- •Глава 1. Внутренние водные пути России
- •1.1. Общая характеристика судоходных водных путей
- •1.2. Транспортная классификация внутренних водных путей
- •1.3. Государственное регулирование, надзор и содержание внутренних судоходных путей
- •1.4. Современное состояние и развитие инфраструктуры внутреннего водного транспорта
- •Глава 2. Речная система и водные ресурсы
- •Влагооборот на земном шаре
- •2.2. Бассейн реки. Речная сеть
- •2.3. Долина, пойма и русло реки
- •2.4. Речной сток и его характеристики
- •Глава 3. Движение воды и наносов в реках
- •4.1. Режим уклонов свободной поверхности воды
- •4.2. Гидравлические особенности движения речных потоков
- •4.3. Эксплуатационная скорость течения
- •4.4. Взаимодействие потока и русла. Речные наносы
- •Виды речных русел и русловые переформирования
- •4.6. Основные типы перекатов
- •Глава 4. Судоходные прорези на реках и судовые хода на водохранилищах
- •4.1. Определение минимальных габаритных размеров
- •Судовых ходов в реках и каналах
- •4.2. Требования к судоходным прорезям и роль отвалов грунта
- •4.3. Трассирование судоходных эксплуатационных прорезей
- •4.4. Заносимость эксплуатационных прорезей
- •4.5. Состав проекта капитальной прорези. Исходные данные
- •4.6. Примеры капитальных прорезей
- •4.7. Построение планов течения
- •4.8. Оценка устойчивости капитальной прорези
- •4.9. Спрямление пойменных извилин
- •Глава 5. Дноуглубление
- •7.1. Дноуглубительные работы. Судоходные прорези
- •7.2. Проектирование судоходных прорезей
- •7.3. Классификация дноуглубительных снарядов
- •7.4. Устройство и производительность дноуглубительных снарядов
- •7.4.1. Землесосы
- •7.4.2. Многочерпаковые снаряды
- •7.4.3. Одночерпаковые дноуглубительные снаряды
- •7.5. Перемещения земснарядов по прорези
- •7.6. Извлечение грунта земснарядами
Глава 2. Речная система и водные ресурсы
Влагооборот на земном шаре
Гидросфера занимает 71% поверхности Земли, а вода является одним из наиболее распространенных химических веществ в природе. Обладая уникальными физическими свойствами, вода играет важнейшую роль в геологической истории планеты. Без воды невозможно также существование живых организмов на земле.
На земном шаре непрерывно осуществляется водообмен между сушей, мировым океаном и атмосферой. Этот обмен, или влагооборот, осуществляется посредством трех процессов: испарения, выпадения осадков и стока воды с суши в океан.
В основе процесса испарения лежит обмен молекулами воды между поверхностью водного объекта и воздухом. При испарении в воздух переходит большее количество молекул воды, чем возвращается обратно. Это является источником поступления водяного пара в атмосферу. Интенсивность испарения зависит от ряда факторов и в первую очередь от температуры, влажности воздуха и скорости ветра. В природе наблюдается также и обратное явление – конденсация. Она заключается в переходе водяного пара в жидкое или твердое состояние с образованием капелек и кристаллов. Происходит это при охлаждении воздуха до точки росы.
Поднимаясь вверх, водяные пары увлекаются воздушными течениями, попадают в область пониженных температур, конденсируются и выпадают в виде осадков. При этом большая доля осадков выпадает на поверхность океанов и морей, а другая часть переносится воздушными течениями на материки и выпадает на сушу.
Примерно 60% осадков, выпавших на поверхность земли, с течением времени испаряется в атмосферу. Остальная доля осадков или просачивается в землю, пополняя запас грунтовых вод, или образует реки и ручьи и стекает с поверхности суши в океан. Основной объем стока происходит по поверхности Земли. Доля подземного стока меньше и составляет не более 30% общего объема стока.
Рис.
2.1. Схема влагооборота на
земном шаре
Уравнения водного баланса имеют вид:
для поверхности океана
(2.1)
для поверхности суши
(2.2)
где: Z0 – испарение с поверхности океанов и морей;
Zс – испарение с суши;
Х0 – осадки на поверхность океанов и морей;
Хс – осадки на поверхности суши;
Y – сток воды с суши в океаны и моря.
Все эти величины представляют собой среднегодовые значения за многолетний период.
Суммируя правые и левые части выражений (2.1) и (2.2), получим
(2.3)
Из уравнения (2.3) следует, что среднегодовое количество воды, испаряющееся с поверхности океана и суши, равно суммарному количеству выпадающих на них осадков.
Примерный водный баланс земного шара (в тыс. км ) составляет по М.И. Львовичу
По этим данным среднемноголетний объем стока воды с поверхности суши составляет
(2.4)
Реки представляют собой водные потоки, текущие в естественных руслах и питающиеся за счет поверхностного и подземного стока с их бассейнов.
Вода, поступающая в виде осадков на поверхность бассейна, попадает в русловую сеть посредством поверхностного стекания и фильтрации через грунт. Фильтрация обеспечивает меньшую, но относительно устойчивую слагаемую питания рек. Поверхностное питание может быть трех видов: дождевое, снеговое и ледниковое.
Большинство рек в нашей стране имеют смешанное питание – дождевое и снеговое. Причем доля последней составляющей больше и достигает в среднем 65-80% от общего объема стока.
Дождевое питание преобладающее значение имеет в тропических областях земного шара. На главных реках нашей страны его величина не превышает 15-20% общей величины стока.
Ледниковое питание характерно для рек, берущих начало в горных районах, где имеются ледники. В летний период при повышении температуры нижняя оконечность ледника интенсивно тает, что обеспечивает питание рек водой.
Объем воды, поступающий в реку с поверхности бассейна, в значительной степени изменяется в течение календарного года. Например, равнинные реки России весной преимущественно питаются талыми водами, а в летний период – подземными водами. Осенью, в период дождей, реки получают смешанное питание: поверхностное и подземное. Зимой, когда поверхностное питание прекращается, жизнь реки обеспечивается лишь за счет подземного питания. Его величина составляет в среднем 25-35% от объема речного стока и в меньшей степени подвержена сезонным изменениям.
Наука, изучающая природные воды оболочки земного шара, называется гидрологией. Она занимает промежуточное положение между смежными науками – метеорологией и геологией. Гидрология делится на две самостоятельные дисциплины: океанологию и гидрологию суши или собственно гидрологию. Гидрология исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов. Помимо этого, гидрология дает оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов.