Александр Витальевич Пизов 4 страница

Потенциальная мощность всех рек Советского Союза определяется приблизительно в 500 млн. кВт.

Энергия рек расходуется па преодоление трения, размыв, перенос материала в растворенном, взвешенном и вековом состояниях.

В результате процессов размыва (эрозии), переноса (транспортировки) и отложения (аккумуляции) наносов формируется русло реки.

Твердый сток

Твердые минеральные частицы, переносимые речным потоком, называются речными наносами. Они образуются за счет сноса частиц пород с поверхности бассейна и размыва русла. Количество их зависит от энергии движущейся воды и от сопротивляемости пород размыву.

Речные наносы разделяют на взвешенные и влекомые, или донные. Деление это условно, так как при изменении скорости течения одна категория наносов быстро переходит в другую. Чем больше скорость потока, тем крупнее могут быть взвешенные частицы. При уменьшении скорости более крупные частицы опускаются на дно, становясь влекомыми (движущимися скачкообразно) наносами.

Количество взвешенных наносов, проносимых потоком через живое сечение реки в единицу времени (секунду), составляет расход взвешенных наносов (В кг/с). Количество взвешенных наносов, проносимое через живое сечение реки за большой промежуток времени, – сток взвешенных наносов.

Зная расход взвешенных наносов и расход воды в реке, можно определить ее мутность – количество граммов взвесей в 1 м³ воды: Р = 1000 R/Q т/м³. Чем сильнее размыв и чем больше частиц сносится в реку, тем больше ее мутность. Для большинства рек РФ характерна незначительная мутность (менее 50 г/м³). Максимальную мутность (11 800 г/м³) имеет р. Аксай (Дагестан).

В течение года сток взвешенных насосов распределяется в зависимости от режима стока воды и бывает максимальным на больших реках в период весеннего половодья. Для рек северной части РФ весенний сток взвешенных наносов составляет 70–75 % годового стока, а для рек центральной части Русской равнины – 90 %.

Влекомые (донные) наносы составляют всего 1–5 % количества взвешенных наносов.

По закону Эри масса частиц, перемещаемых водой по дну (М), пропорциональна скорости (V) в шестой степени: М=АV (А – коэффициент). скоростьувеличилась в 3 раза,частиц, которые река способна переносить, увеличится в 729 раз. Отсюда ясно, почему спокойные равнинные реки перемещают только песок, тогда как горные перекатывают валуны.

При большой скорости влекомые наносы могут передвигаться слоем мощностью до нескольких десятков сантиметров. Передвижение их происходит очень неравномерно, так как скорость у дна резко изменяется. Поэтому на дне реки образуются песчаные волны.

Общее количество наносов (взвешенных и донных), проносимое через живое сечение реки, называется ее твердым стоком. Переносимые рекой наносы претерпевают изменения: обрабатываются (истираются, дробятся, окатываются), сортируются по весу и по величине, и в результате образуется аллювий.

Химизм речных вод

Речная вода – раствор с очень малой концентрацией солей (0,2–0,3 мг/л). Химические особенности воды в реке зависят от источников питания и гидрологического режима. Все природные воды, согласно О. А. Алекину, делятся по преобладающему аниону на три класса: гидрокарбонатные и карбонатные, сульфатные, хлоридные. В каждом классе по преобладающему катиону выделяются три группы: кальциевая, магниевая и натриевая. По степени минерализации природные воды могут быть: малой минерализации (до 200 мг/л), средней (200–500 мг/л), повышенной (500–1 000 мг/л) и высокой (более 1 000 мг/л). Большинство рек относится к гидрокарбонатному классу, к группе кальциевых вод. Гидрокарбонатные воды натриевой группы встречаются редко, в РФ преимущественно в Сибири. Среди карбонатных вод преобладают воды слабоминерализованные (менее 200 мг/л), меньше распространены воды средней минерализации (200–500 мг/л) – в средней полосе Европейской части РФ. Сильно минерализованные гидрокарбонатные воды (более 1000 мг/л) – явление очень редкое. Рек сульфатного класса встречается довольно мало. Как пример можно привести реки Приазовья, некоторые реки Северного Кавказа. Еще реже встречаются хлоридные реки. Они протекают на пространстве между нижним течением Волги и верховьями Оби. Воды рек этого класса сильно минерализованы, например в р. Тургай минерализация воды достигает 19 000 мг/л.

