Гидрология рек

 

 

14. Русловы́е проце́ссы — совокупность явлений и процессов, происходящих под воздействием комплекса различных природных и антропогенных факторов, и выражающихся в изменениях формы и параметров речных русел. Одним из ярких проявлений русловых процессов является взаимодействие текущей воды и речного русла. Также существуют другие активные руслоформирующие факторы, определяющие русловые процессы (растительность, вечная мерзлота и др.). Действие активных руслоформирующих факторов сдерживают ограничивающие факторы (выходы неразмываемых пород, базис эрозии, коренные борта долины и др.).

Русловые процессы приводят к изменениям формы русла. Содержанием  русловых процессов является транспорт  наносов.

Тип руслового процесса –  это определенная схема деформации русла и поймы реки, возникающая  при определенном сочетании особенностей водного режим, стока наносов, ограничивающих деформации условий и отражающая доминирующую форму транспорта наносов.

Русловые процессы изучает  русловедение (теория русловых процессов).

15.Существуют различные типы русловых процессов. Среди них основные: меандрирование, русловая многорукавность, пойменная многорукавность (разветвлённое русло) и др. Также существуют различные промежуточные и крайние проявления русловых процессов.

Меандри́рование — тип русловых процессов, в виде последовательных стадий извилистости речного русла.

Руслова́я многорука́вность — тип русловых процессов, включающий образование, смещение и исчезновение русловых островов. Русловая многорукавность — это случай, когда река (или другой водоток) столь перегружена наносами, что для их транспорта предельный уклон оказывается недостаточным. Для обеспечения перемещения наносов река вынуждена расширять своё русло, то есть увеличивать фронт перемещения наносов.

Пойменная многорукавность — обобщающее название разных типов разветвлённых русел с разными типами русловых процессов в них.

Для многих типов русловых процессов выявлены закономерные схемы  развития речных русел. Например, при  меандрировании — смещение излучин, при русловой многорукавности — смещение вниз по течению русловых островов, при пойменной многорукавности — разработка, развитие и отмирание пойменных проток.

Отнесение конкретного участка  реки к соответствующему типу русловых процессов помогает дать прогноз  деформаций русла.

17.

 

18.

19. Теории и гипотезы происхождения подземных вод

Вопрос о происхождении  подземных вод издавна привлекал  к себе внимание исследователей. Долгое время существовали две теории, отрицавшие одна другую:

- теория инфильтрации, в  которой  утверждалось, что скопление  под-земной воды есть результат просачивания атмосферных осадков в почву и грунт,

- теория конденсации доказывающая, что источником происхождения  под-земных вод яв¬ляется водяной пар атмосферы, который вместе с воздухом попа-дает в холодные слои земной коры и там конденсируется.

К настоящему времени можно  считать установленным, что ос¬новным видом питания подземных вод зоны активного водообмена является инфильтрация (просачивание) атмосферных осадков. Часть подземных вод образуется путем конденсации и сорбции.

Единой точки зрения по вопросу формирования запасов под¬земных вод в глубоких недрах земной коры в настоящее время нет. Различные взгляды отражены в трех основных гипотезах происхож¬дения подземных вод:

1) Магматическое и метаморфическое.  Воды возникают на больших  глубинах из диссо¬циированных ионов Н и О2 или паров воды, поднимающихся из магматической или метаморфической зоны. Начало этим водам дают газовые магматические выделения или воды, которые входят в состав гидратных минера-лов. На земную поверхность эти воды могут выходить в виде ми¬неральных источников с высокой температурой

2) Седиментационное. К таким водам относятся воды древних морей, лагун, озер, накапливающиеся в осадочных тол¬щах в процессе осадконакопления на дне водоемов. Воды эти, по¬гребенные последующими отложениями, сохраняются в глубоких закрытых пластах в течение длительного геологического времени

3) Поверхностное - атмосферное.

 

 

20. Классификация подземных вод по условиям их происхождения

В соответствии с изложенными  выше теориями и гипотезами подземные  воды подразделяются на следующие группы.

