- •Isbn 978-5-06-005815-4 © фгуп «Издательство «Высшая школа», 2007
- •Предисловие
- •Введение
- •Вода в природе и жизни человека
- •Водные объекты. Понятие о гидросфере
- •Гидрологический режим и гидрологические процессы
- •Науки о природных водах
- •Методы гидрологических исследований
- •Использование природных вод и практическое значение гидрологии
- •2. В числителе приведено полное, в знаменателе — безвозвратное водопотребление.
- •Глава 1 химические и физические свойства природных вод
- •Вода как вещество, ее молекулярная структура и изотопный состав
- •1.2. Химические свойства воды. Вода как растворитель
- •1.3. Физические свойства воды 1.3.1. Агрегатные состояния воды и фазовые переходы
- •Плотность воды
- •Тепловые свойства воды
- •Некоторые другие физические свойства воды
- •Глава 2 физические основы гидрологических процессов
- •Фундаментальные законы физики и их использование при изучении водных объектов
- •Водный баланс
- •Баланс содержащихся в воде веществ
- •Тепловой баланс
- •Основные закономерности движения природных вод
- •Классификация видов движения воды
- •Расход, энергия, работа и мощность водных потоков
- •Силы, действующие в водных объектах
- •Уравнение движения водного потока
- •Вертикальная устойчивость вод
- •Глава 3 круговорот воды в природе и водные ресурсы земли
- •Вода на земном шаре
- •Современные и ожидаемые изменения климата и гидросферы земли
- •Круговорот теплоты на земном шаре и роль в нем природных вод
- •Круговорот воды на земном шаре
- •И водные ресурсы Земли», 1974)
- •Вод в грунтах
- •Круговорот содержащихся в воде веществ
- •Влияние гидрологических процессов на природные условия
- •Водные ресурсы земного шара, частей света и россии
- •Та блица 3.6. Средние многолетние (1930—2000) водные ресурсы России*
- •Глава 4 гидрология ледников
- •Происхождение ледников и их распространение на земном шаре
- •Типы ледников
- •Образование и строение ледников
- •Питание и абляция ледников, баланс льда и воды в ледниках
- •Режим и движение ледников
- •Роль ледников в питании и режиме рек. Практическое значение горных ледников
- •Глава 5 гидрология подземных вод
- •Происхождение подземных вод и их распространение на земном шаре
- •Физические и водные свойства грунтов. Виды воды в порах грунтов
- •Физические свойства грунтов
- •Виды воды в порах грунта
- •5.2.3. Водные свойства грунтов
- •Классификация подземных вод. Типы подземных вод по характеру залегания
- •Воды зоны аэрации. Почвенные воды, верховодка, капиллярная зона
- •Воды зоны насыщения. Грунтовые воды
- •5.3.5. Другие типы подземных вод
- •Движение подземных вод
- •Водный баланс и режим подземных вод
- •Водный баланс подземных вод
- •5.5.2. Водный режим зоны аэрации
- •Режим грунтовых вод
- •Провинции: а — кратковременного питания, б— сезонного питания, в — круглогодичного питания (I—XII — месяцы)
- •Взаимодействие поверхностных и подземных вод. Роль подземных вод в питании рек.
- •Практическое значение и охрана подземных вод
- •Глава 6 гидрология рек
- •Реки и их распространение на земном шаре
- •Водосбор и бассейн реки
- •По линии а — б:
- •Сток; 8 — русла рек
- •Морфометрические характеристики бассейна реки
- •Физико-географические и геологические характеристики бассейна реки
- •Река и речная сеть
- •Долина и русло реки
- •Продольный профиль реки
- •Плес; Пр — перекат
- •Питание рек
- •Виды питания рек
- •Классификация рек по видам питания
- •Расходование воды в бассейне реки
- •Водный баланс бассейна реки
- •Уравнение водного баланса бассейна реки
- •Структура водного баланса бассейна реки
- •Водный режим рек
- •Виды колебаний водности рек
- •1 Числитель — данные за 1942—1955 гг., знаменатель — за 1956—1969 гг. 2 Данные за 1941— 1967 гг. 3 Данные за 1968—1987 гг. Прочерк означает отсутствие данных.
