- •190000, Санкт-Петербург, б. Морская ул., 67
- •6. Метеорология и климатология
- •6.1. Содержание метеорологии и климатологии
- •6.1.1. Погода и климат
- •6.1.2. Атмосфера и Солнце. Климатообразующие процессы
- •6.1.3. Метеорологические наблюдения, метеорологическая сеть и метеорологическая служба
- •6.2. Солнечная радиация в атмосфере
- •6.2.1. Радиация вообще
- •6.2.2. Лучистое и тепловое равновесие Земли
- •6.2.3. Спектральный состав солнечной радиации
- •6.2.4. Прямая солнечная радиация
- •6.2.5. Солнечная постоянная и общий приток солнечной радиации к Земле
- •6.2.6. Изменения солнечной радиации в атмосфере
- •6.2.6.1. Рассеяние солнечной радиации в атмосфере
- •6.2.6.2. Поглощение солнечной радиации в атмосфере
- •6.2.6.3. Суммарная радиация
- •6.2.7. Отражение солнечной радиации. Поглощенная радиация. Альбедо Земли
- •6.2.7.1. Излучение земной поверхности
- •6.2.7.2. Встречное излучение
- •6.2.7.3. Эффективное излучение
- •6.2.7.4. Радиационный баланс земной поверхности
- •6.2.7.5. Тепловой баланс земной поверхности
- •6.3. Свойства воздуха
- •6.3.1. Водяной пар в воздухе
- •6.3.2. Уравнение состояния газа
- •6.3.3. Температура воздуха
- •6.3.4. Плотность воздуха
- •6.3.5. Атмосферное давление
- •6.5. Облака
- •6.5.1. Адиабатические изменения состояния в атмосфере
- •6.5.2. Конденсация в атмосфере
- •6.5.3. Классификация облаков
- •6.5.4. Наблюдения за облаками
- •6.4. Географическое распределение основных характеристик атмосферы
- •6.4.1. Географическое распределение температуры воздуха
- •6.4.2. Географическое распределение приземного атмосферного давления
- •6.4.3. Географическое распределение испарения и влажности
- •6.4.4. Географическое распределение облачности
- •6.6. Барическое поле. Атмосферные фронты. Ветер.
- •6.6.1. Барическое поле. Карты барической топографии
- •6.6.2. Воздушные массы и атмосферные фронты
- •6.6.3. Циклоны и антициклоны
- •6.6.4. Ветер
- •6.6.4.1. Ускорение воздуха под действием барического градиента
- •6.6.4.2. Геострофический ветер
- •6.6.4.3. Градиентный ветер в циклоне и антициклоне
- •6.6.4.4. Сила трения и ветер
- •6.6.4.5. Скорость и направление приземного ветра
- •6.6.4.6. Струйное течение
- •1) Изолинии скорости, м/с; 2) тропопауза в теплом (слева) и холодном (справа) воздухе; 3) фронтальная зона
- •6.6.5. Общая циркуляция атмосферы
- •6.6.5.1. Зональные и меридиональные составляющие общей циркуляции атмосферы
- •6.7. Прогноз погоды
- •6.8. Изменения климата
- •6.9. Микроклимат
- •6.9.1. Методы исследования микроклимата
- •6.9.2. Микроклиматы характерных типов ландшафтов
- •7. Гидрогеология
- •7.1. Происхождение и состав подземных вод
- •7.2. Залегание подземных вод и их классификация.
- •7.3. Взаимодействие подземных и поверхностных вод
- •7.4. Пополнение подземных вод
- •5. Гидрология суши
- •5.1. Содержание гидрологии суши
- •5.2. Круговорот воды на земном шаре
- •5.2.1. Запасы воды на Земле и водообмен
- •5.2.2. Общий круговорот воды
- •5.2.3. Внутриматериковый влагооборот
- •5.2.4. Речная фаза влагооборота
- •5.3. Морфология речных бассейнов
- •5.3.1. Водосборы и водоразделы
- •5.3.2. Морфология речных бассейнов
- •5.3.3. Речная сеть
- •5.3.4. Долина реки
- •5.3.5. Русло реки
- •5.3.6. Продольный профиль реки. Средний уклон русла.
- •5.3.7. Дельты и эстуарии
- •5.4. Источники питания рек. Формирование поверхностных вод суши
- •5.4.1. Атмосферные осадки
- •5.4.2. Снежный покров
- •5.4.3. Ледники
- •5.4.4. Подземные воды
- •5.5. Расходование воды в бассейне рек
- •5.5.1. Испарение
- •5.5.2. Инфильтрация атмосферных осадков
- •5.5.3. Подземные воды
- •5.6. Режим рек
- •5.6.1. Главнейшие характеристики речного стока
- •5.6.2. Основные фазы водного режима рек
- •5.6.3. Наблюдения за режимом рек и использование их на практике
- •5.7. Влияние хозяйственной деятельности на водный режим
- •5.7.1. Орошение
- •5.7.2. Осушение
- •5.7.3. Регулирование стока водохранилищами
- •5.8. Сток речных наносов
- •5.8.1. Взвешенные и влекомые наносы
- •5.8.2. Сток растворенных веществ и химический состав речных вод
- •5.9. Водоемы
- •5.9.1. Озерные котловины и системы. Формирование котловин.
