Гидрометриялы лшемдер млде болмаан жадайда алыпты аындыны анытау. 4 страница

28.зен аары. зен аарыны алыптасуы жне оны типтері

26 сра

29.Су объектілерін зерттеу дістері

азіргі гидрология ылымы су объектілерін зерттеу барысында мынадай негізгі дістерді пайдаланады, олар: 1) траты баылау (стационар); 2) экспедициялы, 3) тжірибелік (эксперименттік), 4) теориялы.

Траты баылау дісісу объектілеріні гидрологиялы режимі элементтеріні мерзімдік озалысын (динамикасын) зерттеу шін ызмет етеді. Гидрологиялы режим дегеніміз — су объектілеріні жай-кйіні белгілі бір задылыпен былуын, яни су денгейіні, су тіміні, су температурасыны, мз ату кбылыстарыньщ жне т. б. Сипаттамаларыны туліктік, маусымды жне кпжылды былмалылыы. Гидрологиялы режимді жйелі трде баылау гидрологиялы бекеттер мен станцияларда жргізіледі. Бл баылаулар бірыай бадарлама бойынша ылым мен техниканы масатына сйкестендірілген. Баылау материалдары деуден ткен со географиялы орытыдылар шыару шін, аны-тамалар растыру шін, атластар мен гидрологиялы сипаттамаларды картасын жасау, сонымен бірге теориялы жне олданбалы масаттар шін кеінен пайдааланылады.

Экспедициялы дісыса мерзім ішінде су объектісіні физика-географиялы сипаттамалары жнінде маызды деректер алуа, далалы ізденістер негізінде оларды режимдік ерекшеліктерін анытауа ммкіндік береді. Экспедициялы зерттеулерді нтижесіаде алынан деректер мамандара гидрологиялы састы дісін сенімді трде пайдалануа жадай туызады.

Тжірибелік (эксперименттік) дісжалпы гидрологиялы былыстармен атар процестерді жекелегеи жатарын тпкілікті зерттеуге ызмет етеді. Зертханада немесе далалы жадайда жасалатын тжірибе кмегімен зен арналарыны алыптасу задылытары, м аату жне еру, суды топырака сіуі мен беткейлерден аып тсуі, су бетінен жне жер бетінен булану жне баса да кптеген былыстар зерттеледі.

Зерттеуді теориялы дісігидрологиялы масаттарды физиканы жалпы задары жне математикалы тсілдерді кмегімен шешуге негізделген. Теорияльг дісті нтижелері дйекті материалды кмегімен тексеріліп отырады.

Су объектілері жне оларды режимі жніндегі е толы мліметтер жоарыда келтірілген трт діс бірге пайдаланылан жадайда алынатын болады.

30.Суды дегейі жне су кздеріні маызды элементтері, оны рал-жабдытары

СУ ДЕГЕЙІ – су оймалары мен су аыстары еркін бетіні кез келген шартты жазы бетке (салыстырмалы Су дегейі) немесе теіз дегейіне (абсолюттік Су дегейі) араандаы биіктігі. Биіктігі згермейтін бл жазытыты гидрологиялы бекетті “О” графигі деп атайды. зенні Су денгейіні ауытуы, негізінен су шыыныны згеруі мен арнаны жуылып-шайылуынан, бгендерді дегей тірегіне байланысты. Ал су оймаларында – су тедестігі элементтеріні згеруінен, желума-желбгеттік, т.б. былыстардан а-лыптасады. Су денгейіні жыл ішінде былуы климатты жадайлара туелді жне клдерде бірнеше см-ден 2 – 3 м-ге дейін, ірі зендерде 5 – 15 м-ге дейін згереді.

31.зен тасындыларыны озалысы. Жзбе, сйретпе, тптік тасындылар

зен тасындылары деп аыс кшімен тасымалданатын жне арнадаы, жайылмадаы шгінділерді алыптастыратын атты, минералды блшектерді айтамыз. озалыс сипатына арай зен тасындыларын жзбе жне су табанымен сйрелетін тпкі тасындылары деп бледі. Мндай жіктеу шартты трде абылданан, себебі аыс жылдамдыыны згеріске шырауына байланысты зен тасындылары бір трден екінші трге жеіл ауысуы ммкін.

Белгілі бір мерзімде (секунд) арнаны клдене имасы арылы аыспен тетін тасындыны млшері тасындыныц тімі деп аталады. детте тасьшдыны тімі секундына килограммен есептеледі (кг/с).