В течение года в связи с изменением водоносности рек химический состав воды настолько изменяется, так что некоторые реки «переходят» из одного гидрохимического класса в другой (например, р. Теджен зимой относится к сульфатному классу, летом – к гидрокарбонатному).

В зонах избыточного увлажнения минерализация речных вод незначительна (например, минерализация воды Печоры равна 40 г/л, в зонах недостаточного увлажнения высока (например, Эмба – 1 641 мг/л, Калаус – 7 904 мг/л). При переходе от зоны избыточного к зоне недостаточного увлажнения изменяется состав солей, увеличивается количество хлора и натрия.

Таким образом, химические свойства речной воды обнаруживают зональный характер. Присутствие легкорастворимых пород (известняк, соли, гипс) может привести к значительным местным особенностям в минерализации воды рек.

Количество растворенных веществ, приносимое за 1 сек через живое сечение реки, составляет расход растворенных веществ. Из суммы расходов складывается сток растворенных веществ, измеряемый тоннами.

Тепловой режим рек

Тепловой режим реки определяется поглощением тепла прямой солнечной радиации, эффективным излучением водной поверхности, затратами тепла на испарение, его выделением при конденсации, теплообменом с атмосферой и ложем русла. От соотношения приходной и расходной частей баланса тепла зависят температура воды и ее изменения.

В соответствии с тепловым режимом рек их можно разделить на 3 типа: 1) реки очень теплые, без сезонных колебаний температуры; 2) реки теплые, с заметным сезонным колебанием температуры, не замерзающие зимой; 3) реки с большими сезонными колебаниями температуры, замерзающие зимой.

Так как тепловой режим рек определяется, прежде всего, климатом, большие реки, протекающие через разные климатические области, имеют неодинаковый режим в различных частях. Наиболее сложный тепловой режим у рек умеренных широт. Зимой при охлаждении воды несколько ниже температуры ее замерзания, начинается процесс льдообразования. В спокойно текущей реке прежде всего возникают забереги. Одновременно с ними или несколько позже на поверхности образуется тонкий слой мелких кристалликов льда – сало. Сало и забереги смерзаются в сплошной ледяной покров реки.

При быстром движении воды процесс замерзания задерживается ее перемешиванием и вода может переохладиться па несколько сотых долей градуса. При этом условии в толще воды возникают мелкие кристаллики, образующие вместе с салом и снежурой так называемую шугу. Процесс кристаллизации у дна приводит к возникновению донного льда. Донный лед может отрываться и всплывать. Скапливаясь подо льдом, шуга, всплывший донный лед, сало, снежура могут закупорить русло, и возникает зажор. Осенью они создают осенний ледоход. Во время ледоходов на поворотах рек, в сужениях русла образуются заторы, вызывающие, как и зажоры, подъемы уровня на 4–6 метров. При прорыве зажора уровень катастрофически быстро падает.

Установление на реке сплошного устойчивого ледяного покрова – ледостав. Ледяной покров и ложащийся на него снег предохраняют воду от дальнейшего охлаждения. Если потеря тепла продолжается, лед нарастает снизу. Так как в результате замерзания воды живое сечение реки уменьшается, вода под давлением может изливаться на поверхность льда и замерзать, увеличивая его мощность. Мощность ледяного покрова на равнинных реках – от 0,25 до 1,5 м и более.

Время замерзания рек и продолжительность периода, в течение которого на реке сохраняется ледяной покров, очень различно: Лена в среднем покрыта льдом 270 дней в году, Мезень – 200, Ока – 139, Днепр – 98, Висла у Варшавы – 60, Эльба у Гамбурга – 39 дней.

В результате быстрого течения (>0,6–0,7 м/сек), обильных выходов грунтовых вод или вследствие притока более теплой озерной воды на некоторых реках в течение всей зимы могут сохраняться полыньи (майны).

