РЕКИ
План: Ø Ø Ø Ø Ø Морфология и морфометрия реки и ее бассейна. Питание рек. Водный режим. Речной сток. Классификация рек по водному режиму. Движение речных наносов. Термический и ледовый режим рек. Химический состав речных вод. Рациональное использование рек.
Река – естественный водный поток, протекающий длительное время в выработанном им углублении – русле. Все реки, протекающие по той или иной территории, образуют речную систему. Речная система включает главную реку и притоки. В основе выделения главной реки положены следующие признаки: Ø протяженность, Ø водность, Ø осевое положение в речной системе, Ø относительный возраст речной долины (долина главной реки более старая, чем у ее притоков). Реки, впадающие в главную реку, называются притоками первого порядка их притоки – притоками второго порядка и т. д. Порядковый номер притока указывает на удаленность от главной реки, но ничего не говорит о ее величине. Притоки могут быть левыми и правыми и определяются по направлению течения реки (лицом к устью). Исток – это место, где река берет сове начало. Устье – конечный участок реки или место ее впадения в море, озеро, залив или другую реку.
Топ-10 самых протяженных рек мира № Реки Длина, км 1 Амазонка 6992 (7025) 2 Нил 6852 3 Янцзы 6300 (по другим данным 5800) 4 Миссисипи – Миссури Джефферсон 6275 (по другим данным 6420) 5 Енисей – Ангара – Селенга – Идэр 5539 6 Хуанхэ 5464 7 Обь – Иртыш 5410 8 Лена – Витим 5100 9 Амур – Аргкнь – Мутная протока – Керулен 5052 10 Конго – Луалаба – Лувуа – Луапула – Чамбеши 4700
Крупнейшие реки России
Река несет свои воды от истока к устью Все течение реки условно можно разделить на три части: Ø Верхнее течение – это участок реки, прилегающий к истоку. Ø Нижнее течение – к устью. Ø Среднее течение – между ними. Обычно количество воды от верхнего к нижнему течению возрастает, уклон дна и русла понижается, меньше становится размывающая способность потока
Поверхность с которой вода стекает в одну и ту же реку называется бассейн реки. Бассейны рек входят в бассейны морей и океанов. Все воды суши Земного шара относят к областям внешнего и внутреннего стока. Ø Область внутреннего стока – часть суши лишенная связи через речные системы с Мировым океаном. Она занимает 22% площади суши Земли. Область внутреннего стока значительна на материках Африка, Австралия, и в Азии. Ø Ø Ø Область внешнего стока – часть суши с которой реки несут воду в моря Мирового океана. Эта область составляет 78% площади суши Земли и в ней выделяют бассейны четырех океанов: Бассейна Атлантического океана – это 35% площади суши (Пример: р. Амазонка, Миссисипи, Парана, Нил и др. ). Бассейн Тихого океана – это около 15% площади суши (Пример: р. Амур, Янцзы, Хуанхэ и др. ). Бассейн Индийского океана – это около 14% площади суши (Пример, р. Инд, Ганг, Замбези, Дарлинг и др. ). Бассейна Северного Ледовитого океана – это 14% площади суши (Пример: р. Макензи, крупные сибирские реки: Обь, Енисей, Лена и др. ).
Бассейны разделены водоразделами Водоразделы на материках подразделяются на 3 группы: Водоразделы, которые проходят по зонам максимальных высот современного рельефа; Пример: главный водораздельный хребет Австралии, Анды. 1. Водоразделы, которые не всегда совпадают с зонами максимальных высот: Пример: западная часть Северной Америки, Центральная Азия, Тибет, Гималаи, Южная Азия и Европа. 2. Водоразделы не совпадающие с орографией и пересекающие горные хребты: Пример: Хуанхэ, Янцзы, главный водораздел Кавказа и Восточная Африка. Это объясняется историей формирования территории. 3.
