Полная версия

Главная arrow Экология arrow Науки о Земле

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

РЕКИ

Реки - водные потоки, текущие в естественных руслах и питающиеся за счёт поверхностного и подземного стока с их бассейнов. Реки являются предметом изучения одного из разделов гидрологии суши - речной гидрологии.

У каждой реки различают место её зарождения - исток и место (участок) впадения в море, озеро или слияния с другой рекой -устье.

Реки, непосредственно впадающие в океаны, моря, озёра или теряющиеся в песках и болотах, называются главными; впадающие в главные реки - притоками. Главная река со всеми её притоками образует речную систему, которая характеризуется густотой речной сети. Поверхность суши, с которой речная система собирает свои воды, называется водосбором, или водосборной площадью. Водосборная площадь вместе с верхними слоями земной коры, включающая в себя данную речную систему и отделённая от других речных систем водоразделами, называется речным бассейном.

Реки обычно текут в вытянутых пониженных формах рельефа -долинах, наиболее пониженная часть которых называется руслом, а часть дна долины, заливаемая высокими речными водами, - поймой, или пойменной террасой. В руслах чередуются более глубокие места - плёсы и мелководные участки - перекаты. Линия наибольших глубин русла образует фарватер, а линия наибольших скоростей течения - это стрежень. Разность высот между истоком и устьем реки называется падением реки', отношение падения реки или отдельных её участков к их длине - уклоном реки (участка), выражается в процентах или в промилле.

В зависимости от рельефа местности, в пределах которой текут реки, их подразделяют на горные и равнинные. На многих реках встречаются участки горного и равнинного характера. Горные реки, как правило, отличаются большими уклонами, бурным течением, текут в узких долинах; преобладают процессы размыва. Для равнинных рек характерно наличие извилин русла, или меандр, образующихся в результате русловых процессов. На равнинных реках чередуются участки размыва русла и аккумуляции на нём наносов, в результате которой образуются мелководья и перекаты, а в устьях - дельты. Иногда ответвленные от реки рукава сливаются с другими реками. Это явление получило название бифуркации рек.

По поверхности земного шара реки распределены крайне неравномерно. На каждом материке можно наметить главные водоразделы -границы областей стока, поступающего в различные океаны. Главный водораздел Земли делит поверхность материков на два основных бассейна: атлантико-арктический (сток с площади которого поступает в Атлантический и Северный Ледовитый океаны) и тихоокеанский (сток в Тихий и Индийский океаны). Объём стока с площади первого из этих бассейнов значительно больше, чем с площади второго. Густота речной сети и направление течения зависят от комплекса современных природных условий, но часто в той или иной мере сохраняют черты прежних геологических эпох. Наибольшей густоты речная сеть достигает в экваториальном поясе, где текут величайшие реки мира -Амазонка, Конго; в тропических и умеренных поясах она также бывает высокой, особенно в горных районах (Альпы, Кавказ, Скалистые горы и др.). В пустынных областях распространены эпизодически текущие реки, превращающиеся изредка при снеготаянии или интенсивных ливнях в мощные потоки (реки равнинного Казахстана, уэды Сахары, крики Австралии и др.).

Водный режим. Скорость течения реки колеблется в больших пределах - от нескольких сантиметров в секунду (равнинные реки) до 6-7 м/с (горные реки) и распределяется неравномерно по живому сечению реки. С повышением уровня воды скорость течения, как правило, увеличивается на плёсах и уменьшается на перекатах. Кроме течения, направленного в общем вдоль русла, в речных потоках наблюдаются циркуляционные, винтообразные течения, характер и направление которых зависят от конфигурации русла в поперечном разрезе и в плане. Вследствие турбулентного перемешивания на многих реках температура воды распределяется равномерно по всему живому сечению реки. Температура воды в реке в тёплый период следует (с некоторым отставанием) за ходом температуры воздуха. Во время ледостава температура воды около О °С.

Ледовые явления на реке наблюдаются примерно на /4 территории суши, почти исключительно в Северном полушарии. В России ледостав раньше всего наступает на реках Северо-Восточной Сибири (в конце сентября), а позднее всего на реках юго-запада Европейской части и в Средней Азии (конец декабря - начало января). Наиболее мощный ледяной покров образуется на реках Восточной Сибири (толщина льда в среднем 1,5-2 м) и сохраняется в течение 9-10 месяцев. Бурное течение горных рек не позволяет образоваться ледовому покрову, но многие из них зимой несут большое количество шуги -скопления рыхлого, губчатого льда.

Колебания уровня воды в реках связаны с изменением расходов воды, под которыми понимается количество воды, протекающей в реке (м /с). Уровни и расходы воды и их колебания - главные характеристики водного режима реки. Колебания расходов воды разнообразны и зависят главным образом от сезонной многолетней цикличности и сезонной периодичности их водности.

Реки - важное звено круговорота воды на Земле. Они распределяют ресурсы пресных вод на суше и возвращают воду в Мировой океан. Речные воды обладают весьма высокой активностью водообмена.

