Меню

Роль ледникового питания рек

Режим и движение ледников. Роль ледников в режиме рек. Хозяйственное значение ледников

Режим ледника – совокупность всех процессов, происходящий на поверхности и в толще ледника, включая изменение его массы, формы, наступание и отступание.

Если аккумуляция в леднике (правая часть уравнения баланса льда) равная абляции (левая часть), то ледник должен быть стабилен. Если аккумуляция превышает абляцию, то ледник должен нарастать и наступать. Если абляция перекрывает аккумуляцию, то масса льда уменьшается, ледник должен деградировать и отступать.

Итак, в период положительного баланса льда ледники должны наступать, в период отрицательного – отступать. Иногда чтобы ледник пришел в движение необходимо некоторое избыточное накопление льда.

Колебания ледников – т.е. режим их наступания и отступания связаны с изменением условия питаня и абляции ледников. Наступание обычно в холодные и влажные периоды, отступание в теплые сухие.

От наступания и отступания ледников, связанных в основном с изменением условий их питания и таяния, следует отличать движение ледников, проявляющееся в перемещении самих масс льда. Благодаря пластичности лед оказывается текучим и под действием силы тяжести и давления медленно перемещается.

Скорость движения ледника определяется формулой:

где h – толщина ледника, I – уровень поверхностного льда, n — коэффициент скорости, остальное – постоянные величины.

По скорости движения ледники можно подразделить на три основные группы.

1. Небольшая скорость 100-200 м/год, мало изменяющаяся в течение года. Большинство горных ледников, ледниковые щиты.

2. Постоянная, весьма большая скорость движения 1-2 км/год и более. Некоторые выводные ледники Антарктиды и Гренландии

3. Пульсирующие ледники, в обычное время имеют незначительные скорости движения, но в отдельные промежутки времени резко ускоряют свое движение.

Роль горных ледников в питании рек в целом невелика.

В среднем, на земном шаре величина ежегодного ледникового питания рек составляет 412км³, т.е. менее 1% объема речного стока равного 41,7 тыс.км³ в областях внешнего стока, и около 1,0 тыс.км³ в областях внутреннего стока.

Вклад ледникового стока в суммарный сток реки и регулирующее влияние ледников на сток тем больше, чем больше относительная площадь оледенения, равная отношению площади, занятой ледниками, к полной площади бассейна реки для данного замыкающего створа. Благодаря аккумулированным в толщах ледника большим массам воды ледники оказывают регулирующее влияние на речной сток.

Многолетнее регулирование стока ледниками заключается в том, что талая вода ледников компенсирует недостаток воды в реках в засушливые годы.

Сезонное изменение стока рек с ледниковым питанием появляется в усилении таяния ледников в теплый, засушливый период года, когда другие источники питании рек истощаются. Кроме того, сам ледник с находящимися на нем полостями, заполненными водой, а также его снежно-фирновая толща, содержащая гравитационную воду, является причиной сдвига максимального стока по отношению к максимальной температуре воздуха. Поэтому на реках с ледниковым питанием максимум стока обычно смещается на вторую половину лета.

Замедленный сток талой воды внутри ледника объясняется малым коэффициентом фильтрации гравитационной воды внутри снежно-фирновой толщи. Этот коэффициент для типичных горных ледников не превышает 5-6 м/сут

Чем больше площадь ледника, тем больше запаздывание между макс температуры воздуха и следующими за ним максимумом таяния и временем поступления талой воды в реку. По Г.Н. Голубеву время достигания

(τ, сут) талой воды с удаленных частей горного ледника к истоку вытекающей из ледника реки связано с площадью ледника (F, км²) зависимостью

Практическое значение ледников – орошение. Так же ледниковые воды идут на водоснабжение расположенных в горах и в предгорьях городов и населенных пунктов. Использует сток ледниковых вод так же гидроэнергетика.

В перспективе возможна разработка приемов регулирования таяния горных ледников, методов транспортировки айсбергов как источников пресной воды для засушливых регионов планеты.

