Інтенсівнасць термічных працэсаў, працягласць і час наступлення гідралагічных сезонаў моцна вагаецца у азёрах рзных памераў нават у адной і той жа геаграфічнай зоне. Буйныя глыбокія азёры адрозніваюцца термічнай інэрцыей, награванне і ахалоджванне іх ідзе марудна, чым мелкаводных вадаёмаў. Максімальныя тэмпературы і экстэрмальныя значэнні цеплазапаса у іх назіраюцца значна пазней. Для сутачнага і гадавога хода тэмпературы вады на розных глыбінях характэрна паніжэнне з глыбінёй амплітуды ваганняў і спазненне экстэрмальных значэнняў тэмпературы. Дзякуючы тэрмічнай інэрцыі вадаёмаў, унутрыгадавы ход тэмпературы паверхні азёр спазняецца ў параўнанні з ходамтэмпературы паветра. Вясной тэмпература вады ніжэй тэмпературы паветра, летам і восенню – вышэй. Амплітуда вагання тэмпературы вады ніжэй, менш, чым паветра. Аналагічны і суадносіны ваганняў тэмператур вады і паветра на працягу сутак: ў дзень вада халадней паветра і цяплей раніцой і ноччу.

Буйныя глыбокія вадаёмы адрозніваюцца цеплавой інэрцыяй, а г.зн. награванне і ахалоджванне іх вады адбываецца марудней, чым у рэках. Тэмпература вады рэк, якія выцякаюць у перыяд вясенне- летняга награвання ніжэй, чым у безазёрных рэк у тым жа рёне, а ў час ахалоджвання – вышэй. Так, напрыклад, сярэдняя месячная тэмпература вады ў вытока Нявы з Ладажскага возера ў маі-жніўні ніжэй сярэдняй месячнай тэмпературы упадаючых а азёры рэк на 1,5-3^о, а ўверасні-лістападзе на 0,6-1,7^о вышэй.

Цеплавое забруджванне. Для ахалоджвання розных агрэгатаў прамысловых прадпрыемстваў і асабліва цеплавых электрастанцый (ЦЭС) патрабуецца вялікая колькасць вады. Падагрэтыя воды скідваюцца ў вадаёмы-ахаладжальнікі, у якасці якіх выкарыстоўваюцца як спецыяльныя сажалкі, азёры і вадасховішчы. Сучасныя буйныя ЦЭС і ГРЭС магутнасцю 2100-2400 МВт патрабуюць для ахалоджвання сваіх агрэгатаў 70-90 м³/с вады і скідваюць у вадаемы-ахаладжальнікі цеплавыя струмені, сувымяральныя з сярэднімі гадавымі расходамі вады такіх рэк, як ВаронеЖ, Сейм, Сена, Лукомка. Паступленне падагрэтых вод у вадаёме ўплывае на на ўмовы жыцця водных арганізмаў і прадуктыўнасць вадаёмаў. Павышэнне тэмпературы вады да 30-33^о С можа прывесці да дэфіцыту кісларода ў днаі заморам рыбы.

У сувязі з уздзеяннем падагрэтых вод адбываецца цеплавое забруджванне вадаёмаў. Пад зонай цеплавога забруджвання падразумяваецца частка вадаёма, у якой перавышэнне назіраемай тэмпературы (н) над прыроднай (п) больш дапушчальнай велічыні (нормы). Абмежаванне па тэмпературы ў падаграванні вадаёмаў прыводзіцца да ўстанаўлення дапушчальнай тэмпературы: у Англіі, Францыі, Германіі да 30^о С, Польшчы – да 26^о. У СССР дазвалялася награваць ваду вадаёмаў летам на 3^о вышэй максімальнай прыроднай велічыні тэмпературы, зімой – на 5^о С.

Тэмпературныя класіфікацыі азёр. Вядучымі возеразнаўцамі сусвету (Ф.А.Фарэль, 1856, 1901; Іошымура, 1936; Хатчынсон і Лёффлер, 1956; В.Хомскіс, 1969; А.І.Ціхаміраў і інш.) былі прапанаваны тэрмічныя класіфікацыі азёр, якія улічвалі размеркаванне тэмпературы ў воднай масе і асаблівасці звязанай з тэрмікай цыркуляцыі вады.