Вскрытие рек начинается близ берегов под влиянием солнечных лучей, тепла атмосферы и поступающих в реку талых вод. Приток талых вод вызывает подъем уровня, лед всплывает, отрываясь от берегов, и вдоль берегов протягивается полоса воды безо льда – закраина. Лед начинает всей массой смещаться вниз по течению и останавливается. Сначала происходят так называемые подвижки льда, а затем начинается весенний ледоход. На реках, текущих с севера на юг, ледоход проходит более спокойно, чем на реках, текущих с юга на север. В последнем случае вскрытие начинается с верховьев, в то время как среднее и нижнее течение реки сковано льдом. Волна весеннего половодья перемещается вниз по реке; при этом образуются заторы, возникают подъемы уровня воды, лед, еще не начиная таять, взламывается и выбрасывается на берег, создаются мощные ледоходы, разрушающие берега.

На реках, вытекающих из озер, часто наблюдаются 2 весенних ледохода – сначала идет речной лед, затем озерный.

Жизнь в реках

Условия жизни в пресных водах существенно отличаются от условий жизни в океанах и морях. В реке большое значение для жизни имеют вода, постоянное турбулентное перемешивание воды и сравнительно небольшие глубины, доступные для солнечных лучей. Течение оказывает механическое воздействие па организмы, обеспечивает приток растворенных газов и удаление продуктов распада организмов.

По условиям жизни река может быть разделена на 3 участка, соответствующие верхнему, среднему и нижнему течению ее.

В верхнем течении горных рек вода движется с наибольшей скоростью. Здесь нередко бывают водопады, пороги. Дно обычно каменистое, илистые отложения почти отсутствуют. Температура воды благодаря абсолютной высоте, местами пониженная. В общем, условия для жизни организмов менее благоприятны, чем в других частях реки. Водная растительность обычно отсутствует, планктон беден, фауна беспозвоночных очень скудна, питание рыб не обеспечено. Здесь могут жить только некоторые рыбы.

В среднем течении горных рек, а также в верхнем и среднем течении равнинных рек скорость движения воды меньше, чем в верховьях горных рек. Температура воды выше. На дне появляются песок и галька, в заводях – ил. Условия жизни здесь более благоприятны, но далеко не оптимальны. Количество особей и видов рыб больше, чем в верхнем течении в горах; распространены ерш, угорь, налим, усач, плотва и другие рыбы.

Наиболее благоприятны условия жизни в нижнем течении рек: малая скорость течения, илистое дно, большое количество питательных веществ. Здесь водятся главным образом корюшка, речная камбала, осетр, лещ, карась, карп. Проникают рыбы, живущие в море, в которое впадают реки: морская камбала, акуловые и др. Далеко не все рыбы находят условия для всех стадий развития в одном месте, места размножения и обитания многих рыб не совпадают, и рыбы мигрируют (перестовые, кормовые и зимовальные миграции).

Речной поток, русло, животные и растения, населяющие реку, тесно взаимосвязаны. Они образуют единую систему, единый природноаквальный комплекс. Любое изменение одного из компонентов этого комплекса непременно отразится на всех остальных. К примеру, изменяется русло (увеличивается или уменьшается уклон, поперечное сечение), изменяется и скорость течения, «проточность» воды, на это реагирует «население реки», а с ним связан состав воды и т. д. Происходит изменение количества или состава воды, и снова цепочка изменений. Естественные изменения речного комплекса совершаются непрерывно, но, как правило, очень медленно. Зато влияние деятельности людей может сказаться очень быстро и, к сожалению, часто неблагоприятно. Примеров тому много, и связаны они в основном с загрязнением рек.

Особенность аквального природного комплекса – подвижность, способность распространять полученные качества.

Каждая река – часть более или менее крупного и сложного природного комплекса, занимающего его бассейн. В бассейнах больших рек природные условия весьма разнообразны, и это отражается на речном комплексе, сказываясь не только в данном месте, но и в других частях реки, значительно усложняя его. Сама река оказывает многостороннее влияние на включающий ее природный комплекс. Она дренирует местность и питает грунтовые воды при низком их стоянии, влияет на температуру и влажность воздуха, на местную его циркуляцию, создает особые почвы, формирует рельеф, благоприятствует существованию одних растений и животных и, наоборот, мешает существованию других. Будучи частью географической оболочки, река подчиняется общим закономерностям этого планетарного природного комплекса.

Использование рек

Реки – один из важнейших природных ресурсов, с давних пор используемый людьми в различных целях: судоходство, водоснабжение, лесосплав. Судоходство было той отраслью хозяйства, которая раньше всего потребовала изучения рек. Соединение рек каналами позволило создать сложные транспортные системы. Велико значение рек для снабжения водой населения, промышленности, сельского хозяйства.