- •5.9.2. Строение озерных систем
- •5.9.3. Водный баланс водоемов
- •5.9.4. Внешний водообмен водоемов
- •5.9.5. Химический состав вод озер и водохранилищ
- •5.9.6. Трофический статус водоемов
- •5.9.7. Донные отложения и заиление водоемов
5.4.4. Подземные воды
Подземные воды являются важным источником питания рек. Кроме того, как уже отмечалось выше, грунтовые воды оказывают существенное влияние на процессы образования и развития реки.
Для зоны тундровых подземных вод характерно близкое залегание грунтовых вод к поверхности земли с частыми переходами в поверхностные и болотные воды. На севере даже малые реки, имеющие неглубокий врез русла в толщу почв и грунтов, имеют постоянное питание почвенно-грунтовым стоком; по мере удаления к югу в связи с увеличением глубины залегания подземных вод, постоянное грунтовое питание имеют только те реки, у которых врез русла в толщу грунтов обнажают водоносные горизонты. Врез русла в толщу грунтов косвенно определяется площадью речного бассейна: чем больше площадь бассейна, тем больше врез русла. Поэтому размеры речных бассейнов, имеющих постоянное подземное питание, увеличиваются по мере продвижения с севера на юг. Малые реки на юге России вследствие глубокого залегания грунтовых вод обычно не имеют постоянного подземного питания и пересыхают. Залегание подземных вод на склоне долин представлено на рис. 5.14.
Рис.5.14. Залегание подземных вод.
Большое влияние на подземный сток в реки оказывает сезонное промерзание почв и грунтов и многолетняя мерзлота. Глубина сезонного промерзания в пределах России изменяется от нескольких сантиметров до 1 - 2 м, составляя в умеренных широтах 0.6 - 0.8 м. Мощность слоя многолетней мерзлоты также колеблется в больших пределах: от 1 - 2 м до нескольких сотен метров. На Крайнем Севере России и особенно в Якутии мощность слоя многолетней мерзлоты достигает 500 м и более. Над толщей многолетнего мерзлого грунта находится слой, который ежегодно летом оттаивает, а зимой замерзает. Этот слой называется деятельным, или активным. Толща многолетней мерзлоты и слой сезонного промерзания могут непосредственно переходить один в другой или же между ними бывает талая прослойка.
В соответствии с характером вертикального строения зоны многолетней мерзлоты подземные воды ее могут быть подразделены на надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. С точки зрения питания рек значение имеют надмерзлотные воды. Надмерзлотные воды залегают на толще многолетней мерзлоты как на водоупоре. Они часто встречаются на дне речных долин и озерных котловин, а также у подножий склонов; реже эти воды скапливаются на склонах и водоразделах. Увеличение запасов надмерзлотных вод в жидкой фазе наблюдается в теплый период года в связи с оттаиванием их в слое сезонного промерзания, а также за счет выпадения дождей. При этом наибольшие запасы надмерзлотных вод обычно создаются в конце теплого периода.
Грунтовое питание обычно подразделяют на сезонное и постоянное. Сезонное грунтовое питание обеспечивается временными скоплениями гравитационных вод зоны аэрации типа верховодки и надмерзлотными водами. Сезонное грунтовое питание носит непостоянный характер и связано в основном с периодами интенсивной инфильтрации талых и дождевых вод весной и осенью. Среди других видов подземного питания равнинных рек со значительными площадями водосборов и глубокими эрозионными врезами сезонное питание играет второстепенную роль. Постоянное грунтовое питание осуществляется из основных водоносных горизонтов грунтовых вод на всю глубину дренирования речной долины, в областях многолетнемерзлых грунтов - надмерзлотными водами, в областях молодого вулканизма - водами гейзеров и постоянных источников термального характера. Постоянный грунтовый сток обеспечивает более или менее стабильный приток вод в реку, обычно в течение всего года. Постоянный грунтовый сток является одним из главных источников подземного питания рек, он служит естественным регулятором поверхностного стока и в основном обеспечивает минимальные летние и зимние расходы воды.
Артезианское питание рек обусловлено поступлением глубоких напорных подземных вод различных типов, как правило, артезианских. Оно осуществляется в области разгрузки этих вод восходящим стоком. В ряде случаев напорные водоносные пласты разгружаются непосредственно в долину реки или ложе водоема и тогда в зависимости от фильтрационных свойств пород водоносного горизонта и соотношения гидравлических напоров, артезианское питание может быть значительным. В других случаях это питание осуществляется более сложными путями: вначале разгрузкой напорных вод в верхний безнапорный водоносный горизонт либо перетеканием в него через относительно водонепроницаемую кровлю, а затем артезианские воды совместно с грунтовыми безнапорными водами разгружаются в реки.
Обычно подземное питание из напорных водоносных горизонтов по сравнению с постоянным грунтовым питанием имеет небольшое значение. Однако при благоприятных условиях разгрузки напорных водоносных горизонтов артезианский сток может иметь существенное значение в формировании суммарного стока некоторых рек.
Итак, подземный сток в реки представляет собой многофакторное и сложное явление. Наибольшее влияние на интенсивность и объемы подземного стока оказывает характер гидравлической взаимосвязи, положение водоносных горизонтов подземных вод, напор подземных вод и уровень дренирования водоносных горизонтов по всей длине водотока.