При объёме русловых вод рек мира, приблизительно равном 1200 км3, их смена происходит около 33 раз в течение года.

Источники питания реки - жидкие осадки, снежный покров, высокогорные снега и ледники, подземные воды. Однородного питания реки в природе почти не наблюдается; оно обычно бывает смешанным (например, река Риони в Грузии в нижнем участке питается жидкими атмосферными осадками, а в верхнем - снеговыми и ледниковыми водами), с преобладанием того или иного источника. В зависимости от особенностей питания различают основные фазы водного режима реки: половодье, паводок, межень.

Реки экваториального пояса многоводны в течение всего года с некоторой тенденцией увеличения стока осенью; поверхностный сток исключительно дождевого происхождения. В тропической саванне также преобладает дождевое питание, а водность пропорциональна продолжительности влажного и сухого периодов; во влажной саванне половодье на реке продолжается 6-9 месяцев, в сухой - уменьшается до 3 месяцев; довольно существен летний сток. В субтропиках средиземноморского типа реки преимущественно средней и низкой водности, при преобладании стока зимой. В восточных приокеанических секторах этого пояса (низовья реки Янцзы) и в обширных прилегающих к ним районах Юго-Восточной Азии режим рек находится под влиянием муссонов, с наибольшей водностью летом и наименьшей - зимой. Для умеренного пояса Северного полушария характерна повышенная водность весной - на юге преимущественно за счёт дождевого питания; в средней полосе и на севере половодье снегового происхождения, при более или менее устойчивой летней и зимней межени. Крайний тип режима рек умеренного пояса, формируемый в условиях резкой континенталь-ности, - кратковременное весеннее половодье при пересыхании рек в течение большей части года (реки северного Прикаспия и равнинного Казахстана). На реках Дальнего Востока под влиянием муссонов образуется летнее половодье дождевого происхождения. В районах развития многолетней мерзлоты характерно зимнее пересыхание рек, которое иногда неточно называется перемерзанием реки. На некоторых реках Восточной Сибири и Урала во время ледостава образуются наледи. В Субарктике таяние снежного покрова происходит поздно, поэтому весеннее половодье смещается на лето. На полярных покровных ледниках Антарктиды и Гренландии процессы абляции (в гляциологии -уменьшение массы ледника за счет таяния) осуществляются на периферийных нешироких полосах, в пределах которых образуются своеобразные реки в ледяных руслах. Они питаются исключительно ледниковыми водами в течение кратковременного лета.

Особым водным режимом отличаются горные реки. Их питание и водность подчиняются закономерностям высотной поясности, проявление которой меняется в зависимости от экспозиции склонов. Типы режима горных рек в общем повторяют типы широтной зональности:

Главные реки земною шара

Название

Длина,

км

Площадь бассейна, тыс. км“

Расход

воды,

м3

Годовой

слой

стока,

мм

Общий

годовой

сток,

км3

Россия

Обь (с Иртышом)

5 410

2 290

12 300

130

298

Енисей (с Ангарой и Селенгой)

5 075

2 580

19 800

219

565

Амур (с Аргунью)

4410

1 855

10 800

185

343

Лена

4 400

2 490

17 000

216

538

Волга

3 530

1 360

8 060

188

256

Украина

Днепр

2 200

504

7 000

221

Европа

Дунай

2 850

817

6 430

255

208

Азия

Янцзы

5 800

1 808

34 000

596

1 078

Меконг

4 500

810

4 600

180

146

Инд

3 180

980

3 850

124

122

Ганг

2 700

2 055

38 000

585

1 202

Австралия

Муррей

2 570

1 160

470

405

470

Африка

Нил

6 671

2 870

2 600

29

83

Конго

4 320

3 691

39 000

335

1 236

Нигер

4 160

2 092

12 000

182

381

Северная Америка

Миссисипи (с Миссури)*

6 420*

3 268

19 000

163

533

Макензи (с Пис-Ривер)

4 250

1 804

14 000

247

446

Юкон

3 700

855

6 300

255

218

Св. Лаврентия

3 350

1 260

9 800

300

378

Южная Америка

Амазонка (с Мараньоном)

6 400

7 180

175 000

770

5 525

Парана

4 380

4 250

15 000

170

722

Ориноко

2 730

1 086

29 000

850

923

* Собственно Миссисипи - 3950 км.

Примечание. Все измерения длины рек и площади их бассейнов произведены по картам. Имеющиеся в этом случае расхождения в цифрах объясняются различной точностью измерений, зависящей от применяемой методики и от масштаба используемых карт, различной точностью карт, условностью понятий начальной и конечной точек реки, а также главных рукавов (в случае ветвления), фактическим изменением длины реки в результате искусственного или естественного спрямления русла (достигает десятков и даже сотен километров).