---

Першая тэрмічная класіфікацыя азёр была распрацавана Ф.А.Фарэлем , якую можна назваць кліматычнай. Усе азёры сусвету ён падзяліў на тры тэрмічныя тыпы: палярныя, умераных шырот і трапічныя. Палярныя азёры адрозніваюцца на працягу ўсяго года тэмпературай ніжэй 4^о С. У азёрах гэтага тэпу зімой перавагае адваротная тэмператрная стратыфікацыя, а летам – цыркуляцыі. Азёры умераных шырот характарызуюцца летнімі тэмпературамі вышэй 4^о С, а зімой ніжэй 4^о С, прамой стратыфікацыяй летам, адваротнай – зімой, цыркуляцыяй пры гоматэрміі вясной і восенню. Трапічныя азёры маюць тэмпературу вады вышэй 4^о С на працягу ўсяго года. У азёрах перавагае прамая тэрмічная стратыфікацыя і зімовая цыркуляцыя.

Найбольш дыталёвая тэрмічная класіфікацыя азёр сусвету была распрацавана Хатчынчанам і Лёффлерам. У аснову выдзялення тыпаў азё былі пакладзены асаблівасці цыркуляцыі, звязанай з тэрмікай азёр. Па гэтаму прызнаку ўсе азёры былі падзелены на два асноўныя тыпы: галаміктычныя і мераміктычныя. Галаміктычныя адрозніваюцца поўнай цыркуляцыяй адзін ці некалькі разоў у гаду. Мераміктычныя адрозніваюцца вялікай розніцай шчыльнасці вады па вертыкалі, якая звязана з розніцай велічыні мінералізацыі. Пагэтаму цыркуляцыі ахопліваюць толькі верхні слой. Галамектычныя азёры ў сваю чаргу падзяляюцца на два падтыпы: діміктычныя і монаміктычныя. Діміктычныя азёры адрозніваюцца двумя перыядамі цыркуляцым (вясной і восенню) і устойлівай стратыфікацыяй летам і зімой. Гэты тып азёр характэрны для умеранай кліматычнай зоны. Монаміктычныя азёры характэрызуюцца адным перыядам цыркуляцыі вады ў год. У раёнах з трапічным ці умерана-цёплым кліматам распаўсюджаны цёплыя монаміктычныя азёры, якія адпавядаюць трапічным азёрам па Фарэлю, а ў палярных раёнах – халодныя монаміктычныя азёры адпавядаюць палярным азёрам. Мераміктычныя азёры азанальны і сустракаюцца ў розных раёнах сусвету.

В.Хомскіс прапанаваў тэрмагыбінную класіфікацыю азёр, якая была распрацавана для азёр Літвы. У якасці класіфікацыйнага прызнака была прынята рознасць тэмпературы прыдоннага слоя вады летам (t_л) і зімой (t_л): ∆t = t_л - t_з, якая залежыць не толькі ад абсалютнага значэння глыбіні возера, але і ад формы яго катлавіны і звязанным з гэтым ветравым перамешваннем. Па гэтаму прызнаку азёры дзеляцца на чатыры групы: тэрмічна вельмі глыбокія (∆t 0), тэрмічна глыбокія (0,5^о < ∆t < 5^о), сярэднеглыбокія (5^о < ∆t < 15^о), мелкаводныя (∆t 20^o).

А.І.Ціхаміраў распрацаваў тэрмічную класіфікацыю прэсных азёр умеранай кліматычнай зоны. У аснову класіфікацыі былі пакладзены асаблівасці гадавога цыклу тэрмічнага рэжыму у першую чаргу летняга перыяду. Згодна з класіфікацыяй азёры падзяляюцца на тры класы: эпітэрмічныя, гіпатэрмічныя і метатэрмічныя. Да эпітэрмічных азёр адносяцца неглыбокія (4-6 м) азёры, вада якіх на працягу усяго года бязледнага перыяду знаходзяцца ў стане гомотэрміі ці слаба выражанай прамой стратыфікацыі, а зімой адбываецца падлёднае награванне вады ад дна. Клас гіпатэрмных азёр уключае буйныя глыбокія азёры. Веснавое награванне і асенняе ахалоджванне ў іх працяглае і суправаджаецца тэрмабарам. Летам добра выражаны эпі-, мета- і гіпалімніон. Гіпалімніон займае большую частку аб’ёма возера. Прамежкавае палажэнне займае клас метатэрмічных азёр. Азёры гэтага класа маюць глыбіні 6-10м, у якіх летам узнікаюць усе вертыкальныя тэрмічныя зоны, але металімніон спачатку асенняга ахалоджвання апускаецца ў прыдонныя слаі.

