Меню

Когда вода в реке сменяется

Когда вода в реке сменяется

II. Водный режим рек

Кругооборот воды и питание рек

В природе постоянно совершается кругооборот воды. С поверхности суши и всех водоёмов испаряется вода. Испарения эти поднимаются в воздух и собираются в облака. Облака возвращают воду на землю в виде осадков — дождя, снега, — питающих реки, озёра, моря.

Какое же количество воды участвует в этом кругообороте?

Ответ на этот вопрос даёт следующая таблица.

Около 520 000 куб. км воды в течение года испаряется с поверхности земного шара и столько же воды приносят на землю снег и дождь. Это — куб со стороной почти в 80 км. Если эту воду распределить по всей поверхности земного шара равномерно, получится слой толщиной около одного метра. Но в действительности осадки распределяются весьма неравномерно. Это можно видеть из таблицы 5.

В Европейской части Советского Союза снег составляет до 70 % годовых осадков, а дожди — до 30 %. На Дальнем Востоке около 20 % годовых осадков — снег, а 80 % приходятся на долю дождей.

Почти все реки Европейской части Советского Союза и Сибири, а также Висла, Дунай, Эльба, Одер и другие реки, текущие в северо-западной части Европы, питаются со своего бассейна главным образом за счёт таяния снега.

На Дальнем Востоке, в Китае и Индии реки питаются преимущественно за счёт дождей; паводки идут там летом и осенью, в то время, когда выпадает много дождей. В основном дождевое питание имеют реки Франции, где паводки идут зимою, многие реки США, а также ряд рек в Африке и в Австралии.

Реки Кавказа и горных районов Средней Азии питаются главным образом за счёт таяния ледников.

Река Чуна, текущая с Саянского хребта, имеет и ледниковое и дождевое питание. Притоки Чуны на Сибирской равнине имеют главным образом снеговое питание и сильные весенние паводки, а на Чуне паводки бывают летом, когда в Саянских горах идут дожди и тают ледники. Смешанное питание имеют многие реки Средней Азии, Кавказа, Индии, река Нил и другие.

После половодья реки питаются за счёт дождей и грунтовой воды, то есть той части осадков, которая просочилась в землю и образует выходящие к руслу реки ключи. Когда реки скованы льдом, питание их бывает исключительно грунтовым. Наши северные реки питаются за счёт грунтовой воды на 30 %, реки средней полосы — на 10–20 %, а реки южной части СССР — на 5–10 %.

Количество воды, которое проходит через русло реки за большой промежуток времени (сезон, год), мы называем водоносностью реки.

От водоносности рек зависят их судоходность, использование рек для целей орошения и т. д. В зависимости от водоносности реки на ней строятся гидроэлектростанции той или другой мощности.

В таблице 6 приведена средняя годовая водоносность некоторых рек в устьевой части.

Водоносность рек в течение года неравномерна. Наибольшая масса воды проходит через русло реки весной, в половодье.

Водоносность каждой реки зависит от величины её бассейна и количества атмосферных осадков. Чем больше осадков и чем больше площадь бассейна, тем больше водоносность.

Если посмотреть на карту Средней Азии, то видно, что весьма много рек теряется в песках. Правда, многие из них используются для орошения, но тем не менее даже в половодье река Чу, текущая с Киргизского хребта, никогда не доходит до Сыр-Дарьи. Также теряются в песках реки Мургаб и Теджен, текущие с хребта Гиндукуш. Подобных рек много в Центральной Азии, в Африке и в Австралии.

Многие реки в половодье доходят до главных рек, но потом пересыхают. По данным советского гидролога профессора Б. В. Полякова на юге Украины и в Заволжье летом пересыхают реки с бассейнами до 20 000 кв. км, а на Северном Кавказе — до 10 000 кв. км. В северо-восточной части Якутской АССР, в районе, где выпадает мало осадков — около 200 мм в год, есть много рек с бассейнами до 10 000 кв. км, которые также пересыхают летом.

Расходы воды и скорости течения

При строительстве многих инженерных сооружений на реках необходимо знать количество воды, протекающей в том или ином месте в секунду, или, как говорят, расход воды. Это нужно для определения длины мостов, плотин, а также для орошения и водоснабжения.

Расход воды измеряется обычно кубическими метрами в секунду. Расход воды в половодье сильно отличается от расхода в межень, то есть при низких летних уровнях. В таблице 7 для примера приведены расходы по некоторым рекам.

Если мы разрежем мысленно реку поперёк течения, то получим так называемое «живое сечение» реки. Распределение скорости течения по живому сечению реки весьма неравномерно. На скорость течения влияет и глубина русла, и форма его, и препятствия, которые встречает на своём пути река, например опора моста, остров и т. д.

Обычно у берегов скорость меньше, а на середине, в более глубокой части реки, скорость значительно больше, чем в мелкой. В верхней части потока скорости бывают больше, а чем ближе ко дну, тем меньше. На ровном участке реки наибольшая скорость бывает обычно несколько ниже поверхности воды, но иногда наибольшая скорость наблюдается и на поверхности.

Если течение наталкивается на препятствие, например на опору моста, островок, то наибольшие скорости могут переместиться ближе ко дну реки. На старицах в половодье скорости вблизи дна падают до нуля.

На рисунке 14 показано распределение скоростей течения по живому сечению Волги около Саратова в половодье. Скорость на поверхности в левом рукаве 1,3 м в секунду, а в правом 1,7 м в секунду. Над островом, который в половодье покрыт водой, скорости падают до 0,5 м в секунду. На дне реки скорости падают до 0,4 м. Летом наибольшая скорость на этом участке в главном русле была не более 0,4 м в секунду.

Рис. 14. Живое сечение Волги у Саратова. Распределение скоростей течения в высокую воду.

Вдоль реки скорости могут также сильно меняться в зависимости от очертаний живого сечения. Например, четырнадцатью километрами ниже Саратова, у Увека, где русло не имеет островов и стеснено дамбами, в половодье поверхностная скорость доходила до 3 м в секунду, в то время, как у Саратова скорость была до 1,8 м в секунду.