от снеголедникового питания в высокогорном поясе до типа, свойственного данной широтной зоне у подножия гор. Горные реки (исключая горы Центральной Азии и горы пустыни Атакама) чаще всего весьма водоносны. Особенно это относится к северо-западному склону Скандинавских гор, южной Аляске и южному острову Новой Зеландии, где годовой слой стока некоторых рек достигает 10-12 тыс. мм. Данные о размерах и водности главнейших рек мира приведены в табл. 37.

Реки производят огромную эрозионную работу: линейную - в руслах и на пойме речными потоками, и площадную - на водосборах поверхностным (склоновым) стоком. Сведения о наносах транспортируемых рек (так называемом твёрдом стоке), и ионном стоке (растворённых водой веществ) приведены в табл. 38. Современная механическая и химическая работа реки, выраженная в годовом слое продуктов твёрдого и ионного стока, для всей суши составляет 0,077 мм в год, при максимальном значении для Азии (0,16 мм) и минимальном для Африки (0,014 мм).

Речной сток является важнейшим источником ресурсов пресных вод. По годовому объёму речного стока (Уб часть объёма стока рек земного шара) Россия после Бразилии наиболее обеспечена речными водными ресурсами, но на единицу площади (по слою стока) относится к странам, не богатым водой. Объясняется это прежде всего тем, что по среднему количеству осадков, выпадающих на территории России (около 500 мм в год), речной сток ощутимо уступает остальной площади земного шара. Из полного речного стока выделяют две части, различные по происхождению и хозяйственному значению: подземный и поверхностный сток. Важнейшая черта первого -естественная зарегулированность, благодаря чему он может быть использован в течение всего года. Второй вид чаще всего становится доступным для использования после регулирования его с помощью водохранилищ.

Ежегодный объём зарегулированного стока оценивается в 1855 км3, что увеличивает мировой устойчивый речной сток на 15 % (соответствующие значения по России 280 км и 28 %). Его преобразования происходят также под влиянием различных мер по увеличению продуктивности земледелия и лесного хозяйства, способствующих повышению инфильтрационной способности почвы, аккумуляции воды

Речные водные ресурсы, твёрдый и ионный сток рек континентов

Континент

Годовой объём речного стока, км3

Твёр

дый

сток,

млн т

Ион

ный

сток,

млн т

Объём речного стока,

зарегулированный водохранилищами, км3

Устой

чивый

речной

сток,

км3

пол

ного

под

зем

ного

поверх

пост

ного

Европа

3 110

1 065

2 045

350

240

200

1 325

Азия

13 190

3 410

9 780

16 800

850

560

4 000

Африка

4 225

1 465

2 760

600

310

400

1 900

Северная

Америка*

5 960

1 740

4 220

2 030

410

500

2 400

Южная

Америка

10 380

3 740

6 640

975

550

160

3 900

Австралия**

1 965

465

1 500

1 600

120

35

500

Россия и стр-аны

Cj.jp***

4 350

1 020

3 330

594

384

280

1 300

Вся

суша****

38 830

11 885

26 945

22 355

2 480

1 855

14 025*

  • * Исключая Канадский Арктический архипелаг и включая Центральную Америку и Вест-Индию.
  • ** Включая острова Тасманию, Новую Гвинею и Новую Зеландию.
  • *** Включая сток, зарегулированный озёрами, но исключая около 300 км3 транзитного стока.
  • **** Исключая Гренландию, Канадский Арктический архипелаг и Антарктиду, общий сток льда и воды с которых оценивается приблизительно в 2200 км3.

в почве и росту расходования почвенной влаги на испарение; в результате этого речной сток уменьшается.

Органический мир. Флора и фауна рек слагаются из бентоса, планктона и нектона. В реках обитают различные бентические (донные) животные, состав которых зависит от характера дна и особенно разнообразен на плотных грунтах. Заросли высшей водной растительности (фитобентос) встречаются преимущественно на участках рек с медленным течением. Эти заросли, а также камни, обрастающие водорослями (а иногда и мхами), служат местом обитания и пищей многочисленных мелких животных. Свободно плавающие взвешенные в воде организмы (планктон) представлены полумикроскопическими и микроскопическими животными (зоопланктон: рачки, коловратки) и водорослями (фитопланктон). К нектону, т. е. подвижным организмам, способным двигаться против течения, относятся рыбы. Беспозвоночные животные, а также некоторые растения, как плавающие, так и придонные, служат пищей для рыб. Наиболее богаты рыбой низовья рек и их дельты.

Под влиянием планомерного или стихийного воздействия хозяйственной деятельности человека на реки биологическая продуктивность их значительно изменяется. Создание водохранилищ увеличивает площадь водного зеркала многих рек, изменяет их режим и кормность (не только по составу кормовых организмов, но и по биомассе), приводит к возрастанию массы планктона, который в руслах рек обычно развит слабо. Таким образом, появляются новые рыбохозяйственные угодья, позволяющие получить дополнительную продукцию. Но с созданием плотин и гидроузлов ухудшаются условия миграции и размножения наиболее ценных проходных рыб (особенно лососёвых и осетровых). Отрицательно влияет на биологическую продуктивность водных объектов загрязнение промышленными и бытовыми сточными водами, отходами лесосплава, а также вынос с полей удобрений и ядохимикатов. Для компенсации ущерба от хозяйственной деятельности человека применяется искусственное разведение проходных и пресноводных рыб, проводятся опыты по акклиматизации отдельных видов, производится прудовое рыборазведение.