---

Лядовыя з’явы. Для азёр характэрны тыяж заканамернасці ўтварэння розных форм лёду, працэсаў замярзання і ўскрыцця, што і для рэк. Аднак, для азёр яны маюць некаторыя асаблівасці, якія звязаны з большым цеплазапасам азёр, узаемадзеяннем ветру, хваляў і цячэнняў. Так, унутрыводны лёд утвараецца толькі ў слаях, якія інтенсіўна перамешваюцца. На участках, дзе перамешваецца вада да дна ўзнікае донны лёд. Тонкая ледзяная плёнка – сала – бывае на паверхнасці азёр у ціхае марознае надвор’е. Заберагі ўзнікаюць на закрытых ад ветру месцах. З паламанага ветрам і хвалямі сала і заберагаў утвараецца блінчаты лёд – акруглыя крыгі. Пры моцным ветравым хваляванні на берагах буйных азёр бываюць наплескі – зледзяненне прыбярэжных скал у час прыбою. На адмелых берагах награмаджаюцца валы з выкінутых на бераг льдзін, якія дасягаюць 1,5-2 м у вышыню. Пры далейшым выхалоджванні возера заберагі нарастаюць у бок адкрытай часткі. Да іх прымярзае сала і плаваючыя льдзіны. Возера паступова пакрываецца суцэльным ільдом.

Перыяд ахалоджвання возера ( ) ад некаторай тэмпературы (Т_і) да тэмпературы замярзання залежыць ад яго цеплазапасу прапарцыянальна памерам возера (сярэдняй глыбіні Н_ср) і адваротна прапарцыянальна інтенсіўнасці цеплааддачы ( ):

(Н_ср Т_і)/ .

У лічніку формулы прыведзены цеплазапас стаўба вады сячэннем 1 см². У залежнасці ад цеплазапасу азёр, інтенсіўнасці ахалоджвання вады і метэаралагічных умоў перыяд льдоўтварэння вагаецца як па розным азёрам, так і на адным возеры ў розныя гады. Малыя мелкаводныя азёры могуць замёрзнуць на працягу адных сутак. На сярэдніх і буйных мелкаводных азёрах паміж з’яўленнем на іх паверхні першых лядовых утварэнняў і ледаставам праходзіць ад 3-5 да 15-20 дзён. Цэнтральныя часткі буйных азёр доўгі час пасля замярзання прыбярэжнай зоны і заліваў (да 1-1,5 месяцы) астаются адкрытымі, а ў мяккія зімы ці пры моцных вятрах не замярзаюць зусім. На азёрах правільнай формы замярзанне ідзе паслядоўна, канцэнтрычнымі зонамі ад берагоў да цэнтру.

Азёрны лёд мае слаістую будову. На паверхні вады ляжыць водны крышталічны найбольш празрысты лёд. На яго паверхні. Пры выхадзе вады па трэшчынам, з прапітанага вадой снегу утвараецца водна-снегавы лёд (наслуз), мутна-белы з малой празрыстасцю. Пры падтайванні і наступным змярзанні снегу на ільду ўзнікае снегавы лёд. Нарастанне азёрнага лёду, так як і на рэках, залежыць ад рознасці паміж цеплавой плынню, якая паступае з вады да ніжняй паверхні лёду і цеплавой плынню праз лёд у паветра.

Ледастаў азёр падвяргаецца тэрмічным дэфармацыям, звязаным са змяненнем шчыльнасці лёду пры ваганнях тэмпературы і ваганнямі ўзроўня вады, вызваннымі дзейнасцю ветру. Пры рэзкай змене тэмпературы паветра адбываюцца разрывы ледастава – трэшчыны, якія часта ўзнікаюць у адных і тых жа участках возера. З паніжэннем узроўня вады звязана асяданне лёду на дно мелкаводдзяў і разрыў яго на іх межах. Таўшчыня лёду ва ўмераных шыротах вагаецца ад некалькіх см у раёнах з няўстойлівай і мяккай зімой да 1,5-2 м і болей ва ўмовах суровага кантынентальнага клімату.

---

Ускрыццё вадаёмаў адбываецца пад уздзеяннем тэрмічных фактараў – сонечнай радыяцыі, у тым ліку і пранікаючай праз лёд, адвектыўнага цяпла паветраных мас, цяпла, які паступае з талымі і дажджавымі водамі, і механічных фактараў – уздзеяннем цякучых вод і ветру.Па меры таяння снегу, праз лёд пранікае ўсё больш сонечнай радыяцыі, якая часткова награвае ваду, часткова траціцца на таянне лёду, якое адбываецца як зверху, так і знізу ільда. На ніжняй мяжы лёду тае каля 1/3 агульнай таўшчыні лёду. На малых азёрах лёд тае на месцы. На буйных азёрах пасля ўтварэння закраін ледастаў пад уздзеяннем ветру разламваецца. Назіраецца дрэйф лёду і часта награмаджэнне яго на берагі. Частка лёду выносіцца выцякаючымі з возера рэкамі.

