Показатели состояния водных масс водоема
Определение объема годового стока (V ст.)с водосбора, м 3 :
где a – объем стока водосбора за год с 1 м 2 , м 3 /м 2 ·год; S вод — площадь водосбора.
Показатель площади озера (К) — соотношение площадей озера и водосбора:
где S вод — площадь водосбора; S о — площадь озера.
Если преобладает S вод, то водный баланс водоема определяется процессами водообмена в бассейне. И, наоборот, если площадь озера велика, то водный баланс в значительной мере обусловлен водообменом через зеркало озера.
Показатель удельного водосбораХальбфасса (Δ F) представляет собой обратное отношение площади водосбора к площади озера:
где DF – удельный водосбор; S вод — площадь водосбора; S о — площадь озера.
Величина DF позволяет оценить размеры водосбора водоема: DF DF DF = 10-50 – озера со средним водосбором, DF > 100 – озера с большим водосбором, DF > 1000 – озера с очень большим водосбором. С удельным водосбором связана продолжительность подъема и спада половодья, его высота. В малых водоемах половодье выражено резко, и, наоборот, при большей площади зеркала половодье распластывается, т.е. интенсивность подъема и спада уменьшается, а продолжительность возрастает.
Водный баланс характеризует соотношение питания и потерь воды озеровидных водоемов. Он определяет величину водной массы озер, ее колебания во времени, т.е. гидрологический режим водоема.
Водный баланс водоема складывается из прихода (вода притоков, смыв с водосбора, атмосферные осадки) и расхода (сток, испарение). Водный баланс определяется климатом, рельефом. Величины испарения и осадков находятся в прямой зависимости от климата, а приток и сток воды в большей мере связаны с морфологическими характеристиками водоема.
Определение показателей водного баланса ведется расчетным методом на основе приведенных выше морфометрических характеристик водоема. Воднобалансовые расчеты проводят за календарный год, гидрологический год, холодное полугодие (ноябрь-апрель), теплое полугодие (май-октябрь).
При учете составляющих приходной и расходной части водного баланса в объемных единицах уравнение можно представить в следующем виде:
Х + У пр + У гр + К – У ст – У ф – Е – Р = ±DV + Н,
где Х – атмосферные осадки на поверхность озера, определяется по данным метеостанций; У пр – поверхностный приток в озеро; У ст – поверхностный сток из озера, отсутствует в бессточных озерах; К – конденсация паров на зеркало, обычно мала и трудно поддается учету, часто ею пренебрегают в расчетах; Е – испарение с водной поверхности (табл. 1); Р – забор воды для хозяйственных целей; DV – изменение объема воды озера за расчетный период; У гр – подземный приток в озеро; У ф – подземный сток (фильтрация) из озера, отсутствует в бессточных озерах. Величины подземных составляющих водного баланса (У гр, У ф) невелики по сравнению с остальными компонентами, в крупных водоемах они составляют 1-5%. Существенную роль подземные сток и приток играют в карстовых водоемах.
Для Нижнего Новгорода характеристика испарения (Е) почвенно-климатических зон представлены в табл. 1.
| Район | К х | Годовая сумма испарения Z о, мм | Распределение годового испарения по месяцам (Р z по удельному весу) | |||||
| IV | V | VI | VII | VIII | IX | |||
| Санкт-Петербург, Москва, Брянск | 0,25 | 500-600 | 0,10 | 0,18 | 0,19 | 0,18 | 0,15 | 0,10 |
| Нижний Новгород, Пермь | 0,20 | 500-600 | 0,10 | 0,18 | 0,20 | 0,20 | 0,18 | 0,10 |
| Рязань, Ульяновск | 0,10 | 600-700 | 0,08 | 0,17 | 0,19 | 0,20 | 0,17 | 0,12 |
| Воронеж, Самара | 0,10 | 700-800 | 0,07 | 0,15 | 0,18 | 0,20 | 0,18 | 0,12 |
| Ростов, Волгоград | 0,10 | 800-900 | 0,09 | 0,15 | 0,15 | 0,18 | 0,17 | 0,12 |
| Крым, Краснодар | 0,10 | 800-900 | 0,09 | 0,13 | 0,14 | 0,17 | 0,16 | 0,12 |
| Ставрополь, Элиста, Гурьев | 0,03 | 900-1000 | 0,09 | 0,13 | 0,14 | 0,17 | 0,16 | 0,12 |
| Коэффициент перехода* | — | — | 1,2 | 2,8 | 2,0 | 1,9 | 1,5 | 1,5 |
*Коэффициент перехода от испарения с открытой водной поверхности к сумме испарений и транспирации с заросшей части водоема.
