Энергия и работа рек. Твердый и солевой сток

Твердый сток- твердые частицы, переносимые водами реки. Факторы формирования; климатические (увлажн.территории, состав почв, растительность..), азональные (рельеф, местные почвенные различия, уклоны..), антропогенные (агролесомелиоративные мероприятия, вырубка лесов, пожары). Интенсивность эрозии изменяется по климатич зонам (в зонах избточн и достаточн увлажнения почвы скреплены травяным и лесным покровом, склоновая эрозия затруднена, наносы формируются при размыве русел реки; в зоне недостат увл увелич сухость почв, снижается залесённость). Наносы разделяют на взвешенные (большая часть транзитные, размер 1-3 мм), влекомые (передвигаются по дну путём перекатывания, прыжками или в виде донных гряд, уч-ют в переформировании русла. Закон Эри Р=кU6 (вес влекомых частиц пропорционален 6 степени скорости течения => горные реки могут перемещать большие камни, равнинные – мелкие фракции). Например, смыв почвы со склонов лесной и степной зоны Европ части России, соотв-но 60 и 1000 т/км2, в Сев Африке 5000 т/км2. В южной Азии 20 000 т/км2. ρ-плотность наносов в воде. Мутность – количество взвеш наносов, содерж в единице объёма смеси воды и ТВ частик. Для зоны избыточного и дост. увлажнения- от малых вел-н до 50 г/м³,в лесостепной зоне –возрастает до 100 г/м³,в степных-500 г/м³, в зоне сухих пустынь мутность увеличивается, в горных районах аридного климата могут превышать 10 000 г/м³.Мутность-взвешенные наносы в практике гидрологического анализа. Непосредственно измеряется расход наносов (R) – кол-во наносов в весовых единицах, проносимый рекой через поперечное сечение в единицу времени R=P/T кг/с.

9. Термический режим рек. Тепловой баланс водных объектов.

Термический режим рек,ручьев формируется под действием многочисленных источников тепла,уч-ющих в теплообмене водной массы с атмосферой и руслом водотока.

10. Русловой процесс. Элементы русел, пойм и др.

Русловые процессы - совокупность явлений и процессов, происходящих под воздействием комплекса различных природных и антропогенных факторов, и выражающихся в изменениях формы и параметров речных русел. Распределение глубин в руслах рек зависит от распределения в них эрозионно-аккумулятивных образований - русловых форм. Массовым распространением отличаются малые гряды, размеры которых несоизмеримы с размерами русла.. Малые формы русловых образований определяют степень шероховатости дна. На многих равнинных реках наблюдаются гряды, размеры которых соизмеримы с размерами русла потока. Одни из них располагаются под некоторым углом к оси потока, другие представляют одиночные образования, занимающие почти всю ширину русла. Это так называемые ленточные гряды. Другой разновидностью песчаных гряд являются осередки. Они представляют собой мощные скопления наносов в средней части русла в виде песчаных отмелей или подвижных островов. Осередки обычно вытянуты вдоль по реке и отделены от берегов протоками. В межень осередки обсыхают. Более сложными формами русловых образований являются перекаты и поймы. Перекаты образуются там, где имеются благоприятные условия для аккумуляции наносов. Такие условия создаются при уменьшении транспортирующей способности потока под влиянием либо уменьшения скоростей течения, либо резкого местного увеличения твердого стока. Уменьшение скоростей течения наблюдается в местах выхода горных рек на равнину, в местах резкого расширения русла потока, в результате подпора под влиянием сужения долины, впадения крупных притоков. Увеличение твердого стока наиболее отчетливо проявляется при впадении притоков, несущих большое количество наносов (перекаты в этом случае возникают ниже впадения притоков), а также в случае выноса наносов оврагами. Периодические колебания отметок дна на перекатах достигают больших величин. Размыв гребней перекатов происходит не только в период летней межени, но и зимой при ледоставе, в особенности если последний образовался при низких уровнях.

\\\ Речная долина – морфологическое образование, элемент речного бассейна; относительно узкая и вытянутая в длину, извилистая, форма рельефа, имеющая уклон. Водораздельное пространство – расстояние от водораздела до бровки долины. Ширина долины – расстояние между бровками. Терассы– горизо-я площадки, располагающиеся уступами в пределах склонов долины. Дно долины – относит-но ровная горизонт часть, вкл русло и пойму. Ущелье – почти отвесные склоны, дно занято руслом. Поцма – часть дна долины, приподнятая над меженным уровнем воды в реке, покрытая раст-ю и затопляемая во время половодий и паводков.

