагоў і на перакатах. Уздоўж берагоў узнікаюць вузкія палосы вады без лёду – закраіны. На ўчастках ракі з хуткім цячэннем, дзе лёд найбольш тонкі, утвараюцца адкрытыя водныя прасторы, альбо прамоіны. Пры дальнейшім падняцці ўзроўня ракі ледзяныя палі пачынаюць рухацца ўніз па цячэнню, адбываюцца так званыя зрухі лёду. Такіх зрухаў бывае некалькі. Месцамі на ледаставе з’яўляюцца праталіны і прамоіны. У дальнейшым лёд трэскаецца і дзеліцца на асобныя палі і крыгі. Ледзяныя палі і крыгі утвараюць крыгаход – масавы рух крыгаў уніз па цячэнню.
Зрухі лёду прадстаўляюць значную небяспеку для гідратэхнічных збудаванняў (мастоў, прыстаняў і інш.), у тым ліку і гідаметрычным вадамерным (палявым) пастам. Пры таянні лёду яго трываласць зніжаецца, ён разламваецца пад механічным уздзеяннем плыні на самастойныя крыгі.
Суадносіны ролі цеплавога і механічнага фактараў у разбурэнні лёду розныя і залежаць ад гідралагічнага рэжыму рэк і напрамку іх цячэнняў, а таксама ад метэаралагічных умоў у час таяння.У рэк, якія цякуцьз подня на поўнач, стайванне лёду да моманту крыгалому, як правіла, невялікае. Лёд разбураецца хваляй веснавога разводдзя, якая рухаецца з вярхоўяў. Пры крыгаломе на рэках, якія цякуць у шыротным напрамку альбо з поўначы на поўдзень, рашучую ролю выконвае таянне лёду, якое пачынаецца за 15-20 дзён да крыгалому (для Дона, напрыклад, за 30 дзён). Для гэтых рэк да моманту крыгалому тае каля 50 % таўшчыні лёду. Ён тае як з паверхні пад уплывам сонечнай радыяцыі, так і знізу пад уздзеяннем уздзеяннем пацяплўшых вод.
Веснавы крыгаход на шматлікіх рэках, асабліва якія цякуць з поўдня на поўнач, суправаджаецца магутнымі заторамі. Яны, як правіла, кароткачасовыя (некалькі гадзін, рэдка дзён), таму што лёд рыхлы і лёгка разбураецца. Яны суправаджаюцца хуткім пад’ёмам узроўня і значнымі разлівамі рэк.
Крыгалом рэк адбываецца ў лютым – сакавіку на паўночным захадзе СНД, у пачатку мая – на паўднёвым усходзе.
4.7. Асноўныя рысы гідрахімічнага і гідрабіялагічнага рэжыму рэк
4.7.1. Гідрахімічны сцёк
Велічыня мінералізацыі і хімічны склад рачных вод абумоўлены ў першую чаргу жыўленнем рэк паверхневымі і падземнымі водамі, а таксама узаемадзеяннем гэтых вод глебамі і горнымі пародамі басейна. Фарміраванне хімічнага складу рачных вод адбваецца ў саміх верхніх, добра прамытых слаях зямной кары. Сукупнае ўздзеянне клімату, метэаралагічных умоў, біялагічных фактараў прыводзіць да таго, што вада рэк адрозніваецца найменшай сярод водных аб’ектаў мінералізацыяй, рэзкай зменай складу і велічыні мінералізацыі на працягу года, па порам года. Найменшая мінералізацыя характэрна для паўнаводдзя і паводак, найбольшая - для летняй і зімовай межані. На рэках дажджавога альбо ледавіковага жыўлення апрасненне вады назіраецца летам.
Паміж расходамі вады і велічынёй мінералізацыі існуе адваротная сувязь: с павялічэннем расходаў вады памяншаецца мінералізацыя.
Са зменай жыўлення змяняецца на працягу года і суадносіны паміж утрываннем асноўных іонаў у рачной вадзе. У час паўнаводдзя і паводак у большасці рэк павялічваецца адноснае ўтрыманне іонаў HCO3- і Ca++, у межань SO4++ , Cl- і Na++.
Пры значнай розніцы ў складзе павехневых і падземных вод вадазбора рака можа быцюь аднесена да аднаго гідрахімічнага класу, а ў межань – да другога. Так, напрыклад, вады р. Лена зімой адносіцца да хларыднага класа, а ў паўнаводдзе – гідракарбанатнаму.
Інтэнсіўны водаабмен і турбулентнасць руху вады рэк садзейнічаюць выраўноўванню іх гідрахімічных паказчыкаў. З другога боку змяненне суадносін паверхневага і падземнага жыўлення, асінхроннасць паступлення ў раку вод рознага паходжання вызываюць змянені ў хімічным складзе рачных вод. Найбольш значныя змянені велічыні мінералізацыі назіраюцца па даўжыні рэк, асабліва калі яны перасякаюць розныя прыродныя геаграфічныя зоны. Найменшыя змяненні адбываюцца па жывому сячэнню ракі і практычна мінералізацыя не змяняецца па вертыкалі.
Паніжэнне веліыні мінералізацыі ўніз па цячэнню назіраецца ў рэк, якія маюць у вярхоўях значнае падземнае жыўленне. Уніз па цячэнню іх вада разбаўляецца з павялічэннем долі паверхневага жыўлення (р.Іжора, Орэдэж, Ленінградская вобл.). Мінералізацыя вады Волгі ўзрастае ад вярхоўеў да вусця прыкладна ў тры разы (ад 100 да 300 мг/л). У складзе яе вады ў вярхоўях перавагае HCO3- (каля 45-60 мг/л), у ніжнім цячэнні – колькасць SO4++ і Cl- прыблізна роўна HCO3-. Мала змяняецца мінералізацыя і іённы склад вады рэк, уся тэрыторыя басейнаў якіх знаходзіцца ў аднолькавых геаграфічных умовах (Прыпяць) і рэк з азёрным жыўленнем (Нява, Свір, Заходняя Дзвіна).