В районах с большим количеством тепла и недостатком атмосферной влаги вода рек в большом количестве идет на орошение (Индия, Средняя Азия). Все шире используется энергия рек. Общие гидроэнергетические ресурсы на Земле оцениваются в 3750 млн. кВт, из них на долю Азии приходится 35,7 %, Африки – 18,7 %, Северной Америки – 18,7 %, Южной Америки – 16,0 %, Европы – 6,4 %, Австралии – 4,5 %. Степень использования этих ресурсов в разных странах, на разных континентах очень различна.

Масштабы использования рек в настоящее время очень велики, и в дальнейшем они, несомненно, будут увеличиваться. Это связано с прогрессивным ростом производства и культуры, с непрерывно возрастающей потребностью промышленного производства в воде (особенно это относится к химической промышленности), с возрастающим расходом воды на нужды сельского хозяйства (увеличение урожайности связано с увеличением потребления воды). Все это ставит вопрос не только об охране речных ресурсов, но и о необходимости их расширенного воспроизводства.

16. Повторите рисунок 68, а, б (практикум 1, с. 97). Письменно объясните, каким образом и почему долина, имеющая поперечный профиль типа рисунка 68, а (практикум 1, с. 97), превращается в долину с поперечным профилем типа рисунка 68, б (практикум 1, с. 97). Подпишите элементы речных долин на обоих рисунках.

17. Пользуясь данными таблицы, постройте продольный профиль реки Волги от истоков до устья. Масштаб горизонтальный 1:10 000 000, вертикальный 1:2000. Рассчитайте падение и уклон отрезков русла.

Таблица № 3

Высотная характеристика русла р. Волги

18. Пользуясь данными таблицы постройте профиль р. Аргуни от истока до устья. Масштаб: см. задание 15. Рассчитайте падение и уклон.

Таблица № 4

Высотная характеристика русла р. Аргуни

19. Срисуйте в тетрадь схему залегания водоупорных и водоносных пород (практикум 1, рис. 69, с. 99). Покажите условными знаками области распространения верховодки, грунтовых, межпластовых, безнапорных и межпластовых напорных вод. Отношение сторон схемы a:b =1:4; угол наклона пластов равен 15–18º).

20. Составьте конспект по теме «Подземные воды» При составлении конспекта желательно пользоваться несколькими учебниками. В конспекте необходимо ответить следующие вопросы:

· В каком виде находится вода под Землей?

· Типы подземных вод по особенностям залегания

· Напорные и безнапорные воды. Характер и скорость движения подземных вод.

· Особенности химизма подземных вод и его причины.

· Происхождение подземных вод.

· Как образуются источники?

· Рельефообразующая роль подземных вод.

· Роль подземных вод в питании рек и увлажнении почв.

· Каковы зональные особенности грунтовых вод?

21. Прочитайте одну из перечисленных ниже книг. Напишите отзыв на эту книгу. Понравилась ли она вам? Что нового узнали вы о деятельности подземных вод? Что нового узнали вы об исследовании пещер? Какая глава показалась вам наиболее интересной и почему? О чем захотелось вам рассказать ученикам на уроке или во время внеклассной беседы?

· Кастере Н. Десять лет под Землей. – М. : Высшая школа, 1963 (или любую другую книгу этого автора).

· Киссин И. Г. Вода под землей. – М. : Наука, 1976.

22. Как влияют подземные воды вашей местности на формирование рельефа (оползни, карст)?

23. Объясните образование источников (родников) в вашей местности.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ:

Продолжите начатые фразы.

Вариант I.

1.Линия, соединяющая точки с наибольшими глубинами в реке, называется …

а) фарватером;

б) стрежнем.

2.Наибольшую скорость вода в реке имеет…

а) на середине реки;

б) у берегов;

в) у дна;

г) на некоторой глубине в середине реки.

3.Котловины озер западной части России имеют происхождение …

а) тектоническое;

б) ледниковое;

в) эоловое;

г) карстово–суффозионное;

д) долинное.

4.Температурная стратификация озер умеренного пояса...

