Содержание

1. Подземные воды зоны многолетней мерзлоты 3

2. Типы водохранилищ, их заиление, водные массы и 5

влияние на речной сток и окружающую среду. 5

3. Термический и ледовый режим рек. 9

4. Структура и водные массы Мирового океана 12

5. Дать гидрохимическую и гидробиологическую характеристику близлежащей к вам реки 14

Список литературы 17

1. Подземные воды зоны многолетней мерзлоты

Воды зоны многолетней мерзлоты — подземные воды, приуроченные к зоне многолетней мерзлоты.

Подземные воды в своем распространении тесно связаны с пространственным положением ММП, являющихся водоупором. Одна из первых классификаций подземных вод криолитозоны была предложена Н.И. Толстихиным. Последующие исследования внесли в указанную классификацию уточнения и дополнения. Схема различных категорий подземных вод по отношению к мерзлым породам, предложенная Н.Н. Романовским. В ней выделяются: 1) надмерзлотные воды сезонно-талого слоя, 2) надмерзлотные воды несквозных таликов, 3) воды сквозных таликов, 4) подмерзлотные воды.

Надмерзлотные воды сезонно-талого слоя образуются при оттаивании верхней части пород в летне-осеннее время. Основное питание их происходит за счет атмосферных осадков. Их движение происходит в соответствии с уклоном поверхности Земли с наиболее приподнятых и расчлененных участков к пониженным. На плоских поверхностях движение или очень замедлено, или совсем отсутствует. По составу это преимущественно пресные гидрокарбонатные воды.

К надмерзлотным водам несквозных таликов относятся подозерные, подрусловые и прирусловые пойменные несквозные талики, существующие благодаря отепляющему воздействию водоемов и водотоков. Особое значение имеют подрусловые талые воды, приуроченные к руслам рек и ручьев. Чем больше речной поток, тем шире и мощнее подрусловой талик. Питание этих вод происходит главным образом за счет инфильтрации атмосферных осадков и частично речных вод, вследствие чего они слабо минерализованы. Подрусловые талые воды движутся вдоль долины реки и имеют сток в течение года. Кроме того, в них местами происходит питание и разгрузка глубинных вод. Таким образом, с подрусловыми таликами связаны основные запасы грунтовых вод, что имеет важное значение для целей водоснабжения, особенно в северной части геокриологической зоны. Прирусловые пойменные талики приурочены к прирусловым отмелям, косам, нижним частям пойм, испытывающим временное отепляющее воздействие во время половодий. Поверхностный сток в них является периодическим.

Воды подозерных несквозных таликов характеризуются застойным режимом и в некоторых из них наблюдается сероводородное заражение.

Воды сквозных таликов. Среди них выделяются:

1) инфильтрационные талики, имеющие нисходящее движение и образующиеся в результате инфильтрации атмосферных осадков или инфлюации (втекания) поверхностных вод по зонам разрывных тектонических нарушений или карстовым каналам. Эти воды питают подземные воды глубокого стока (подмерзлотные и межмерзлотные);

2) напорно-фильтрационные талики, подземные воды которых обладают напором и характеризуются восходящим направлением движения. По таким таликам местами происходит разгрузка глубоких подмерзлотных и межмерзлотных вод.

Подмерзлотные воды, располагающиеся непосредственно ниже подошвы многолетнемерзлых пород, называются контактирующими. Они приурочены к различным по составу и проницаемости горным породам и всегда обладают напором. Местами вскрытые буровыми скважинами подмерзлотные воды фонтанируют (рис. 1). Глубина залегания их различна, что обусловлено мощностью ММП, которые являются криогенным водоупором. Температура их также неодинакова. Среди них выделяются воды с положительной и отрицательной температурами. По степени минерализации воды с положительной температурой (>0^o С) - пресные и солоноватые. С отрицательной температурой - воды соленые и рассолы. Такие высокоминерализованные воды называют криогалинными или криопэгами. Местами они достигают значительной мощности, как бы наращивая снизу криолитозону. Помимо контактирующих подмерзлотных вод выделяются неконтактирующие, т.е. отделенные от подошвы мерзлой толщи водонепроницаемыми породами. Такие воды в большинстве случаев обладают напором, что подтверждается данными скважин.

