Учебно-методический комплекс по дисциплине «Учение о гидросфере»
Скачать 2.29 Mb.
|
| Тема 8. Гидрология рек. Реки и их распространение на земном шаре. План. 1.Типы рек. Водосбор и бассейн реки. Морфометрические характеристики бассейна реки. Физико-географические и геологические характеристики бассейна реки. 2. Река и речная сеть. Долина и русло реки. Продольный профиль реки. Учебная информация по теме. 1.Река-водоток ср. крупных размеров, питающейся атмосферными осадками со своего водосбора и имеющий четко выровненное сформированное самим водотоком русла. Sбасс>50 км2 мельче- ручьи Самый большой бассейн имеет Амазонка, самая длинная река - Нил. Самая водоносная - Амазонка. Самые крупные реки находятся в Южной Америки, Африки и Азии.
На территории РФ >2,5 млн рек, но 95% имеет длину менее 25 км. Типы рек (классификация) 1. По размеру:
2. По условиям протекания:
3. По источникам питания:
4. По водному режиму (специальный класс) 5.По степени устойчивости русла. 6. По ледовому режиму. Морфология и морфометрия реки и ее бассейна. Водосбор-часть зеленой поверхности и толщи грунтов, откуда река получает питание (подземным и поверхностным водосбором). Бассейн реки - часть суши, включающую данную речную систему и ограниченная водоразделом. Главный водораздел земного шара (больших океанов и бессточных областей). Морфометрические характеристики бассейна. площадь бассейна F длина бассейна max ширина Bmax длина водораздела менее вдр среднее высота бассейна Hср средний уклон бассейна Iср Физическая география и геологические характеристики бассейна реки. (1) ГП (2) Географическая зоны, высотный пояс (3) Геология,тектоника,грунты. (4)Рельеф. (5)Климат. (6)Почвенный растительный покров. (7)Характер речной сети. (8)Наличие других водных объектов в бассейне. (9) Преобразованный человеком. Река и речная сеть.Совокупность водотоков, водоемов и особенностей в.о. в пределах речного бассейна составляет его гидрографическую сеть.Часть гидрографической сети - речная сеть. Речная система: главная река + все ее притоки. Длина реки , исток,устье, коэффициент извилистости, протяженность речной сети, густота речной сети. Рисунок речной сети: древовидная, прямоугольная, центростремительная и др. Долина и русло реки. Речные долины по происхождению бывают:
По форме поперечного профиля:
Основные морфологические элементы русла:
Фарватер, линия наибольших глубин, изобаты.Площадь поперечного сечения ,ширина русла , максимальная глубина hmax hср=/, длина смоченного периметра - это длина подводного контура поперечного сечения. Продольный профиль реки. График изменения отметок дна и водной поверхности вдоль русла. Разность отметок дна или водной поверхности на каком-либо участке называется падением (∆Н). Продольные профили бывают:
Их характер определяется геологической структурой и рельефом бассейна и базисом эрозии. Вопросы для самоконтроля 1. Перечислить виды долин рек по происхождению и по форме поперечного профиля. 2. Что такое густота речной сети? 3. Что называется падением реки? 4. Что такое смоченный периметр? Тема 9. Питание рек. Водный баланс бассейна реки. Речной сток. движение воды в реках. термический режим рек. План. 1. Виды питания (дождевое, снеговое, ледниковое, подземное), классификация рек по видам питания. Расчленение гидрографа реки по видам питания. Испарение воды в речном бассейне. Водный баланс бассейна реки. Водный режим рек. Виды колебаний водности рек. Фазы водного режима (половодье, паводки, межень). Классификация рек по водному режиму, Уровень воды, скорость течения, расход воды в реках и методы их измерения. 2.Речной сток и его составляющие. Понятие о стоке воды, наносов, растворенных веществ, тепла. Количественные характеристики стока воды: объем стока, слой стока, модуль стока, коэффициент стока. Физико-географические факторы стока воды. Пространственное распределение стока воды на территории СНГ и факторы, его определяющие. 3.Движение воды в реках. Распределение скоростей течения в речном потоке. Формула Шези. Поперечная циркуляция в речном потоке. Трансформация паводков.Движение речных наносов. Характеристики речных наносов. Геометрическая и гидравлическая крупность наносов. Влекомые и взвешенные наносы. Русловые процессы и их типизация. Микро-, мезо- и макроформы речного русла и их динамика. Плесы и перекаты, излучины. 4.Изменение температуры воды в реке в пространстве и во времени, фазы ледового режима: замерзание, ледостав, вскрытие. Ледоход, ледостав, заторы и зажоры. Толщина льда на реках. Учебная информация по теме. 1.Вся вода, поступающая в реки, имеет атмосферное происхождение, но пути ее поступления разные. .Есть 4 вида питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое, подземное. В условиях теплого климата, главный вид - дождевое. 1. Дождевое питание. Каждый дождь характеризуется:
Все дожди: ливни и обложные дожди.