Отличительной особенностью водного баланса озер зоны умеренного климата (леса, лесостепи) является доминирование речного притока с водосбора (приходная часть баланса) и стока водоемов (расходная часть баланса), т.е. озера этой зоны, как правило, сточные. На долю этих компонентов баланса приходится 70-90%.
Показатель условного водообмена (К в) является вторым, наряду со средней глубиной водоема, гидрологическим показателем. Показатель условного водообмена показывает, сколько раз в течение года сменяется полный объем вод озера, т.е. замещение заполняющих котловину вод новыми. Способ вычисления показателя условного водообмена предложен С.В.Григорьевым, А.Г. Люллиным:
К в = 
,
где V ст – сток за промежуток времени; V в – средний объем водоема за тот же период времени.
Показатели условного водообмена озер и водохранилищ в зависимости от водного баланса изменяются в широких пределах. Очень малый условный водообмен соответствует величине К в 16:
— для крупных глубоких озер (Ладожское, Онежское) К в=0,05-0,07, т.е. обновление воды происходит за 15-20 лет, а в оз. Байкал при К в = 0,002-0,003, смена воды осуществляется за 312 лет;
— для малых сильно проточных водоемов при К в > 1000, вода в среднем обновляется несколько раз в сутки.
Обратное соотношение (V в/V ст) называется периодом водообмена, т.е. время, в течение которого произойдет полный водообмен. Период условного водообмена или период условного возобновления вод (t В) – величина, обратная коэффициенту условного водообмена Григорьева:
Величина t В характеризует время, в течение которого произойдет полная замена вод водного объекта. При К В>1 величина t В измеряется в годах, если К В Коэффициент условного водообменаК в или коэффициент проточности озера рассчитывается по формуле:
где К в — коэффициент условного водообмена, в %; V c — объем стока (притока), м 3 ; V в — объем водоема средний, м 3 .
Полный условный водообмен (К аб), который обычно рассчитывается в среднем на год, соответствует интенсивности водообмена:
К аб = 
,
где V б – объем вод, участвующих в водообмене; V в – средний объем вод водоема.
Если К аб = 3, т.е. обмен идет трижды в год. Если К аб = 0,25, то ежегодно обменивается лишь четвертая часть вод, т.е. полный обмен идет за 4 года. Полное перемешивание воды притоков с водой озера считается идеальным. Полное перемешивание воды водоема и вод притоков в умеренной зоне происходит только в весенне-осенний период.
Показатели удельного водосбора (ΔF) и условного водообмена тесно связаны обратной зависимостью со средней глубиной озера (Н ср), а также с его объемом (V о) и площадью (S о):
где S вод — площадь водосбора.
Величина водообменностисточного водоема (Д) представляет собой следующее отношение:
где V – объем водоема, м 3 ; W – объем годового стока водоема, м 3 .
Величина Д показывает скорость обновления водных масс водоема: чем больше Д, тем медленнее обновляются водные массы.
3.4 Методы морфометрической оценки озера
Съемка плана озера
Оборудование: лодка, буссоль (линейка, компас, булавки) с подставкой, вехи, колья, рулетка, размеченная веревка, бумага, ручка, карандаш.
Буссоль с подставкой используется для измерения базисной линии или базы АВ и угла L – отклонение от показаний стрелки компаса (рис. 2). По берегам озера расставляются вехи А, Б, В, Г, Д, М, Н и др. Длина базы АБ измеряется с помощью буссоли (определение направления от т. Б к т. А), рулетки и кольев, устанавливаемых через каждые 20 м (рис. 4). Положение вех противоположного берега определяется пересечением направлений, например, БВ м АБ, определяемых буссолью. Полученные точки вех при соединении образуют контур противоположного берега. Линия ближнего берега, на котором расположена база АВ, определяется углом b между его вехами М, Н и др. и базой АВ. Полученные контуры наносятся на план с указанием сторон света.