В глубоких местах на реке, которые называются плёсами, живое сечение больше. На мелких местах или перекатах живое сечение значительно меньше. Поскольку на коротком участке по длине реки расходы воды равны, а сечения на плёсе больше, чем на перекате, то и скорости течения будут разные: в глубоком месте вода идёт тихо, а на перекате — значительно быстрее.

Скорость течения зависит ещё от уклона потока, шероховатости дна и глубины. Чем больше уклон, чем ровнее ложе и чем правильнее его очертания, тем выше скорость течения. Примерные величины скорости на реках указаны в таблице 8.

В таблице указана «средняя скорость». Эта скорость определяется путём деления расхода воды на площадь живого сечения реки. Наибольшая поверхностная скорость обычно раза в полтора больше, а донная — в полтора раза меньше средней скорости.

Реки Советского Союза и пограничных государств (заштрихованы бессточные области).

Измерением скоростей и расходов воды рек занимается наука гидрометрия.

Скорость течения воды можно измерить очень простым путём. Для этого нужно по берегу отмерить, хотя бы шагами, определённое расстояние, установить отметки и бросить в воду несколько выше верхней отметки поплавок или просто щепку. Время прохода поплавка от одной отметки до другой измеряется по часам с секундной стрелкой. Разделив расстояние между заметками на время, которое поплавок плыл от одной отметки до другой, мы получим поверхностную скорость потока в этом месте.

На изысканиях проход поплавков засекают специальным угломерным инструментом.

Наиболее точно можно измерить скорость с помощью гидрометрических вертушек (рис. 15). Эти вертушки на металлическом стержне (при глубинах до 4 м)или на тросе (при любой глубине) опускают со специально оборудованных судов в воду на разную глубину. Как только вертушка сделает определённое число оборотов, электрические провода в ней замыкаются, по вертушке идёт ток, и наверху получается короткий звонок. Промежуток времени между отдельными звонками соответствует определённой скорости течения. Опуская вертушку всё ниже и ниже, можно измерить скорости по всей глубине реки на данной вертикали.

Рис. 15. Гидрометрическая вертушка.

Расход воды на реке подсчитывается так. На каждой из 10–20 вертикалей, расположенных поперёк течения на одинаковом расстоянии друг от друга, определяют среднюю скорость течения, которую затем умножают на площадь живого сечения реки между вертикалями. Полученные таким путём отдельные частные расходы между вертикалями складывают. Сумма даёт общий расход реки, выраженный в кубических метрах в секунду.

В заключение приведём некоторые сведения о переправе через реки вброд.

Переправу вброд можно делать, в зависимости от скорости, при разной глубине. Как правило, при скорости 1,5 м/сек можно идти вброд на глубине 1 м, верхом на лошади — при глубине 1,2 м, на автомашине — при глубине в 0,5 м. При скорости 2 м/сек идти вброд можно на глубине 0,6 м, переходить реку верхом — на глубине 1 м, на автомашине — при глубине 0,3 м. Если вода неподвижна, наибольшая глубина для перехода вброд определяется только ростом человека и конструкцией машины.

Изменение уровней рек. Мелеют ли реки?

Мы уже знаем, что питание реки в течение года неравномерно. Неравномерно оно и по отдельным годам: в дождливые и снежные годы оно больше, чем в засушливые и малоснежные. За изменениями в питании рек следуют и изменения их уровней, или, как говорят, горизонтов. Колебания уровня зависят ещё и от очертаний русла и поймы. В ущелье, при тех же расходах воды, подъём уровня при паводке будет, конечно, выше, чем в широкой долине.

На рисунке 16 показаны средние колебания уровней разных рек в течение года. Наивысшие подъёмы, которые зарегистрированы за последние 50 лет на некоторых реках, приведены в таблице 9. Из европейских равнинных рек наибольший подъём имеет Ока (у Калуги). Наивысший подъём имеет Янцзыцзян.

Рис. 16. Средние колебания речных горизонтов в течение года.

На рисунке 17 дана примерная схема колебаний высоких и меженних уровней за много лет. Как видно из рисунка, очень высокие и очень низкие уровни бывают редко.

Рис. 17. Схема колебаний высоких и меженних горизонтов рек.

Чаще всего бывают средние уровни. Из высоких редких уровней на рисунке выделяется один — уровень 1931 года.

Такой уровень называется высоким историческим горизонтом. Низкие уровни также имеют свои колебания, но эти колебания менее резки.

Жизнь человека всегда связана в той или другой форме с жизнью рек. Поэтому мы всегда интересуемся вопросом, существует ли какая-нибудь закономерность в изменении уровней рек.

Часто приходится слышать разговоры о том, что реки мелеют. Многие говорят, что они помнят какую-нибудь реку или речку многоводной, а теперь, через каких-нибудь 20–30 лет, она стала мелководной.

Действительно ли реки мелеют?

Реки питаются атмосферными осадками — снегом и дождём. Если в бассейне реки выпадает много осадков, водоносность реки повышается. Наступают засушливые годы, и река мелеет. Засушливые годы сменяются дождливыми — река снова становится многоводной.

Известно, что Рейн за последние 2000 лет несколько раз почти совсем пересыхал. Первое упоминание об этом имеется у римского историка Тацита; он писал, что в 70 году нашей эры была необычайная засуха и Рейн стал несудоходным. В дальнейшем Рейн был мелководным около десяти раз.

Читайте также:  Домик у реки дах

Днепр за последнюю тысячу лет был мелководен много раз. Суда, на которых славяне ходили в Царьград, представляли собой лодки на 25–30 человек. Осадка их была, вероятно, не более 0,7 м. Тем не менее и такие суда всегда с трудом проходили на днепровских бродах, в среднем и даже в нижнем течении Днепра. В низовьях Днепра тысячу лет назад существовал Прорийский брод. В 1708 году во многих местах Днепр помелел; выше устья Десны было «два брода, через которые люди возами ездят». В 1815 году между Клевом и Кременчугом было 12 мелей, где глубина не превышала 0,7 м.