2. Снеговое питание. Запасы воды в снеге в бассейне зависят от величины зимних осадков (климат). По бассейну распределены неравномерно. процесс снеготаяния и водоотдача (начало стока)- разные. Зона одновременного снеготаяния (фронт и тыл таяния). Зона перемещается с юга на север, в горах- вдоль склонов. скорость распространения тыла таяния на равнинах 40-80 км/сут (иногда 200 км/сут). 3. Подземное питание. Определяется характером взаимодействия подземных и речных вод (вспомнить). 4. Ледниковое питание. Вклад ледникового питания тем больше, чем больше доля общей площади бассейна, занятая ледниками. Классификация рек по типам питания. Классификация Воейкова (климатическая). А. Реки, получающие от таяния снега на равнинах и невысоких горах- Северная Сибирь, Северная Америка. Б.Реки, потери воды от таяния снега в горах- реки Азии. В. Реки, получающие воду от дождей и имеющие половодье в летнее время (зона тропиков, муссонного климата)- Амазонка, Конго, Ориноко, реки ДВ) Г. Реки с половодьем весной (из-за таяния снега или в начале лета), причем, однако значительная часть воды рек доставляется дождями - реки в странах с суровой зимой- большинство рек России (Восток европейской России, Западная Сибирь, Восток Германии) Д. вода доставляется дождями, она выше в холодные месяцы, но период изменения невелики. Средняя и Западная Европа, Англия. Е.Вода от дождей, она выше зимой, чем летом и разница значительна. Ю.Европа (Испания, Италия) Сев. Африка (Чили, Юг и Запад Австралии) Ж. Отсутствие рек из-за сухости климата. Сахара, Кара-Кумы, Кызыл-Кум, Аравия и др. З.Страны, где дождевое время коротко и реки имеют воду тогда и несколько времени после, а в остальное время пересыхают или превращаются в ряд луж. Северная часть Крыма, степи нижнего течения Аракса, Монголия и др. И. Страны без рек из-за снега и ледников. Гренландия. Классификация Львовича по источникам питания. Если один из видов питания дает более 80% годового стока реки - говорят об его исключительном значении. Если от 50-80 % -преимущественное значение. Если ни один из видов питания не дает больше 50% год. стока, то такое питание называется смешанным. Большая часть рек России имеет смешанное питание. Дождевое - к юго-востоку от Байкала, в бассейнах Яны и Индигирки, черноморского побережья Кавказа. Ледниковое питание имеют реки Кавказа. Расчленение гидрографа по типам питания. Гидрограф. Как его построить. Это график водного режима (фазы водного режима- половодье, межень, паводок). Как поделить гидрограф. Уравнение водного баланса бассейна реки. х+У1+1+z1=y2+2+z2±∆U y2- сток (y2= y2+ y2) х-осадки У1-поверхностный сток, обычно=0 1-подземный приток, обычно=0 z1-конденсация водяного пара 2- подземный сток Если искусственного перераспределения нет, то х=у+z±∆U х=у+z- уравнение водного баланса для многолетнего периода Структура водного баланса - соотношение между приходного и расходного частью уравнения водного баланса. Разделим уравнение х=у+z на х (осадки): 1=  + ==+=1 -коэффициент стока - коэффициент испарения Водный режим реки. Водный режим - закономерное изменение стока, скорости течения, уровня воды и уклона поверхности по времени вдоль реки. Изменение водного режима рек. Водный режим рек зависит от комплекса физико-географических факторов, среди которых самые важные - метеорологические и климатические. Так как эти факторы изменяются, то и водный режим изменяется -т.е. испытывает колебания. В водном режиме (т.е. закономерном изменении элементов, и в водности (относительная величина речного стока) выделяют вековые, многолетние, сезонные и кратковременные колебания.
