Гидрология суши

5. Алтайский тип отличается  невысоким растянутым, имеющим гребенчатый  вид половодьем, повышенным летним  стоком и низким стоком зимой.  Максимальный расход половодья  в среднем до 10 раз превышает  средний годовой расход. Этот  тип распространен на Алтае,  -в зонах сезонных снегов горных областей Средней Азии и Кавказа и на о. Сахалин.

6. Дальневосточный тип  характеризуется невысоким, сильно  растянутым, имеющим гребенчатый  вид половодьем и низким, вплоть  до полного истощения запасов  грунтовых вод и промерзания  рек, стоком в холодную часть  года. Максимальный расход половодья  в среднем до 10—15 раз.

7. Тянь-шаньский тип по  внешнему виду гидрографа стока  сходен с дальневосточным, однако основная волна половодья характеризуется меньшей амплитудой и формируется не дождевыми, а талыми водами, образующимися от таяния высокогорных снегов и ледников. Этот тип распространен в горах Средней Азии, Большого Кавказа и п-ова Камчатка.

8. Причерноморский тип  имеет паводочный режим в течение всего года. Он распространен на малых реках черноморского склона Главного Кавказского хребта, а также в области карпатских притоков р. Днестра.

9. Крымский тип характеризуется  паводочным режимом, но, в отличие от причерноморского, имеет ясно выраженный летний (июнь—август) или летне-осенний (май—октябрь) период, в течение которого паводки встречаются редко, и устанавливается межень, а некоторые реки в это время года даже пересыхают. Этот тип распространен в горах Крыма, в Ленкорани, на западной оконечности северного склона Большого Кавказа и на западном склоне Жмудских высот в Прибалтике.

10. Северокавказский тип  характеризуется паводочным режимом в теплую и устойчивой меженью в холодную часть года. Он распространен в предгорьях восточной половины северного склона Главного Кавказского хребта.

11. Уровень воды в реках

Результаты наблюдений за уровнями позволяют установить зоны и продолжительность затопления отдельных участков речной долины, скорость продвижения паводочной волны вдоль по реке (в том случае, если «а реке имеется не менее двух водомерных постов) и сделать выводы об общем характере изменения водности реки в течение года я в многолетнем периоде, о наиболее высоких половодьях и т. д.

Среди этих так называемых характерных уровней наибольший практический интерес представляют уровни: 1) наивысший годовой, 2) весеннего  ледохода, 3) осеннего ледохода, 4) летних и осенних паводков, 5) наинизший летний и зимний.

Типы уровенного режима

1) колебания уровней, связанные  с изменением водности потока;

2) колебания уровней, возникающие  вследствие изменения сопротивлений  в русле;

3) сгонно-нагонные и приливо-отливные  колебания уровней;

4) колебания уровней, возникающие  под влиянием естественных и  искусственных подпоров.

Изменение водности потока прежде всего определяет сезонный характер колебания уровней. Основные черты внутригодовых колебаний уровней под влиянием изменения водности соответствуют типам водного режима.

Указанные общие закономерности годового хода водности применительно  к оценке уровенного режима должны быть дополнены учетом особенностей в ходе уровней рек различных размеров и рек, сток которых зарегулирован озерами и болотами.

12. Солевой сток рек

В природных условиях вода не является химически чистой, а  всегда содержит какое-то количество растворенных веществ, с которыми она соприкасается  в процессе круговорота. Известно, «точечные  воды, как правило, имеют сравнительно малую минерализацию. Это является следствием следующих обстоятельств: 1) вода, поступающая в реки с водосборной площади, соприкасается с хорошо промытыми почво-грунтами;

2) в реках происходит  сравнительно быстрая смена воды.

Химический состав речных вод качественно более или  менее однообразен и представлен  главным образом следующими ионами: HCO3 (гидрокарбонатный ион), SO" (сульфатный ион), Сl' (хлоридный ион), СО' (карбонатный ион), Са" (ион кальция), Mg" (ион магния), Na' (ион натрия), К' (ион калия).

В гидрохимическом режиме вод суши наблюдается определенная закономерность, выражающаяся в том, что в направлении от зоны тундры к зоне пустынь наблюдается: 1) увеличение степени минерализации речных вод, 2) изменение класса вод от гидрокарбонатного  к сульфатному и далее к хлоридному. В направлении с севера на юг увеличивается жесткость вод и уменьшается содержание органических веществ в воде.