Тасындыларды зенні клдене имасы арылы ткен млшеріні белгілі бір уаыт аралыында (тулік, ай, жыл) осындысы тасындылар аындысы немесе атты аынды деп аталады жне детте тонна бірлігімен лшенеді.

Тасындылар аындысыны алыптасуына зен аып тетін айматы физикалы географиялы жадайы айрыша сер етеді. Себебі аын су арнаны тбін ана жуып-шайып оймайды, сонымен бірге су жинау ала-быны да тау жыныстарыны блшектерін жуып-шаюа атысады. зен алабынын жуып-шаюра арсылыы ондаьі сімдіктер жамылысына, тау жыныстарына, жер бедеріне жне т. б. кптеген жадайлара тікелей бай-ланысты.

Алаптаы табии сімдік жамылысын жойып жіберу (рт, ааш кесу, т.б.), беткейлерді жырту, агротехника задарына айшы топырак деу жмыстары, т. т. осындай жмыстар топыраты нарлы абатыны жуылып кетуіне, сонан со зендерді лайлануына, ондаы лайлыты крт суіне келіп соады.

Осы жоарыда келтірілген процесті беткейлік эрозия деп айтамыз. Беткейлік эрозияны дамуына аын суды клемінін згеруі мен топыратын эрозияа арсылыын лсіретуі арылы метеорологиялы факторлар да сер етеді.

Се жруі мен мз бгеттері арналы эрозияны дамуына ат салысады.

Егер тынышты алыптагы суа тыыздыы судан жогары затты атты блшегін салса ол су тбіне шге (бата) бастайды. Алашыда онын шгу жылдамдыы удей тскенімен, соынан, арсылы жылдамдыа тура пропорционал суіне байланысты бл екі кш теееледі де зат блшегі біралыпты жылдамдыпен озалатын болады. Мысалы, орташа млшердегі мны блшегі шін біралыпты козалыс кезеіні басталуына 2—3 секунд кетсе, ал майда м мен лай шін — секундты бір блшегі.

Тынышты алпы судаы зат блшегіні біралыпты жылдамдыкпен шгуін гидравликалы млшер, немесс белшекті гидравликалы ірілігі деп атаймыз. Блшекті тидравликалы ірілігі оны диаметріне жне тыыз-лыына туелді, сонымен бірге суды тыыздыына да байланысты. А. В. араушевты зерттеулеріне жгінсек:

d 15 мм блшектер шін

, (4-5)

ал d 0,15 мм блшектер шін

,

Мндаы и – гидравликалы ірілік, см/с; k₁ жне k₂ — блшектерді формасын крсететін пропорционалды крсеткіштер, и—блшекті диаметрі, см; r_s жне r — тасындыларды жне суды тыыздыы, г/см³; g— еркін лау деуі, см/с²; m — динамикалы ттырлы коэффициенті, ол суды температурасына туелді, г/(см×с). Турбулентті аыса тскен атты блшекті алып жзіп жруі шін, аыс жылдамдыыны вертикаль т-зушісі блшекті гидравликалы ірілігіне те немесе лкен болуы ажет, яни _и. Ал v_ь<и жадайында катты блшектер су тбіне шге бастайды да, арна та-банына шгінділер жиналу процесі немесе шгінділерді су тбімен сйрету басталады. Аыс жылдамдыыны Бертикаль тзушісі аысты. турбуленттілік дрежесі жне аыс жылдамдыы скен сайын седі. Яни, аыс-ты жылдамдыы нерлым лкен болса, солрлым ірі блшектер алып жзіп жреді екен. Дрісімізді ба-сында айтанымыздай, кез келген зенні саасына жа-кындаан сайын аыс жылдамдыы кемиді, -бл аын судаы жзбе тасындыларды ірілігіні кішіреюіне, яни жзбе тасындыларды азаюына, шгінділерді кбеюіне келіп соады. Бдан шыатын орытынды: кез келген арын су белгілі бір тасу абілетіне не болады. Ол аыс-ты таси алатын тасындылар шыыныны шегімен аны-талады. Аысты тасымалдау ммкіндігі аысты гидравликалы сипаттамаларына (еістігі, жылдамдыы,тередігі жне т. б.) жне тасыидынын. крамына бай-ланысты. Егер тасындыларды шыыны аысты тасу абілетінен кп болан жа-дайда тасынды шгіндіге айналады да, ал керісінше аысты тасымалдау ммкін-дігі лкен боланда аын су арнаны каза бастайды.