Волга также не составляет исключения. Ещё 300 лет назад на Волге было много мелей; на существующем и теперь Телячьем перекате (ниже Горького) глубина была около метра, а у Царицына (Сталинграда) 5 сентября 1636 года — 1,65 м.

Летописи отмечают также, что за мелководными годами идут многоводные. В 1201 году — «всё лето дождливое»; в 1228 году дождь шёл от 6 августа до 6 декабря, «паводь была велика, много бед сотворила человеку». В 1230 году «весь июнь и июль шли дожди по всей земле»; в 1512–1516 годах летние месяцы также были очень дождливы.

В некоторых случаях летние горизонты рек действительно падают. Так было на Днепре в 70–80 годах прошлого века после постройки мостов, когда русло реки около Киева несколько углубилось. Но такое падение уровня, конечно, не означает, что воды в реке стало меньше. Углубление русла Днепра отразилось и на режиме его притоков: уклоны их увеличились, скорость течения возросла и поэтому снизились уровни, хотя расход воды остался таким же.

Горизонты могут понизиться и из-за опускания земной коры в том районе, куда течёт вода.

Вообще же колебания горизонтов, несомненно, следуют за колебаниями климата, и нет никаких оснований утверждать, что реки вообще мелеют, а расходы воды падают.

Осенью или в начале зимы с понижением температуры начинает замерзать вода, и у берегов образуется сплошная полоса тонкого льда — забереги. Забереги обламываются течением, и отдельные льдинки плывут по реке. Говорят: идёт «сало», или «шуга». С дальнейшим похолоданием забереги увеличиваются и лёд идёт уже только серединой реки. Наконец, лёд останавливается, наступает «ледостав».

В течение зимы лёд наращивается.

Толщина льда зависит не только от температуры воздуха, но и от толщины снегового покрова и от скорости течения. Например, на Печоре снег на льду лежит толстым слоем. Снег плохо проводит холод, и поэтому лёд здесь, несмотря на низкую температуру воздуха, бывает местами тонок.

На рисунке 18 показан разрез живого сечения реки зимой. Видна неравномерность толщины льда: у правого берега, где течение сильнее, лёд тоньше.

Рис. 18. Живое сечение реки зимой.

На реках с быстрым течением, в тех местах, где поверхностного льда нет, от переохлаждения воды может образоваться так называемый донный, или якорный лёд, имеющий вид ваты. Донный лёд нередко примерзает к якорям и поднимает их на поверхность реки, поскольку лёд легче воды. Автору пришлось видеть в начале зимы в районе Горького поднятый льдом со дна Волги металлический кабель. Кабель плавал на поверхности реки несколько часов, пока лёд не растаял.

Зимой многие реки промерзают до дна. Это бывает там, где толщина льда может превышать глубину реки. Особенно сильно промерзают реки в суровые малоснежные зимы, что, например, характерно для нашего Дальнего Востока. В северной части Дальнего Востока промерзают до дна даже многоводные реки.

При промерзании реки до дна часто можно наблюдать такое явление. Грунтовая вода поднимает лёд, и на поверхности образуются бугры. Давление воды растёт, и, наконец, лёд «взрывается»: куски льда разбрасываются в разные стороны, а накопившаяся вода разливается по ледяной поверхности.

Весною, когда начинает таять снег и вода прибывает, лёд поднимается и отходит от берегов — начинаются подвижки льда. Горизонт, при котором начинается первая подвижка, можно предсказать, исходя из следующих соображений. Осенью река замерзает на некотором уровне. Затем, вследствие уменьшения питания, уровень воды падает. Вместе с уровнем опускается и лёд. Когда весной уровень воды опять повышается, лёд поднимается до уровня ледостава, но ещё не трогается, так как берега мешают его движению. Только когда уровень поднимается ещё на толщину льда, у берегов образуются свободные от льда пространства воды, и лёд может двигаться. Первая подвижка льда почти не заметна. Она обычно продолжается недолго, и лед продвигается иногда всего на несколько десятков сантиметров. Затем наступает вторая подвижка, третья, и начинается сплошной ледоход.

На многих реках в узких местах и в излучинах лёд заклинивается и останавливается. Подходит новый лёд. Дорога ему преграждена. Одни льдины идут наверх, другие вниз. Образуется что-то вроде плотины. Горизонт воды поднимается. Лёд продолжает громоздиться у «плотины», вылезает на берега, разрушая всё, что ему препятствует. Это явление называется затором.

Заторы бывают на всех реках. Особенно велики они на реках, текущих с юга на север: на Северной Двине, Печоре, Оби, Енисее, Лене, Колыме и др. Мощные заторы бывают на Енисее. После ледохода на берегах этой реки остаются огромные глыбы льда (рис. 19).

Рис. 19. Остатки заторного льда после спада воды на Енисее.

На реках, текущих с севера на юг, как, например, на Днепре, на Дону, на Волге, вначале идёт ледоход, а высокий горизонт бывает обычно на 3–20 дней позднее. На реках, текущих с юга на север, направление течения совпадает с направлением движения весны. В верховьях лёд уже вскрылся, происходит подъём воды, а внизу ещё зима, и лёд стоит. Поэтому высокая вода, пришедшая с юга со льдом, взламывает ещё крепкий лёд в нижнем течении.

Образующиеся при этом заторы грозны, так как вода разливается по долине.

Ледяной покров стоит на наших реках различное время. На Волге и её притоках он держится в среднем около 6 месяцев, а на северных реках — около 7–8 месяцев. Единственная река в Советском Союзе, где почти нет льда и круглый год возможно судоходство, это Кура на участке от Сабирабада, лежащего у устья Дракса, до места впадения в море.