III. Подземные воды.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Практическое значение ледников.

Основное влияние ледников на природную среду выражается в ледниковом питании рек. В целом, роль ледников в питании рек невелика: ежегодный вклад ледникового стока на планете составляет 412 км 3 , то есть менее 1% объема речного стока (42,7 тыс. км 3 ) Однако у некоторых крупных рек доля ледникового питания достигает 15%, а у малых рек вблизи ледников — до 40-60%.

Многолетнее регулирующее влияние ледников на речной сток заключается в том, что талая вода компенсирует недостаток воды в реках в засушливые годы.

Помимо благоприятного влияния, ледники оказывают и экологически неблагоприятное воздействие, вызывая сход лавин, катастрофические паводки, разрушительные сели.

Гидрология водохранилищ.

Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре

Водохранилище — это искусственный водоем, созданный для накопления и последующего использования воды, а также регулирования поверхностного стока. Больше всего их в Северной Америке (900), Азии (650) и Европе (525). В России — более 200. Самую большую площадь в мире имеет водохранилище Вольта (Гана) — 8480 км 2 .

Водохранилища используются для орошения, обводнения земель, водоснабжения населенных пунктов и предприятий, улучшения судоходства, регулирования речного стока для гидроэнергетики и предотвращения наводнений. Их также используют для рыбного хозяйства, спорта, рекреации.

Водохранилища создаются путем возведения плотин, путем обвалования речной поймы. На больших реках создаются каскады водохранилищ (Волга, Дон, Днепр, Миссури, Колорадо). Малые водохранилища называются прудами.

Типы водохранилищ

Водохранилища подразделяются на типы по разным показателям.

а) По морфологии ложа:

долинные – ложе которых часть речной долины. Делятся на:

1. русловые (Партизанское на р. Альма, Симферопольское на р. Салгир);

2. пойменно-долинные (Эгиз-Оба в долине р. Альма);

— котловинные – подпруженные озера и водохранилища, расположенные в изолированных низинах и впадинах, отгороженных от моря заливах, лиманах, лагунах, а также в карьерах;

б) По способу заполнения водой:

— Запрудные – заполняет вода водотока, на котором они расположены.

Читайте также:  Крупнейшие реки республики марий эл

Наливные – заполняются водой рядом расположенного водотока или водоема.

в) По орографическому положению:

горные, на горных реках (Нурекское); имеют узкие глубокие котловины, большой подпор (до 300 м);

предгорные (Братское); имеют высоту подпорных плотиной вод до 50-100 м;

— равнинные (Куйбышевское, Каховское); имеют широкие, мелкие (менее 30 м) котловины;

— приморские (Сасык на Черном море); сооружены на месте лиманов и заливов, отгорожены от моря дамбами и плотинами высотой до 5 м.

г) По месту в речном бассейне:

Морфометрические характеристики водохранилищ

Наиболее важными характеристиками водохранилищ являются площадь его поверхности, объем и глубина (уровень воды). Две первые характеристики напрямую зависят от последней, поскольку она определяет плановую и объемную форму водохранилища

НПУ — нормальный подпорный (проектный) уровень, выше которого подъем воды в водохранилище, как правило, не допускается. ФПУ – форсированный подпорный уровень превышает НПУ на 1-2 м и кратковременно допускается в редких случаях при пропуске вод особенно больших половодий и паводков. УМО – уровень мертвого объема, ниже которого сработка вод невозможна. Между ФПУ и НПУ находится резервный объем водохранилища, между НПУ и УМО – полезный объем, а ниже УМО – мертвый объем.

Колебания уровня воды.

В основном вследствие искусственно регулируемого процесса наполнения или сработки.

Присутствуют сгонно-нагонные колебания уровня вод (когда ветер дует вдоль в.).

Течения.

Ветровые течения. Установившиеся ветровые течения – дрейфовые. Из-за сгонно-нагонной денивеляции возникают компенсационные течения, развивающиеся иже слоя воды, охваченного ветровым течением и противоположно ему направленные. Волновые течения совпадают с направлением распространения волн. Втекающие реки создают перекосы уровня, приводящие к возникновению гравитационных(стоковых) течений. Неравномерное распределение температуры приводит к плотностным течениям. Изменения атмосферного давления вызывают бароградиентные течения.