1. Вадозные воды, подразделяющиеся  на инфильтрационные — воды, просачивающиеся  сквозь зернистые породы; инфлюационные — воды, втекающие с поверхности по трещинам и пустотам горных пород; конденсационные — воды, обра¬зующиеся из парообразной влаги воздуха, заключенного в подземных порах, трещинах и других пустотах. Вадозные воды — поверх¬ностного (атмосферного) происхождения, представляют в процессе их подземного стока одно из звеньев общего круговорота воды.

2. Ювенильные — воды  магматического и метаморфического происхожде-ния.

3. Седиментационные воды.

Выделить воды «однородного»  генезиса затруднительно. В ходе геологиче-ской истории в одной и той же геологической структуре возможна смена вод раз-личного происхождения.

 

 

21. По условиям залегания подземные воды подразделяются на несколько видов:

почвенные;

грунто́вые;

межпластовые;

артезианские;

минеральные.

Почвенные воды заполняют  часть промежутков между частицами  почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися  под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

Грунто́вые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Межпластовые воды — нижележащие  водоносные горизонты, заключенные  между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.

По условиям движения в  водоносных слоях различают подземные  воды, циркулирующие в рыхлых (песчаных, гравийных и галечниковых) слоях  и в трещиноватых скальных породах.

В зависимости от залегания, характера пустот водовмещающих  пород, подземные воды делятся на:

поровые — залегают и циркулируют в четвертичных отложениях: в песках, галечниках и др. обломочных породах;

трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках);

карстовые (трещинно-карстовые) — в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.).

 

22.

 

 

 

23. Характер взаимосвязи между речными и подземными водами различен. В зависимости от условий залегания водоносного пласта, глубины вреза речных долин и положения мест выхода подземных вод на поверхность по отношению к высоте стояния уровня воды в реке возникают различные условия для гидравлической связи речных и подземных вод. Гидравлическая связь может быть постоянной, периодической или отсутствовать вовсе.

При отсутствии гидравлической связи колебания уровня подземных  вод не определяются колебаниями  уровня воды в реке. Это характерно для случая, когда грунтовой поток, направленный к реке, выходит на поверхность на склонах речных долин  выше наивысшего уровня воды в реке.

При наличии гидравлической связи возможно несколько вариантов  взаимосвязи поверхностных и подземных вод.

1.     Грунтовые  воды питают реку при низком  стоянии уровня воды в ее  русле. При прохождении половодья,  когда подъем воды в реке  значительно превышает уровень  стояния грунтовых вод, происходит  фильтрация речных вод в берега (связь временная).

2.     Запасы грунтовых  вод постоянно пополняются за  счет фильтрации речных вод.  Это происходит вследствие того, что уровни в реке всегда  стоят выше зеркала грунтовых  вод. Эта связь постоянна. Характерна для засушливых районов.

3.     Река получает  питание из напорного водоносного  пласта, имеющего постоянную гидравлическую  связь с рекой. Это питание  осуществляется либо путем непосредственного  поступления напорных вод в  русло реки по тектоническим  разломам и трещинам, либо путем  напорной фильтрации через водоупорную  кровлю или через пласты водопроницаемых  пород, воды которых дренируются  реками.

 

 

24. На склонах долин, оврагов, по склонам гор, в пониженных местах котловин часто наблюдаются выходы водоносных пластов на поверхность земли.

Если водоносный пласт  обнажен до уровня циркулирующих  в нем вод, то в месте пересечения  зеркала подземных вод с поверхностью земли подземные воды выходят на поверхность.

Различают пластовые выходы и источники (родники).

Пластовые выходы проявляются  в равномерном увлажнении склона на относительно большом расстоянии вдоль пересечения его с водоносным пластом. Сосредоточенные выходы подземных  вод в виде отдельных струй  или потоков называются источниками (родниками).

По характеру выхода и  условиям питания источники обычно подразделяются на нисходящие и восходящие.