В китайских летописях описывается гигантское наводнение, которое было примерно 4250 лет назад. Реки Хуанхэ и Янцзыцзян слились в одно бушующее пространство. Были разрушены города, смыты посевы, погибло много людей. С тех пор в Китае начались большие работы по устройству земляных валов вдоль рек.

Около 5600 лет назад сильнейшее наводнение было в долине Тигра и Евфрата в Месопотамии. Описание этого наводнения в искажённом виде попало впоследствии в библию. Библия превратила это наводнение во всемирный потоп. В наше время ещё находятся люди, которые верят, что один из жителей долины, Ной, спасся от потопа и в ковчеге пристал к горе Арарат. Совсем недавно эту выдумку использовали американские поджигатели войны. В 1948–1949 годах американская экспедиция посетила Арарат под предлогом «поисков» остатков Ноева ковчега. Нетрудно догадаться, что истинная цель этой экспедиции — разведка: Арарат находится в Турции, в пограничной зоне с нашей страной.

У некоторых народов Центральной Америки, Австралии, Полинезии также сохранились предания о необычайных наводнениях, о «потопах».

На реке Хуанхэ громадное наводнение было 2870 лет назад, затем около 1500 лет назад, когда вся китайская равнина была затоплена на глубину до 9 м. За последние 2000 лет река Хуанхэ шесть раз меняла своё направление. В 1851–1853 годах Хуанхэ, как уже говорилось, прорвала береговые валы высотой в 12 м и, произведя колоссальные разрушения, проложила новое русло к северу, к Чжилийскому заливу. Современное русло Хуанхэ сформировалось в 1868 году.

В 1887 году после дождя, продолжавшегося 10 дней. Хуанхэ прорвала новые валы у города Кайфын, устремилась к югу в плодородные районы и в течение нескольких часов уничтожила 3000 деревень; тогда погибло около 7 миллионов человек.

На реке Янцзыцзян одно из громадных наводнений, с прорывом валов, было в 1931 году. В завершающие дни борьбы Китайской Народной армии с гоминдановцами по приказу Чан Кай-ши во время высокой воды были взорваны валы у реки Янцзыцзян. Однако это не спасло гоминдановский режим, а народно-революционная власть теперь сумеет оградить Китай от бедствий, которые ему причиняли Хуанхэ, Янцзыцзян и другие реки.

В США довольно часто бывают наводнения в бассейне реки Миссисипи. В 1936 и 1937 годах громадным наводнением были прорваны валы, и долина реки была затоплена. Погибли сотни людей, наводнение принесло громадные убытки.

Большие наводнения бывают в Южной Америке, в частности на Амазонке.

В Австралии, несмотря на относительную сухость климата, наводнения весьма грозны. В 1867 году в районе Виндзора на площади в 100 000 квадратных километров четверо суток шёл дождь. Река разлилась и совершенно уничтожила город Виндзор. Пострадало много других городов и селений. В 1937 году в ливень вода реки шла вдоль железнодорожного полотна. Сила течения была столь велика, что рельсы со шпалами были перевёрнуты 8 раз (рис. 20).

Рис. 20. Железнодорожный путь в Австралии, перевёрнутый паводком 1937 года.

Большие наводнения известны и в Европе. Около 3700 лет назад был потоп в Греции от морского шторма. Большое наводнение было в Греции и около 3500 лет назад. Известны необычайные наводнения на Тибре, По и других реках. В 1342 году произошли страшные наводнения в Чехии и Австрии. На Рейне у Майнца вода поднялась на 9 м. В более поздние времена наивысший подъём Рейна наблюдался в 1784 году — 6,6 м.

В Вене, на Дунае, в 1501 году было громадное наводнение, ни разу не повторившееся до настоящего времени. Считают, что такое наводнение может быть в среднем один раз в 3000 лет. В 1515 году по всей Германии реки произвели страшное опустошение. Разлив рек был вызван невиданным количеством дождей. Вся страна представляла ряд островов среди моря воды.

Отметим одно из последних наводнений в Париже. Оно произошло в январе 1910 года. Катастрофа эта была наибольшей за всё время существования города, то есть примерно за 800 лет. Известный географ А. П. Нечаев описывает последствия этого наводнения следующим образом. Город был отрезан от всего мира. Поезда останавливались в 25 км от города. Вода шла по улицам. Телеграфная связь была прервана. Париж лишился электрического освещения. Съестные припасы продавались в четыре — пять раз дороже обыкновенного. В городе появились грабители.

Многочисленные записи летописей говорят о большом количестве наводнений и на нашей территории. Первые указания относятся к 979 и к 1108 годам. В 1128 году на Днепре, Десне и Припяти наводнение «потопи люди, жита и хоромы снесе». В 1164 году при наводнении на Днестре у Галича погибло 300 человек. На Волхове наводнения были в 1251 году, в 1291 году; в 1338 году исключительно высокая вода «сотвори зло много», в 1347 году «паводь велика бысть зело, таковой ибо никогда не бывало же».

На Волге были большие наводнения в 1709, 1719, 1853, 1908 и 1926 годах.

На Оке в Орле высокие паводки были в 1612, 1625, 1646, 1666, 1700 и в 1850 годах.

На Каме большие паводки были в 1853 и 1914 годах, на Верхней Каме — в 1810 году. В Усолье сохранилась чугунная доска, на которой отмечен наибольший уровень воды при этом паводке (рис. 21).

Читайте также:  Дача в лядах у реки

Рис. 21. Чугунная доска в г. Усолье на Верхней Каме, на которой отмечен уровень воды в половодье 1810 года.

На Москве-реке громадные наводнения были в 1879 и 1908 годах.

В 1908 году в Москве была очень снежная и затяжная зима, затем наступила дружная весна без ночных заморозков. Вода в реке быстро прибывала. В Замоскворечье и в Дорогомилове было затоплено около 10 квадратных километров городских застроек. Вода в низких местах доходила до второго этажа. Киевский вокзал был окружён водой, и поезда подавались на Белорусский вокзал.