По степени минерализации  воды О.А. Алекин выделяет четыре группы рек: 1) малой минерализации (до 200 мг/л), 2) средней минерализации (200—500 мг/л), 3) повышенной минерализации(500-1000мг/л), 4) сильной минерализации (более 1000 мг/л).

13. Факторы, влияющие на формирование речных наносов

Вода, стекающая по земной поверхности, под действием силы тяжести непрерывно производит работу. Количество этой работы зависит от массы стекающей воды и падения  в пределах рассматриваемого участка.

Большая часть энергии  потока расходуется на преодоление  внутреннего сопротивления движению воды, возникающего вследствие трения частиц жидкости между собой. Остальная, меньшая часть энергии потока, представляющая в данном случае больший  интерес, тратится на размыв твердых  пород и перемещение продуктов  размыва с более повышенных мест бассейна в более пониженные.

Таким образом, этой энергией и обусловливаются все процессы денудации, а именно:

1) смыв частиц грунта  с поверхности, или эрозия;

2) перенос частиц вниз  по течению;

3) отложение, или аккумуляция,  частиц.

Перенос продуктов размыва  в зависимости от их веса и скорости течения реки осуществляется в виде: I) взвешенных наносов, 2) влекомых по дну, или донных наносов.

Помимо взвешенных и донных наносов, поток осуществляет перенос  веществ в растворенном виде. Иногда объем переносимых рекой взвешенных и донных наносов, а также сток растворенных веществ называют твердым  стоком реки.

Суммарное количество проносимых рекой наносов за какой-то период времени (месяц, год и т. д.) называется стоком наносов и измеряется обычно в тоннах.

В формировании стока наносов  существенное значение имеет не только энергия реки, но и физико-географические условия, в которых река протекает.

Понятие о механизме  взвешивания речных наносов. Наличие в воде во взвешенном состоянии частиц, обладающих значительно большим удельным весом, чем вода, может быть объяснено только существованием сил, которые могут оторвать частицы грунта от дна и берегов русла, поднять в толщу воды и задержать на длительное время их выпадение.

Основным фактором, определяющим возможность отрыва частиц грунта от дна, является подъемная сила, действующая на неподвижно лежащую частицу и возникающая вследствие несимметричного обтекания потоком лежащей на дне частицы грунта.

Следовательно, содержание в потоке взвешенных наносов создается  в результате более или менее  длительного, но всегда временного пребывания в нем отдельных частиц грунта.

14. Деформации речного русла. Закономерности Фарга

Взаимодействие потока и  русла как основа руслового процесса. Русловой процесс представляет собой  изменение во времени форм русла  и русловых образований (скоплений  наносов) под воздействием потока, а  также климатических и отчасти  тектонических факторов.

Русловой процесс тесно  связан с условиями рельефа, строения почво-грунтов, а также с характером и степенью развития растительности на территории, по которой протекает поток.

Наиболее общей закономерностью  руслового процесса, проявляющейся  в различных физико-географических условиях, является взаимодействие между  потоком и руслом.

Развитие руслового процесса как процесса формирования русла  в данных конкретных физико-географических условиях определяется взаимодействием  двух сред: жидкой {русловой поток) и  твердой (грунты ложа реки и переносимые  потоком, наносы). Твердые поверхности, ограничивающие поток, направляют движение частиц жидкости, Следовательно, русло управляет потоком. В свою очередь твердые частицы, образующие русло, под воздействием на них движущихся частиц жидкости сами приходят в движение.

Структура руслового потока применительно к оценке русловых деформаций в своих основных чертах может быть охарактеризована следующими основными видами течений:

1) продольное (общее) течение, обусловливающее продольное перемещение масс жидкости;

2) поперечное (циркуляционное, винтовое) течение, обусловливающее поперечное перемещение масс жидкости;

3) турбулентное перемешивание — беспорядочный обмен масс жидкости в толще потока.

Фарг расширил эти представления и свои выводы сформулировал в следующей форме:

1. Линия наибольших глубин  вдоль по течению реки стремится  прижаться к вогнутому берегу; песок и ил откладываются в  форме пляжей или широких отмелей  на противоположном выпуклом  берегу.

2. Самая глубокая часть  плеса и самая мелкая часть  переката сдвинуты по отношению  к точкам наибольшей и наименьшей  кривизны вниз по течению приблизительно  на 1/4 длины плес+перекат.