- •Фазы водного режима рек. Половодье, паводки, межень
- •Расчленение гидрографа по видам питания
- •Классификация рек по водному режиму
- •Типы: а — дальневосточный (р. Витим, г. Бодайбо, 1937 г.); 6 — тянь-шанский (р. Терек, с. Казбеги,
- •1937 Г.) (I—XII — месяцы)
- •Речной сток
- •Составляющие речного стока
- •Факторы и количественные характеристики стока воды
- •Пространственное распределение стока воды на территории снг
- •Движение воды в реках
- •Распределение скоростей течения в речном потоке
- •Динамика речного потока
- •Закономерности трансформации паводков
- •Движение речных наносов
- •Происхождение, характеристики и классификация речных наносов
- •Частиц, мм 1,0 0,5 0,2 0,1 0,05 0,01 0,005 0,001
- •Движение влекомых наносов
- •Движение взвешенных наносов
- •Сток наносов
- •И связи между ними (б):
- •Русловые процессы
- •Физические причины и типизация русловых процессов
- •Микроформы речного русла и их изменения
- •Мезоформы речного русла и их изменения
- •Макроформы речного русла и их изменения
- •Деформации продольного профиля русла
- •Устойчивость речного русла
- •Термический и ледовый режим рек 6.12.1. Тепловой баланс участка реки
- •Ледовые явления
- •Основные черты гидрохимического и гидробиологического режима рек
- •Гидрохимический режим рек
- •Гидробиологические особенности рек
- •Устья рек
- •Факторы формирования, классификация и районирование устьев рек
- •С блокирующей косой
- •Особенности гидрологического режима устьевого участка реки
- •Особенности гидрологического режима устьевого взморья
- •Практическое значение рек. Влияние хозяйственной деятельности на режим рек
- •Практическое значение рек и типизация хозяйственных мероприятий, влияющих на речной сток
- •Влияние на речной сток хозяйственной деятельности на поверхности речных бассейнов
- •Влияние на речной сток хозяйственной деятельности, связанной с непосредственным использованием речных вод
- •2 4 6 8 1012141618202224 Часы
- •6.15.4. Гидролого-экологические последствия антропогенных изменений стока рек
- •Глава 7 гидрология озер
- •7.1. Озера и их распространение на земном шаре
- •Профиль берега
- •Водный баланс озер
- •Уравнение водного баланса озера
- •Структура водного баланса озера
- •Водообмен в озере
- •Колебания уровня воды в озерах
- •Термический и ледовый режим озер
- •Тепловой баланс озер
- •Термическая классификация озер
- •Термический режим озер в условиях умеренного климата
- •Ледовые явления на озерах
- •Основные особенности гидрохимических и гидробиологических условий. Донные отложения озер
- •Гидрохимические характеристики озер
- •Гидробиологические характеристики озер
- •Наносы и донные отложения в озерах
- •Водные массы озер
- •Изменения гидрологического режима каспийского и аральского морей
- •Проблемы, связанные с судьбой Каспийского и Аральского морей
- •Каспийское море
- •Влияние озер на речной сток. Хозяйственное использование озер
- •Глава 8 гидрология водохранилищ
- •Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре
- •Типы водохранилищ
- •Основные характеристики водохранилищ
- •Водный режим водохранилищ
- •Термический и ледовый режим водохранилищ
- •Гидрохимический и гидробиологический режим водохранилищ
- •Заиление водохранилищ и переформирование их берегов
- •Водные массы водохранилищ
- •Влияние водохранилищ на речной сток и окружающую природную среду
- •Глава 9 гидрология болот
- •Происхождение болот и их распространение на земном шаре
- •Типы болот
- •Строение, морфология и гидрография торфяных болот
- •Развитие торфяного болота
- •Фазы: 7 —низинная; 2—переходная; 3— 6— верховая;
- •Водный баланс и гидрологический режим болот
- •Влияние болот и их осушения на речной сток. Практическое значение болот
- •Глава 10 гидрология океанов и морей
- •Мировой океан и его части. Классификация морей