В результате размыва нечетко выраженных водоразделов возникает бифуркация рек – раздвоение водной массы одной реки. Водоразделы разграничивают бассейны рек, морей и океанов. Главный водораздел Земли (ГВЗ) – это линия разграничивающая бассейны Северного Ледовитого и Атлантического океанов от бассейнов Тихого и Индийского океанов. ГВЗ проходит через все материки за исключением Австралии. Проходит по Кордильерам, Андам, Драконовым горам, Восточной Африке, восточному Средиземноморью, югу Иранского нагорья, Тибету, горам Центральной Азии, Северной Монголии и Дальнему Востоку
Бассейны океанов
Морфометрические характеристики реки
Морфометрическими характеристиками речной системы являются: протяженность составляющих ее рек, их извилистость, густота речной сети. Ø Протяженность речной системы – суммарная длина всех рек системы, определяемая по карте крупного масштаба. Ø Степень извилистости определяется коэффициентом извилистости (К) – это отношение длины реки (L) к длине прямой линии соединяющий исток и устье (AB) K = L/AB Ø Густота речной сети (Д) – отношение суммарной протяженности всех рек рассматриваемой речной сети (L) к площади бассейна (S). Д = L/S (км/км 2) (Д) зависит от климата (в первую очередь от количества и режима осадков и испарения), геологического строения и характера рельефа местности, особенностей почвенно растительного покрова.
Физико-географические факторы, влияющие на густоту речной сети: Ø Влияние атмосферных осадков: максимальная в ЭШ, к ТШ ↓, здесь формируются значительные бессточные области в УШ ↑, к ПШ ↓. Ø Влияние рельефа: в горах, на наветренных склонах, где осадков больше, чем на равнинах, и при грунтах менее проницаемых величина больше, чем на равнинах. Ø Влияние почвенно-растительного покрова: почвы различаются по способности впитывать воду (малая инфильтрация – величина ↑, большая инфильтрация – величина ↓. В лесных районах большая фильтрация воды, – показатель ↓, чем в безлесных. К тому же лесная растительность способна задерживать до 50% выпадающих осадков.
Морфологическими характеристиками реки являются поток и русло
Русло реки – углубление в речной долине, по которому постоянно течет водный поток. Река вырабатывает русло т. к. течет от истока под действием силы тяжести или под напором. У большинства рек русло врезано в земную поверхность. Некоторые реки текут в переуглубленных руслах. У некоторых рек русла выше равнин по которым они протекают. Пример: Миссисипи, Хуанхэ. На таких реках часты прорывы, грозящие наводнениями.
Морфологическими характеристиками русла являются водное сечение реки и продольный профиль (1) Ø Поперечное сечение русла, заполненное водой – это водное сечение реки, в котором различают живое сечение и мертвое пространство. Ø Живое сечение – часть водного сечения реки, в котором наблюдается движение воды. Ø Мертвое пространство – часть водного сечения реки, где течение отсутствует, т. е. есть неподвижные участки. Ø Водное сечение реки характеризуется: площадью, шириной, средней и максимальной глубиной, гидравлическим радиусом (полевая практика по гидрологии).
Морфологическими характеристиками русла являются водное сечение реки и продольный профиль (2) Площадь поперечного сечения (F) определяется в результате промеров глубин по всему поперечному сечению через определенные интервалы. F = ⅔ BH, где B – ширина русла, H – наибольшая глубина русла. Ширина реки – расстояние между урезом левого к правому берега реки. Средняя глубина (H ср. ): H ср. = F/B, где F – площадь водного сечения, B – ширина русла. Гидравлический радиус (R) – отношение площади водного сечения (F) к смоченному периметру (P), т. е. к длине линии соприкосновения потока с его ложем. R = F/P где, F – площадь водного сечения, P – гидравлический радиус.
Скорость течения – путь, пройденный частицей воды за единицу времени. Линии распределения равных скоростей – изотахи. Струя в потоке, имеющая наибольшую скорость – динамическая ось, Струя наибольших скоростей воды на поверхности потока – стрежень. Скорость течения зависит от: падения, уклона, глубины, наличия водной растительности, степени шероховатости дна, наличия ледяного покрова. Существует определенная закономерность в распределении скорости по глубине и ширине реки. При открытом русле наибольшая скорость наблюдается у поверхности воды или несколько ниже и над линией наибольших глубин вдоль русла фарватером. Наименьшие у дна и берегов. От поверхности ко дну скорость уменьшается медленно, затем быстро. Под влиянием ледяного покрова, ветра, растительности, неровностей дна и берегов это распределение скоростей нарушается.