Хозяйственное значение. Реки - важнейший элемент природной среды, тесно связанный с другими её компонентами. Реки как источник питьевой и промышленной воды, естественный водный и санный (в зимнее время) путь, постоянно возобновляемый источник гидроэнергии, коллектор для вод при осушении прилегающих заболоченных земель издавна привлекали людей. Реки - ценнейшие рыбные угодья. Поймы обладают, как правило, плодородными почвами и богатейшими заливными лугами, часто используемыми под огородные культуры. По долинам рек в большинстве случаев проходят основные наземные транспортные артерии (железные и автодороги); вдоль рек располагается преобладающая часть городов и населённых пунктов.

Реки служат главнейшим источником водных ресурсов. Ежегодный мировой водозабор из рек, отчасти из подземных горизонтов, в 2005 г. достиг 6000 км Более 75 % этого объёма расходуется на орошаемое земледелие (в России - 8 %). Из 900 км^ воды, отбираемой из источников водных ресурсов на все виды водоснабжения, безвозвратный расход (вода, включаемая в состав продукции и потери воды на испарение) составляет 210 км', т. е. 0,5 % устойчивого речного стока. Но при этом образуется 630 км' отработанных сточных вод, которые после предварительной очистки или без неё сбрасываются в реки и водоёмы и загрязняют около 7,5 тыс. км' речного стока, что уже достигает 17 % всех ресурсов полного речного стока. В результате этих неблагоприятных явлений воды многих рек загрязняются особенно в периоды между паводками настолько, что использование их для питьевых и бытовых целей уже невозможно без трудоёмкой предварительной очистки. В связи с этим в районах существенных загрязнений для водоснабжения используются подземные воды.

Вопрос о загрязнении речных вод стоит очень остро в Европе, России и Северной Америке, особенно на востоке США, и в некоторых районах Азии. Для борьбы с загрязнением рек предпринимается ряд законодательных, технических и санитарных мер, которые в конечном счёте должны привести к постепенному прекращению сброса сточных вод в реки и водоёмы, т. е. к изоляции загрязнённых вод от источников водных ресурсов. В числе этих мер - развитие технологии безводного и малоотходного промышленного производства, повторное использование специально подготовленных сточных вод в промышленности и сельском хозяйстве, снижение расходования воды на единицу промышленной и сельскохозяйственной продукции, тщательная очистка сточных вод с развитием методов их полной регенерации и др. Существенное значение имеет также регулирование речного стока поверхностными и особенно подземными водохранилищами, отчасти переброска речных вод из районов, где они в избытке.

Речная система - совокупность рек, изливающих воды одним общим потоком или системой протоков в море или озеро. Состоит из главной реки (ствола системы) и притоков 1, 2-го и следующих порядков. Притоками 1-го порядка называются реки, непосредственно впадающие в главную реку, 2-го порядка - притоки притоков 1-го порядка и т. д. Река Оскол, впадающая в Северский Донец, - приток 1-го порядка; притоки Оскола - 2-го порядка и т. д. Крупные речные системы могут включать до 20 порядков притоков. Название речной системы даётся по названию главной реки, которая является обычно самой длинной и многоводной рекой в системе.

Речной бассейн - часть земной поверхности, включающая толщу водоносных пород, откуда воды стекают в отдельную реку или речную систему. Бассейн каждой реки включает в себя поверхностный и подземный водосборы. Поверхностный водосбор представляет собой участок земной поверхности, с которого поступают воды в данную речную систему или определённую реку. Подземный водосбор образуют толщи рыхлых отложений, из которых вода поступает в речную сеть. В общем случае поверхностный и подземный водосборы не совпадают. Но так как определить границу подземного водосбора практически очень сложно, то за величину речного бассейна принимается только поверхностный водосбор. Возникающие ошибки в результате условного отождествления размеров речного бассейна и поверхностного водосбора могут оказаться существенными не только для малых рек, но и для более крупных, протекающих в геологических условиях, обеспечивающих хороший водообмен между соседними бассейнами (например, карст). Граница между отдельными речными бассейнами проходит по водоразделам.

Бассейны делятся на сточные и бессточные. Бессточными называются области внутриматерикового стока, лишённого связи через речные бассейны с океаном. Формы и размеры бассейнов бывают самые различные и зависят от географического положения, рельефа и геологического строения местности. Притоки имеют свои небольшие бассейны, общая совокупность которых составляет площадь бассейна главной реки.

