гидрология. ЛЕКЦИЯ 1_Гидрология как наука. Лекция 1 Гидрология наука оводе Гидрология
 Скачать 477.84 Kb.
|
|
ЛЕКЦИЯ 1 Гидрология – наука оводе Гидрология – наука, изучающая гидросферу, её свойства, процессы и явления, связанные с поверхностными водами. протекающие в ней во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой. Гидрология суши (ГС) – раздел гидрологии, рассматривающий поверхностные воды суши. Предметом изучения ГС являются водные объекты реки, озера, водохранилища, болота, ледники, скопления снега, подземные воды, связанные с поверхностными водами. ГС подразделяется наследующие научные дисциплины - Общая (планетарная гидрология, - Гидрография, - гидроморфология (закономерности строения речной сети, - гидрометрия, - гидрология рек, - гидрология озер и водохранилищ, - гидрология болот, - гидрология подземных вод, - динамика вод суши, - русловые процессы, - гидрофизика, - гидрохимия, - инженерная гидрология и пр. Гидрология суши изучает гидрологические процессы, протекающие на поверхности Земли. Гидрометрия изучает методы и средства количественного учёта различных элементов водных объектов и их режимов. Гидрохимия изучает химические характеристики природных вод. Гидробиология изучает на стыке с биологией вопросы жизни и биологических процессов вводе. Гидрогеология изучает происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. Гидрометеорология изучает обменные процессы между поверхностью воды и нижними слоями атмосферы. Гидрография описывает физико-географические условия, режимы хозяйственного использования рек, озёр, водохранилищ и т.д.. Гидрофизика изучает физические процессы, протекающие в гидросфере в частности, взаимодействие водных объектов с атмосферой, термические, акустические, оптические и другие физические свойства воды и физические процессы, протекающие вводных объектах, а также в снеге и льде (является также разделом геофизики. Гидрология почв изучает, как раздел почвоведения, водный режим почв. Инженерная гидрология изучает качественные и количественные изменения водных режимов, возникшие вследствие сооружения гидротехнических сооружений. Общая гидрология. Предмет, задачи. Предмет общей гидрологии – природные воды Земли и процессы, происходящие в них при взаимодействии с атмосферой, литосферой и биосферой с учетом влияния хозяйственной деятельности человека. Задача общей гидрологии состоит в рассмотрении основных и наиболее общих закономерностей процессов вводных объектах, выявлении их взаимосвязей с процессами, протекающими в атмосфере, литосфере и биосфере. Особое значение при этом имеет установление закономерностей круговорота воды наземном шаре, географического распределения различных гидрологических характеристик, в глобальном масштабе и рассмотрение гидрологических процессов как важного фактора в формировании географической оболочки Земли. Общая гидрология, как часть комплексной науки гидрологии тесно связана с другими её разделами гидрографией, прикладной гидрологией, гидрометрией, специальными разделами гидрологии. Общая гидрология относится к наукам географическими тесно связана с метеорологией, климатологией, геоморфологией, картографией и др. Некоторые определения Водный объект – природный или искусственный водоём, водоток или иной объект, в котором постоянно или временно сосредоточены воды. То есть, водный объект – естественное или рукотворное образование с постоянным или временным скоплением вод. Скопление вод может быть как в формах рельефа, таки в недрах. Выделяют три группы водных объектов 1) Водотоки – скопления вод в относительно узких и мелких углублениях поверхности Земли с поступательным движением воды в направлении уклона этого углубления. К этой группе водных объектов относятся реки, ручьи, каналы. Они могут быть постоянными (стечением воды круглый год) и временными (пересыхающими, перемерзающими). 2) Водоёмы – скопления вод в понижениях земной поверхности. Котловина и заполняющая её вода представляет собой единый природный комплекс, для которого характерно замедленное движение воды. К этой группе водных объектов относятся океаны, моря, озёра, водохранилища, пруды, болота. 3) Особые водные объекты – ледники (движущиеся естественные скопления льда) и подземные воды. Совокупность водотоков и водоемов в пределах определенной территории образуют гидрографическую сеть. Бассейном в гидрологии называют площадь земли, которую занимает и с которой питается речная система или вообще любой водоем озеро, море, океан. Если продолжить аналогию с деревом, то бассейн – это не только ствол и ветки, но и все пространство между ветвями. Водосбор, или водосборная площадь - это часть суши (земной поверхности и толщи почвы, с которой вода стекает в данную реку. Речная сеть — часть гидрографической сети, образованная совокупностью всех реки более мелких водотоков c отчетливо выраженными руслами, находящихся в пределах какой-либо территории. Речная сеть характеризуется протяженностью рек, их извилистостью и густотой. Русловая сеть-совокупность постоянных и периодически действующих водотоков. Русловая сеть является частью гидрографической сети. Гидрологический режим и гидрологические процессы Любой водный объект и его режим могут быть описаны с помощью некоторого набора гидрологических характеристик. Эти характеристики делятся на несколько групп Характеристики водного режима уровень воды (//, м в