Волнение.

Зависит от размера водохранилища. Обычно слабее, чем на озерах, но сильнее, чем на реках. Высоты волн на больших водохранилищах до 2-3 м. последствия – вертикальное перемешивание вод, абразия берегов.

Из-за меньшей площади волнение в водохранилищах развивается быстрее, чем в море. Так же быстро оно и затухает. Волны зыби перемещаются после прекращения действия ветра.

Ледовый режим.

Период ледовых явлений продолжительнее, чем на реках. Толщина льда больше, чем на реках.

Выделяют три периода: замерзание, ледостав, вскрытие.

На отмелях у берегов возникают забереги (на крупных водохранилищах это припаи), внутриводный лед, донный лед, шуга (хаотически сросшиеся кристаллики по поверхности), полыньи (незамерзающие участки), в месте излияния воды – повторные наледи.

Затем льдом охватывается вся поверхность. Непосредственно на поверхности воды лежит прозрачный водный кристаллический лед, на котором в случае выхода воды по трещинам из пропитанного водой снега образуется малопрозрачный водно-снеговой лед.

Участки чистой воды у берегов также называют закраинами, подвижки ( сдвижения ледяных полей).

Источник

РОЛЬ ЛЕДНИКОВ В ПИТАНИИ И РЕЖИМЕ РЕК. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ГОРНЫХ ЛЕДНИКОВ

Роль горных ледников в питании рек в целом невелика. Как отмечалось выше, в среднем на земном шаре величина ежегодного ледникового питания рек составляет 412 км 3 , т.е. менее 1% общего объема речного стока, равного 41,7 тыс. км 3 в областях внешнего стока и около 1,0 тыс. км 3 в областях внутреннего стока. Из формирующегося ежегодно на территории СНГ речного стока объемом около 4500 км 3 на долю ледникового питания приходится лишь не более 25 км 3 , т.е. менее 0,6%.

Однако у некоторых крупных рек, стекающих с покрытых ледниками гор, доля ледникового питания может достигать 10—15%, а у малых рек в непосредственной близости от ледников — и 40—60%.

Вклад ледникового стока в суммарный сток реки и регулирующее влияние ледников на сток тем больше, чем больше относительная площадь оледенения, равная отношению площади, занятой ледниками, к полной площади бассейна реки для данного замыкающего створа (рис. 4.5). Благодаря аккумулированным в толщах ледника большим массам воды ледники оказывают регулирующее влияние на речной сток.

Многолетнее регулирование стока ледникамизаключается в том, что талая вода ледников компенсирует недостаток воды в реках в засушливые годы. Это объясняется не просто водоотдачей ледников в засушливые годы, когда снеговое и дождевое питание рексокращается, но и усилением этой водоотдачи в периоды с повышенной температурой пониженные годовые количества осадков, как правило, воздуха. Дело в том, что повышенные годовые величины температуры воздуха и наблюдаются одновременно (связь температуры и увлажненности, как показали О.А. Дроздов и А.С. Григорьева,— слабая отрицательная). Кроме того, в холодные и влажные периоды снег на поверхности ледника также сдерживает процесс таяния.

Рис. 4.5. Зависимость доли ледниковой составляющей годового стока (Qл, %) от относительной площади оледенения бассейна (по Г.Н. Голубеву):

1—Средняя Азия; 2—Кавказ

Сезонное изменение стока рек с ледниковым питаниемпроявляется в усилении таяния ледников в теплый, засушливый период года, когда другие источники питания рек истощаются. Кроме того, сам ледник с находящимися в нем полостями, заполненными водой, а также его снежно-фирновая толща, содержащая гравитационную воду, является причиной сдвига максимального стока по отношению к максимальной температуре воздуха. Поэтому на реках с ледниковым питанием максимум стока обычно смещается на вторую половину лета (рис. 4.6, а).