Энергия потока расходуется на преодоление сопротивления со стороны дна и берегов, а также на размыв и перенос грунта со склонов водосбора в водоприемник. Уровень воды в водоприемнике представляет для впадающей в него реки базис эрозии, т.е. потенциальная отметка, до которой произойдет размыв водотока. Базис эрозии характеризует энергию потока.

Процесс размыва включает четыре стадии:

Смыв грунта с поверхности водосбора;

Размыв дна и берегов в русле реки и на пойме;

Перенос частиц грунта по течению водотока;

Отложение или аккумуляцию частиц.

Причиной размыва является движение масс воды (в виде ручейков на склонах или же потока в реке), достигающее определенной скорости. Отрыв частиц грунта и их подъем – переход во взвешенное состояние - , кроме скорости воды, зависит от размеров частиц, их формы и плотности, а также от взаимного расположения частиц на дне.

На отдельную частицу, лежащую на дне, действует сила лобового давления и подъемная сила, которая возникает при обтекании частицы, обусловленная разностью скоростей на верхней и нижней её гранях. По закону Бернулли давление на верхнюю грань будет меньше, чем на нижнюю. Кроме того, необходимо учесть вес частицы и Архимедову (выталкивающую) силу.

Еще один механизм отрыва частиц от дна – это наличие вихрей, возникающих при обтекании разного рода препятствий. Эти вихри имеют на своей оси область пониженного давления и захватывают оторвавшиеся частицы, поднимают их в толщу потока.

В тех случаях, когда подъемная сила меньше силы тяжести, частица может перемещаться по дну путем скольжения и перекатывания. Такое перемещение называется влечением донных наносов. Анализ устойчивости такой частицы показывает, что веса влекомых частиц относятся как шестые степени скоростей (закон Эри). Таким образом, если скорости горного и равнинного потоков относятся как 1: 4, то веса влекомых ими наносов относятся как 1: 4096.

Скорость течения, при которой происходит первоначальное нарушение равновесие частиц донных наносов, формирующих русло, называется неразмывающей скоростью, а при начале массового движения донных частиц – размывающей скоростью. Они зависят от размера частицы, глубины потока и сил сцепления (связные грунты). Размывающая скорость примерно на 30…40% больше неразмывающей. Её используют при определении расхода наносов, а неразмывающую – в расчетах общего и местного размыва русла у ГТС.

Известно, что перенос частиц осуществляется в виде взвешенных и донных наносов.

Донные наносы являются руслоформирующими,т.е. участвующими в образовании, перемещении и разрушении таких русловых форм, как гряды, побочни, осередки и т.д.

В отличие от них, взвешенные наносы, частицы которых находятся в потоке большую часть времени и переносятся на большие расстояния. При уменьшении скорости потока они могут откладываться на дне и переходить в донные наносы. По размеру взвешенные частицы примерно на порядок меньше донных.

Произведение средней мутности на скорость потока характеризует его транспортирующую способность , которая уменьшается от истока к устью реки, где преобладают процессы аккумуляции наносов.

Масса частиц, переносимых водой через поперечное сечение водотока в 1 сек, называется расходом взвешенных наносов , который определяется по формуле: G = 1000 * ρ * Q, кг/с. Для характеристики объема выноса грунта водой реки вычисляют величину твердого стока за сутки, месяц, сезон и год. Наибольший твердый сток наблюдается, как правило, в периоды половодья и паводков.

Среднемноголетний объем наносов вычисляется по формуле:

Vн = G * 86400*365 / γ = ρ * Q * 86400*365 / γ ,

где G - среднегодовой расход наносов или норма твердого стока, кг/с,

ρ - мутность воды, кг/м3,

γ – плотность наносов, кг/м3

Твердый сток – это количество взвешенных тонко-мелкозернистых влекомых (перекатываемых) по дну наносов, переносимое рекой через какой-либо створ за заданный интервал времени.

При этом расходом наносов называется количество наносов, переносимое через живое сечение реки в единицу времени. В зависимости от способа транспортирования наносы подразделяют на взвешенные, переносимые водными потоками во взвешенном состоянии, и влекомые, перемещающиеся в придонном слое потока путем перекатывания, скольжения и сальтации. Условия движения наносов меняются при изменении скорости, глубины и других гидравлических элементов. Частицы, переносившиеся во взвешенном состоянии, могут стать влекомыми наносами, а влекомые – перестать двигаться или перейти во взвешенное состояние. Неподвижные частицы могут перейти в движение.