3. Плавному изменению  кривизны соответствует плавное  же изменение глубин; всякое резкое  изменение кривизны сопровождается  резким изменением глубин.

4. Чем кривизна больше, тем больше и глубина плеса.

5. С увеличением длины  кривой при данной ее кривизне  глубина сначала возрастает, а  потом убывает. Для каждого  участка реки существует некоторое  среднее, наиболее благоприятствующее  глубинам значение длины кривой.

15. Сели, условия их возникновения

Понятие о селевых  паводках. Условия, благоприятствующие возникновению селей. Своеобразным проявлением режима многих горных потоков являются так называемые селевые паводки. Селевые паводки отличаются от обычных интенсивных паводков весьма большим содержанием наносов различной крупности — от мельчайших песчинок до крупных камней и каменных глыб. Наносов в селевых паводках содержится больше 200—300 кг/м³. Поток с содержанием наносов больше 1000—1200 кг/м³ относится к оплывинам, так как при этом насыщении достигается почти верхний предел текучести. При попадании оплывин в русло реки, если при этом образуется завал в русле, может образоваться паводок, весьма сильно насыщенный наносами, и, следовательно, в этом случае селевой паводок окажется вызванным оплывиной или завалом в русле.

Таким образом, оплывина при известных условиях может трансформироваться в селевой паводок. Возникновению селей благоприятствует:

1) наличие на водосборе  больших асс твердого материала,  являющегося продуктом разрушения  горных пород;

2) крутые склоны долины  и большие уклоны потока;

3) относительно небольшое  количество атмосферных осадков  при благоприятных условиях для  интенсивных ливней или интенсивного  снеготаяния.

Сочетание этих условий обеспечивает накопление в пределах водосбора, на склонах долины и в русле больших  масс твердого материала и создает  благоприятную обстановку для транспортировки  продуктов разрушения горных пород  водным потоком. Сравнительная сухость  района благоприятствует формированию селевых паводков, и, наоборот, обилие осадков способствует развитию на водосборе  и склонах долины растительности, которая предохраняет почву от разрушения и затрудняет процесс смыва твердого материала с водосбора.

Длительность селевых  паводков, как и обычных паводков, заключается в пределах от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от продолжительности ливня, длины потока и скорости течения воды по склонам и руслу.

Типы селей  и их основные характеристики. В зависимости от состава селевой массы, переносимой потоком, различают сели: I) грязевые, 2) грязе-каменные, 3) водо-камениые.

16. Мутность воды и ее режим. Распределение взвешенных наносов

Мутность поступающей  в русло воды тем больше, чем  интенсивнее поверхностный сток и чем энергичнее происходит смыв грунта с поверхности водосбора. Таким образом, на протяжении половодья  или паводка мутность воды сначала  возрастает, затем уменьшается. На малых  водосборах момент наступления максимума  расхода соответствует времени  наиболее интенсивного поступления  воды в реку, т. е. наиболее интенсивному смыву грунта с водосбора, что  обусловливает совпадение максимума  расхода наносов с пиком половодья. На малых реках наблюдается отставание пика мутности от пика весеннего половодья; это, по-видимому, объясняется тем, что  в первой половине половодья сток талой воды происходит при замерзшей  поверхности земли, трудно поддающейся  размыву. При более детальном  рассмотрении режима наносов следует  иметь в виду, что процесс поступления  наносов в реки и их транспортирования  потоком существенно зависит  от крупности наносов. На малых реках  максимум содержания мелких (d^0,05 мм) и крупных (d^0,05 мм) наносов наблюдается одновременно, на больших — разновременно.

На больших реках в  формировании пика половодья принимает  участие вода, поступившая в русло  с различных участков водосбора, т. е. стекавшая по его поверхности  в различные моменты времени, соответствующие различной интенсивности  поверхностного стока; следовательно, в момент пика половодья должна наблюдаться  не максимальная мутность, а меньшая  величина.

Распределение взвешенных наносов по живому сечению и длине  реки. По живому сечению реки наносы распределены неравномерно. Обычно наблюдается увеличение мутности ко дну. Особенно неравномерное распределение наносов наблюдается на участках, подверженных интенсивному размыву. На этих участках наносы часто распределяются в виде более или менее резко выраженных пространственных скоплений (жил).