Гідрологія




НазваГідрологія
Сторінка21/36
Дата конвертації23.10.2013
Розмір3.77 Mb.
ТипДокументы
skaz.com.ua > Географія > Документы
1   ...   17   18   19   20   21   22   23   24   ...   36

^ 2.3.10. Природні явища та процеси пов’язані
з підземними водами


Підземні води мають глобальне значення і приймають участь у багатьох фізико-географічних та геологічних процесах різного рівня. Вони також є невід’ємною складовою ландшафтів та екосистем. Розглянемо деякі особливі явища, які мають також велике практичне значення.

Досить розповсюдженим та небезпечним явищем є зсуви. Зсуви пов’язані з ковзним зміщенням порід по схилу, там де вони знаходяться в стані нестійкої рівноваги. Це можуть бути схили гір, долин, балок, узбережь, штучних понижень. Зафіксовані також величезні зсуви на материкових схилах в океані. Явище зсування великої маси порід пов’язане з ослабленням сил зчіплення поздовж місцевих нахилених відносних водотривів — поверхонь ковзання. Цьому сприяє поступове вимивання та розчинення часток порід підземними водами, що течуть за схилом. Після утворення зсуву він може частково підперти підземні води і це сприяє розвитку наступного. Так утворюються комплексні, складні зсуви. Це досить складні утворення. Розвиток буде відбуватися до тих пір, поки не встановиться положення рівноваги. Зсуви бувають досить різноманітними. Наприклад можна виділити скельні, блокові, незаокруглені, ротаційні, обвали. Окремо виділяють опливини — не дуже потужні, перенасичені водою маси ґрунтів та порід, що пластично «стікають» за схилом.

Крім зсувів з підземними водами пов’язані такі явища як пливуни, суфозія, карст, явища зони багаторічної мерзлоти.

Пливуни це гірська порода, насичена водою (пісок, супісок, деколи дрібна галька чи суглинок), що здатна під тиском вище розташованих товщ та впливом гідродинамічних навантажень розпливатися та перетікати. Якщо пливун знаходиться у замкненому просторі, то він не рухається. У зволожених районах окремі пливуни можуть виходити на поверхню.

Суфозія — це явище виносу дрібних мінеральних часток та розчинених речовин потоками підземних вод, які фільтруються у товщі гірських порід, що приводить до утворення порожнин і просідання вище розташованих шарів порід. Суфозія розвинута у пилуватих (лесах) та дрібнозернистих осадових породах. Поздовж потоків підземних вод виникають ніби промиті канали («водні жили»). На земній поверхні з’являються різноманітні від’ємні, просадочні форми — воронки, провалля, степові блюдця (поди) та інші. Часто просідання яскраво виражені біля виходу підземних вод на поверхню.

Карст (за В.М. Андрейчуком) це система процесів та явищ, що виникають та розвиваються під землею та (або) на її поверхні внаслідок взаємодії (розчинення, перенесення та відкладання речовини) природних вод з розчинними у даній обстановці гірськими породами. За сучасними уявленнями карст широко розповсюджений у земній корі, на різних глибинах і в різних умовах. Існує значна кількість його різновидів. В карстових областях існують складні системи підземних порожнин.

Явища зони багаторічної мерзлоти будуть розглянуті у розділі 2.6.

^ Гідрологія річок

Практично вся поверхня суходолу вкрита лініями тимчасових та постійних водотоків. Їх сітка охоплює навіть пустелі. Водотоки — найбільш масовий тип поверхневих водних об’єктів суходолу. В залежності від кліматичних та геологічних умов змінюється характер їх сітки: густина, глибина врізу, конфігурація (малюнок), структура (співвідношення між характерними частинами). Основною її рисою є переважаюче об’єднання потоків (та вироблених ними від’ємних витягнутих форм рельєфу) у все більші, аж до головних річок. Переважання водотоків та їх об’єднання пов’язані як з особливостями загальних рис будови суходолу, так і з розвитком ерозійно-акумулятивних процесів. Ерозійна та транспортуюча здатність потоків при їх з’єднанні зростає нелінійно (у степені більше одиниці). Тобто вниз за течією наростає вріз та стабільність положення ліній току за виключенням деяких територій переважного відкладання (акумуляції) наносів. Певний ступінь такої стабільності призводить до утворення річок з виробленими руслами, поздовжніми профілями (похилами) та долинами. Одночасно відбувається перехід від тимчасових до постійних водотоків. Зокрема це пов’язано з відслоненням горизонтів ґрунтових та інших підземних вод, що забезпечує більшу стабільність живлення водотоку.