6.8. Цячэнні

Цячэннямі называецца гарызантальнае перамяшчэнне водных мас пад уздзеяннем розных метэаралагічных фактараў: ветру, сцёку з вадазбору і з самога вадаёма, неаднарорднасці шчыльнасці вады, змянення атмасфернага ціску і іншых. Цячэнні характарызуюцца хуткасцю і напрамкам, які паказвае куды перамяшчаюцца водныя масы. Асноўымі сіламі, якія вызываюць цячэнні ў азёрах, з’яўляюцца: уздзеянне ветра на водную паверхню (датыкальная напруга) і гравітацыйныя сілы (гарызантальная састаўляючая сілы цяжару). Акрамя таго, на цячэнні ўздзейнічаюць другарадныя сілы, якія ўзнікаюць толькі пры руху вады і могуць значна паўплываць на ўжо ўзнікшы рух вады. Да іх адносяцца: сіла ўнутранага трэння, сіла інэрцыі (інэрцыонныя сілы), адхіляючая сіла кручэння зямлі (сіла Каріоліса) і цэнтрабежная сіла. Сіла ўнутранага трэння з аднаго боку, вызывае перадачу момант руху ад аднаго слоя да другога, с другога – прыводзіць да дысіпацыі (разсейванню) энэргіі і паслабляе цячэнне.

Значны ўплыў на цячэнні у азёрах робяць марфаметрычныя асаблівасці катлавін: абрыс вадаёма ў плане, памеры акваторыі, глыбіня і рэль’еф дна. Аднак, найбольшае значэнне ў буйных азёрах маюць ветравыя і шчыльнасныя цячэнні, а ў малых праточных – сцёкавыя цячэнні.

Ветравыя, ці дрэфавыя цячэнні ўзнікаюць у выніку трэння ветравых патокаў на водную паверхню і ціску яго на схілы ветравых хваляў. Паміж хуткасцю ветра (U, м/с) і хуткасцю вызванага ім паверхневага цячэння (U_o, м/с) існуе залежнасць:

U_o = A U ,

дзе - геаграфічная шырата, А – ветравы каэфіцыент, які вагаецца ў межах 1-1,5 %, але ў некаторых вадаёмах дасягае 3-6 %. Хуткасці дрэйфавых цячэнняў на буйных вадаёмах звычайна не перавагае 30-60 см/с. Так, на Анежскім возеры пры ветру 8 м/с яны дасягаюць 30 см/с, пры ветру 15 м/с (моцны вецер) – 50 см/с, на Байкале пры моцных асенніх вятрах – 40-70 см/с.

Згонна-нагонныя працэсы. З глыбінёй хуткасць цячэнняў у выніку трэння, і асабліва ва ўмовах вертыкальнай стратыфікацыі шчыльнасці вады, памяншаецца. Напрыклад, максімальная хуткасць паверхневых цячэнняў Ладажскага возера дасягалі 30 см/с, на глыбіні 25 м – каля 20 см/с, а на глыбіні ўжо 50 м – усяго 12-13 см/с. Дрэфавыя цячэнні вызываюць згоны і нагоны – перамяшчэнні водных мас, якія ўзнікаюць у выніку захопу паветрам верхняга слою вады у падветранага берага (згоннага) і перамяшчэнню яго да наветранага (нагоннага). У выніку працяглага устойлівага стану такіх умоў узнікае адпаведны ухіл воднай паверхні. Рознасць узроўня вады на згонным і нагонным участках акваторыі (∆h) вызначаецца па формуле:

---

∆h = 2*10⁶ (U2 D / gH) cos α,

дзе α – вугал паміж па галоўнай восі возера і напрамкам ветру, D – хуткасцьветру на вышыні флюгера (10 м), Н – сярэдняя глыбіня возера па профілю па напрамку перамяшчэння хваляў. Пры згонах і нагонах узнікаюць кампенсацыйныя цячэнні, накіраваныя у супрацілеглым напрамку дрэфавым цячэнням. Яны, як правіла, праходзяць на глыбіні ці ў прыдонных слаях вадаёма.Згонна-нагонныя ваганні ўзроўню найбольш значныя у адмелых берагоў, дзе кампенсацыйныя цячэнні па прычыне трэння аб дно значна паслаблены, чым на значных глыбінях. Так, у паўднёвых адмелых берагоў Ладажскага возера і ў мелкаводных залівах Арала яны дасягаюць 2 метраў.