Русло реки характеризуется продольным профилем Продольный профиль – это график изменения отметок дна и водной поверхности вдоль русла. На горизонтальной оси графика откладывается расстояние по длине реки, на вертикальной – абсолютные или условные отметки дна (обычно по линии наибольших глубин) и уровня воды. Продольный профиль дна русла и водной поверхности отличаются: первый представляет собой всегда волнистую линию, второй – плавную линию. Продольный профиль реки может быть: Ø плавновогнутым, Ø прямолинейным, Ø выпуклым, Ø ступенчатым Характер продольного профиля определяется геологическим строением и рельефом речного бассейна и деятельностью самого потока (эрозионно аккумулятивной). По характеру продольного профиля можно судить о возрасте реки. У молодых рек продольный профиль не выработан – в русле часты пороги и водопады.
Продольный профиль характеризуется падение и уклоном. Падение (∆h) – разница высот двух точек на каком либо участке реки или разница высот между истоком и устьем. ∆h = h 1 – h 2 Уклон (i) – отношение падения (∆h) к длине участка или к длине реки (l). i = ∆h / l (м/км, см/км, ‰). Падение и уклон зависят от рельефа местности по которой протекает река. Они влияют на скорость течения реки, чем больше уклон, тем больше скорость течения реки.
Енисей Амударья Длина отрезка реки, км Высота над уровнем моря Исток 1500 Исток 2900 400 800 350 2000 450 770 450 1950 750 560 600 1250 900 480 900 650 1500 130 1200 350 2100 70 1800 120 2550 30 2100 60 2540 52 Осиповский порог 3000 20 4127 0
Выработка продольного профиля равновесия реки на различных стадиях регрессивной эрозии (б 0 а 0 ; б 1 a 1, б 2 а 2); А истоки реки, Б базис эрозии
Питание реки – поступление в реку дождевых, подземных, талых снеговых, ледниковых вод. Роль того или иного источника питания их сочетание и распределение во времени зависит главным образом от климатических условий. Ø Для рек в условиях теплого климата (ЭШ, ТШ) основное питание – дождевое (Пример: р. Амазонка, Парана, Меконг и т. д. ) Ø Ø Ø Вторым по важности является снеговое питание, особенно для УШ, АШ. Ø Последнее место по значимости приходится на ледниковое питание (около 1% стока рек мира). Третье место в мире занимает питание подземными водами по общему поступлению воды в реки.
В зависимости от питания количество воды в реке изменяется Режим реки – закономерное изменение состояние водного объекта во времени, в зависимости от климатических условий. Режим реки проявляется в виде колебания уровня и расхода воды в реке, ледовых явлениях, температуре, составе и концентрации растворенных в воде веществ и наносов. Режим реки характеризуется чередование периодов повышения и понижения водности реки. Половодье – ежегодно повторяющееся в одно и то же сезон относительно длительное и значительное увеличение количество воды в реке, сопровождающееся подъемом уровня. Паводок – относительно кратковременные и непериодические подъемы уровня воды в реке, вызываемые поступлением в реку дождевых и талых вод. Межень – наиболее низкое стояние воды в реке связанное с резким снижением притока воды с площади водосбора.
Гидрограф график изменения во времени расходов воды в реке за год или часть года (сезон, половодье или паводок и др. ). Строится на основании данных о ежедневных расходах воды в месте наблюдения за речным стоком. На оси ординат откладывается величина расхода воды, на оси абсцисс — отрезок времени. 1 – фаза половодья ( с выраженным снеговым питанием), 2 – фаза – паводка ( с выраженным дождевым (реже ледниковым) питанием), 3 – фаза межени (с выраженным подземным питанием) Пример гидрографа реки в умеренном континентальном типе климата
В зависимости от питания и режима формируется речной сток Ø Речной сток – количество воды, протекающее через водное сечение реки за определенный период времени. РС характеризуется: расходом воды (Q), объемом (W), модулем (M), слоем (У), коэффициентом стока (K) Ø Расход воды (Q, м 3/сек) – количество воды, протекающее через живое сечение реки за единицу времени. Расход воды определяется за сек, мин, час, сутки, за длительный период – сезон, год – это сток. Объем стока (W, м 3 или км 3) – количество воды, протекающее в русле реки через замыкающий створ за промежуток времени Т суток; Модуль стока (М, л/с*км 2) – количество воды, стекающей с единицы площади в единицу времени; Слой стока (Y, мм) – слой воды в миллиметрах, равномерно рас пределенной по площади бассейна (F) и стекающей с водосбора за некоторый промежуток времени Т суток; Коэффициент стока ( ) – отношение величины слоя стока с данной площади за некоторый промежуток времени к величине слоя атмосферных осадков, выпадающих на эту площадь за тот же промежуток времени, т. е. коэффициент стока – величина безразмерная. Ø Ø Ø На речной сток оказывает влияние комплекс природный условий: климат, геологическое строение, почвенно растительный покров, наличие озер, болот а также природообразующая деятельность человека.