На Дону громадные паводки были в 1917 и 1942 годах. На Енисее у Красноярска — в 1853 и 1916 годах, в нижнем течении — в 1937 году; на Амуре в нижнем течении — около ста лет назад, а в среднем течении — в 1872 году: на Аму-Дарье — в 1879 и 1921 годах.

На Яблоновом хребте летом 1897 года стояла необычайно дождливая погода. 28 июля разлились реки Ингода и Шилка. Вода размыла железнодорожное полотно на берегу Ингоды. После разлива железная дорога была поднята на 6,4 м (рис. 22).

Рис. 22. Перенос полотна железной дороги на берегу Ингоды.

В 1928 году по притоку Амура, Зее, прошёл очень большой паводок. Вот как описывают его прохождение в маленьком городке Зее. Дождь в районе шёл полных 22 дня. На пятый день дождя старое русло Зеи, обходящее город, начало заполняться водой. Был дан приказ об эвакуации, но не все его выполнили. 20 июля начался сильнейший ливень, продолжавшийся три дня. В ночь с 22 на 23 июля пароход начал снимать с домов всех, кто ещё оставался в городе. Ночью город был сметён до основания. После нельзя было даже узнать, где находились улицы и площади. Всего на Зее было разрушено 15 селений. В нижнем течении была размыта железнодорожная насыпь, и поезда не ходили 19 суток. Сильно пострадал город Благовещенск.

На малых реках и даже в оврагах также могут быть серьёзные катастрофы.

В 1882 году в ночь на 11 июля в районе Кукуевского оврага (между Мценском и Тулой) пошёл сильный дождь. За 10 часов выпало около 150 мм осадков. Через овраг шла насыпь Московско-Курской железной дороги высотой 21 м. В насыпи была круглая чугунная труба диаметром 1,07 м. Отверстие её оказалось недостаточным для стока воды. Сильное течение разрушило трубу. Насыпь постепенно сползла. В это время показался пассажирский поезд… Только два вагона остались на насыпи. Паровоз и остальные вагоны упали вниз. Погибло 320 человек.

В 1883 году в Кукуевском овраге была построена новая труба (рис. 23).

Рис. 23. Водопропускная труба Кукуевского оврага, выстроенная в 1883 году.

Следует ещё упомянуть о наводнениях в Ленинграде. Это особый случай. Ветер с Финского залива гонит воду в Неву. Наводнения бывают обычно осенью. В истории этого города были десятки наводнений. Наиболее мощным за последние 250 лет было наводнение 1824 года и несколько меньшее — в 1924 году.

Особый вид паводков бывает на реках в горных районах. Это так называемые сели, как их зовут на Кавказе, или сели, как называют их в Средней Азии. В Альпах их зовут муры. Приведём несколько описаний селей.

21 мая 1885 года в селении Акумкели в районе Аракса (приток Куры) в течение получаса шёл ливень с градом. Вскоре по оврагу потекла жидкая грязь, затем сверху двинулась густая грязь с камнями и поваленными деревьями. Так продолжалось около часа. В результате было разрушено несколько десятков домов, снесено, два моста на каменных устоях, погибло 43 человека.

В 1910 году через селение на реке Тинчай (в бассейне Куры) августовской ночью прошёл сель высотой 3 м, разрушивший 130 домов. Погибло около 400 человек.

Такие же явления бывают в Альпах, Карпатах и других горных районах.

Сель особенно разрушителен, если склоны долины распаханы или вытоптаны скотом. Ливень смывает грунт, и жидкообразная масса идёт по руслу, сокрушая всё на пути. Бывают случаи, когда сель несёт с собой камни весом в сотни тонн (рис. 24). В 1776 году вынесенные селем в русло Терека камни и лёд на 3 дня прекратили течение Терека, образовав запруду высотой 87 м.

Рис. 24. Камни, оставшиеся после селя.

Из приведённых описаний видно, какой вред приносят наводнения. Поэтому необходима серьёзная борьба с этой водной стихией. Одна из мер этой борьбы — обвалование рек (рис. 25). Земляные валы — весьма ответственные сооружения. Они должны быть прочны и достаточно высоки. Прорыв их может принести большие несчастья.

Рис. 25. Схема обвалования реки.

Большая роль в борьбе с наводнениями принадлежит также высоким плотинам (рис. 26). В паводок они задерживают часть вод в водохранилищах, понижая этим уровень в низовьях реки.

Рис. 26. Схема установки высоких плотин на реке.

Обвалование потоков ведётся и в тех горных районах, где возможны сели. Кроме того, склоны бассейнов, питающих горные реки, засаживаются лесом. На склонах нельзя пасти скот; не допускается и распашка склонов. Русло реки расчищается, чтобы селевой поток не мог образовать завал и временную запруду. Все эти мероприятия значительно уменьшают мощность селя.

Нужно сказать, что наводнения не везде приносят несчастья. В долине Нила, например, уже много тысяч лет река в половодье орошает пахотные земли и отлагает прекрасное удобрение — ил. Отложения ила Риона поднимают Колхидскую низменность. Высокие воды Риона направляются на определённые участки, где и отлагают наносы. Получается плодородная почва и поднимается уровень поймы Риона.

Источник



Как изменяются уровни воды в реке

Изменения уровня воды в реках имеет огромное значение для хозяйственной деятельности общества. И важно это не только для сельского хозяйства, но и для гидроэнергетики и строительства. В России уровни воды в реке или озере измеряют относительно поверхности Балтийского моря у берегов Кронштадта. Та же технология используется для водохранилищ различного типа.

уровни воды в реке

Уровень воды в реках: сезонные колебания

На водосток любой реки влияет множество факторов, связанных с регионом в котором находится река, а также с сезонными изменениями, которые возможны в любом климате. Если же река протекает через различные климатические зоны, то количество факторов, способствующих изменению уровня воды, только возрастает.