Рис. 4.6. Типичные гидрографы ледниковых рек (по Т.Н. Голубеву):

а — гидрограф р. Джанкуат на Кавказе в 1969 г. (1 — суммарный сток, 2— сток с ледника); б— паводок на р. Иныльчек 19 сентября — 3 октября 1964 г., сформировавшийся в результате прорыва надледникового оз. Мерцбахера; в—суточные колебания температуры воздуха (3) и расхода воды в бассейне р. Джанкуат 31 июля — 4 августа 1970 г. (4— сток с открытого льда, 5— сток из фирновой области, 6—сток с неледниковой части бассейна)

Замедленный сток талой воды внутри ледника объясняется малым коэффициентом фильтрации гравитационной воды внутри снежно-фирновой толщи. Этот коэффициент для типичных горных ледников не превышает 5—6 м/сут.

Читайте также:  Поймах рек формируются почвы

Чем больше площадь ледника, тем больше запаздывание между максимумом температуры воздуха и следующими за ним максимумом таяния и временем поступления талой воды в реку. По Г.Н. Голубеву, время добегания (t, сут) талой воды с удаленных частей горного ледника к истоку вытекающей из ледника реки связано с площадью ледника (F, км 2 ) зависимостью

t = 3,81g(F+l). (4.6)

В многолетнем регулировании и особенно сезонном изменении речного стока ледниками заключается большое практическое значение ледников.

Так, ледники Средней Азии дают повышенный сток рекам в конце июля — начале августа, когда питание рек талыми водами сезонных снегов уже окончилось, а дождевые осадки невелики. Именно в июле — августе на равнинных участках рек Средней Азии осуществляется основной забор воды на орошение. Поэтому сезонное изменение стока ледниками благоприятно сказывается на сельском хозяйстве.

Практическое значение ледников, однако, не исчерпывается использованием ледниковых вод для орошения. Эти воды идут также на водоснабжение расположенных в горах и предгорьях городов и населенных пунктов. Использует сток ледниковых рек также гидроэнергетика.

Весьма своеобразны суточные колебания стока ледниковых рек(рис. 4.6, в). Максимальная температура воздуха в горах обычно отмечается в 13—15 ч, минимальная — в 4—5 ч. Экстремальные значения талого стока со среднегорных долинных ледников несколько сдвинуты во времени: максимум наблюдается в 14—17 ч, минимум — в 6—9 ч, на высокогорных ледниках эти сроки наступают еще позже; так, с ледника Федченко максимальный сток отмечается в 20—24 ч, минимальный — в 9—12 ч. Сдвиг между изменением в течение суток температуры воздуха и расходом талых вод увеличивается также с увеличением размера ледника.

Температура талой воды вблизи ледников около 0 °С, днем в летнее время она обычно не выше 0,4 °С. Талую воду ледников отличает малая минерализация (обычно не более 30—100 мг/л). В воде преобладают ионы HCO3 — и Са 2+ , типичные для атмосферных осадков.

Нередко помимо благоприятного влияния на сток (сезонное и многолетнее регулирование) ледники оказывают и неблагоприятное воздействие, вызывая редкие, но иногда катастрофические паводки и сели (см. гл. 6). Паводки и сели ледникового происхождения возникают вследствие следующих причин: прорыва приледниковых озер; прорыва надледниковых озер; прорыва внутриледниковых полостей; катастрофического таяния, вызванного извержением вулкана. Наиболее изучены паводки, образующиеся в результате первых двух причин.

Приледниковые озера часто образуются среди гряд конечных морен или в результате подпруживания ледником горной реки (см. гл. 7). Переполнение таких озер водой в период активного таяния ледника может привести к их прорыву и возникновению паводка и селя. Именно такое явление произошло в бассейне р. Малая Алматинка летом 1976 г., когда прорвалось моренное озеро и в долине реки сформировался катастрофический сель, задержанный противоселевой плотиной в урочище Медео. Другим примером может служить р. Абдукагор, периодически подпруживаемая ледником Медвежий на Памире. Прорывы образующегося озера создают мощные паводки на р. Ванч (в 1963, 1973 гг.).