Основными гидравлическими параметрами наносов являются:

• гидравлическая крупность частицы, определяемая как скорость ее равномерного падения в спокойной воде;
• начальная скорость влечения (сдвига) частицы, находящейся на дне потока;
• средняя скорость влечения частицы по дну.

В речном потоке наблюдается взаимообмен потока и русла наносами с осаждением частиц наносов на дно и взмывом их с его поверхности. Взаимообмен наносами обусловлен турбулентностью потока (восходящими и нисходящими пульсационными токами) и зависит от гидравлической крупности наносов и начальной скорости влечения частиц. Области таких токов располагаются беспорядочно над поверхностью русла, вследствие чего дно потока представляет собой поле чередующихся зон взмыва и отложения. При грядовой форме русла области преобладания восходящих и нисходящих вихрей разграничены, соответственно разграничены и зоны размыва и переотложения наносов. Верхний слой наносов, вовлеченный в процесс взаимообмена наносами с потоком, называется активным слоем русла. Сами наносы называются донными отложениями.

Исходным материалом формирования наносов на речных водосборах являются продукты выветривания горных пород, частицы почвы, остатки растительности и животных. Выделяются внешние и внутренние источники питания потока наносами. Внешние источники питания – склоны, а также расположенные у берегов осыпи. Внешнее поступление наносов характеризует интенсивность водной эрозии на склонах. Внутренними источниками питания рек и ручьев наносами являются сформировавшиеся аллювиальные отложения русла и поймы. Суммарный вынос наносов определяется суммой (склоновой и русловой) эрозий.

Общая закономерность формирования твердых стоков:

• верховья рек и вся первичная гидрографическая сеть поставляют твердый материал в речные системы;
• средние и большие реки осуществляют транспорт продуктов эрозии, аккумулируя часть наносов при их избытке и размывая их при дефиците твердого материала.

В устьевых частях рек наблюдается аккумуляция наносов.

Характеристикой наносов, поддающейся картографированию, является среднемноголетняя мутность (количество наносов, содержащееся в единице объема потока) рек. В пределах Европейской территории России наименьшая мутность воды рек (менее 10 г/м 3) наблюдается в зоне тундры и лесотундры. Для низменных заболоченных районов лесной зоны мутность составляет 10–25 г/м 3 ; в южной части лесной зоны мутность рек достигает 100–250 г/м 3 ; в лесостепной зоне мутность может доходить до 1000–2500 г/м 3 , возрастая на малых реках до 5000 г/м 3 .

Сток наносов – главный фактор заиления водохранилищ, что обусловлено отложением в их чашах наносов, поступающих с жидким стоком, а также твердого материала, сносимого в водоем при переработке берегов. Особую опасность представляют случаи транспорта наносов, сопровождающиеся интенсивной эрозией склонов, а также образованем селей в результате перенасыщения потока наносами. В ряде случаев смыв почвенного покрова сопровождается переносом загрязняющих веществ. Пестициды, радионуклиды и некоторые другие опасные вещества в результате сорбции фиксируются на минеральных частицах наносов и переносятся водными потоками во время паводочного стока.

Источники: Теория и методы расчета речных наносов. Караушев А.В. – Л., Гидрометеоиздат, 1977; Сток наносов, его изучение и географическое распределение. Под редакцией Караушева А.В. – Л., 1977.

Мутность воды наименьших значений в России достигает в реках лесной зоны. В тайге мутность речной воды обычно менее 20 г/м3, что является следствием относительно небольшого поверхностного стока в условиях лесных почв, обладающих высокой инфильтрационной способностью. Другая причина - почвенный покров лесов хорошо предохранен от размыва; в этой полосе сравнительно мало распространены пахотные земли, на которых наиболее благоприятны условия для эрозионных процессов. В некоторых районах южной и дальневосточной тайги мутность повышается до 50 г/м3, а в отдельных районах и до 100 г/м3. Повышение мутности воды в пределах таежной зоны связано главным образом с линейной эрозией в руслах самих рек или вызвано условиями горного рельефа (район Верхоянска).

По мере следования на юг мутность речной воды повышается. Это характерно для лесостепной и степной зон, где мутность достигает 500 г/м3. В основном это связано с большой площадью распаханности этой территории. На пахотных землях, особенно в прошлом, формировался высокий поверхностный сток. Кроме того, почва на пашне плохо защищена от размыва. В некоторых степных и лесостепных районах повышенная мутность воды (до 1000 г/м3) обусловлена пересеченным рельефом, либо особо интенсивными ливнями в сочетании с распространением легко поддающихся размыву лёссов (например, низовья реки Дон).

