исследование. Исследование. Модуль 1 Климатология и метеорология
 Скачать 3.03 Mb.
|
 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ Р. АМУР Основные характеристики стока реки Главной характеристикой речного стока являются расходы воды. Наряду с экстремальными значениями (максимальными и минимальными) часто используются расходы воды, осредненные за различные периоды времени (сутки, месяц, сезон, год и т. д.). Все остальные характеристики речного стока, по сути, являются производными от соответствующих расходов воды. Рассмотрим наиболее часто употребляемые характеристики речного стока. Объем стока W (м3, км3) — количество воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени (сутки, месяц, год и т. д.). Модуль стока М (л/с • км2) или q[м3/c • км2)] —количество воды, стекающей с единицы площади водосбора в единицу времени. Коэффициент стока — отношение слоя стока к количеству выпавших на площадь водосбора осадков, обусловивших возникновение стока. Природные условия бассейна Амура определяют особенности гидрологического режима реки на различных его участках. В многолетнем режиме водного стока Амура отчетливо выражено чередование периодов пониженной и повышенной водности каждый продолжительностью 10-15 лет. Последние 12 лет в среднем и нижнем течениях реки Амур отмечается пониженная водность. При этом в 2000, 2001, 2003 и 2008 гг. наблюдалась исключительно низкая летняя межень. В результате происходит зарастание кос, осушенных участков проток и днищ озер густой травянистой растительностью на обширных площадях, оцениваемых только в нижнем течении реки величиной около 1200 км2. После поднятия уровня воды в конце лета и осенью в реку с этих участков поступает значительное количество органического материала, достигающего в отдельные годы 1.5-2.0 млн. тонн. Основная часть водного стока реки Амур формируется в его среднем течении. На этом участке на протяжении около 1000 км в Амур впадают наиболее крупные притоки – реки Зея, Бурея, Сунгари и Уссури, дающие в сумме около 65% амурского стока. Однако по сезонам года этот показатель сильно изменяется. В зимний период сток только трех зарегулированных рек (Сунгари, Зея, Бурея) достигает 90% от стока Амура. Таким образом, зимой в нижнем течении реки качество воды во многом определяется стоком из водохранилищ указанных рек. Глобальное изменение климата способствует увеличению неравномерности стока воды в Амуре и его крупных притоках. Однако наиболее интенсивное влияние на изменение гидрологического режима рек оказывают ГЭС. В настоящее время в бассейне р. Амур действуют три крупных ГЭС – Зейская, Бурейская и Фыньманская. Общая площадь водосбора, регулируемая ими, составляет около 10%. Под их влиянием водный режим Амура в среднем и нижнем течениях претерпел заметные преобразования, поскольку водохранилища ГЭС изменяют сток рек коренным образом. В результате активизируются процессы размыва берегов, происходит перераспределение стока воды между рукавами, осложняются условия работы городских водозаборов, в частности в городах Хабаровск и Амурск. По характеру долины Амур делится на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю. Верхний Амур, от слияния Шилки и Аргуни до г. Благовещенска (устье р. Зеи), имеет протяжение около 900 км. Здесь река имеет горный характер течения. Между хребтом Нюкжа (на севере) и Большим Хинганом (на юге) Амур проходит между высоких и скалистых берегов и обладает значительными скоростями течения. Ближе к Благовещенску горы постепенно отдаляются от реки. Средний Амур заключен между гг. Благовещенском и Хабаровском и имеет протяжение около 1000 км. На этом участке река течет большей частью в широкой долине, в русле, обрамленном низменными и местами болотистыми берегами; русло дробится здесь на многочисленные протоки (разбои). Только ниже Бурей, при пересечении Малого Хингана, долина Амура резко сужается и воды его собираются в один мощный поток, текущий в живописной долине. Нижний Амур, от г. Хабаровска до устья, имеет протяжение около 950 км. Река здесь течет по обширной Нижне-Амурской низменности, среди которой встречаются крупные озера, соединенные с ней протоками. Ниже г. Николаевска находится Амурский лиман, являющийся расширенным устьевым участком Амура, посредством которого он соединяется с Татарским проливом. По водности Амур относится к числу наиболее значительных рек России: средний годовой расход воды в устье равен 12800 м3/с, среднемноголетний объем стока - 403 