Измерение глубины озера
Оборудование: лодка, буссоль, лот, бумага миллиметровая, ручка или карандаш, калька, циркуль, транспортир, калькулятор.
На чертеже план озера размечается параллельными взаимно перпендикулярными линиями (рис. 3 ). Пересечения линий являются точками измерений глубины, местом возможного отбора проб.
 | |
| Рис. 3. План измерения глубин озера | Рис. 4. Схема съёмки плана озера с помощью буссоли |
Первый промер производится в 3-4 м от берега, второй – через 10 гребков и т.д. Полученные глубины наносятся на план. Черновой чертеж-план масштабируется и используется для вычерчивания изобат, профилей озера, определения длины береговой линии, площади водного зеркала.
3.5 Методы камерального определения площадей
и объемов водоемов
Картографический метод вычисления площади водосбора водоема Определение ведется с применением соответствующих карт, палетки, планиметра, циркуля, весов, микрокалькулятора.
Циркуль. Установленным раствором циркуля (2 мм) измеряют:
— длину береговой линии, l о,
— длину всех изобат,
— длину огибающей озеро линии, l о′, — кратчайшая выпуклая линия, проведенная по контуру озера.
Палетка – прозрачный расчерченный на квадраты лист, который используется при определении площади. Палетку накладывают на план озера или водосбора на карте и подсчитывают число целых квадратов в контуре водоема и части квадратов. Суммирование квадратов при учете масштаба дает величину площади водного зеркала водоема или водосбора.
Планиметр . Применяется для измерения площадей зеркала озера и площадей, ограниченных изобатами. Определяется цена деления планиметра (С 1) и переходный коэффициент (С): С = С 1 . М, где М – число м 2 в 1 см 2 на плане данного масштаба. Искомая площадь (р) составляет в этом случае:
где n ср – средний показатель планиметра из 3-х измерений.
Весовой метод вычисления площади озера
Весовой метод вычисления площади связан с взвешиванием листа бумаги с контуром озера и без него. Площадь озера оценивается по пропорции:
Далее полученная величина масштабируется.
Соотношение площадей зон озера определяется планиметрированием площадей или весовым способом с учетом масштабов чертежа. Точность расчетов в этом случае зависит от точности съемки глубин.
Расчётные методы морфологических показателей котловины
Показатель емкости озерной котловины (К ф ):
Средний уклон дна (i) определяется по формуле:
где α – средний уклон дна; ∑l – сумма длин изобат; h – сечение изобат; S о – площадь водоема.
Площадь дна (S g) определяется по формуле:
Показатель формы озерной котловины (С ):
где h о – расстояние по вертикали от поверхности озера до центра тяжести при одинаковой плотности воды во всем водоеме и составляет:
где Н – глубина; dV – элементарный объем; V – объем воды озера.
Графический метод определения площади дна и объема воды
Определение площадей зон озерного дна и объема соответствующих масс можно произвести достаточно точным графическим методом с погрешностью 5-7%. Графический метод определения объема водоёма связан с построением батиграфической кривой (рис. 5 ). Её вертикальная ось представляет шкалу глубин озера от 0 до Н max, м, а горизонтальная ось — шкалу площадей, ограниченных изобатами, м 2 .
На основе построенной батиграфической кривой определяется объем водоема. На рисунке батиграфической кривой строится объемная кривая, в этом случае на горизонтальной оси располагается дополнительно шкала объемов. На линии соответствующих изобат откладывается объем воды, расположенный под этой изобатой. Затем на этом чертеже строится объемная шкала водоема путем проектирования на горизонтальную прямую (рис. 5).