Таблиця 2.3.



Таким чином річки — це особливі поверхневі водотоки суходолу, які характеризуються наявністю постійного живлення атмосферними опадами з власного водозбору, стабільністю положення, наявністю добре розроблених русла та долини. Дрібних річок є мільйони, а найкрупніших — одиниці.

^ Найбільші річки світу

Найбільші витрати води в р. Амазонка перевищують 1 000 000 м 3/с. Загальний осереднений стік річок Землі складає 41,7 тис. км3, що до-рівнює загальній середній витраті 1 322 000 м3/с.

Річки надзвичайно різноманітні. Загальної їх класифікації не створено. Існують поділи за різними ознаками. Наприклад виділяють: гірські, напівгірські та рівнинні; малі, середні та великі; зональні, азональні, полізональні; озерні, болотні; пересихаючі; перемерзаючі; карстові та інші.

Витоком річки називають місце де вона починається (джерело, витік з озера, болота, льодовика, просто з’єднання декількох струмків). Гирлом називають найнижчу ділянку річки де вона як правило впадає в інший водний об’єкт. Існують випадки, коли річки втрачають свої води просто на певній місцевості. Тоді вони закінчуються сліпим кінцем або внутрішньою дельтою.

Річки — дуже важливий і динамічний елемент ландшафту. Їх називають його кровоносними судинами, транспортними артеріями, центрами тяжіння та розповсюдження життя. Річки також — невід’ємний елемент більшості екосистеми суходолу. Нарешті — це основне джерело прісних вод для людини і основна складова найважливіших природно-соціальних (басейнових) систем.

^ 2.4.1. Річкові системи

Річкова сітка на поверхні суходолу може характеризуватися певними параметрами, які залежать від клімату, геологічної та тектонічної будови території, історії її розвитку. До цих параметрів відносять густоту (щільність розчленування території), глибини розчленування, середні довжини схилів, малюнок та інші. Густоту річкової сітки розраховують за формулою:

(2.15)

де — сумарна довжина всіх річок даної території; F — її площа. Такі величини можна розраховувати для досліджень всієї руслової сітки, або річок певної величини. В залежності від цього будуть отримані різні значення густота. Густота всієї річкової сітки для достатньо зволожених рівнин складає 0,3-0,5 км/км2, а у горах може досягати 1-2 км/км2. Основний внесок дають відносно невеликі річки (до 100 км). Саме «дрібномасштабна» частина річкової сітки найшвидше (найбільше) реагує на зміни природних умов. Так густота річок з довжинами до 10 км від тайги до напівпустелі змінюється від 0,32 до 0,08 . Таким чином ще раз підтверджується стабілізація розвитку річок при їх збільшенні.

Багато сучасних досліджень вказують на процеси деградації та відмирання малих річок. Це складна система процесів пов’язана не тільки з антропогенним впливом (зведення лісів, розорювання земель, активізація схилової та яркової ерозії та ін.), але і з періодичними віковими коливаннями зволоженості територій. Причому помічено, що річкова сітка характеризується певною інерційністю (запізненням реакції на діючий фактор). Це вказує на те, що вона є саморегульованою системою. Між величинами (довжинами) річок та площами їх басейнів також є залежність. Її можна виразити так:

(2.16)

де ^ L — довжина річки (км); a — коефіцієнт пропорційності; F — площа (км2); n — степінь (близький до 0,5).