Суды тасындымен осындысындаы жзбе тасьшды-ларды сипаттау шін жне жеке-жеке зендерді зара салыстыру шін лайлы терминін колданады. Ол сал-ма бірліктерімен (г/м³, мг/л) немесе клемдік бірлік-термен — м³ судаы м³ катты зат — лшенеді.

Тасындылар аыстын ені бойынша таралуы, ойы баыты жне арнаны табаны мен жаалауларыны. жуып-шайылу процесіне туелді. Тасындыларды зен снінде таралуына, оан ятын салалары да лкен лес осады.

Жазы зендері шін атты тасындыларды негізгі блігін (90—98%) жзбе тасындылар крайды. Ал тау зендерінде сйретпе тасындылардын клемі жзбе та-сындылардан кп болуы ммкін.

Сйретпе тасындылар аыстыи. тп абатында коз-алады. атты блшектерді су тбінде озалуы — аыстын.жылдамдыына жне блшектін, ірілігіне туел-ді. Бл задылы Эри формуласымен рнектеледі^

Р = АУ⁶, (6.3)

Мндаы Р — аыс сйреткен блшектіц салмаы; v — су тбіндегі аысты жылдамдыы; А — атты бл-шекті формасы мен салмаына туелді коэффициент.

Эри формуласынан егер аыстын жылдамдыы ш есе ссе, онда осы жылдамдыта сйретілетін атты блшекті салмаы 36 есе немесе 729-а седі. Бдан біз, неліктен жазытаы зендегі сйретпе тасындылар негізінеи мнан тратынын, ал тау зендері лкен-ой-тастарды аыза алатынын тсіндіреді.

атты заттар аысты тп абатындаы озалысы детте сыранау немесе домалау жне секіру аркылы жреді. озалысты бл сипаты негізінен аысты к-терілу йыпыны серінен жне атты блшекті су апасыны орауынан болады. Ал, зен арнасында бгет салынып, су оймасы рылан жадайда аыс жыл-дамдыы шыл кемиді де, тасынды шгіндіге айналады,яни су оймасыны шгіндіге толу процесі басталады.

32.Тасындылар аындысы. зендерді термикалы жне мзды режимдері. Мзды былыстар

зендерді термикалы режимі бір жаынан су массасы мен атмосфера аралы жылу алмасу серінен алыптасса, екінші жаынан — зен арнасыны табаны мен жылу алмасу арылы алыптасады.

Кн радиациясыны тура баытталан сулелері атмосфераны жадайына жне Кн мен Жер ара шытыына байланысты. Сондытаи таулы айматарда Кнні тура радиациясы жазыа араанда лдеайда жорары болады. Кнні тура радиациясына блт едуір кері сер етеді. Осы факторлара туелді шашыракы радиация болатын болса, айын туліктік зандылыа баынышты, детте шашыраы радиацияны максимумы талтске тура келеді (жалпы радиацияны 10%-і).

Блтсыз кнгі жиынты радиацияны млшері экваторалды жне субэкваторлы ендікте 2,60 ...1,80, ал тропикте жне субтропиктерде — 2,20 ... 2,60, орташа ендікте— 1,50 ... 2,20 жне арктикалы ендіктерде 1,05— 1,50 кДж/см² те.

Жалпы радиация су кздеріндегі термикалы режимні былмалылыын анытаушы болып табылады жне оны су кзіні жылу тедестігі арылы крсетуге болады:

К = LЕ + Р+В, (6.5)

Мндаы К — радиациялы тедестік; LЕ — жылуды булануа жне конденсацияа жмсалуы; Р — су беті мен атмосфера аралык, жылу алмасу; В — су кзіндегі жылу жиынтыы.

зендерді мзды-термикалы режиміні жылды циклінде екі кезе айын крінеді: мз атан мерзім мен мздан ашы су бетіні кезедері. Суды мздан бос,ашы кезінде зендердегі суды температурасы ауаны температурасына сйкес келеді. Жылды жылы кезіні бірінші жартысында ауаны температурасы су бетіні температурасынан жоары, ал екінші жартысында—тмен болады. Суды температурасыны максимумы ауаны температурасыны максимумынан кейін келеді.

Мгі арлар мен мздытарды суымен оректенетін тау зендерінде суды температурасы жылды барлы жылы мезгілінде ауаны температурасынан тмен болады. Ал, екінші, мз атан кезде суды температурасы детте траты жне 0°С жаын болады.