км2. Наибольший расход воды в устье - 40,00(тыс. м³/с). Твёрдый сток (наносы) - 24,90 (млн. т/год). Средний расход воды в районе Комсомольска-на-Амуре 9819 м³/с. Особенно полноводным Амур становится в нижнем течении, после впадения в него одного из самых больших притоков - Уссури. Амур судоходен на всем протяжении и для Дальневосточного края имеет важное транспортное значение. Велики также его энергоресурсы. В реку впадают многочисленные притоки и в том числе значительные реки - Зея, Бурея, Уссури и Амгунь. Типы питания и фазы водности реки В питании Амура основную роль играют воды от летних ливневых дождей. Около двух третей его стока (60-70%) формируется за счет дождей. Снеговое питание при бедных снегом зимах играет второстепенную роль. На Амуре и его притоках Зее, Бурее, Шилке, Уссури наводнения, вызываемые летними дождями, наблюдаются почти ежегодно, а иногда и несколько раз в год. Водный режим Амура характеризуется сравнительно слабо выраженным весенним половодьем, высокими летними паводками, следующими один за другим и создающими общее высокое летнее половодье, и, наконец, зимнюю низкую межень. Летние паводки от дождей по своей высоте значительно превосходят весеннее половодье. Наиболее значительные паводки проходят обычно в конце июля - начале августа и часто сопровождаются катастрофическими наводнениями. В районе среднего и нижнего Амура в это время наблюдаются разливы, ширина которых достигает 10-25 км. [8] ПРИБОРЫ Оборудование и средства для измерения глубин Измерение глубин - один из наиболее распространенных видов наблюдений. Глубиной называется расстояние по вертикали от поверхности воды до дна. Глубина русла рассматривается, прежде всего, как один из элементов расхода воды. Но измерение глубин, или, иначе, промеры русла, выполняется также для определения рельефа дна и выявления опасных для судоходства мест, контроля русловых переформирований в зонах гидроузлов, водозаборных и сбросных сооружений. В зависимости от целей исследования русла его промеры выполняются в различные сезоны года, как при высоких, так и при низких уровнях. Измерение глубин, как правило, производится не в одной точке, а по всей ширине русла и длине изучаемого участка. Оборудование и устройства для промеров русла Обычно измерения глубин в гидрометрических створах производятся с мостиков, люлечных, лодочных (паромных) переправ и судов, а зимой - со льда. Приборы для измерения глубин подразделяются на две группы: для измерения глубин в отдельных точках; для непрерывной съемки профиля дна. В качестве средств точечных измерений служат наиболее простые приборы. Наметка - шест диаметром 4...5 см, длиной до 5...6 м, изготовляемый из дерева или легких дюралюминиевых трубок и размеченный на дециметры масляной краской контрастных цветов. Вместо наметок в мелких реках при глубинах, не превышающих 3 м со скоростью до 2 м/с, можно использовать гидрометрические штанги. При работе в руслах с илистым дном должны применяться наметки и штанги, снабженные круглым поддоном диаметром 12... 15 см, препятствующим их погружению в ил; при промерах штангой на реках со сплошным скальным дном следует применять штангу без конусообразного наконечника.  Наметка, и ручной промерный лот Ручной лот представляет собой груз массой до 10 кг. На одном конце лота - углубление для взятия проб донного грунта, на другом - ушко, к которому привязывается лотлинь - пеньковая или капроновая бечева (шнур) диаметром 5... 10 мм (рис. 3.4, б). Лотлинь размечается через 0,1.. .0,2 м. Промеры глубин наметкой и лотом требуют некоторой сноровки: их забрасывают против течения и с упреждением по ходу судна так, чтобы в момент отсчета глубины наметка или лотлинь находились в вертикальном положении. Механический лот состоит из мерного каната и лебедки для опускания и подъема груза. На гидрологических постах применяются различные типы гидрометрических лебедок. Каждая лебедка независимо от конструкции включает четыре основные части: станину, грузовую стрелу, вьюшку для каната, счетчик глубин для определения длины вытравленного каната. Для непрерывной съемки профиля дна применяются эхолоты - наиболее совершенные средства измерения глубин, обеспечивают полную автоматизацию промеров. Принцип действия эхолотов заключается в посылке ультразвуковых импульсов и приеме эха - отраженных сигналов. Промежуток времени, в течение которого совершается этот цикл, пропорционален глубине. Прибор для измерения скорости течения и способы измерения Линия соединяющая скорости по глубине потока называется профилем скоростей, а фигура ограниченная профилем скоростей, глубиной, линией поверхности воды и дна называется эпюрой распределения скоростей по глубине потока. Методы измерения: Для измерения скоростей в гидрометрии используют метод определения числа оборотов лопостного винта, гидрометрической вертушки. Каждая гидравлическая вертушка должна пройти торирование, т.