- •Происхождение, строение и рельеф дна мирового океана. Донные отложения
- •Происхождение ложа океана
- •Рельеф дна Мирового океана
- •Донные отложения
- •Водный баланс мирового океана
- •Солевой состав и соленость вод океана
- •Солевой состав вод океана
- •Распределение солености в Мировом океане
- •Термический режим мирового океана
- •Тепловой баланс Мирового океана
- •Распределение температуры в Мировом океане
- •2,7 3,8 5,5 4,4 2,9 2,2 Южное полушарие
- •Факторы, определяющие плотность морской воды
- •Распределение плотности в Мировом океане
- •Морские льды
- •Ледообразование в море
- •Физические свойства морского льда
- •Движение льдов
- •10.7.4. Ледовитость океанов и морей
- •Оптические свойства морской воды
- •Акустические свойства морской воды
- •Волны зыби
- •Деформация волн у берега
- •Волны цунами
- •Внутренние волны
- •Приливы
- •Основные элементы приливов
- •Приливообразующая сила
- •Статическая и динамическая теории приливов. Строение приливной волны и приливные течения
- •Разложение уравнения приливной волны. Гармонические постоянные. Таблицы приливов
- •Приливы в ограниченном водоеме. Сейши
- •Морские течения
- •10.12.1. Силы, формирующие течения. Классификация морских течений
- •Теория ветровых течений
- •Течение
- •Плотностные течения
- •Циркуляция вод в Мировом океане
- •Уровень океанов и морей
- •Кратковременные колебания уровня
- •Сезонные колебания уровня
- •Водные массы океана
- •Основы учения о водных массах
- •Основы г, s-анализа водных масс
- •Водные массы Мирового океана
- •Взаимодействие океана и атмосферы. Океан и климат
- •Ресурсы мирового океана и его экологическое состояние
- •Ресурсы Мирового океана
- •Литература Основная
- •Богословский б. Б. И др. Общая гидрология,— ji.: Гидрометеоиздат, 1984,—356 с.
- •VI Всероссийский гидрологический съезд. 28 сентября — 1 октября 2004 г. Санкт- Петербург. Тезисы докладов. СПб.: Гидрометеоиздат, 2004.
- •Типы рек
Движение льдов
Почти все льды в море находятся в постоянном движении и называются плавучими, лишь небольшая часть льдов неподвижна. Находясь в непосредственной близости от береговой линии, они примерзают к берегу, поэтому и называются береговым припаем или просто припаем. Обычно припай имеет небольшую ширину — сотни метров, километры, но на некоторых участках ширина его достигает сотни километров, например в море Лаптевых.
Дни жен не льда вызывается двумя причинами: течениями и ветром. Как правило, обе причины действуют одновременно, создавая сложную систему движения льдов. Более отчетливо сказывается !Х)ЛЬ приливных течений. Они, изменяясь и повторяясь дважды в вызывают явление сжатий и разрежений льда также дважды в сутки. Велика роль течений и в формировании системы движения пЬла- переноса его в течение длительных промежутков времени, стер определяет движение льда только в период своего действия, акономерности движения льдов под действием ветра — дрейф льда —
установил Ф. Нансен в результате обработки наблюдений во время экспедиции на «Фраме» в Северном Ледовитом океане (1893—1896). Оказалось, что скорость льда меньше скорости ветра, его возбудившего, приблизительно в пятьдесят раз, т. е. Ул = 0,02 Ж, где Ул и W— скорости льда и ветра соответственно. При этом лед движется не по направлению ветра, а отклоняется от него на 30° вправо в Северном полушарии в связи с действием отклоняющей силы вращения Земли (Кориолиса). Н. Н. Зубов дополнил эти «правила Нансена» еще двумя «правилами Зубова»: лед дрейфует вдоль изобары (линии равного атмосферного давления) так, что высокое давление лежит справа по движению льда (в Северном полушарии), а скорость дрейфа пропорциональна горизонтальному градиенту атмосферного давления. Эти «правила Зубова» очень удобны в практическом применении и широко используются. Они же позволяют вычислить дрейф льдов на больших пространствах для выяснения его генеральной схемы.