Рис. 1. Подземные воды зоны многолетней мерзлоты (по Н.Н. Романовскому):А - надмерзлотные воды сезонно-талого слоя (СТС); Б - воды сквозного дождевально-радиационного талика; В - надмерзлотные воды подозерного несквозного талика; Г- воды сквозного подруслового талика; Д- внутримерзлотные воды; Е - межмерзлотные воды; Ж - подмерзлотные воды, неконтактирующие, безнапорные; З- подмерзлотные воды, неконтактирующие, напорные; И - подмерзлотные воды, контактирующие, напорные; 1- песчано-галечные отложения, 2- щебень и дресва, 3- щебень и дресва с супесчаным заполнителем,4- трещиноватые сланцы; 5- нетрещиноватые сланцы; 6- зона разлома, 7- граница ММП, 8- граница СТС, 9- уровень подземных вод, 10- направление движения подземных вод, 11- буровые скважины

В южных районах криолитозоны (при островном расположении ММП) неконтактирующие подземные воды отделены от подошвы мерзлой зоны водопроницаемыми породами, имеют ненапорный свободный уровень и связаны в единую систему с таликами, разделяющими мерзлые острова (рис.1, Ж).

Межмерзлотные и внутримерзлотные воды наблюдаются в слоях, линзах и других формах, ограниченных ММП или сверху и снизу (рис. 1, Е), или с бортов, в условиях поступления вод глубинного стока. Межмерзлотные воды обычно имеют гидравлическую связь с другими типами вод криолитозоны. Внутримерзлотные воды ограничены ММП со всех сторон и не связаны с другими типами вод (рис.1, Д). Межмерзлотные водоносные линзы образуются под обмелевшими и осушенными озерами.

1. Типы водохранилищ, их заиление, водные массы и влияние на речной сток и окружающую среду

Водохранилища — ключевые, базовые элементы гидротехнических и водохозяйственных систем любого ранга, поскольку именно они позволяют осуществить регулирование водных ресурсов, преобразование гидросферы в желаемом для общества направлении.

К внутренним водоемам относят озера, лиманы, водохранилища, пруды. Водохранилища и пруды — очень похожие объекты. Разница между ними в размерах, но имеют значение и менее очевидные признаки.

В разных странах приняты разные количественные критерии, отличающие водохранилища от прудов. В США водохранилищем называется водоем, полезная (регулируемая) емкость которого превышает 5 тыс. акрофутов, т. е. 6,17 млн. куб. м. Водоемы, имеющие меньший полезный объем, называются прудами. В СССР и большинстве стран Западной Европы к водохранилищам относят водоемы емкостью более 1 млн. куб. м.

Водохранилищами следует считать искусственно созданные долинные, котловинные и естественные озерные водоемы с замедленным водообменом, полным объемом более 1 млн. куб. м, уровенный режим которых постоянно регулируется (контролируется) гидротехническими сооружениями в целях накопления и последующего использования запасов вод для удовлетворения хозяйственных и социальных потребностей. Отметим, что использование водохранилищ связано не только с безвозвратным изъятием воды. Для рыбного хозяйства, рекреации, охлаждения агрегатов электростанций, поддержания гарантированных судоходных глубин в пределах водохранилища и т. п. нужна акватория и водная масса в целом, а не только полезный объем, т. е. ежегодно расходуемый запас воды.

У водохранилищ нет природных аналогов. Лишь по форме чаши с ними сходны завально-запрудные озера. Отметим наиболее важные особенности водохранилищ.

1. Водохранилища — антропогенные, управляемые человеком объекты, но они испытывают также и сильнейшее воздействие природных (прежде всего гидрометеорологических) факторов, поэтому как объекты изучения, использования и управления занимают промежуточное положение между «чисто природными» и «чисто техническими» образованиями. Это дает право именовать их природно-техническими системами.

2. Водохранилища заметно, а нередко и значительно воздействуют на окружающую среду, вызывая изменения природных и хозяйственных условий на прилегающих территориях. Естественно, что наряду с заранее запланированными благоприятными последствиями возникают также и последствия негативного, неблагоприятного характера.

3. Водохранилищам свойственна особая система так называемых внутриводоемных процессов — гидрологических, гидрофизико-химических и гидробиологических.

4. Водохранилища — водоемы, наиболее интенсивно используемые различными отраслями хозяйства. На каждом значительном водохранилище формируется водохозяйственный комплекс (ВХК).

Среди компонентов ВХК, т. е. всех отраслей хозяйства, использующих водохранилище и реку в нижнем бьефе, выделяют участников ВХК — отрасли, заинтересованные в создании водохранилища и финансирующие его. Остальные отрасли используют водохранилище, поскольку оно существует. Участники ВХК предъявляют различные, а подчас и противоречивые требования к режиму использования водохранилищ.

5. Для водохранилищ как природно-хозяйственных объектов характерна чрезвычайно высокая динамичность развития (эволюции).

Водохранилища — управляемые объекты. Это означает, что основные параметры водохранилища (объем, площадь, место расположения и режим регулирования), а вместе с ними и многие другие характеристики определяются человеком на стадии проекта; в составе гидроузлов имеются специальные технические системы, сооружения и устройства (гидротурбины, водосбросные отверстия с затворами), позволяющие изменять объем и уровень воды в водохранилище. Главная особенность решений, связанных с эксплуатацией водохранилищ, — некоторая неопределенность, обусловливаемая стохастическим (вероятностным) характером направленности и интенсивности гидрометеорологических процессов в водосборном бассейне.