Объемная шкала используется для расчетов количества тепла, кислорода и других химических элементов, содержащихся в воде. В этом случае планиметрируется площадь между осями координат и батиграфической кривой с последующим умножением ее величины на единицу площади в масштабе чертежа. Единица масштаба определяется путем перемножения масштабом значений вертикальной и горизонтальной шкал. Объемы отдельных слоев определяются аналогично по площадям, соответствующим им на чертеже. Затем полученные объемы суммируются. Для сложных конфигураций котловин подобные расчеты ведутся для каждого плеса отдельно.
| батиграфическая кривая объемная кривая |
Рис. 5. Батиграфическая и объемная кривая озера по Богословскому Б.Б.
Объем водной массы вычисляется методом конусов или методом призм. Метод призм используется чаще на базе учета изобат (рис. 6)
Рис. 6. Схема вычисления площади водного зеркала и объема воды водоема методом учета изобат, ориг.
Река как водный объект
Река представляет собой водоток, текущий в разработанном им русле, питающийся стоком атмосферных осадков и являющийся транспортной системой ландшафта. Морфометрия реки определяется характером истока, строением речной долины, степенью врезания русла, характером устья при впадении в приемный бассейн.
Долина реки представляет собой полую форму рельефа земной поверхности, создаваемая эрозионной (размывающей) деятельностью текущей воды под влиянием вращения Земли. Для равнинных рек характерны долины с плоским дном. Дно и склоны долин часто имеют уступы или террасы и несимметричный поперечный профиль. Основными процессами в развитии долин являются углубление и расширение, размыв и формирование склонов.
Формирование истока большинства рек Земли связано с процессом таяния ледника, реже выходом подземных вод (родников). Понятие истока реки четко не определено. Река может быть образована слиянием двух рек, такие реки называются двурогими и считается, что у них нет истока. Среди известных рек Земли к таким рекам относятся Амазонка, Ганг, Нил, Обь, Амур и др. Началом реки может быть озеро (например, Ангара и Байкал) или болото, что также не является истоком.
Русло представляет собой наиболее углубленную часть современного днища долины, по которой постоянно протекает поток. Форма русла определяет рисунок реки. Основными элементами русла являются меандры (излучины), острова и затапливаемые осередки, плесы и перекаты, долинные гряды. Характерным признаком реки является устойчивость русла, которая определяется характером грунта, в пределах которого водный поток прокладывает свой путь к приемному бассейну. Енисей характеризуется устойчивым руслом, которое сформировано на относительно неразмываемых скалистых и крупногалечных грунтах. Большинство рек Русской равнины, например, Волга обладают менее устойчивым руслом, но размыв и намыв грунта, т.е. формирование перекатов в основном приурочены к одни и тем же местам/ Наименее устойчивым руслом отличаются горные реки, русло которых сильно меняется вследствие схода селей.
Устье реки представляет собой место непосредственного впадения реки в приемный бассейн (море, озеро). Это зона взаимодействия вод реки и моря. Устьевой участок реки может быть однорукавым (бездельтовым) и многорукавным (дельтовым). Однорукавный бездельтовый устьевой участок или эстуарий (в РФ – губа) часто представляет собой глубокий, узкий залив, подверженный приливно-отливным морским течениям. Наличие бездельтового устья характерно для рр. Мезень, Енисей, Обь и др.
Отлагая в устье наиболее крупные наносы, реки часто формируют в своих устьях конусы выноса — дельты. Отложение наносов как результата твердого стока рек являются источником роста дельты и ее выдвижения в море. Для дельты характерно наличие сложной изменчивой сети водотоков (рукавов) и водоемов, периодически затопляемых низменных земель, зарослей влаголюбивых растений. Типичная выдвинутая дельта отмечена для р. Волги. Наиболее крупная дельта характерна для рр. Ганг и Брахмапутра.
Накопление наносов является признаком старения рек, обычно начинающегося с устья реки и проявляющегося в виде формирования дельт, уменьшения уклона, наличия русловых тромбов и т.п. В итоге по руслу реки появляются признаки обмеления, формируются островки, отдельные потоки, берега из собственных наносов.