Надледниковые озера расположены непосредственно на ледниках. Они обычно образуются в результате подпруживания основным ледником талых вод ледника — притока. К такому типу озер относится оз. Мерцбахера в месте «впадения» ледника Северный Иныльчек в ледник Южный Иныльчек на Тянь-Шане. В озере, достигающем длины 4 и ширины 1 км, может аккумулироваться до 200 млн м 3 воды. Ледяной барьер, подпруживающий озеро, может всплыть и вызвать катастрофический паводок в долине р. Иныльчек, как бывает почти ежегодно (рис. 4.6, б).

Пассивное использование ледовых ресурсов для обеспечения хозяйства водой потребует разработки долгосрочных климатических прогнозов. Активное же регулирование снежно-ледовых ресурсов — задача более сложная, и человечество пока не располагает для этого техническими и энергетическими возможностями. Однако в перспективе возможна разработка приемов регулирования таяния горных ледников, методов транспортировки айсбергов как источников пресной воды для засушливых регионов планеты и других проектов, связанных с использованием льда.

ГЛАВА 5

ГИДРОЛОГИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

В земной коре находится большое количество воды — физически и химически связанной, свободной гравитационной, капиллярной, в виде водяного пара и льда. Подземными водами как объектом гидрологии будем называть лишь те содержащиеся в земной коре воды, которые находятся в активном взаимодействии с атмосферой и поверхностными водами (океанами и морями, реками, озерами и болотами) и участвуют в круговороте воды на земном шаре. Подземные воды в таком понимании представлены в основном свободной (гравитационной) и капиллярной водой, а также перемещающимся в порах грунта водяным паром.

Скопления подземных вод, участвующих в круговороте воды на планете, — это особые водные объекты, существенно отличающиеся от водотоков и водоемов (см. Введение) и важные элементы гидросферы. Вместе с тем подземные воды тесно связаны с геологическим строением земной коры и свойствами горных пород и являются, поэтому также объектом гидрогеологии как раздела геологии.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник



Водное питание рек и его виды

Речной водный сток формируется в результате поступления в реки с их водосборов вод атмосферного происхождения, при этом часть атмосферных осадков стекает с реками в океан или бессточные озёра, другая часть – испаряется. Однако при единстве атмосферного происхождения в конечном счёте всех речных вод непосредственные пути поступления вод в реки могут быть различными. Выделяют четыре вида (или источника) водного питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое и подземное. Для рек в условиях тёплого климата главный вид питания – дождевое. Сток таких крупнейших рек, как Амазонка, Ганг и Брахмапутра, Меконг, формируется в основном дождевыми водами. Этот вид питания рек в глобальном масштабе – главнейший: на его долю приходится более трети всего водного стока рек. Вторым по важности служит снеговое питание. Его роль весьма велика в питании рек в условиях умеренного климата (не менее 1/3 водного стока). Третье место по объёму поступающих в реки вод занимает подземное питание (на его долю в среднем приходится около 30% объёма речного водного стока). Именно подземное питание обусловливает постоянство или большую продолжительность стока реки в течение года, что и создает в конечном итоге реку. Последнее место по значимости в водном питании рек занимает ледниковое питание (около 1% стока рек мира).

Читайте также:  Широкая речка поликлиника взрослая

Дождевое питание

Каждый дождь характеризуется слоем выпавших осадков (мм), продолжительностью (минуты, часы, сутки), интенсивностью выпадения (мм в минуту, мм в час) и площадью распространения (км 2 ). В зависимости от этих характеристик дожди можно подразделить, например, на ливни и обложные.

Интенсивность, площадь распространения и продолжительность выпадения дождей определяют многие особенности формирования речного водного стока и пополнения подземных вод. Чем больше интенсивность, площадь распространения и продолжительность дождя, тем больше величина дождевого паводка. Чем больше отношение между площадью распространения дождя и площадью всего бассейна реки, тем также больше величина возможного паводка. Экстремальные паводки происходят по этим причинам обычно лишь на малых и средних реках. Пополнение подземных вод, как правило, происходит при длительных дождях. Чем меньше влажность воздуха и суше почва в период выпадения дождя, тем больше затраты воды на испарение и инфильтрацию и тем меньше величина дождевого стока. Наоборот, дожди, выпадающие на влажную почву при пониженной температуре воздуха, дают большую величину дождевого стока. Таким образом, один и тот же дождь в зависимости от состояния подстилающей поверхности и влажности воздуха может быть в одних случаях стокообразующим, а в других – почти не давать стока.