зендегі суды турбулентті араласуыны серінен суды «тірі» имасында суды температурасы біртектес болады. Сонымен атар, зенні ені мен тередігінде температураны былмалылыында біратар ерекшеліктер кездесетінін айтып ткен жн. птеген зендерде кктемде жаалаудаы суды температурасы, оны ортасындаы суды температурасынан жоары болса, ал кзде — керісінше. Жазда — кндіз су бетіні темпера-турасы тбіне араанда жылыра болса, ал тнде су тбінде температура біршама жоары болып келеді. Негізгі зенге келіп ятын салаларды серінен, егер ондаы су басты зенге караанда жылыра немесе суыыра болып келген жадайда, зенні клдене имасында айтарлытай температуралы былмалылы (8—9°С-а дейін) болады. Мысалы, Ангара зеніні сол жа саласы болып келетін Иркут зеніні ятын жеріндегі температуралы айырмашылы Ангара зеніні ортасындаыа араанда 9,3°С жетеді.

Суды температурасы зенні зына бойында біркелкі емес, ол оректену жадайына, кятын салаларына, аып тетін табиат белдемдеріні температуралы режиміне жне т. б. кптеген жадайлара туелді.

Остіктен солтстікке карай аатын зендерде (Сібір зендері, Ертіс, Тобыл...) жоары аыстарында суды температурасы орта аысымен салыстыранда суыырак, орта аысында температура ктеріледі де, ал тменгі аысында суды температурасы (терістікте) айтадан тмендейді. Ал, солтстіктен отстікке карай аатын зендерде, оны бастауынан саасына дейін суды темпера-урасы здіксіз ктеріліп отырады. Бл задылы тек температуралы режимі згеше салалары ятын лескілерде бзылады. Ендік баытта аатын зендерде температуралы режим детте аса згеріске шырамайды. Клдерден бастау алатын зендерді температура-лы режиміне кл суыны лкен сері бар. Кл нерлым лкен болса, бл сер солрльш алыса кетеді. Мысалы, Байкал кліні салын суыны Ангара зеніне сері (онда бгендер салынана дейін) 1170 шакыръма жететін.

зендерді жеке лескілерінде термикалы режимі ондаы адамны шаруашылы рекетіне туелді. зендерге йылып жатан нерксіпті, трмысты жылы сулар табии температуралы режимді бзады.

Суды 0°С-ге дейін салындатуды жне одан кейінгі су бетіндегі жылуды атмосфераа беруді серінен зенде мз ату процесі — зен кысы режим фазасына теді. зенні мз ату процесімен байланысты мірін негізгі ш сипатты кезеге блуге болады: кзгі мз жру кезеін оса есептегендегі мз алыптасу, ттас мз жне мзды бзылуы.

зендегі мз ату кезеці, детте суды температура-сы 0°С-ке дейін тмендеген кезде жне арастырылып отыран лескіде жылу тендестігі теріс мнге те болан жадайда алыптасады. Алашында, су бетінде жзіп жретін бірігіп атан мз инешелеріні ішмайа саан датары пайда болады. Оны аты — сало. Саломен бір мезгілде жаалауларда мзжаалар пайда болады.

лі атып лгермеген су бетіне калы ар жауан жадайда суа тастаан мата тйіршіктеріне ксас іркілдек кксота (снежница) пайда болады.

Таулы зен имасындаы суды турбуленттік араласуыны серінен арнаны тірі кимасында суды температурасы біртекті алыпа тседі де, суды барлык, абатында салындау процесі біралыпты теді. Суды температурасы 0°С-ке дейін, кейде одан тмен крсеткішке жетуі ммкін. Суды мздан ашы кезінде блайшашыл салындауы су іші мз кристалдарынын, су абатында жне тбінде пайда болуына ммкіндік береді. Су іші мзыны бір трі болып су тбінде пайда болатын мз кристалдары жне су бетіне алып шыан анжыр (шуга) деп аталатын су іші жне су тбі мздары табылады. Анжыр рамында детте сало, кксота жне саталан мз блшектері болады. Анжыр аын сумен бірге козала алады, ол анжыр озалысы деп аталады, ол атан мзды астына жиналып мз асты жзбесін райды.

Бзылан кемермз, сало, анжырды бірігіп атуыны нтижесінде, зендерде кзгі се жру процесі пайда болады.