е. устанавливается связь числа оборотов лопастного винта и скорости течения вод. Для каждого тарировочного графика подбирается торировочное уравнение. Для работы с вертушкой на посту имеется специальное оборудование в частности гидрометрическая штанга и гидрометрическая лебёдка. Методы определения расходов воды. Аналитический способ вычисления расходов воды. Основной метод «площадь-скорость», т.е. необходимо определить площадь водного сечения и определяется скорость. Для измерения расхода участок реки подбирается таким же способом как и уровней воды. На участке измерения скорости течения от 0,15 до 3-4 м/с Работы выполняются на гидрометрическом склоне. Закрепляются скоростные вертикали. На скоростных вертикалях измеряются скорости течения воды V0.2 и V0.8 Наблюдатель на каждой скоростной вертикали определяет рабочую глубину. Расчитываются точки в которые помещается вертушка. Время измерения в точке скорости должно быть не менее 100 сек. Измерения заканчиваются на чётном сигнале. Вычисление расходов воды: 1) Аналитический 2) Графический 3) По изотахам Климатические факторы стока. Факторы стока — элементы внешней среды, определяющие величину и особенности формирования стока в данном бассейне. Климатические Факторы стока — осадки, испарение, температура воздуха, особенности подстилающей поверхности (облесенность, заболоченность, геологические условия и другие), площадь водосбора, длина реки и прочие факторы. Д   авление воздуха определяется изменением плотности воздуха, в результате изменения плотности происходит передвижение воздушных масс. Прогнозируя воздушные массы возможно прогнозирование метеорологических явлений.Рис. 2.6 - Схема определения расхода воды поплавками Приборы для измерения мутности Важным показателем качества воды, используемой практически для любой цели является наличие механических примесей - взвешенных веществ, твердых частиц ила, глины, водорослей и других микроорганизмов, и других мелких частиц. Допустимое количество взвешенных веществ колеблется в широких пределах, как и возможное их содержание. Взвешенные в воде твердые частицы нарушают прохождение света через образец воды и создают количественную характеристику воды, называемую мутностью. Мутность можно рассматривать как характеристику относительной прозрачности воды. Измерение мутности - это не прямое определение количества взвеси в жидкости, а измерение величины рассеяния света на взвешенных частицах. Мутность воды повышается при дождях, паводках, таянии ледников. Как правило, зимой уровень мутности в водоёмах наиболее низкий, наиболее высокий весной и во время летних дождей. Следует отметить, что на прозрачность воды влияет не только мутность, но и её цвет. В результате повышенной мутности ухудшается не только внешний вид воды, но и бактериологическая загрязненность, т.к. мутность защищает бактерии и микроорганизмы приультрафиолетовом обеззараживании воды или при любой другой процедуре дезинфекции. Мутность воды определяют фотометрически (турбидиметрически – по ослаблению проходящего света или нефелометрически – по светорассеянию в отраженном свете), а также визуально – по степени мутности столба высотой 10–12 см в мутномерной пробирке. Большинство современных мутномеров определяют рассеяние под углом 90°. Такие приборы называются нефелометрами или нефелометрическими турбидиметрами, чтобы показать их отличие от обычных турбидиметров, которые определяют соотношение между количеством прошедшего и поглощенного света. Благодаря своей чувствительности, точности и применимости в широком диапазоне размеров и концентраций частиц, нефелометр был признан в Стандартных методах как предпочтительный прибор для определения мутности воды. Современные мутномеры должны определять мутность воды от предельно высоких до предельно низких значений в широком диапазоне образцов с частицами различного размера и состава. Возможность прибора определять мутность в широких пределах зависит от конструкции прибора. Три основных узла нефелометра (источник света, детектор рассеянного света и