Річки також характеризуються певною звивистістю:

Кзв. = (2.17)

де — сума довжин ділянок річки виміряних по руслу; — сума довжин ділянок виміряних по прямій, що сполучає їх початок та кінець. Цей показник використовують для оцінок (розрахунків) загальних довжин річок.

За густотою річкової сітки можна також оцінити середню довжину схилів даної території:

(2.18)

Нарешті річкова сітка характеризується певним малюнком, який часто є індикатором геологічної будови та відображенням історії розвитку даної території. Існують спроби виділення характерних типів малюнку. Основний з них, звичайно, деревовидний (дендричний). Але можуть також бути прямокутно-деревовидний малюнок; паралельний та субпаралельний; перистий; доцентровий та відцентровий, гратчастий, дельтовий віялоподібний та інші.

Вся річкова сітка поділяється на окремі частини, які називають річковими системами. Їх можна визначити як сукупність головної річки та її приток, або як сукупність всіх річок певної території, що поступово об’єднують свої води аж до головної річки, яка виносить їх за межі даної території.

При злитті двох приток головною з них треба вважати більш повноводну (з більшими витратами, стоком води). Але це правило деколи порушується, що пов’язано з історією виникнення назв річок, їх довжиною та іншими особливостями.

Існують випадки, коли річка та її долина роздвоюються. Це явище називають біфуркацією річок (лат. bifurcus — роздвоєний). Його не слід плутати з простими розгалуженнями русел. При цьому дві річкові системи мають спільну частину у верхів’ях басейнів (наприклад системи Амазонки та Оріноко).

Положення річок в межах систем прийнято характеризувати за допомогою поняття — порядок. Раніше (класичний спосіб) перший порядок надавали притокам головної річки (головні притоки — притоки першого порядку). Другий порядок — притокам приток, і т.д. Вигода такого способу надання порядків полягає в чіткій і зрозумілій послідовності процедури. Але при цьому до одного порядку попадають річки абсолютно різних розмірів, оскільки в головну річку можуть впадати як потужні притоки так і малі струмки. Це не вигідно з позицій надання порядкам певного гідрологічного змісту. У середині 40-х років XX століття американський інженер та дослідник Р. Хортон запропонував інший підхід. Перший порядок слід надавати найменшим, найпростішим складовим даної річкової системи. При їх злитті утворюється річка другого порядку і т.д. Порядок наростає вниз за течією. Найбільший порядок отримує головна річка. Очевидно, що при цьому з порядком можна ув’язувати певні (основні) гідрологічні характеристики. Більше того — аналіз співвідношень між порядками відкриває нову сферу досліджень річкових систем. Але цей спосіб також має недоліки (складності). Перша складність пов’язана з виділенням і визначенням потоків першого порядку. Як ми вже бачили — це найбільш «нестійка» складова річкових систем (річкової сітки). Крім того вони відрізняються в різних природних умовах — різних частинах басейну головної річки. Інша складність пов’язана з тим, що далеко не завжди зливаються притоки однакового порядку (однакової величини). Тому система надання порядків ускладнюється. Не дивлячись на це і, навіть, на те, що досі не створена загальноприйнята система, даний підхід не має альтернативи і широко використовується у гідрологічних дослідженнях. При цьому він пов’язаний з системними дослідженнями, застосовуванням теорії графів та іншими перспективними методами.

На рис. 2.38 показано схему структури річкової сітки і залежність для середніх багаторічних витрат води річок характерну для Східно-європейської рівнини. Інші види залежностей можна прослідкувати з табл. 2.4.

^ Таблиця 2.4.