Балтийской системе высот (БС) или см над 0 поста, скорость течения (v, мс, расход воды (g, мс, сток воды за интервал времени At (W, мкм, уклон водной поверхности (/, величина безразмерная или о) и т. д. Характеристики теплового режима температура воды, снега, льда (Т, С, теплосодержание водного объекта или тепловой сток за интервал времени At (0, Дж) и т. д. Характеристики ледового режима сроки наступления и окончания различных фаз ледового режима (замерзания, ледостава, таяния, вскрытия, очищения ото льда, толщина ледяного покрова, сплоченность льдов и т. д. Характеристики режима наносов содержание вводе взвешенных наносов или мутность воды (5, кг/м 3 ), расход наносов (R, кг/с), распределение наносов по фракциям (крупности) и т. д. Характеристики формы и размера водного объекта его длинам, км, ширина (В, мкм, глубинами т. д. Кроме того, к числу гидрологических обычно относят такие очень важные для описания любого водного объекта характеристики • как гидрохимические - минерализацию воды (М, мг/л), или ее соленость (S, о, содержание отдельных ионов солей, газов, загрязняющих веществ и др • гидрофизические - плотность воды (р, кг/м 3 ), вязкость воды и др • гидробиологические - состав и численность водных организмов (экз./м 2 ) и величину биомассы (гм, гм) и др. Совокупность гидрологических характеристик данного водного объекта в данном месте ив данный момент времени определяет гидрологическое состояние водного объекта, которое всегда зависит от множества факторов и определяется характером процессов, происходящих вводном объекте, его связью с другими водными объектами, атмосферой, литосферой, влиянием хозяйственной деятельности человека и т. д. При длительных наблюдениях за любым водным объектом обнаруживаются некоторые закономерности в изменениях его гидрологического состояния, например в течение года. Совокупность закономерно повторяющихся изменений гидрологического состояния водного объекта - это его гидрологический режим. Сущность гидрологического режима водных объектов - это изменение гидрологических характеристик в пространстве и во времени. Под изменением гидрологических характеристик в пространстве понимают их изменение от места к месту (вдоль, поперек или по глубине реки, вдоль или по глубине моря или озера и т. дот одного водного объекта к другому. В течение календарного года наблюдаются периоды с преобладанием накопления или расходования влаги в водосборном бассейне - части земной поверхности и толще почв игорных пород, откуда вода поступает к водному объекту. Сочетание таких периодов в пределах годичного интервала рассматривается как гидрологический год, в течение которого на водосборе происходит замкнутый цикл накопления и расходования влаги, начало которого в общем случае не совпадает с началом календарного года. Внутри гидрологического года выделяются гидрологические сезоны, под которыми понимаются временные интервалы, в пределах которых режим реки характеризуется общими чертами его формирования и проявления вследствие сезонных изменений климата, а именно весенний, летне-осенний и зимний. Расчетный годичный период, начинающийся с самого многоводного сезона (обычно весеннего, называется водохозяйственным годом Изменение гидрологических характеристик во времени временная изменчивость имеет несколько масштабов. Выделяют изменчивость вековую (с интервалами времени или периодами, исчисляемыми веками многолетнюю (периоды колебаний - от нескольких до десятков лет. Главными причинами вековой и многолетней изменчивости гидрологических характеристик являются долгопериодные колебания климата, а также воздействие хозяйственной деятельности человека. Выделяют также внутригодовую, или сезонную (колебания в течение года) изменчивость, основные причины - смена сезонов года. Причинами кратковременной изменчивости, имеющей период в несколько суток например, колебаний синоптического масштаба с периодом 3-10 дней, служат процессы в атмосфере (перемещение циклонов, антициклонов и атмосферных фронтов. Изменчивость суточного масштаба связана с вращением Земли вокруг оси и сопутствующим ему сменой дня и ночи, а также приливами. Природа колебаний самого малого временного масштаба (минуты, секунды) - волны на поверхности воды, макро- и микротурбулентность вводных потоках. Гидрологический режим водного объекта - хотя и закономерное, но лишь внешнее проявление некоторых более сложных внутренних процессов, свойственных водному объекту или обусловленных его взаимодействием с другими водными объектами, атмосферой, литосферой. Чтобы познать гидрологические процессы в любом водном объекте, необходимо изучить 1) явления, происходящие вводной толще рассматриваемого объекта (перемешивание, формирование температурной и плотностной стратификации, образование внутриводного льда, продуцирование кислорода благодаря жизнедеятельности зеленых растений и т. д 2) процессы на твердых границах объекта - на его дне и берегах (взаимодействие водного потока и грунтов, размыв или аккумуляция наносов и т. д 3) явления, происходящие на водной поверхности объекта - границе раздела вода - воздух тепло- и газообмен с атмосферой, испарение и конденсация, образование или таяние ледяного покрова, возникновение волн и течений под действием ветра и т. д 4) взаимосвязь водного объекта сего водосбором (условия формирования стока воды, наносов, растворенных веществ, теплоты и т. д. |