Нисходящие представляют собой свободный сток воды из водоносных горизонтов (обычно грунтовой и межпластовой) со свободной поверхностью.

К восходящим относятся выходы напорных вод.

Под режимом источника  понимают изменение во времени его  дебита, состава и температуры. Знание указанных элементов режима позволяет  установить природу источников, условия и площадь их питания.

По особенностям режима все  источники можно подразделить на:

постоянно действующие,

сезонно действующие,

ритмически действующие (имеют  достаточно правильную периодичность  или ритмические колебания дебита и напора).

К особой группе источников, встречаемых в районах молодой  вулканической деятельности, относятся  гейзеры, получившие свое название от района Гейзер в Исландии, где они  впервые были исследованы.

Специфической и отличительной  чертой гейзеров является характер выхода воды на поверхность, вызванного давлением  водяных паров, образовавшихся в  глубоких частях каналов гейзеров.

Механизм действия гейзеров сводится к следующему.

В канале гейзера инфильтрационная вода образует столб, который давит  на более глубокие, ранее поступившие  в канал части воды, благодаря  чему эта вода на глубине, несмотря на высокую температуру недр, не вскипает при температуре 100 °С. Когда же вода в нижних частях канала перегревается на несколько градусов, происходит бурное выделение паров и вода выбрасывается фонтаном на поверхность. Гейзеры действуют периодически.

Ритм извержения гейзера  изменяется в зависимости от геологического строения и метеорологических условий  района источника, истории его развития и особенностей выводного канала.

Районами распространения  гейзеров на земном шаре являются: Исландия, Италия, США (Йеллоустонский парк), о-ва Новая Зеландия, Ява, Россия (восточная и южная части п-ова Камчатки).

 

25. Закономерности распространения  подземных вод зависят от многих  геологических и физико-географических  особенностей территории. В пределах  платформ и краевых прогибов  развиты артезианские бассейны  и склоны (на территории CCCP, например, Западносибирский артезианский бассейн, Московский артезианский бассейн, Прибалтийский артезианский бассейн). На платформах в районах поднятий докембрийского кристаллического фундамента (Украинский щит, Анабарский массив и др.) и в горноскладчатых областях развиты подземные воды трещинного типа. Своеобразные гидрогеологические условия, определяющие характер циркуляции и состав подземных вод, создаются в областях развития многолетнемёрзлых горных пород, где формируются надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные воды.

 

26. Озерные котловины могут быть как эндогенного, так и экзогенного происхождения, что самым существенным образом отражается на их размерах, форме, водном режиме.

Самые крупные озерные  котловины тектонического происхождения. Они расположены либо в простых  тектонических структурах – в  синеклизах на равнинах (Ильмень, Чад), либо в предгорных и межгорных прогибах (Балхаш), либо в грабенах-рифтах (Байкал, Ньяса, Танганьика). Но большинство крупных озерных котловин имеет сложное тектоническое происхождение, в их образовании участвуют как вогнутые складки, так и разрывы земной коры (Иссык-Куль. Виктория и др.). Все тектонические озера отличаются большими размерами и значительными глубинами, а рифтовые – вытянутой и узкой формой в плане, очень большой глубиной, крутыми склонами. Днища многих глубоких озер лежат ниже уровня Мирового океана, имея зеркало воды выше уровня,– это криптодепрессии (Байкал, Ладожское и др.). В расположении тектонических озер наблюдаются определенные закономерности: они сосредоточены вдоль разломов земной коры (Сирийско-Африканская и Байкальская рифтовые зоны) либо обрамляют щиты: вдоль Канадского щита расположились Большое Медвежье, Большое Невольничье, Виннипег, Атабаска, Великие Северо-Американские озера; вдоль Балтийского щита – Выгозеро, Сегозеро, Онежское, Ладожское и др.

Вулканические озера занимают кратеры и кальдеры потухших вулканов или углубления на поверхности застывших  лавовых потоков (Кроноцкое озеро на Камчатке, озера Явы, Новой Зеландии).