Уровни воды в реке могут заметно подниматься в различные времена года. Например, в жаркий период, характерный для засушливых областей, река может мелеть или вовсе пересыхать, образуя так называемые вади. В то время как в период дождей реки выходят из берегов, создавая зоны подтопления, способные нанести вред хозяйственным объектам и инфраструктуре. Уровень воды в реках может также подниматься и в зимний период, когда лед затрудняет сток воды.

уровень воды в реках

Антропогенные факторы

Самым важным и повсеместно распространенным фактором, влияющим на то, как меняются уровни воды в реке, является строительство плотин и дамб для электростанций.

Создание плотин крупных ГЭС существенно изменяет природный водоток. Соответственно, выше плотины уровень поднимается, что создает перепад высот, необходимый для выработки электроэнергии.

С другой стороны, строительство заграждений по течению рек помогает обезопасить людей, проживающих вдоль берегов рек. Ведь подъемы воды могут быть настолько значительны, что причиняют вред домам, а иногда полностью разрушают населенные пункты.

Контролируя уровни воды в реке, человек защищает свое имущество от стихии, получает электричество, но в тоже время причиняет природе невосполнимый ущерб, неся гибель целым популяциям живых существ, чей ареал оказывается в зоне подтопления плотины. Экологи регулярно поднимают вопрос о целесообразности строительства водохранилищ по всему миру.

Несмотря на то что уровни воды в реке или озере могут изменяться от сезона к сезону, от региона к региону, всегда существует определенная условная точка отсчета. В России точкой в такой системе отсчета служит ординар, расположенный в Петербурге.

Резюмируя, стоит сказать, что от водности рек зависят многие сферы человеческой деятельности. Но самым чувствительным к режиму обводнения является, конечно, сельское хозяйство, от которого, в свою очередь, зависит непосредственное выживание людей.

Источник

Гидрологический режим

Гидрологи́ческий режи́м – совокупность закономерно повторяющихся изменений гидрологического состояния водного объекта.

Термин «режим» происходит от франц. regime, из лат. regimen – «управление», «правление», regere – «управлять», «направлять», «исправлять» (восходит к праиндоевр. «reg-» «выпрямлять»).

Любой водный объект и его режим могут быть описаны с помощью некоторого набора гидрологических характеристик. Эти характеристики делятся на несколько групп. Приведём основные:

  1. Характеристики водного режима: уровень воды (м абс. или см над 0 гидрологического поста), скорость течения (м/с), расход воды (м 3 /с), сток воды за интервал времени (м 3 , км 3 ), уклон водной поверхности (величина безразмерная) и т.д. Большинство этих характеристик может быть отнесено не только к водотокам и водоёмам, но и к особым водным объектам – ледникам, подземным водам.
  2. Характеристики термического режима: температура воды, снега, льда (°С), теплосодержание водного объекта или тепловой сток за интервал времени (Дж) и т.д.
  3. Характеристики ледового режима: сроки наступления и окончания различных фаз ледового режима (замерзания, ледостава, таяния, вскрытия, очищения ото льда), толщина ледяного покрова, сплоченность льдов и т.д.
  4. Характеристики режима наносов: содержание (концентрация) в воде взвешенных наносов или мутность воды (г/м 3 , кг/м 3 ), расход наносов (кг/с), распределение наносов по фракциям (крупности) и т.д.
  5. Характеристики формы и размера водного объекта: его площадь (м 2 , км 2 ), длина (м, км), ширина (м, км), глубина (м), объём воды в объекте (м 3 , км 3 ) и т.д.

Кроме того, к числу гидрологических обычно относят и очень важные для описания любого водного объекта такие характеристики, как гидрохимические – минерализацию воды (мг/л) или её соленость (г/кг или ‰), содержание отдельных ионов солей, газов, загрязняющих веществ и др.; гидрофизические – плотность воды (кг/м 3 ), вязкость воды и др.; гидробиологические – состав и численность водных организмов (экз/м 2 ) и величину биомассы (г/м 3 , г/м 2 ) и др.

Совокупность гидрологических характеристик данного водного объекта в данном месте и в данный момент времени определяет гидрологическое состояние этого водного объекта.

Гидрологическое состояние водного объекта подобно погоде применительно к состоянию атмосферы подвержено постоянным пространственно-временным изменениям. Это состояние зависит от множества факторов и определяется характером процессов, происходящих в самом водном объекте, его связью с другими водными объектами, атмосферой, литосферой, влиянием хозяйственной деятельности человека и т. д. Однако вследствие сложности и многофакторности этих процессов и связей и недостаточного знания их природы мы часто вынуждены подходить к оценке гидрологического состояния водного объекта как явлению, подверженному случайным изменениям, которые подчиняются вероятностным законам и поддаются статистическому анализу.

При длительных наблюдениях за любым водным объектом обнаруживаются некоторые закономерности в изменениях его гидрологического состояния, например, в течение года. Совокупность закономерно повторяющихся изменений гидрологического состояния водного объекта – это и есть его гидрологический режим. Некоторым аналогом гидрологического режима применительно к атмосфере можно считать климат.

Сущность гидрологического режима водных объектов – это изменения гидрологических характеристик в пространстве и во времени. Под изменением гидрологических характеристик в пространстве понимают их изменение от места к месту (вдоль, поперёк или по глубине реки, вдоль или по глубине моря или озера и т.д.), от одного водного объекта к другому.

Изменение гидрологических характеристик во времени (временная изменчивость) может быть разных масштабов. Например, выделяют изменчивость вековую (с интервалами времени или периодами, исчисляемыми веками); многолетнюю (периоды колебаний – от нескольких лет до многих десятков лет), внутригодовую, или сезонную (изменения в течение года), кратковременную, имеющую период в несколько суток (например, колебания синоптического масштаба с периодом 3–10 дней), сутки (суточная или внутрисуточная изменчивость), минуты и секунды. Главные причины вековой и многолетней изменчивости гидрологических характеристик – долгопериодные изменения климата, а также воздействие хозяйственной деятельности человека. Основные причины внутригодовых (сезонных) изменений – смена сезонов года; колебаний синоптического масштаба – процессы в атмосфере (перемещение циклонов, антициклонов и атмосферных фронтов), изменчивости суточного масштаба – вращение Земли вокруг оси и сопутствующие ему смена дня и ночи и приливы. Природа колебаний самого малого временного масштаба (минуты, секунды) – волны на поверхности воды, макро- и микротурбулентность в водных потоках.