Шчыльнасныя цячэнні добра выражаны на буйных і глыбокіх азёрах,дзе найбольш ярка выражана вертыкальная неаднароднасць размеркавання тэмпературы і звязанай з ёю шчыльнасць вады. Гэты тып цячэнняў добра выражаны ў перыяды награвання і ахалоджвання вадаёмаў, калі розніца тэмпературы цэнтральных і прыбярэжных участкаў дасягае максімума. У такіх азёрах шчыльнаснай цыркуляцыяй можа быць ахоплены слой вады да 45 м (Ладажскае возера) і нават да 100-150 м (Байкал). Хуткасці такіх цячэнняў у паверхневых слаях дасягаюць 25-35 см/с, а на глыбіні 50 м – 10-12 см/с. Дзякуючы ўздзеянню сілы Каріоліса, шчыльнасныя цячэнні на глыбіні ўтвараюць замкнёныя гарызантальныя цыркуляцыі, накіраваныя ў перыяд награвання вадаёма супраць гадзіннікавай стрэлкі, а ў перыяд ахалоджвання – па гадзіннікавай стрэлцы.

Сцёкавыя цячэнні. Даволі часта ў праточных (сцёкавых) азёрах узнікаюць сцёкавыя цячэнні. У гэтых выпадках ухіл воднай паверхні возера, асабліва невялікіх азёр, ствараецца прытокам і сцёкам. У большасці выпадках у азёрах такія перакосы воднай паверхні невялікія. Адпаведна малыя і хуткасці сцёкавых цячэнняў. Як правіла, ў буйных азёрах яны не перавышаюць 10-20 см/с. Акрамя таго, значны ўплыў на сцёкавыя цячэнні робіць вецер. Таму “у чыстым выглядзе” сцёкавыя цячэнні добра выражаны толькі зімой.

6.9. Ветравыя хвалі і сейшы

Галоўнай прычынай узнікненя хваляў на азёрах з’яўляецца ўздзеянне ветру на іх паверхню. Ветравыя хвалі з’яўляюцца гравітацыйнымі, так як уздзеянне ветра на водную паверхню выводзіць паверхню вады із раўнавагі, а сіла цяжару застаўляе яе вяртацца ў першапачатковы стан. Ваганні часцінак вады пры дастатковай глыбіні возера адбываецца па арбітам. Пры малых глыбінях трэнне іх аб дно ўздзейнічае на на рух вады і арбіты часцінак з глыбінёй прыймаюць форму элліпса з большай воссю, выцягнутай па напрамку руху хваляў. У дна часцінкі вады рухаюцца толькі ў гарызантальным напрамку. Сячэнне некалькіх паслядоўных хваляў вертыкальнай плоскасцю ў галоўным напрамку іх руху прадстаўляе ветравы профіль, на якім добра відаць асноўныя элементы ветравых хваляў.

Сярэдняя хвалявая лінія – гарызантальная ліні, якая перасякае хвалявы профіль так, што агульныя плошчы вышэй і ніжэй гэтай лініі роўныя. Грабень хвалі – частка хвалі, якая знаходзіцца вышэй сярэдняй хвалявай лініі, вяршыня хвалі – самая высокая кропка на грэбні. Упадзіна (лагчына) хвалі – частка хвалі, якая знаходзіцца паміж двумя суседнімі грабянямі ніжэй сярэдняй хвалявай лініі, падэшва хвалі – самая нізка кропка на лагчыне хвалі. Фронт хвалі – лінія вяршыняў грабянёў у плане. Галоўны напрамак распаўсюджвання хваляў – напрамак, перпендыкулярны фронту хвалі. Вышыня хвалі (h) – перавышэнне вяршыні хвалі над падэшвай. Даўжыня хвалі (λ) – адлегласць паміж двумя суседнімі вяршынямі ці падэшвамі. Крутасць хвалі (ε) – адносіны вышыні хвалі да яе даўжыні:

---

Смотрите также файлы

• n1.doc

• Tema_1_GIDROLOGIYa_SVOJSTVA_VODY.doc

• Tema_3_GIDROLOGIYa_OZERA.doc

• Tema_4_GIDROLOGIYa_VODOKhRANILISchA.doc

• Tema_5_GIDROLOGIYa_LEDNIKI.doc