Источник
Площади озера Голубое по изобатам и объем слоев воды, ограниченных этими изобатами
| Изобата | Число отложений циркуля | Длина изобаты, м | Площадь в пределах изобаты | Объемы воды отдельных слоев тыс.куб.м |
| n1 | n2 | n3 | м 2 | % от площади озера |
| lо | ||||
| l1 | ||||
| l2 | ||||
| l3 | ||||
| … | ||||
| ln |
Объем водной массы озера (V) вычисляется как сумма объемов слоев, заключенных между смежными изобатами (1-2, 2-3 и т.д.):
Объемы слоев, заключенные между смежными изобатами, вычисляются по формуле усеченной пирамиды (усеченного конуса):
где h – сечение изобат, fi и fi+1 – площади, ограниченные верхней и нижней изобатами слоями.
Объем воды (Vn), заключенный между самой нижней изобатой и точкой максимальной глубины, рассчитывается по формуле
где h ` — расстояние по вертикали между точкой максимальной глубины и самой нижней изобатой, fn – площадь, ограниченная самой нижней изобатой.
Результаты расчета объема отдельных слоев заносятся в таблицу 3.2.9.
Для построения батиграфической кривой (рис. 3.2.5) по оси ординат откладывается шкала глубины озера от нуля вниз в м до максимальной глубины; по горизонтальной оси – откладываются площади, соответствующие каждой изобате. Точки соединяют плавной кривой.
Рис. 3.2.5. Батиграфическая кривая озера
Построить столбиковую диаграмму максимальных глубин наиболее значительных озер земного шара. Закрасить столбики, соответствующие озерам, различным цветом в зависимости от происхождения их котловин:
Глубины крупнейших озер земного шара
| Название озера | Глубина, м | Название озера | Глубина, м |
| Каспийское | Мичиган | ||
| Верхнее | Байкал | ||
| Виктория | Танганьика | ||
| Гурон | Ладожское | ||
| Сарезкое | Ньяса | ||
| Аральское |
Задание 3.
Вычертить кривые распределения температур в озере по вертикали в различные сезоны года на основании данных табл.3.2.11.
Тип стратификации по каждому из трех графиков;
Сезон года, для которого характерен каждый из трех типов вертикального распределения температуры воды в озере. Выявить слой скачка и объяснить причины его существования.
Распределение температур в озере по вертикали
| Глубина, м | Температура, °С | Глубина, м | Температура, ° С | |
| 0,0 | 2,0 | 2,3 | 8,2 | |
| 0,6 | 2,5 | 2,9 | 6,1 | |
| 1,3 | 11,3 | 3,0 | 4,0 | 5,0 |
| 1,8 | 10,7 | 3,8 |
Примечание. Все три кривые строят на одном графике. На оси абсцисс откладывают температуры, на оси ординат – глубины в метрах. Нулевая глубина должна быть помещена в верхней точке оси ординат. Масштабы: вертикальный — в 1 см 5 м; горизонтальный – в 1 см 2°.
Задание 4.
Построить график высоты снеговой линии на разных широтах по данным табл.3.2.12.
Объяснить причину различного высотного положения снеговой линии по широтам в северном и южном полушариях.
Высота снеговой линии на разных широтах земного шара
| Широта, ° | Высота снеговой линии | Широта, ° | Высота снеговой линии |
| 90-80 | 40-30 | ||
| 80-70 | 30-20 | ||
| 70-60 | 20-10 | ||
| 60-50 | 10-0 | ||
| 50-40 |
Примечание. На оси ординат откладывают высоту снеговой линии, на оси абсцисс – географическую широту.
Масштабы: горизонтальный – в 1 см 5°; вертикальный – в 1 см 300 м.
Задание 5.
По таблицам 3.2.13-3.2.14 охарактеризовать основные закономерности распространения разных видов льда на земном шаре в целом, по отдельным широтам, а также по полушариям – северному и южному. Объяснить соотношение наземного и подземного оледенения в высоких широтах северного и южного полушарий.