Читайте также:  Что такое работа реки определение

Гидрологический режим водного объекта – хотя и закономерное, но всё же лишь внешнее проявление некоторых более сложных процессов, свойственных водному объекту, или обусловленных его взаимодействием с другими водными объектами, атмосферой, литосферой. Наблюдая за уровнем или расходом воды в реке, например, и выясняя закономерности их изменений, т. е. изучая их режим, мы пока оставляем в стороне причины этих изменений. Для того чтобы их вскрыть, необходимо изучить уже некоторые как внутренние, так и внешние процессы, воздействующие на режим водного объекта. Поэтому гидрологи изучают не только гидрологический режим водных объектов, но и гидрологические процессы, под которыми понимается совокупность физических, химических и биологических процессов, определяющих закономерности формирования гидрологического состояния и режима водного объекта.

Чтобы познать гидрологические процессы в любом водном объекте необходимо изучить, во-первых, явления, происходящие в водной толще рассматриваемого объекта (перемешивание вод, формирование температурной и плотностной стратификации, образование внутриводного льда, продуцирование кислорода благодаря жизнедеятельности зелёных растений и т. д.); во-вторых, процессы на твёрдых границах водного объекта – его дне и берегах (взаимодействие водного потока и грунтов, размыв грунта или аккумуляция наносов и т. д.); в-третьих, явления, происходящие на водной поверхности водного объекта – границе раздела вода–воздух (тепло- и газообмен с атмосферой, испарение воды и конденсация водяного пара, образование или таяние ледяного покрова, возникновение волн и течений под действием ветра и т. д.); в-четвёртых, взаимосвязь данного водного объекта с его водосбором (условия формирования стока воды, наносов, растворённых веществ, теплоты и т. д.).

В качестве примера рассмотрим некоторые характерные черты водного, термического и ледового режима рек в климатических условиях средней полосы России.

Водный режим рек

Во внутригодовом (сезонном) режиме таких рек выделяют ряд типичных периодов (фаз). Для большинства рек различают следующие фазы водного режима: половодье, паводки, межень. Эти фазы режима зависят прежде всего от характера водного питания рек. Выделяют четыре вида (источника) водного питания рек: снеговое, дождевое, ледниковое, подземное.

Половодье – это фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в данных климатических условиях в один и тот же сезон и характеризующаяся наибольшей водностью, высоким и продолжительным подъёмом уровня воды. Половодье формируется как талыми снеговыми, так и дождевыми водами. Таяние снега на равнинах вызывает весеннее половодье, таяние высокогорных снегов и ледников, а также выпадение длительных и сильных летних дождей (например, в условиях муссонного климата) – половодье в тёплую часть года (т. е. весенне-летнее или летнее половодье). Половодье, особенно обусловленное дождями, нередко имеет многовершинную форму.

Паводок – это фаза водного режима, которая может многократно повторяться в различные сезоны года и характеризуется интенсивным, обычно кратковременным увеличением расходов и уровней воды и вызывается дождями или снеготаянием во время оттепелей. В отдельных случаях расход воды на пике паводка может превысить максимальный расход воды половодья, в особенности на малых реках. Различают однопиковые и многопиковые паводки, одиночные паводки и паводочные периоды, когда на реке проходят серии паводков. Иногда паводок накладывается на волну половодья.

В половодья (как весеннее, так и летнее) часто заливается речная пойма. За исключением катастрофических случаев, заливание поймы – событие обычное, регулярное и поэтому не может стать неожиданным для населения и хозяйства. В отличие от половодья паводки обычно менее регулярны и трудно предсказуемы. Поэтому именно неожиданные дождевые паводки и приводят нередко к катастрофическим последствиям.

Межень – это фаза водного режима, ежегодно повторяющаяся в один и тот же сезон, характеризующаяся малой водностью, длительным стоянием низкого уровня и возникающая вследствие уменьшения питания реки. В межень реки обычно питаются только подземными водами. На многих реках России выделяют два периода пониженного стока – летнюю и зимнюю межень. В условиях холодного климата малые реки зимой могут иногда промерзать до дна. В условиях засушливого климата малые реки в летнюю межень могут пересыхать.

Для характеристики сезонных изменений водного режима рек обычно строят графики изменения расходов воды в течение года (гидрографы) для типичных по водности лет: самого многоводного и самого маловодного года за весь период наблюдений и года, близкого по водности к средней.

В нашей стране широко распространена довольно простая классификация рек по водному режиму Б.Д. Зайкова Борис Дмитриевич Зайков (1897—1961) — гидролог, доктор географических наук (1944), профессор. Автор известных научных работ по гидрологии рек и озёр. . В этой классификации все реки бывшего СССР (исключая искусственно сильно зарегулированные) разделены на три большие группы: с весенним половодьем, с половодьем в тёплую часть года и с паводочным режимом.

На первом рисунке приведен схематический гидрограф – график изменения расхода воды в течение года (от января до декабря), типичный для рек с весенним половодьем и осенними паводками. Здесь же показано расчленение гидрографа на три вида водного питания: снеговое (в период половодья), дождевое (при паводках) и подземное (грунтовыми водами) (в зимнюю и летнюю межень). У разных рек или даже разных участков одной и той же реки разделение снегового и подземного питания во время половодья представляет сложную гидрологическую задачу. Это разделение зависит от гидрогеологических условий ближайших к реке территорий: водопроницаемости грунтов, высоты залегания водоупора и др. Поэтому в разных условиях возможно разное сочетание снегового и подземного питания и во время половодья. У некоторых рек на пике половодья подземное питание вообще прекращается, и речные воды в это время питают водоносные горизонты. В других случаях в период половодья подземное питание реки, наоборот, возрастает. Возможны и промежуточные ситуации.