а) постоянно прямая;

б) постоянно обратная;

в) меняется от лета к зиме.

5.Бедными по содержанию минеральных питательных веществ являются…

а) низинные болота;

б) верховые болота.

Вариант II.

1. Линия наибольших скоростей воды в реке называется...

а) фарватером;

б) стрежнем.

2. Для определения коэффициента стока воды в реке необходимо знать…

а) расход воды;

б) сток воды;

в) количество атмосферных осадков;

г) площадь водосбора.

3. Котловина озера расположенного в грабене, имеет происхождение...

а) карстовое;

б) вулканическое;

в) тектоническое.

4. В странах с теплым климатом озера постоянно имеют...

а) прямую температурную стратификацию;

б) обратную стратификацию.

5. Для сельскохозяйственного освоения наиболее пригодны после осушения болота…

а) низинные;

б) верховые.

Ответы к тестовым заданиям:

Вариант 1. 1а; 2г; 3б, г, д; 4в; 5б.

Вариант 2. 1б; 2б, в, г; 3в; 4а; 5а.

Практическая работа по «Естествознанию
(Модуль: «Общее землеведение»)»

Занятие № 8 (8 часов).

Тема: Географическая оболочка

Оборудование: Карты: географических поясов и зон мира, климатическая мира, физико–географическая РФ, природных зон РФ, учебный атлас учителя, контурные карты, цветные карандаши.

Вопросы для собеседования

1. Что называется географической оболочкой Земли? Где проходят ее верхняя и нижняя границы?

2. Современные представления о биосфере на основе концепции В. И. Вернадского

3. Роль живых организмов в развитии: а) атмосферы; б) гидросферы; в) литосферы; г) географической оболочки Земли.

4. Чем обусловлена зональность географической оболочки?

5. На основе каких признаков выделяют географические пояса и природные зоны?

6. Какие количественные показатели применяют для обоснования границ природных зон?

7. Чем обусловлена секторальность географических поясов и провинциальность природных зон?

8. Сущность вертикальной поясности в горах. Как она проявляется в различных горных системах?

9. Какая зона в РФ занимает наибольшую площадь? Как дается комплексная характеристика природной зоны?

Методические рекомендации
(по К. К. Кудло, Минск, 1985)

На семинарских занятиях по данной теме каждому студенту предлагается составить комплексную характеристику одной из природных зон нашей страны на основе анализа физико–географической и специальных карт РФ и изучение соответствующей литературы. При комплексной характеристике природной зоны указывается: а) географическое положение; б) рельеф; в) климат и его влияние на растительность, почвообразовательный процесс, режим рек; г) почвы, зависимость их плодородия от климата и растительности, д) общий характер растительности и сезонность её развития; е) животные, их зависимость от климата, рельефа, растительности; ж) природные ресурсы, их охрана и хозяйственное использование. Работа эта довольно трудоемкая и выполняет студентами самостоятельно при подготовке к занятиям по данной теме.

Зональность – одна из важнейших закономерностей развития географической оболочки. Она обусловлена вращением шарообразной Земли с холодной поверхностью в потоке солнечных лучей при определенном наклоне оси вращения к эклиптике.

Наиболее крупными зональными подразделениями географической оболочки являются географические пояса. Их выделяют на основе различий в радиационном балансе и характере общей циркуляции атмосферы. Поэтому географические пояса по своему положению близки к климатическим поясам Б. П. Алисова и носят те же названия: экваториальный, субэкваториальный, тропические, субтропические, умеренные, субарктический и субантарктический, арктический и антарктический.

Географические пояса распространены над сушей и водной поверхностью. Наибольшей однородностью географические пояса характеризуются над океаном. На материках в пределах поясов имеются секторы, различающиеся по степени увлажнения: континентальный, западный приокеанический и восточный приокеанический.

Внутри географических поясов на суше выделяют природные (географические) зоны. В основе их формирования лежит неравномерное распределение тепла и влаги.

Название зонам дано по геоботаническому признаку. Природные зоны ориентированы очень прихотливо: широтно, меридионально, а иногда даже имеют вид округлых «изоморфных» пространств (в Африке, Австралии). Границы зон хорошо совпадают с изолиниями коэффициента увлажнения Н. Н. Иванова.