В общем распределение по территории страны мутность речной воды носит вполне выраженный зональный характер. При этом естественные зональные черты распределения мутности усиливаются антропогенным фактором.

Особые условия формирования мутности характерны для горных районов. Здесь основную роль играют рельеф и . Существенное значение имеют также климатические условия: с уменьшением влажности возрастает интенсивность процессов денудации, в том числе и эрозии. Важную роль играют также горные леса, тормозящие развитие эрозионных процессов.

Внутригодовые колебания твердого стока, прежде всего, связаны с колебаниями стокаводы: с увеличением расхода воды увеличиваются расходы взвешенных наносов. Однако внутригодовое распределение стока наносов отличается большей контрастностью, чем сток воды. Так, во время паводков максимум расхода наносов не совпадает с пиком паводка, а предшествует ему; при наличии нескольких паводков, следующих один за другим, наибольшую массу наносов несет первый паводок, на долю каждого последующего паводка наносов приходится все меньше.

Для преобладающих в России рек со снеговым половодьем, которым свойственна регулярная периодичность, режим твердого стока носит довольно регулярный периодический характер.

СТОК РЕК ТВЕРДЫЙ - количество взвешенных, влекомых по дну и растворенных веществ (в т), проносимых рекой через любое поперечное сечение за более или менее длительный промежуток времени (декада, месяц, сезон, год). Различают отдельно взвешенных, влекомых по дяу наносов и растворенных веществ. Характеризует интенсивность эрозионной деятельности в данном речном басс. Величина его крупных речных систем измеряется десятками млн. т в год. См. Сток рек ионный.

Геологический словарь: в 2-х томах. - М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .

Смотреть что такое "СТОК РЕК ТВЕРДЫЙ" в других словарях:

Совокупность (вся масса) воды, стекающая с суши (из рек) в Мировой океан или озера. Количество воды, выносимой реками (их жидкий сток), равно » 42 тыс. км3 в год. Мировой сток участвует в процессах водообмена между сушей и Мировым океаном;… … Экологический словарь

Поперечный разрез типовой речной долины Обозначения: 1 пойменный аллювий; 2 русловой аллювий поймы; 3 аллюв … Википедия

Китайская Народная Республика, КНР (кит. Чжунхуа жэньминь гунхэго). I. Общие сведения К. крупнейшее по численности населения и одно из крупнейших по площади государств в мире; расположен в Центральной и Восточной Азии. На востоке … Большая советская энциклопедия

Народная Республика Бангладеш, государство в Южной Азии. Образовано на месте бывшей пакистанской провинции Восточный Пакистан. Ее политические лидеры 20 марта 1971 объявили о создании независимого государства под названием Бангладеш, что означает … Энциклопедия Кольера

Республика Индия, гос во в Юж. Азии. Др. инд. название Sindhus от названия реки Синдху (совр. традиц. Инд). От него авест., др. перс. Hindu, далее др. греч. и латин. India, откуда русск. Индия и аналогичные названия в других европ. языках: англ.… … Географическая энциклопедия

Природные ресурсы - (Natural Resources) История использования природных ресурсов, мировые природные ресурсы Классификация природных ресурсов, природные ресурсы России, проблема исчерпаемости природных ресурсов, рациональное использование природных ресурсов… … Энциклопедия инвестора

Народная Республика Бангладеш, гос во в Юж. Азии. Бенгальцы составляют ок. 98% населения страны, что и отражено в ее названии Бангладеш страна бенгальцев (на языке бенгали bangla бенгальская, des страна). См. также Западная Бенгалия.… … Географическая энциклопедия

Род можжевельник (Juniperus), как правило, представлен небольшими вечнозелеными деревьями (высотой до 10 12 м, реже до 20 30 м) или кустарниками, иногда стелющимися. Для рода характерно, что листья у всех молодых растений игловидные, а у… … Биологическая энциклопедия

На востоке Китая. Протягивается более чем на 1000 км вдоль берегов Жёлтого и Восточно Китайского морей. Площадь около 325 тыс. км2. Поверхность плоская, высотой до 100 м. На востоке островные Шаньдунские горы. Сложена мощной толщей аллювиальных… … Энциклопедический словарь

Арабская Республика Египет, Миср, гос во на С. В. Африки и на Синайском п ове Азии. Название Египет известно с III тыс. до н. э. Оно восходит к др. егип. Кипет черная земля, что противопоставляло долину Нила с ее плодородной почвой красной земле … Географическая энциклопедия