Термический режим рек

Поскольку на температуру воды в реке влияют изменения температуры воздуха, основная причина временных изменений температуры воды в реках – метеорологическая.

В условиях умеренного климата наиболее типичны сезонные изменения температуры воды в реках, показанные на втором рисунке. Зимой под ледяным покровом вода у поверхности реки имеет температуру около 0°С. Весной в период повышения температуры воздуха и осенью в период её понижения изменения температуры воды следуют с некоторым отставанием за изменениями температуры воздуха. Максимальная температура воды по величине меньше максимальной температуры воздуха (например, на реках Подмосковья эти температуры соответственно равны приблизительно 22–24 и 28–30°С). Максимум температуры воды наступает несколько позже максимальной температуры воздуха. В связи с тем, что температура воды в реках, как правило, не может приобретать отрицательные значения, среднегодовая температура воды в реках заметно выше, чем среднегодовая температура воздуха.

Помимо сезонных колебаний температура воды в реках обычны и её суточные изменения, которые также отстают от изменения температуры воздуха. Минимальная температура воды обычно наблюдается в утренние часы, максимальная – в 15–17 часов (максимум температуры воздуха обычно наступает на 1–2 ч раньше). На больших реках суточные изменения температуры воды обычно не более 1–2°С, на малых реках они могут быть заметно больше. Суточные колебания температуры воды хорошо выражены на реках, берущих начало из ледников.

Температура речной воды имеет и пространственные изменения. Хорошо известно подчиняющееся широтной зональности изменение температуры воды вдоль крупных рек, текущих в меридиональном направлении. У таких рек наибольшее различие температуры воды вдоль реки отмечается в период нагревания. Часто температура воды в реках изменяется ниже впадения крупных притоков. В летнее время существенно уменьшается температура воды в реках ниже водохранилищ, что объясняется поступлением в нижние бьефы гидроузлов глубинных вод из водохранилищ, имеющих пониженную температуру.

Ледовый режим рек

Все реки по характеру ледового режима делятся на три большие группы: замерзающие, с неустойчивым ледоставом, незамерзающие. Реки в условиях умеренного климата, как правило, зимой замерзают. На таких реках выделяют три характерных периода: замерзания, или осенних ледовых явлений; ледостава; вскрытия, или весенних ледовых явлений. Замерзание и вскрытие реки происходит через несколько дней после перехода температуры воздуха через 0ºС.

В периоды осенних и весенних ледовых явлений обычно наблюдаются осенний и весенний ледоходы, заторы и зажоры.

Источник

Внезапный подъем уровня воды в реке. Последствия наводнений

В реке не всегда одинаковый уровень воды. В зависимости от разных факторов может отмечаться высыхание при сильной жаре, а также внезапный подъем уровня воды в реке. Увеличение количества воды в водоеме — более частое явление, которое называется наводнением или паводком.

Причины подъема уровня воды в реке

Причинами наводнений становятся таяние снегов, льдов, обильные осадки.

  1. Таяние снегов. Ранней весной, когда температура поднимается выше нуля, снег, обильно выпавший зимой, начинает таять. Вода от растаявшего снега стекает в реку, что вызывает подъем ее уровня.
  2. Таяние льдов. Когда весной начинает пригревать солнце и температура держится плюсовая, на реке происходит таяние льда. Количество воды увеличивается и происходит внезапный подъем уровня воды в реке. Также такое явление часто происходит в горах, когда начинают таять ледники, а вода с них стекает в реку.
  3. Обильные осадки. Наблюдаются в результате сильных и продолжительных дождей, которые стекают в реку и накапливаются там. В отличие от ситуации, когда тает снег или лед, может произойти в любое время года.

внезапный подъем уровня воды в реке

Паводок может продолжаться от нескольких часов до нескольких дней. Длительность зависит от количества прибываемой воды и того, насколько быстро она впитывается в землю. Паводок может перейти в наводнение. Если из-за количества воды река выходит из своих берегов, то затапливается местность вокруг.

Последствия наводнений

Увеличение количества воды в реке не всегда проходит бесследно. Довольно часто оно оставляет за собой серьезные последствия:

  • человеческие жертвы, если наводнение несет характер катастрофы;
  • разрушение сооружений, таких как тоннели, мосты, дороги, газопровод;
  • затопление домов и сельскохозяйственных сооружений;
  • обрыв линии электропередач, который может повлечь за собой короткое замыкание и даже пожар;
  • повреждение лесопарковой зоны, при крупных паводках движение волны может вырывать деревья с корнем.

С целью борьбы с наводнением на реках создаются водохранилища, которые регулируют сток реки. С этой целью на морском берегу возводят оградительные дамбы или углубляют перекаты и мели.

причины подъема уровня воды в реке

Пять самых больших наводнений в мире

Какие самые серьезные наводнения, произошедшие на Земле?

  1. В Китае в 1931 году случилось сильное наводнение. Около 300 тыс. кв. км территории страны было покрыто водой.
  2. В Индии в 1970 году из-за наводнения погибло около пятисот тысяч человек, было размыто множество дорог как автомобильных, так и железнодорожных. Причиной тому стали сильные дожди на реке Коси.
  3. В 1927 году в США произошло наводнение, которое назвали Великим. Из-за проливных дождей Миссисипи вышла из берегов и затопила 10 штатов.
  4. В 2004 году наводнение охватило сразу Индонезию, Индию и Таиланд. Причиной послужило землетрясение в Индийском океане. Число погибших превысило 230 тысяч человек.
  5. В 1991 году в Бангладеш циклон поднял волну высотой 9 метров, которая обрушилась на побережье Мариан. Погибло примерно 140 тыс. жителей.

Будем надеяться, что страшные наводнения больше не повторятся.

Источник

Adblock
detector