Русло - часть дна долины, занятая водным потоком. Русла больших рек имеют ширину от нескольких метров до десятков километров (например, в низовьях Оби, Лены, Амазонки), при этом возрастание глубины русла по мере увеличения размеров реки происходит медленнее, чем увеличение ширины, приблизительно в следующей зависимости: к =1Ь)/Л (где к - средняя глубина, Л - коэффициент, зависящий от характера грунтов, Ъ - средняя ширина). По длине русла глубокие места (плёсы) чередуются с мелкими (перекатами). Русла равнинных рек обычно извилистые или разделены на рукава, сформированы в илистых, песчаных или гравелистых отложениях. Русла горных рек более прямые, часто с наличием порогов и водопадов, обычно загромождены крупными валунами.

Пойма, пойменная терраса - часть дна долины, затопляемая в половодье и поднятая над меженным уровнем; имеет двучленное строение: в основании залегает русловой аллювий, наверху - пойменный, образованный ежегодным (или один раз в несколько лет) наслоением наилка, принесённого водами половодья. Иногда обнажается цоколь, сложенный коренными породами или более древним аллювием. Для равнинных рек наиболее интенсивная аккумуляция крупнозернистого аллювия, образующего гряды и валы, происходит на ближайших к руслу частях пойм (прирусловая пойма); далее в глубь поймы оседают более мелкие наносы (центральная пойма); ближе к высокому берегу доносятся только илистые частицы - пойма здесь понижена и заболочена (притеррасная пойма). Одновременно с аккумуляцией на поверхности поймы происходит непрерывный подмыв её берегов речным потоком на одних участках и наращивание пляжей в других местах, вследствие чего контуры поймы постоянно изменяются. На поверхности пойм много ложбин - следов отчленившихся излучин (стариц) и рукавов, чередующихся с грядами, свидетельствующими о блуждании русла. В участках долины, где в основном происходит накопление наносов (в нижнем течении реки), вдоль русла нередко образуется сплошной прирусловой вал. Поверхность поймы нередко разделена невысоким уступом на высокую и низкую пойму.

Пойма образуется при расширении долины в результате боковых смещений русла реки. Обширные поймы (до 20^40 км ширины) характерны для больших равнинных рек с неравномерным стоком. Если река протекает в тектоническом прогибе, то ширина поймы зависит от его размера.

Значительную роль в формировании рельефа поймы играет растительность, закрепляющая ее поверхность и способствующая накоплению наносов. Центральная и притеррасная поймы обычно покрыты лесами и кустарниками. При культурном освоении большая часть поймы занята лугами, которые относятся к лучшим кормовым угодьям (луговая терраса). Ее почвы, регулярно пополняемые органическими илами, очень плодородны. В период затопления пойма представляет собой нерестилище, что имеет большое значение для рыбного хозяйства.

В толще аллювиальных отложений, слагающих поймы, в небольших горных реках встречаются россыпные месторождения полезных ископаемых (золото, платина, касситерит и др.). Пески и галечники используются в качестве строительного материала.

Плёс - более глубокий участок русла реки, расположенный между перекатами. Обычно образуется там, где в половодье наблюдается местное увеличение скорости течения реки и интенсивно размывается её дно (например, в изогнутых участках русла, в сужениях речной долины). Под плесом часто понимают также большой участок реки с глубинами, обеспечивающими необходимые условия для судоходства без проведения дноуглубительных работ. Глубокие плесы - место зимовки рыбы.

Перекат - мелководный участок русла реки, обычно имеющий вид вала с пологим скатом, обращенным против течения, и крутым - по течению. Причиной образования переката является неравномерность размыва русла водным потоком. Во время половодья и в паводки на перекате образуется подпор воды от нижележащей части русла и создаются благоприятные условия для отложения наносов; это приводит к росту переката. Часто встречается в местах расширения поймы, близ устьев притоков.

Фарватер (голл. vaarwater, от varen - двигаться, плавать и water -вода) - судовой ход, безопасный в навигационном отношении проход по водному пространству (реке, озеру, морю, проливу, фиорду и др.), характеризующийся достаточными глубинами и отсутствием препятствий для судоходства. Фарватер обозначают средствами навигационного оборудования - буями, створными знаками и др.

Меандр (греч. maiandros) - древнее название реки Большой Мен-дерес (в древности - Меандр в Турции), отличающейся обилием извилин. Это название стало нарицательным для обозначения речных излучин.

Русловый процесс - совокупность процессов, возникающих при взаимодействии руслового потока и размываемого русла, определяющих рельеф последнего и режим его сезонных изменений. Русловые процессы имеют место в реках и каналах. Взаимодействие потока и русла заключается в том, что русло управляет потоком, формируя в нём распределение скоростей (скоростное поле), а поток создаёт себе русло, отвечающее его скоростному полю. При этом поток размывает русло в местах, где скорости достаточно велики, транспортирует наносы во взвешенном и влекомом состоянии и откладывает их там, где скорости малы. Поэтому глубины русла по длине потока распределяются неравномерно: глубокие места - плёсы - чередуются с мелкими - перекатами. Изменение формы русла сравнительно быстро передаётся кинематике потока, в то время как измененное распределение скоростей в потоке влияет на формирование русла в течение сравнительно большого периода времени.