Водохранилища следует рассматривать как природно-технические системы, комплексы, которые состоят из природной и технической подсистем, диалектически взаимодействующих между собой. Учет этого взаимодействия может существенно увеличить возможности рационального и комплексного использования водохранилищ, а игнорирование — привести к значительным потерям. Управляя технической подсистемой водохранилищ, человек может вызвать развитие таких процессов, явлений и эффектов в природной подсистеме, которые он пока не в состоянии предотвратить либо их преодоление требует значительных затрат трудовых и материальных ресурсов. Поэтому управляемыми объектами водохранилища можно считать лишь частично.

Непосредственно и полностью человек управляет только запасами воды, а экосистемой и геосистемой водохранилища — частично и косвенно.

При создании водохранилищ происходят многообразные изменения природных и хозяйственных условий на территориях, как непосредственно прилегающих к новому водоему, так и на удаленных от него вниз по течению реки. Масштабы, глубина и направленность этих изменений определяются размерами нового водоема (площадь, объем водной массы, длина, ширина) и своеобразием природных условий района, которые могут ослаблять или, наоборот, усиливать влияние водохранилища. Когда говорят, что водохранилищам присуща особая система внутриводоемных процессов, имеют в виду, что свойственные им гидрологические, гидрофизико-химические и гидробиологические процессы не идентичны тем, которые наблюдаются в других водных объектах — озерах, реках и каналах. Ведущими факторами, определяющими специфику взаимосвязанных и взаимообусловленных внутриводоемных процессов в водохранилищах, служат водообмен и уровенный режим водоема. Один из показателей водообмена — период, в течение которого происходит полная смена водной массы: для водохранилищ разного типа он может составлять от нескольких суток до нескольких лет.

Амплитуда колебаний уровня воды в разных водохранилищах изменяется также в широких пределах — от нескольких десятков сантиметров для равнинных водохранилищ до многих десятков и даже более 100 м для горных водохранилищ.

Именно эти факторы и отличают условия развития внутриводоемных процессов в водохранилищах от тех, которые характерны для озер и рек. Проявляется это в том, что в водохранилищах создаются активные гидродинамические зоны транзитного стока, т. е. направленного движения воды к плотине, и образуются зоны водоворотных циркуляции, когда частицы воды перемещаются по очень сложным замкнутым траекториям. Наличие такой сложной гидродинамической структуры определяет многие важные для водоемов особенности: формирование и движение водных масс; термический, газовый и биогенный режимы; перемещение и осаждение минеральных и органических взвесей; процессы самоочищения воды и, наконец, жизненно важные условия обитания бактерий, организмов, живущих в толще воды (планктон), донных организмов (бентос), водной растительности, рыб.

Процессы трансформации вещества и энергии в водохранилищах имеют иные, чем в озерах и реках, масштабы, направленность, интенсивность и длительность. Это выражается в показателях качества воды, в структуре и продуктивности водных экосистем. В целом водохранилища можно рассматривать как своеобразные огромные преобразователи и аккумуляторы вещества и энергии, но только не автономные, как, например, озера. Рекам же в отличие от водоемов с замедленным водообменом, наоборот, свойствен поточный механизм преобразования вещества и энергии.

Этот накопительный эффект водохранилищ имеет как положительное (осветление воды, снижение ее цветности, уменьшение содержания вредных бактерий), так и отрицательное значение (уменьшение самоочищающей способности воды, образование застойных зон, большее, чем в реках, прогревание воды, особенно на мелководьях, и как следствие — евтрофирование новых водоемов). Характерные примеры евтрофирования водохранилищ: избыточное развитие синезеленых водорослей (цветение воды), чрезмерное продуцирование биомассы водной растительности (заболачивание акватории). Иначе говоря, для многих гидробионтов в водохранилищах создаются не самые лучшие условия; они к тому же усугубляются недостаточно благоприятным уровенным режимом. Это в итоге существенно отражается на количестве и качестве хозяйственно наиболее ценной для человека рыбной продукции.

Возрастающее экономическое значение водохранилищ, особенно крупных, выражается в формировании водохозяйственных комплексов. Водохранилища оказываются вовлеченными в систему связей и отношений не только собственно водохозяйственных, но и социально-экономических. Даже когда водохранилище создается в интересах только одной отрасли, со временем и другие отрасли хозяйства оказываются заинтересованными в его использовании.

Водохранилища посредством гидравлических и водохозяйственных связей неизбежно оказываются также включенными в сложную разветвленную систему природно-хозяйственных отношений сначала в пределах участка реки, затем в пределах речного бассейна; в дальнейшем с развитием межбассейновых перебросок поверхностного стока ключевая роль водохранилищ распространится на еще большие регионы.