На речной сток оказывает влияние комплекс природный условий: Ø Ø Ø климат, геологическое строение, почвенно растительный покров, наличие озер, Наличие болот, природообразующая деятельность человека.
1. Влияние климата на речной сток: чем больше количество осадков и меньше испаряемость, тем выше увлажнение и тем значительнее сток Ø В ЭШ ГКО – 2000 мм и более величина испаряемости 1500 мм. Годовой слой стока (ГСС) – 600 1500 мм. Ø В ТШ ГКО↓ до 200 – 300 мм, а величина испаряемости ↑ до 1500 – 2500 мм. Величина ГСС ↓ до 50 мм и менее. Однако в тропических широтах формируется несколько типов климата и кроме тропического присутствует экваториальный тип климата (Индостан, Индокитай) под влиянием летних муссонов приносящих Эвм с Индийского океана сток ↑ до 600 мм и более. Ø В УШ ГКО – 500 – 1000 мм, испаряемость – 400 800 мм, сток – 200 600 мм, ↑ на побережьях и наветренных склонах гор и ↓ к центральным районам материков до 50 мм. Ø В приполярных Ш ГКО – 300 – 200 мм и менее, испаряемость 200 мм, сток – 200 – 600 мм. Достаточно значительный сток на фоне снижения ГКО объясняется присутствием многолетней мерзлоты. Сток проходит по мерзлым грунтам, препятствующим просачиванию влаги. Климат влияет на сток как непосредственно, так и опосредованно, через рельеф, почвы, растительность, которые находятся в тесной зависимости от климата.
2. Рельеф воздействует на сток. Ø Особенно велико влияние гор. Ø Важна высота, крутизна, общий уклон поверхности, положение склонов к влагонесущим потокам (наветренные или подветренные склоны). Пример: на наветренных склонах Гималаев, Кордильер сток более 1500 мм. Ø Таким образом, сток ↑ с высотой, на выпуклых формах рельефа, наветренных склонах гор, ↓ на вогнутых формах рельефа, во внутренних частях гор. 3. Влияние почв на сток разнообразно. Ø Если почва слабо впитывает воду поверхностный сток ↑, и наоборот при тех же климатических условиях, но хорошей инфильтрации почв поверхностный сток ↓. 4. Влияние растительности на сток различно. Ø Пример, лес оказывает водорегулирующее влияние на сток с одной стороны ↑, с другой ↓. Так кроны деревьев способны задерживать до 50% выпадающих осадков. Ø На промерзших грунтах открытых пространств весенний сток больше, чем под лесной растительностью способной защитить почву о промерзания, и тем ↑ инфильтрацию весной. Ø Кроме того различные типы почв под разной растительностью обладают различной инфильтрационной способностью.
5. Влияние озер на сток. Ø Они могут ↓ сток за счет испарения с поверхности озера, но вместе с тем являться регуляторами стока (особенно крупные озера). 6. На влияние болот на сток нет единого мнения: Ø одни ученые считают, что болота ↓ сток, т. к. втягивают с соседних территорий поверхностные и подземные воды на свое питание; Ø другие считают, что заметного влияния на речной сток болота не оказывают; Ø третья точка зрения – влияние болот на речной сток в разных физико географических условиях проявляется по разному. 7. Влияние на сток хозяйственно деятельности человека. Ø Поверхностный сток ↓ на распаханных пространствах, где значительная часть атмосферных осадков просачивается в почвогрунт; при строительстве ГЭС, заборе воды на хозяйственно бытовые нужды, снегозадержание, орошение.