Русловый процесс тесно связан с физико-географическими и геолого-морфологическими условиями на водосборах и особенностями гидрологического режима.

В результате длительного взаимодействия потока и русла проявляются связи между уклоном поверхности воды, расходом, формой русла и размерами твёрдых частиц грунта (так называемая гидроморфологическая зависимость), например между шириной и глубиной устанавливается определённое соотношение, зависящее от свойств грунтов: так, для рек с песчаным дном отношение ширины реки к глубине больше, чем для рек с глинистым дном.

Наиболее характерная особенность речного, или руслового, потока - извилистое (меандрирующее) русло, на изгибах которого течение воды сопровождается поперечной циркуляцией, возникающей под действием центробежной силы. Благодаря этому наносы перемещаются как вдоль, так и поперёк потока, создавая сложные формы рельефа дна.

Русловый процесс имеет большое значение в связи с проектированием и эксплуатацией речных гидротехнических сооружений и мостов и при выполнении дноуглубительных работ в целях улучшения условий судоходства. Изучением руслового процесса занимается динамика русловых потоков.

Дельта - сложенная речными наносами низменность в низовьях реки, прорезанная более или менее разветвлённой сетью рукавов и протоков. Название дельты происходит от заглавной буквы греческого алфавита А (дельта), по сходству с которой так был назван в древности треугольный участок реки Нил (рис. 42). Дельта образуется в результате сложного взаимодействия речного стока, морского волнения, приливов и сгонно-нагонных течений. Формирование дельты в условиях мелководного взморья начинается с возникновения коротких приустьевых кос и подводных отмелей (осередков) в самом русле или отмелей (устьевых баров, «россыпей») на морском крае. Во время половодий осередки и приустьевые бары постепенно становятся надводными и превращаются в низменные острова, разделяющие русло на рукава. В условиях приглубокого взморья волны строят из выносимого рекой материала береговые валы, окаймляющие морской край дельты. Благоприятными условиями для быстрого роста дельты являются обилие приносимых рекой наносов, в некоторых случаях понижение уровня водоёма (или тектоническое поднятие берега); положение устья в вершине залива или в лагуне (блокированные дель-

ты), а также мелководность бассейна, куда впадает река. Препятствуют образованию дельт сильные приливоотливные и сгонно-нагонные течения и быстрое повышение уровня водоёма (быстрое тектоническое погружение). Скорость нарастания дельт колеблется в широких пределах - от нескольких метров до сотен метров в год. Например, при стабильном стоянии уровня Каспийского моря (1863-1914 гг.) линейное нарастание дельты Волги составляло 94 м в год; за период с 1930 по 1940 г. - до 0,7-1 км в год.

ВАЖНЕЙШИЕ ТИПЫ ДЕЛЬТ

Конфигурации речных дельт (БСЭ)

Рис. 42. Конфигурации речных дельт (БСЭ).

Растущие в вершинах заливов дельты носят название дельт заполнения (или выполнения), дельты открытого морского побережья -дельт выдвижения. По способу образования и по стадиям развития различают следующие типы дельт: клювообразные (Тибр), лопастные (Миссисипи), блокированные (Камчатка), выдвинутые, с открытым округлым морским краем (Нигер), многоостровные (Волга). При малом количестве наносов и при понижении уровня моря речные рукава врезаются в отложения, слагающие поверхность приустьевого участка суши (морские или иные по генезису), и образуются врезанные дельты (Нева).

Дельты крупных рек достигают больших размеров: площадь дельты Амазонки - 100 тыс. км , Лены - 28,5 тыс. км“, Волги - 19 тыс. км . Плодородие почв и увлажнённость определяют высокую ценность земель значительной части территории многих дельт, являющихся районами интенсивного земледелия (например, дельты Нила, Хуанхэ, Ганга).

Бифуркация рек - разделение реки и её долины на две ветви, которые в дальнейшем не сливаются, впадают в различные бассейны. Чаще всего бифуркация рек возникает в результате размыва поверхностными водами плоских водоразделов; наблюдается сезонная бифуркация реки, когда перелив воды из одного бассейна в другой происходит во время половодий. Наиболее известна бифуркация в системе реки Ориноко (Южная Америка).

Наледь - ледяное тело, образующееся в результате послойного замерзания речных или подземных вод, излившихся на дневную поверхность или в полость в горных породах вследствие напорной разгрузки подземных или поверхностных вод при перемерзании русел рек или водоносных горизонтов. По происхождению делятся на наледи поверхностных вод, подземных вод и смешанные. Наиболее широко распространены наледи в области многолетнемёрзлых горных пород, но они характерны и для районов глубокого сезонного промерзания. Интенсивность развития наледей зависит от запасов подземных вод и водности предшествующего лета, глубины промерзания сезонно-талого слоя. Места выхода наледей связаны с участками резкого уменьшения сечения русла и очагами разгрузки подземных вод. Различают сухие наледи, образованные единовременным выходом воды, и мокрые наледи, покрытые водой, постепенно изливающейся на поверхность льда. Площади наледей колеблются от десятков и сотен квадратных метров до сотен квадратных километров и более. Самые крупные наледи наблюдаются в Якутии и на северо-востоке страны. Здесь встречаются многолетние наледи, растаивающие летом лишь частично. Суммарный объём наледей на северо-востоке около 25 км , что больше объёма всех ледников этого района. Существенна роль наледей в питании рек, особенно в районах, где запасы снега невелики и в начале лета осадков мало (Якутия, Забайкалье). Наледи наносят материальный ущерб, перекрывая и разрушая дороги, деформируя здания.