Снеговое питание

В умеренных широтах основным источником водного питания рек служит вода, накапливающаяся в снежном покрове. Снег в зависимости от его плотности и толщины снежного покрова может при таянии дать разный слой воды. Запасы воды в снеге (величину, очень важную для предсказания объёма талого стока в период половодья) определяют с помощью снегомерных съёмок. Запасы воды в снеге в бассейне реки зависят от величины зимних осадков, в свою очередь определяемой климатическими условиями. Запасы воды в снежном покрове распределяются по площади бассейна реки обычно неравномерно – в зависимости от высоты местности, экспозиции склонов, неровностей рельефа, влияния растительного покрова и т.д. Следует различать процессы снеготаяния и водоотдачи снежного покрова, т.е. поступления не удерживаемой снегом воды на поверхность почвы. Снеготаяние начинается после достижения температурой воздуха положительных значений и при условии положительного теплового баланса на поверхности снега. Водоотдача начинается позже начала снеготаяния и зависит от физических свойств снега – зернистости, капиллярных свойств и т.д. Сток возникает только после начала водоотдачи.

Подземное питание

Оно определяется характером взаимодействия подземных (грунтовых) и речных вод. Направленность и интенсивность этого взаимодействия зависят от взаимного положения уровня воды в реке, высоты кровли водоупорного пласта грунта и уровня грунтовых вод, в свою очередь зависящего от фазы водного режима реки и гидрогеологических условий. Подземное питание рек обычно наибольшее в межень, когда грунтовые воды поступают в реку. В половодье уровень воды в реке, как правило, выше уровня грунтовых вод и поэтому в это время река питает грунтовые воды.

Ледниковое питание

Такое питание имеют лишь реки, вытекающие из районов с высокогорными ледниками и снежниками. Вклад ледникового питания в речной водный сток тем больше, чем больше доля общей площади бассейна реки занята ледниками. Этот вклад наибольший в самых верхних частях горных рек.

У каждой реки доля отдельных видов водного питания может быть разной. Определение в каждом конкретном случае вклада различных видов питания в речной водный сток – задача исключительно сложная. Наиболее точно её можно решить либо с применением «меченых атомов», т.е. путём радиоактивной «маркировки» вод различного происхождения, либо путём анализа изотопного состава природных вод. Более простой, но приближённый способ выделения различных видов питания – это графическое расчленение гидрографа реки.

В настоящее время наиболее распространена классификация рек по видам (или источникам) питания М.И. Львовича Львович Михаил Исаакович (1906–1998), известный советский гидролог, доктор географических наук (1942). Внёс большой вклад в изучение мирового водного баланса, питания и режима рек. Создал первые в СССР карты стока рек мира и водного баланса страны. . Для определения степени преобладания того или иного вида питания приняты три градации. Если один из видов питания даёт более 80% годового водного стока реки, следует говорить об исключительном значении данного вида питания (вклад других видов питания не учитывается). Если на долю данного вида питания приходится от 50 до 80% водного стока, то этому виду питания придается преимущественное значение (другие виды питания упоминаются, если на долю каждого из них приходится больше 10% годового водного стока). Если же ни один из видов питания не дает больше 50% годового стока, то такое питание называют смешанным и иногда указывают некоторые виды питания в порядке убывания их вклада в сток реки. Указанные диапазоны градаций (80 и 50%) относятся ко всем видам питания, кроме ледникового. Для ледникового питания соответствующие диапазоны градаций уменьшены до 50 и 25%.

Бóльшая часть рек на территории бывшего СССР имеет преобладающее снеговое питание. Почти исключительное снеговое питание имеют реки Северного Казахстана и Заволжья. Реки с дождевым питанием занимают южную часть территории к востоку от Байкала, а также бассейны Яны и Индигирки, Черноморское побережье Кавказа, Крым и Северный Кавказ. Ледниковое питание имеют реки на Кавказе и в Средней Азии.

Источник

Adblock
detector