Классификация А. И. Воейкова (1884) (климатическая ”реки это продукт климата” Ø Ø Ø Ø Ø 1 тип. Реки, получающие воду от таяния снега на равнинах и невысоких горах (до 1000 м). В чистом виде этот тип не существует нигде. Приближены к этому типу северная часть Сибири и Северной Америки. 2 тип. Реки, получающие воду от таяния снега в горах. К этому типу приближаются реки западных горных массивов, занимающих середину Азии (Инд, Сырдарья в верхних течениях и др. ). 3 тип. Реки, получающие воду от дождей и имеющие половодье в летнее время. Этот тип рек характерен для областей с тропическими дождями и муссонами (Амазонка, Конго и др. ). 4 тип. Реки, с половодьем вызванным таянием снега весной или в начале лета, причем значительная часть воды рек доставляется дождями. К этому типу относятся реки стран с суровой и снежной зимой и дождливым летне осенним периодом (реки Восточно европейской, Западно Сибирской равнин. ). 5 тип. Вода доставляется дождями. Сток выше холодные месяцы. Этот тип преобладает в Средней и Западной Европе. 6 тип. Реки получают воду только в дождливое время осенью и зимой. Сток выше в холодный период. Летом реки нередко пересыхают. 7 тип. Отсутствие рек и вообще постоянных водотоков вследствие сухости климата (Сахара, Каракумы, Кызылкум и др. ). 8 тип. Страны, где дождливое время коротко и реки имеют воду тогда и несколько после, а в остальное время пересыхают или превращаются в ряд луж с подземным течением в промежутках между ними. 9 тип. Страны без рек вследствие того, что они сплошь покрыты снегом и ледниками. (Гренландия и др. ).
Классификация рек СССР Б. Д. Зайкова (1946) основана на внутригодовом распределении стока и некоторых других гидрологических характеристиках. Ø Ø Ø Группа А - реки с весенним половодьем, обусловленным таянием снежного покрова наиболее широко распространены на территории СССР. Включает: 1 тип – Казахстанский, характеризующийся исключительно резкой и высокой волной половодья, низким до полного пересыхания рек стоком в остальное время года. 2 тип – Восточноевропейский, имеет высокое половодье, низкую летнюю и зимнюю межени и повышенный сток осенью. 3 тип – Западносибирский, имеет невысокое растянутое и сглаженное половодье, повышенный летне осенний сток и низкую зимнюю межень. 4 тип – Восточносибирский, отличается высоким весенним половодьем, систематическими летне осенними паводками и очень низким стоком зимой. 5 тип – Алтайский, характеризующийся невысоким, растянутым, гребенчатого вида весенним половодьем, повышенным летним стоком и низким стоком зимой. Группа Б - реки с половодьем в теплую часть года, встречаются на Дальнем Востоке и в высокогорных областях Средней Азии и Кавказа. Включает: 1 тип – Дальневосточный, имеет невысокое сильно растянутое гребенчатого вида половодье в летне осенний период и низкий, вплоть до полного истощения запасов грунтовых вод и промерзания рек. Сток в холодную часть года. . 2 тип – Тянь-Шаньский, отличается от дальневосточного типа меньшей амплитудой основных волн половодья и налагающейся на нее второстепенной волны и стоком в холодную часть года. Группа В - реки с паводочным режимом. Протекают в горных и предгорных районах Крыма, Кавказа, Карпат, имеют в основном дождевое питание. Включает: 1 тип – Причерноморский, имеет паводочный режим в течение всего года. 2 тип – Крымский, характеризуется также повышенным паводочным режимом, но в отличие от причерноморского, имеет ясно выраженный летний и летне осенний период, в течение которого паводки встречаются редко, и устанавливается межень, некоторые реки в это время года даже пересыхают. 3 тип – Северокавказский, характеризуется паводочным режимом в теплую часть года и устойчивой меженью в холодную часть года.
В основу классификации водного режима рек М. И. Львовичем (1945) было принято два основных признака: 1 – источники питания рек 2 – внутригодовое распределение стока Каждый из четырех источников питания (дождевое, ледниковое, снеговое, подземное) в известных условиях может оказаться: Ø почти единственным (почти исключительным), составляя более 80% всего питания, Ø иметь преимущественное значение в питании реки (50 до 80%) Ø может преобладать (менее 50%) среди других источников, также играющих в нем значительную роль. Указанный диапазон градации (80 50%) относится ко всем видам питания, кроме ледникового. В ледниковом диапазон уменьшается до 50 25%. Сток бывает весенним, летним, осенним и зимним. При этом может сосредотачиваться почти исключительно (более 80%) или преимущественно (от 50 до 80%) в одном из четырех времен года или происходить во все времена года, преобладая (менее 50%) в одно из них.