Распространение льдов на Земле
| Виды льда | Площадь, в млн. км 2 | Доля площади |
| Ледники и ледниковые покровы | 11% суши | |
| Подземные льды | 22% суши | |
| Морские льды | 7% океана | |
| Снежный покров | 14% планеты | |
| Айсберги (шельфовые льды) | 19% океана | |
| Атмосферные льды | 100% планеты |
Распространение льдов по широтам
| Географическая широта, ° | Ледники % от площади суши | Подземный лед, % от площади суши | Морской лед, % от площади океана | Ледники, подземный и морской лед, % от общей площади |
| 90-80 с.ш. | 68,5 | 31,5 | 92,5-97,3 | 93,2-97,6 |
| 80-70 | 35,8 | 64,2 | 66,1-86,9 | 79,1-90,8 |
| 70-60 | 4,5 | 80,3 | 22,8-65,2 | 67,7-79 |
| 60-50 | 0,30 | 45,3 | 7,6-35,1 | 29,3-41,1 |
| 50-40 | 0,07 | 5,7 | 4,1-13,1 | 5,0-9,3 |
| 40-25 | 0,47 | 1,7 | 0,91 | |
| 25с.ш.-30 ю.ш. | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |
| 30-35 ю.ш. | 0,08 | 0,01 | 0,01 | |
| 35-50 | 0,84 | 0,1 | 0,04 | |
| 50-60 | 10,9 | 0,8 | 0,1-11,1 | 0,19-17,8 |
| 60-90 | 99,93 | 0,07 | 24,5-84,2 | 55,2-90,6 |
По данным таблицы 3.2.15 составить уравнение водного баланса озер.
Озера и их характеристика
| Озеро | Объем, км 3 | Площадь зеркала, км 2 | Приход | Расход | |||
| Приток | Осадки | Сток | Испарение | ||||
| км 3 год | % | км 3 год | % | км 3 год | % | км 3 год | % |
| Аральское | 49,5 | 11,1 | 67,5 | ||||
| Байкал | 60,3 | 12,8 | 59,5 | 13,1 | |||
| Большое Соленое | 3,45 | 1,37 | 5,31 | ||||
| Виктория | 17,9 | 21,9 | |||||
| Каспийское | 10,8 | ||||||
| Мертвое море | 1,43 | 0,07 | 1,5 | ||||
| Онежское | 15,9 | 5,5 | 3,4 |
Каждую составляющую часть уравнения водного баланса выразить в процентах и занести в таблицу 3.2.15.
Определить водообменность озер (W):
V – объем озера в км 3 ,
Qо – средний годовой сток из озер.
Сравнить водный баланс озер, находящихся в разных физико-географических условиях. Объяснить различия в их водном балансе.
Контрольные вопросы:
— что называется озерным ложем?
— какие характеристики озер называются морфометрическими и как они определяются?
— на какие части подразделяется береговая область?
Привести примеры озер, котловины которых имеют тектоническое, ледниковое и ледниково-тектоническое происхождение.
Указать районы на территории России, в пределах которых могут встречаться озера вулканического, просадочного, карстового, термокарстого, морского, ледникового и эолового происхождения.
Существуют ли на земном шаре какие-либо закономерности в распределении озерных котловин различного происхождения?
Источник
Лекции для студентов
- Защита информации
- Программирование
- Информатика
- Базы данных
- История России
- История средних веков
- История древнего мира
- Всемирная история
- Экономическая статистика
- Финансы
- ВЭД
- Налогообложение
- Бухгалтерский учет
- Аудит
- Банковское дело
- Мировая экономика
Тема 7. Гидрология озер — Объем воды в озере W, м3
- Тема 7. Гидрология озер
- Типы озер по характеру котловин
- Элементы озерного ложа и береговой области
- Формирование озерного ложа под влиянием волнения и отложения наносов
- Зарастание озер
- Географическое положение озера. Морфометрические характеристики
- Объем воды в озере W, м3
- Уровенный режим озер
- Динамические явления в озерах
- Ветровые волны
- Характеристика процесса нагревания и охлаждения воды в озерах
- Изменение температуры воды в озерах в течение года
- Ледовые явления
- Явления на озерах в период замерзания
- Формирование химического режима
- Биологические процессы
- Озерные отложения
Объем воды в озере W, м 3 может быть определен по карте изобат, пользуясь «методом призм». Изобатные поверхности делят объем озера на ряд слоев, каждый из которых можно рассматривать приближенно как призму, основаниями которой будут площади, ограниченные смежными изобатами, а высота равна сечению между ними. Обозначив площади, ограниченные отдельными изобатами, через ω0, ω1, ω2, ω3… ωn, а сечение их через h, объем воды в озере определим по формуле
W = + + +…+ + ∆W =
= ∆W,
где ∆W – объем, заключенный между площадью последней самой глубокой изобаты и точкой дна озера с максимальной глубиной, определяемый по формуле:
∆W= ,
где hмакс — максимальная глубина озера в метрах; hn – глубина, соответствующая наибольшей изобате, ωn — площадь последней (самой глубокой) изобаты.