Водохранилище - искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования. Для всех водохранилищ характерны возрастание глубин по направлению к плотине, исключая те из них, в состав которых вошли глубокие озёра; весьма замедленные по сравнению с рекой водообмен и скорости течения; неустойчивость летней термической и газовой стратификации и некоторые другие особенности гидрологического режима.

Водохранилища создают для перераспределения стока рек во времени, а совместно с каналами и другими водопроводящими сооружениями - и по территории. Они являются основой разностороннего использования водных ресурсов. Необходимость создания водохранилищ обусловлена большой неравномерностью в распределении стока рек в течение года, значительной изменчивостью годового стока и неравномерным распределением его по территории. Различают водохранилища суточного, недельного, сезонного (или годичного) и многолетнего регулирования. Объём водной массы водохранилищ, а следовательно, и площади зеркал, глубины и пр. подвержены сезонным изменениям в связи с неравномерностью естественного притока воды и её потреблением. Водохранилища создают самых разных размеров: по площади от нескольких десятков гектаров до нескольких тысяч квадратных километров, по объёму от сотен тысяч кубических метров до сотен кубических километров. Суммарная полезная ёмкость водохранилищ земного шара составляла в начале 60-х гг. XX в. 2050 км , в том числе 755 км3 приходилось на Америку, 525л км^ - на Азию, 460 км'1 - на Африку, 280 км3 - на Европу и 30 км'1 - на Австралию (табл. 39).

Во второй половине XX в. в некоторых районах с развитой промышленностью и сельским хозяйством стал ощущаться острый недостаток воды. Это касалось не только районов, характеризующихся малым и неравномерным стоком, но и тех, где ранее (пока была слабо развита промышленность) естественный сток был достаточным. Радикальным, а во многих случаях и единственным способом устранения или смягчения неравномерностей распределения стока рек является сооружение водохранилища. Большинство водохранилищ создаётся в интересах нескольких отраслей хозяйства, т. е. для комплексного использования.

В странах СНГ эксплуатируется около 1000 водохранилищ объёмом более 1 млн м каждое, в том числе 150 водохранилищ объёмом свыше 100 млн м3 каждое. Водохранилища необходимы для орошения и обводнения земель (большинство водохранилищ в южных районах: Кайраккумское, Чардаринское, Мингечаурское, Токтогульское и др.), для водоснабжения городов и промышленных предприятий (Иваньковское, Можайское, Ириклинское, Магнитогорское, Краснооскольское и др.), для гидроэнергетики (Братское, Красноярское и многие другие). Водохранилища Волжско-Камского и Днепровского каскадов не только регулируют сток в интересах гидроэнергетики, но и улучшают условия орошения земель, судоходства, лесосплава, борьбы с наводнениями, организации отдыха населения и т. п. На Дальнем Востоке, на Кавказе, в Карпатах и других районах водохранилища имеют большое значение для борьбы с наводнениями (Зейское, Мингечаурское и др.). Состав и значение отдельных участков водохозяйственного комплекса изменяются не только по территории страны, но и во времени в связи с развитием хозяйства и гидротехнического строительства.

Крупнейшие водохранилища мира (по М. А. Фортунатову)

Водохранилище

Река

Страна

Полный объём, км

Площадь водного зеркала, км"

Братское

Ангара

Россия

169,3

5 470

Кариба

Замбези

Замбия,

160,4

4 450

Наср

Нил

ОАР,

Судан

157,0

5 120

Вольта

Вольта

Гана

148,0

8 480

Маникуаган-5

Маникуаган

Канада

142,0

1 940

Красноярское

Енисей

Россия

73,3

2 000

Портидж-

Маунтин

Пис-Ривер

Канада

70,1

1 760

Оуэн-Фолс*

Виктория-

Нил

Уганда****

68,0****

Вади-Тартар

Тигр

Ирак

67,0

2 000

Саньмынься

Хуанхэ

КНР

65,0

3 500

Куйбышевское

Волга

Россия

58,0

6 448

Бухтарминское

Иртыш

Россия

53,0

5 500

Иркутское**

Ангара

Россия

48,5

Оз. Мид

Колорадо

США

36,7

631

Глен-Каньон

Колорадо

США

33,3

646

Волгоградское

Волга

Россия

31,5

3 117

  • * В подпоре озера Виктория.
  • ** В подпоре озера Байкал.
  • *** Южная Родезия.
  • **** также Кения и Танзания.