Основні характеристики річкової сітки на території США



Річкові системи Західної України, а також їх трансформацію досліджує І.П. Ковальчук. На рис. 2.39 показано граф-схеми системи Золотої Липи. Вони наочно демонструють і дають кількісні характеристики деградації річок завдяки впливу людини. Малюнок річкової сітки моделюють також на ЕОМ з метою досліджень закономірностей її розвитку. На рис. 2.40 показано приклад графічної моделі, що враховує форму первинного рельєфу. Дослідження розвитку річкових систем та процесів з ними пов’язаних проводяться на межі гідрології, геоморфології та геології. В геоморфології річки (та їх долини), які протікають за генеральними напрямками похилу крупних територій, називають консеквентними (лат. consequens — послідовний), тобто такими, що послідовно витримують загальний напрямок течії. Їх притоки, положення і напрямок яких пов’язані з відносно легко розмиваємими породами та розташуванням геологічних пластів називаються субсеквентними (лат. subsequens — той, що слідує за чим-небудь, підкоряється впливу). Притоки цих приток називають ресеквентними та обсеквентними. Перші відповідають напрямку течії головної річки, а другі направлені протилежно.

^ 2.4.2. Річкові водозбори

Водозбором називають частину земної поверхні разом з товщею ґрунтів та порід з якої дана річка (річкова система) отримує водне живлення. Водозбір кожної річки включає в себе поверхневу та підземну частини. Водозбори межують за лініями вододілів. Поверхневі вододіли як правило займають найвищі точки місцевості. Положення підземних вододілів визначається характером залягання водотривів, а також системами підземних порожнин. Поверхневі та підземні вододіли можуть не співпадати (рис. 2.41). Від ліній вододілів природні води стікають в різні водозбори.

Від поняття «водозбір» відрізняють поняття «басейн». Басейн річки крім власне водозбірної області може включати замкнені, безстічні області (області внутрішнього стікання і випаровування).

Басейни річок характеризуються певними морфологічними, фізико-географічними та іншими параметрами. До морфологічних характеристик можна віднести довжину, ширину, площу, асиметричність, форму, кути нахилу, протяжність та звивистість вододілів та інші. Розподіл площ басейну по інтервалам висот відображає гіпсографічна крива. Її також можна використовувати для визначення середньої висоти басейна (рис. 2.42). Важливою характеристикою є також графік наростання площ поздовж течії головної річки. Його будують за певними правилами.

До фізико-географічних характеристик басейнів відносять розташування їх в певних географічних зонах (умовах), відповідні особливості клімату та інших зональних компонентів ландшафту, рельєф, геологічну будову, тектонічні процеси, властивості ґрунтів, порід та інші. Велике значення також має вплив діяльності людини.

Положення басейнів, водозборів, вододілів може змінюватися, а деколи просто не чітке (не визначене). Останнє має місце в умовах рівнинного рельєфу, коли верхів’я річок різних систем періодично з’єднані. Мінливий розподіл поверхневого стікання в межах тимчасових озер, або болотистих територій, а й в інших умовах називається діленням вод.

Мінливість положення вододілів може бути різна. Вона може бути пов’язана з розвитком довготривалих природних процесів: тектонічних, ерозійно-акумулятивних, діяльністю материкових зледенінь (покривних льодовиків), наступанням та відступанням морів та інших. Дані про це дають палегеографічні, палеогідрологічні, палеогеоморфологічні та інші дослідження. Найбільш динамічною є структура річкової сітки та басейнів в областях активних тектонічних рухів. Тут зміни відбуваються за сотні тисяч та мільйони років. Особливим проявом змін є річкові перехоплення. Вони готуються довго, а відбуваються практично миттєво. При цьому річка з нижче розташованої річкової системи (з нижчим базисом ерозії) за рахунок регресивного, поп’ятного врізання може перехопити річку з іншої. Положення вододілів змінюється стрибкоподібно.

Як показують дослідження, крупні річкові системи та їх басейни мають в цілому досить стійке положення. Зміни басейнів часто відбуваються дискретними складовими, а не поступово. Стійкість ліній вододілів та ліній стоку (дискретної структури водозборів) пов’язана зі стійкістю геологічної будови та тектоніки територій.
1   ...   17   18   19   20   21   22   23   24   ...   36

Схожі:

Гідрологія iconМодуль вступ. Фізико-хімічні властивостіводи. Гідрологія річок блок...
Гідрологія – наука про природні води, їх властивості та явища І процеси, що в них відбуваються, а також закономірності розвитку цих...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2015
звернутися до адміністрації
skaz.com.ua
Головна сторінка