оптическая геометрия), различия в этих узлах влияют на определение мутности прибором. Большинство измерений проводятся в диапазоне 1NTU и ниже. Для этого требуется стабильная работа мутномера, малое количество постороннего света и отличная чувствительность. В настоящее время в мутномерах применяются различные источники света, но самый распространенный - лампа накаливания. Такие лампы имеют широкий спектр, они просты, недороги и надежны. Свет от лампы количественно характеризуется цветовой температурой - температурой, которую должно иметь идеально черное тело, чтобы светиться таким же цветом. Цветовая температура белого каления и, следовательно, спектр свечения лампы зависят от приложенного к лампе напряжения. Производимые HACH турбидиметры для достижения максимальной стабильности используют комбинацию оптических устройств: детектор, расположенный под углом 90°, комбинацию детекторов проходящего света, прямого и обратного рассеяния и зеркала, отражающие только ИК излучение. В практических применениях помехи и погрешности представляют серьезную проблему, поскольку снижают точность любого прибора. Чтобы убедиться, что прибор работает должным образом и обеспечивает наиболее верный результат, важно проверять калибровку прибора. [6] Мутность р. Амур Мутность воды Амура за счет влияния Сунгари летом увеличивается в четыре раза. Шлейф более мутной сунгарийской воды хорошо виден на космических снимках и фиксируется в распределении по ширине реки различных химических веществ. Об этом же свидетельствует, в частности, тщательное изучение содержания тяжелых металлов и других ингредиентов в поперечном сечении р. Амур в 20 км выше г. Хабаровска, проведенное в октябре 2005 г. институтом водных и экологических проблем ДВО РАН в рамках Программы ДВО РАН «Комплексные экспедиционные исследования природной среды бассейна р. Амур». Анализы, выполненные в лаборатории физико-химических методов ИТиГ ДВО РАН, показывают, что у правого берега р. Амур в районе г. Хабаровск, вдоль которого течет в основном сунгарийский поток, вода содержит на 20-40% больше кобальта, железа, марганца и других металлов, чем у левого. Существенное загрязнение воды в Амуре, обусловленное стоком из реки Сунгари, было зафиксировано во время паводка в июле 1998 г. При снижении расходов воды в Амуре у Хабаровска ее мутность и минерализация существенно увеличивались, превышая фоновые показатели в 9-10 раз и достигая максимальных величин за весь период наблюдений. Ситуация с загрязнением реки Амур продолжает ухудшаться в связи с усилением хозяйственного использования водных, земельных и биологических ресурсов в бассейне Амура на территории России и особенно в Китае, а также участившимися в последнее время авариями на химических предприятиях, расположенных в бассейне реки Сунгари. [4] ЗАКЛЮЧЕНИЕ Гидроло́гия — наука, изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой, а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т. п.). Все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках. Основные научные задачи гидрологии состоят в исследовании закономерностей процессов в водных объектах, выявлении их взаимосвязей с процессами, протекающими в атмосфере, литосфере и биосфере с учётом влияния хозяйственной деятельности. Особое значение при этом имеет установление закономерностей круговорота воды на земном шаре, географического распределения различных гидрологических характеристик в глобальном масштабе и рассмотрение гидрологических процессов как важнейшего фактора в формировании географической оболочки Земли. Важной научной задачей гидрологии является также изучении режима и гидрологических процессов в отдельных речных бассейнах, океанах, морях, озёрах, водохранилищах. Одной из наиболее актуальных и сложных задач гидрологии в последнее время стали исследование влияния современного потепления климата на изменения в гидросфере планеты (Мировом океане, ледниках, водах суши) и разработка их прогноза. Помимо упомянутых научных задач перед гидрологией стоят и важные практические задачи, например, обеспечение гидрологическими данными различных отраслей экономики: промышленности и энергетики, сельского, водного, рыбного, коммунального хозяйства, водного транспорта и др., разработка научных основ рационального использования водных объектов и их охраны, а также мероприятий по предотвращению негативного воздействия вод на территории и социально-экономические объекты. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||