За рубежом наибольшее количество водохранилищ отмечается в США, Индии, Бразилии, Испании, Мексике, Канаде, Австралии, Японии. В США больше 1500 водохранилищ объёмом свыше 6 млн м3 каждое, из них 468 водохранилищ объёмом свыше 100 млн м . В странах, испытывающих недостаток в воде, водохранилища создают для улучшения водоснабжения и полива земель. В горных районах многих стран большое число водохранилищ образовано плотинами ГЭС.

В зависимости от конфигурации, интенсивности водообмена, а следовательно, гидрологического режима водохранилища делятся на два типа: озёрные и речные. Для водохранилищ озёрного типа (например, Рыбинского) характерно формирование водных масс, физические свойства которых существенно отличаются от свойств вод

притоков. Течения в этих водохранилищах связаны больше всего с ветрами. Водохранилища речного типа (Дубоссарское и др.) имеют меньшие размеры, течения в них носят гравитационный характер, водная масса по своим характеристикам близка речным водам.

На водохранилище различают нормальный подпорный уровень (или горизонт) (НПУ, или НПГ) - высший подпорный уровень, который плотина может поддерживать в течение длительного времени при обеспечении нормальной эксплуатации всех сооружений; форсированный подпорный уровень (ФПУ) - высший подпорный уровень, который можно поддерживать недолгое время в период пропуска паводка, обеспечивая сохранность сооружений; уровень мёртвого объёма (УМО) - минимальный уровень, допустимый в условиях нормальной эксплуатации.

Бьеф (франц. Ые[) - часть водоёма, реки или канала, примыкающая к водоподпорному сооружению (плотина, шлюз). Различают верхний бьеф, расположенный выше по течению, перед водоподпорным сооружением, и нижний бьеф, находящийся ниже по течению, по другую сторону водоподпорного сооружения.

Создание водохранилища существенно изменяет ландшафт речных долин, а регулирование ими стока преобразует естественный гидрологический режим реки в пределах подпора. Изменения гидрологического режима, вызываемые созданием водохранилища, происходят также и в нижнем бьефе гидроузлов, иногда на протяжении десятков и даже сотен километров. Особое значение имеет уменьшение половодий, в результате чего ухудшаются условия нереста рыб и произрастания трав на пойменных лугах. Уменьшение скорости течения вызывает выпадение наносов и заиление водохранилищ; изменяется температурный и ледовый режим, в нижнем бьефе образуется не замерзающая всю зиму полынья (иногда длиной в десятки километров). На водохранилище высота ветровых волн больше, чем на реках (до 3 м и более). Гидробиологический режим водохранилищ существенно отличается от режима рек: биомасса в водохранилище образуется интенсивнее, меняется видовой состав флоры и фауны. На ряде водохранилищ в первые годы их эксплуатации появлялись плавающие торфяные острова площадью от нескольких квадратных метров до сотен гектаров.

Создание водохранилища вносит ряд изменений в природу и хозяйство территории: затопляются, подтопляются и размываются прибрежные земли, на которых располагались естественные и культурные угодья, населённые пункты, промышленные предприятия, пути сообщения; изменяются сложившиеся экономические, транспортные и другие связи, санитарно-гигиеническая обстановка, условия рыбного промысла. Влияние водохранилища на климат возрастает с увеличением его водной массы. Крупные водохранилища более или менее заметно воздействуют на него в сравнительно узкой прибрежной полосе шириной 3-10 км. Здесь отмечаются плавный ход температуры, менее резкие суточные и годовые колебания её, повышенная влажность воздуха.

При создании водохранилищ в верхних и нижних бьефах гидроузлов осуществляются инженерная защита территорий, на которых находятся важные объекты и ценные сельскохозяйственные угодья (обвалование, дренаж, берегоукрепительные работы и т. п.); земельнохозяйственное устройство землепользователей в новых условиях; переселение жителей; перенос, переустройство, новое строительство или снос строений и сооружений ит. п.; лесосводка, перенос археологических и других памятников.

Санитарно-гигиенические мероприятия. При подготовке ложа водохранилища с затапливаемых территорий вывозят отбросы и отходы предприятий или дезинфицируют их на месте, перепахивают и т. д.; проводят лесоочистку; переносят места захоронения людей и скотомогильники. Санитарные органы контролируют перенос населённых пунктов из зоны затопления и выбор места их будущего размещения. Основные мероприятия по санитарной охране в период эксплуатации водохранилища включают контроль за размещением на побережье водохранилищ городов и промышленных объектов, регулированием спуска в водохранилище сточных вод, оборудованием плавающих по водохранилищу судов специальными устройствами для сбора сточных вод и нечистот с последующим сбросом их в береговые канализационные устройства. В связи с возможным изменением эпидемиологической обстановки в зоне водохранилища санитарные органы проводят профилактику малярии, туляремии и других заболеваний.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>