Ветер, перемещая разреженные льды, создает на поверхности ! моря скопления льда, полосы и пространства чистой воды, полыньи. Он же вызывает торошение, разрушение льдов и т. д.
10.7.4. Ледовитость океанов и морей
Под ледовитостъю следует понимать сложную характеристику ледовых условий, связанную с массой льда, определяемой площадью льда, его средней толщиной и плотностью, сроками появления и исчезновения льда, продолжительностью ледостава и т. д. Из-за сложности учета всех компонентов, характеризующих ледовитость моря, пользуются приближенной оценкой ледовитости по площади, ( занятой льдом, причем нередко выражают ее в процентах. Помимо ледовитости, рассматривают также густоту (сплоченность) льда, которая оценивается, подобно облачности, в баллах. За десять баллов принимается поверхность, полностью покрытая льдом, чистая вода — ноль баллов.
Уже было сказано, что в Мировом океане льды при их наибольшем развитии занимают больше 30 млн км2, т. е. около 10 % его площади. Наибольшее развитие льдов в Арктике и в Антарктике не совпадает по времени: когда на севере максимум, на юге минимум развития, и наоборот.
Можно подразделить отдельные районы океанов и морей на ледовые (или ледовитые), замерзающие и безледные. Ледовые районы можно разделить на полярные, в которых льды существуют круглый год и даже летом ледовитость не бывает меньше 50 %, и субполярные, в которых ледовитость летом сильно уменьшается, в некоторые годы льды исчезают вовсе. Замерзающие моря летом полностью очищаются от льдов, но зимой могут иметь большую или меньшую ледовитость. В безледных районах льдов не бывает, хотя
Б умеренных широтах в особо суровые зимы в виде исключения они могут появляться.
Ледовые районы могут иметь лед разного происхождения: собственный, появившийся на месте (как в полярных морях), или принесенный из других районов, как, например, лед в районе Ньюфаундленда.
В Арктике к апрелю — месяцу наибольшего развития ледяного покрова — полностью покрыты плавучим льдом все моря, за исключением части Баренцева и Норвежского: воды теплого Норвежского течения и его ветви — Нордкапского течения — за зиму не охлаждаются до температуры замерзания. Летом во всех морях Арктики открываются большие пространства чистой воды, преимущественно у берегов. Льды при этом остаются во всех морях, но скапливаются в некоторых районах, образуя ледяные массивы. Их насчитывается десять в морях российской Арктики и четыре в американском секторе. Ледяные массивы создаются системой течений и ветров и характеризуются приуроченностью к определенному географическому району и большой густотой льда — не меньше шести баллов.
В Антарктике льды существуют круглый год, но площадь, занятая ими, в течение года изменяется. При наибольшем развитии ледяного покрова в сентябре кромка льда проходит приблизительно по 60° ю. ш., поднимаясь до 55° к югу от Африки и спускаясь до 65е в районе к юго-западу от Южной Америки. В Антарктике весьма часто встречаются айсберги, причем они могут существовать долго и очень далеко уплывать от места «рождения»: они наблюдались далеко за пределами антарктических вод, на 50—40° и даже 30° ю. ш. Зарегистрированы айсберги длиной от десятков километров до 150—160 км и высотой над уровнем моря до 40—50 и даже 90 м. Об общем количестве айсбергов судить трудно, но в виде примера можно привести такие данные: за десять лет наблюдений (1958-1967) в некоторых одноградусных квадратах (1° по широте и долготе) отмечено до двухсот айсбергов, т. е. в среднем по 20 в год. Всего в секторе океана между 10 и 100° в. д. за эти 10 лет наблюдалось 33 500 айсбергов.