зендердегі арал мен айрандар, иін мен арналарды шыл тарылан лескі маайында су іші мздары мен жзіп жрген мздардын бірігуі кзгі се жру кезінде мзысу (зажор) былысына келеді, яни зен арнасыны «тірі» имасы тарылып, аыса кедергі жасайды. Бл зендегі су денгейіні ктерілуіне, сонымен бірге, зен маайыны су астында алуына сер етеді. Кптеген зендерде (Нева, Свирь, Волхов, Ангара т. б.) мзысу былысы, крініс береді.

Мз кесек саны мен клеміні кбеюі мз аладарыны озалу жылдамдыыны кемуіне келіп соса, ал зен арнасындаы тар жерлерді, тайыз лескілерді аралдарды, жасанды имараттарды болу, бл мз аладарыны тоталуын алыптастырады. детте осындай лескілерде ауаны температура мз аладары бірігіп ттас мз рсау процесі алыптасады. лкен зедерде ттас мз ату процесі кейде мзбгет (затор) былысымен байланысты. Мзбгет кбылысы кезінде аыса кедергі кшейіп, аысты жылдамдыы шыл тмендейді. Мзбгет болан жерлерде мздарды майдаланып, таландалуы, сонымен байланысты кедір-бдыр мз аландары пайда болады.

Мз-рсау кезеінде кптеген зендерде кейде мздан бос, жылымдеп аталатын лескілер кездеседі. Жылымдарды пайда болуына екі себеп болуы ммкін. Бірінші себеп — динамикалы, екіншісі — термикалы. Бірінші категориялы жылымдар детте ГЭС-терді тменгі бьефтерінде, сарырамаларда, тау зендеріні ысадарында, аыс жылдамдыынын кштілігіне байланысты атан мзды бзып отыруынан болады.

Термикалы жылымдар зен арнасына жылы жер асты сулары шыып жатан жерлерде немесе зенге нерксіпті жылы сулары йып жатан жерлерде кездеседі.

Ттас мз кату кезеінде кейбір мгі то дамыан айматардаы зендерде мз стінде мз ату (наледь) былысы крініс береді. Бл былыс мз ату кезінде арнадаы алан суды мз жарытарынан мз бетіне шыан кезде атуынан болады, олар кпжылдар бойы саталуы ммкін. Бл жадай Енесай, Лена, Колыма, Индигирка жне баса да Сібір зендерінде ке тараан.

зенде ттас мз атан со мзды алыдыы біртіндеп седі. Мз абатьны суі оны тменгі бетінен мз абаты арылы атмосфераа тетін жылу мен су абатынан мзды тменгі бетіне берілетін жылуды арасындаы тепе-тендік альштасанша жреді.

ар астындаы мздын алыдыыньщ суін тмендегі Ф. И. Быдинны тжірибе жолымен тапан формуласыны кмегімен анытауа болады:

h_м=A_м (6.6)

мндаы _м — мзды алыдыы, А_м=2, егер есепке теріс температураларды туліктегі орташа крсеткішіні осындысы ( ) мз атан кннен есептелген кнге дейін алынса; А_м = 11, егер ( ) мз атан кннен бастап алынса.

Мзды калыдыын есептеуді бдан да дл тсілдері бар, олар жылу тедестігіні элементтерін есепкі алуа негізделген.

Жылды жылы кезеі басталан со мз стіндеі ар мен жаалаудаы арлар ери бастайды. Мз стінде ызыл су пайда болады. ызыл су мен кн радиациясыны жне жылы ауа массаларыны бірлескен рекетіні арасында ттас мзды еру процесі басталады. Еру процесі сіресе жаалау бойында тезірек жреді. зендердегі су дегейіні шыл ктерілуіне байланысты ттас мздар ісініп, жарыла бастайды. Жаалауда мздан бос, ашы су аландары пайда болады, оларды кемерсу деп атайды. Жаадан босаан ттас мз массалары сырткы серлер салдарынан ыса ашыктытара жылжиды. Бл былысты мз сыруы деп атайды, кейде зендерде бірнеше муз сыруы ммкін. зендердегі одан ары су шыыныны суі жне мз абатыны таландалуы кктемгі се жруге келіп соады. уаты жнінен кктемгі се жру кзгі сен жруге араанда лдеайда кшті болып келеді. Кптеген зендерде кктемгі се жру процесі арнада мз кедергілер алыптасуымен бірге жреді.