При обосновании границ природных зон широко используют радиационный индекс сухости, предложенный А. А. Григорьевым и М. И. Будыко: , где R – годовой радиационный запас, L – скрытая теплота испарения, r – годовая сумма осадков.

Выражением внутренней неоднородности природных зон является провинциальность. Она образуется как результат взаимодействия долготно–климатических и геолого–геоморфических различий, существующих на территории зоны.

Зональность хорошо выражена у поверхности Земли и только на плакорных (равнинных) территориях. В горных районах наблюдается азональное явление – высотная поясность.

В горах каждой природной зоны имеется свой спектр поясности, свое закономерное сочетание высотных поясов. Начинается высотная поясность с аналога той зоны, на которую опирается горное подножие. Чем выше горная страна и чем ближе она расположена к экватору, тем большим может быть набор высотных поясов. В смене высотных поясов не всегда существует строгая последовательность. Иногда отдельные пояса под влиянием местных условий могут выпадать из спектра или замещаться другими. Спектры высотной поясности в значительной степени зависят от экспозиции склонов, поэтому в горах наблюдается ветровая и инсоляционная асимметрия высотных поясов.

Географическая оболочка, несмотря на всю сложность и разнородность своего строения, представляет собой удивительное единство. Изменение веков взаимоотношения человека и природы складывались стихийно.

Географическая оболочка

1. На основе анализа карты географических поясов и зон объясните:

− почему географические пояса не имеют четко выраженного широтного простирания?

− где природные зоны имеют направление, близкое к широтному, и где меридиональное? Объясните причины различий в направлении природных зон

− почему наибольшее количество природных зон выделяют в умеренном и субтропическом поясах, а наименьшее – в экваториальном и арктическом (антарктическом) географических поясах?

− все ли природные зоны Северного полушария имеют свои аналоги в Южном полушарии? Объясните причины.

2. Объясните особенности хозяйственного использования различных географических поясов проанализировав таблицу.

Таблица № 5

Мировой земельный фонд, %
(по Л. И. Кураповой, А. М. Рябчикову)

3. Нанесите на контурную карту границы природных зон РФ и объясните особенности их пространственной ориентировки.

4. На основе анализа физико–географических карт и специальных карт РФ и соответствующей литературы составьте комплексную характеристику одной из природных зон РФ (по указанию преподавателя) по следующему плану:

· Сущность закона зональности.

· Географическое положение зоны.

· Климат зоны.

· Зональные особенности речной сети, озер, подземных вод.

· Зональные особенности рельефообразующих процессов.

· Почвы.

· Растительность: а) основной зональный тип растительности; б) основные типы приспособления к зональным условиям; в) основные представители растительности.

· Животный мир: а) основные типы приспособления к условиям обитания; б) основные представители.

· Зона как целостный природный комплекс.

· Зональные особенности хозяйственной деятельности человека.

5. Прочитайте книгу «Мир географии» – редколлегия: Рычагов Г. И. и др. (М. : Мысль, 1984). Понравилась ли вам эта книга? Что нового вы узнали о географической оболочке, ее составных частях и их взаимодействии, о типах ландшафтов и природных зонах, об истории изучения географической оболочки? Что нового вы узнали об истории развития нашей планеты, о ее сходствах и отличии от других планет Солнечной системы? О чем захотелось рассказать детям на уроке или во время внеклассной беседы?

6. Прочитайте книгу А. И. Перельмана «Земная кора и биосфера» (М. : Знание, 1985). Понравилась ли вам эта книга? Что нового вы узнали о строении и эволюции Земли и земной коры? о круговороте вещества и энергии? о роли живого вещества в развитии земной коры? о взаимодействии различных оболочек нашей планеты? О чем захотелось рассказать детям на уроке или во время внеклассной беседы?

7. Прочитайте книгу А. Г. Бабаева, Н. Н. Дроздова, И. С. Зонн, 3. Г. Фрейкина «Пустыни» (М. : Мысль, 1986). Напишите отзыв на эту книгу. Что нового вы узнали о географических особенностях зоны пустынь? О типах пустынь? О конкретных пустынях различных частей мира? Об освоении пустынь? Какая глава понравилась больше всех и почему? О чем захотелось рассказать детям на уроке или во время внеклассной беседы?

• ⇐ Назад
• 1
• 2
• 345
• 6
• Далее ⇒