Периодичность - десятки лет. Различают естественную и антропогенную изменчивость:
Когда говорят о колебаниях водности рек изменение стока воды, т.е. Q. Но изменяется уровень. Только не всегда по тем же причинам. Например, сгонно-нагонные явления. . Классификация рек по водному режиму (Зайкова) I.С весенним половодьем: 1.Восточно-европейский тип (весеннее половодье, летнее и зимнее межень) 2. Казахский тип (резкое половодье, а в остальное время стока почти нет) 3.западно-сибирское 4.восточно-сибирское высокое половодье, летнее-осенний паводок и низкая зимняя межень) 5.алтайский тип - растянулся вес, пол, повысился летний сток и низкая зимняя межень. II. С половодьем в теплую часть года: 1.дальневосточный тип - невысокое положение летом, низкий сток зимой. 2.тяньшаньский тип - летнее половодье, зимний сток довольно велик III. C паводковым режимом- горные районы Крыма, Кавказа, Карпат (питание дождевое): 1.причерноморский тип дождевые паводки в течении всего года 2. крымский тип - зимние паводки и длительные периоды с низким стоком 3.северо-кавказский тип - паводки в теплую часть года и низкая межень в холодное время. 2. Речной сток и его характеристики. Сток в широком смысле - главный элемент материкового звена глобального круговорота вещества и энергии. Сток включает поверхностную и подземную части. Поверхностный сток состоит из речного стока и стока льда покровных ледников. Речной сток - одновременно и процесс стекания воды в речную систему и характеристика количества стекающей воды. 1. сток воды; 2. сток наносов-процесс перемещения наносов в речных системах и характеристика количества наносов (сток взвешенных наносов и сток влекомых); 3. сток растворимых веществ- процесс переноса в речных системах растворимых в воде веществ и характеристика их количества; 4. сток тепла- процесс переноса вместе с речными водами тепла и его количество. Главный процесс – сток воды. Факторы и количественные характеристики стока воды. 1. Расход воды Q м3/с. Кривые расходов (зависимость Q от уровня). Характерные расходы (характеристики для фаций водного режима). Средний расход:   =  -число суток - среднесуточный расходМноголетний расход:    -среднегодовой расход2. объем стока воды - объем воды, прошедший через данное поперечное сечение речного потока за какой-либо интервал времени. W=Qt м3, км3 Q-средний расход за интервал времени t 3. Слой стока - это количество воды, стекающее с водосбора за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя, равномерно распространенного по площади водосбора. y=   - площадь водосбора в км34. Модуль стока воды - это количество воды стекающее с единицы площади водосбора в единицу времени М л/с  км2= 5. Коэффициент стока - отношение величины (объема и слоя) стока к количеству выпавших на площадь водосбора атмосферных осадков: d=   мм -м3 или км33.Движение воды в реках. Вертикальное распространение скорости течения в речном потоке (рисунки). Динамика речного потока. Силы: продольная составляющая силы тяжести + пассивные силы (трения, центробежная, Кориолиса) Продольное равновесие речного потока: =С  -формула Шези-средняя скорость С-коэффициент Шези  средняя глубинаY-уклон водной поверхности С=  -формула Маннингаn-величина находится по специальным таблицам Например, для ровных незаросших русел с дном n=0,02-0,023 для извилистых русел с неровным дном n=0,023-0,033 для пойм с кустарниками n=0,033-0,045 Скорость течения в речном потоке тем больше, чем больше глубина русла и уклон водной поверхности и меньше шероховатость русла. Движение наносов. 1.Влекомые наносы - перемещаются речным потоком в придонном слое и движутся скольжением, перекатыванием или сальтацией. Сила трения - зависит от коэффициента трения. Начальная скорость: Uдно o=  -коэффициент зависит от част и воды, формы, коэффициента трения и т.д. Критерий начала движения: Uдно> Uдно o Uдно- придонная скорость Возведем обе части уравнения в степень и получим: Fg~D3~U6 дно о – закон Эри Рm=A6 Вес влекомых наносов пропорционален шестой степени скорости течения. т.е. чем больше скорость, тем более тяжелые наносы перемещаются 2. Как наносы перемещаются в реке? - либо сплошным слоем - либо в виде скопленийдонные гряды 3.Движение взвешенных наносов Условие начала движения: Uz+ Uz-направление вверх вертикальная составляющая вектора скорости течения - гидравлическая крупность. S-мутность воды R=sQ- расход взвешенных наносов (кг/с) 4.Сток наносов (влекомые + взвешенные) Rтр- транспортная способность потока предельный расход, которые может при данных условиях перенести река Rтр=SтрQ=  Sтр- мутность воды h- глубина w- средняя гидрологическая крупность v3- средняя скорость Сток наносов: Wн = Wн/F F- площадь водосбора Русловые процессы. Это постоянно происходящие изменения морфологического строения речного русла и поймы, обусловленные действием текущей воды. Конкретно: намыв или разлив русловые деформации Русловые образования, подвергающиеся деформациям: скопление наносов, создающее особые формы рельефа речного русла и поймы: 1. Микроформы - донные гряды, размеры которых меньше глубины реки 2.Мезоформы - гряды крупные (речные перекаты, осередки, острова). 3.Макроформы – излучины, системы рукавов. Схема переката:  Различают 2 вида русловых деформаций: размывэрозия R намываккумуляция R>Rтр R - фактический расход наносов Rтр - транспортная способность потока Русловые деформации:
Русловые деформации:
4. Термический и ледовый режим рек 1). Изменение t воды - следствие изменения составляющих теплового баланса данного участка реки. А - поверхность реки (вода/воздух) С - тепловые процессы в самом потоке Изменение t воды на участке реки за интервал времени t: T=  T-изменение температуры Сp-удельная теплоемкость -плотность V-объем Наибольше значение имеет А (обмен с атмосферой) и С (“+” –при ледообразовании и “-“ -при таянии). 2) Термический режим рек. Основная причина временных изменений t воды - метеорологическая. В условиях умеренного климата типичны сезонные изменения t воды в реке (рисунки). Помимо сезонных колебаний, есть суточные. Они тоже отстают от колебаний tвозд. ,min t воды - утром, max-15-17 часов. На больших реках суточный ход невелик (1-2°), на малых больше. 3) Пространственные изменения t° Для больших рек, текущих с Ю на С, характерны большие контрасты между t воды и воздуха. Летом, вода, нагревающаяся на юге, попадает в холод. Часто t воды изменяется ниже впадения крупных протоков. Летом- понижается t ниже водохранилищ. Ниже сброса канализационных и промышленных вод t возрастает. По ширине и глубине из-за турбулентности мало. На реках с быстрым течением 0,1°, на равнинах- 1-2°. 3) Тепловой сток рек. Wт = CpTW Wт - тепловой сток за t, Дж Cp - удельная теплоемкость - плотность T - cредняя t° воды W-сток воды (м3 за t) Вопросы для самоконтроля 1. Перечислить виды питания рек. 2. В чем суть классификации рек по типам питания Воейкова? 3. Написать уравнение водного баланса для бассейна реки. 4. Что такое коэффициент стока? 5. дать определение водного режима рек. 6. Что такое речной сток? 7. Что такое расход воды? написать формулу. 8. написать формулы Шези и Маннинга. 9. Как наносы перемещаются в реке? 10.Назвать основные виды русловых деформаций. |
Похожие:
 | Недели: «Вода» Учение о гидросфере. Учебно-методическое пособие по курсу "Учение о гидросфере" для студентов специальности 022000. 62 – Экология... | | Тема проекта Учение о гидросфере. Учебно-методическое пособие по курсу "Учение о гидросфере" для студентов специальности 022000. 62 – Экология... |
| Протокол №11 от «8» июня 2010 г Учение о гидросфере. Учебно-методическое пособие по курсу "Учение о гидросфере" для студентов специальности 022000. 62 – Экология... | | Учебно-методическое пособие по курсу "Учение о гидросфере" для студентов специальности Учение о гидросфере. Учебно-методическое пособие по курсу "Учение о гидросфере" для студентов специальности 022000. 62 – Экология... |
| Визитная карточка исследовательского проекта «Волшебница – вода» Учение о гидросфере. Учебно-методическое пособие по курсу "Учение о гидросфере" для студентов специальности 022000. 62 – Экология... | | Урок по природоведению 5 класс. Урок можно сопровождать электронной презентацией Учение о гидросфере. Учебно-методическое пособие по курсу "Учение о гидросфере" для студентов специальности 022000. 62 – Экология... |
 | Реализация требований нового образовательного Стандарта при изучении... Учение о гидросфере. Учебно-методическое пособие по курсу "Учение о гидросфере" для студентов специальности 022000. 62 – Экология... | | Учебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 3 Учение о гидросфере... Целью курса является знакомство с системой основных научных знаний в области гидрологии и методов исследований водных объектов |
| Тема №1 «учение о клетке» Учебно-методический комплекс по дисциплине «Биохимия молока и мяса» составлен на основе | | Учебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 03 Государственного образовательного стандарта по дисциплине «Учение об атмосфере» для специальности «Геоэкология» |
| Учебно-методический комплекс ростов-на-Дону 2009 Учебно-методический... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Адвокатская деятельность и адвокатура» разработан в соответствии с образовательным стандартом... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «судебная медицина» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Методы оптимальных решений» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных, практических и лабораторных... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Макроэкономика» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психофизиология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Медиапсихология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... |