Максимальная глубина озера — hмакс, м.
Средняя глубина озера — hср, м — отношение объема воды в озере к площади его зеркала.
Средний уклон дна между изобатами определяется по формуле:
где l1, l2 — длины изобат, между которыми определяется уклон; h — сечение изобат, ω – площадь кольца между изобатами.
Средний уклон озера Iопределяется по формуле:
где n – число изобат.
Знание элементов, характеризующих форму озерной котловины, необходимо не только для того, чтобы понять основные закономерности режима озера, но и для решения ряда хозяйственных задач, связанных непосредственно с эксплуатацией озера. Например, при использовании озера в транспортных целях необходимо знать распределение глубин в пределах всей акватории и, в частности, в зоне береговой отмели. При регулировании стока вытекающих из озера рек необходимо иметь кривые зависимости объема воды и площадей озера от высоты стояния уровня. Для расчета элементов волн важно знать распределение глубин и ширин озера по различным направлениям и т. д.
Источник
Морфология и морфометрия озер
В озере выделяются следующие основные морфологические элементы:
• Котловина — это естественное понижение земной поверхности разного генезиса, в пределах которого и расположено озеро;
• Ложе (или чаша) озера – понижение, непосредственно занятое водой.
В котловине по направлению от берега вглубь озера различаются береговая и глубинная (пелагиаль) области.
Береговая область включает три зоны (рис. 15):
♦ Собственно берег – часть суши, окружающая озеро и представленная бровкой и береговым склоном. Граница основания склона проводится по максимальному уровню волно-прибойной деятельности.
 |
Рис. 15. Схема озерной котловины (а) и ее береговой области (б)
1 – котловина; 2 – ложе (чаша); 3 – береговая область: 4 – береговой уступ, 5 – побережье, 6 – береговая отмель, 7 и 8 – абразионная и аккумулятивная части береговой отмели, 9 – подводный откос, 10 и 11 – низший и высший уровни воды, 12 – коренные породы, 13 – начальный профиль берега
♦ Побережье – это зона прибойной полосы, включающая сухое, затопляемое и подводное побережье.
♦ Береговая отмель — это подводная терраса, опускающаяся в сторону озерной впадины и состоящая из абразионной и аккумулятивной отмели. Последняя оканчивается бровкой подводного откоса.
Побережье и береговую отмель часто объединяют в одну зону называемую литоралью.
Глубинная область (пелагиаль) занимает глубокую часть озера, недоступную волнению. Донную часть озера называют профундалью.
В пределах ложа озера выделяются такие морфологические элементы, как плесы, заливы, бухты, губы.
К морфометрическим характеристикамозера относятся:
• Площадь водной поверхности (зеркала; F) рассчитывается как средняя многолетняя величина, но может изменяться в зависимости от фазы водности, питающих озеро рек.
• Длина озера, l – кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными точками береговой линии, измеренное по поверхности.
• Максимальная ширина озера, Bmax – перпендикуляр к длине озера в наиболее широкой его части.
• Средняя ширина, Bcp – частное от деления площади зеркала озера на его длину.
• Максимальная глубина, Hmax– определяется по журналу промера глубин.
• Средняя глубина, Hcp – частное от деления объема озера на площадь его зеркала.
• Длина береговой линии, L, измеряется по нулевой изобате.
• Изрезанность береговой линии, k, определяется путем сравнения с длиной окружности круга, равновеликого по площади, согласно формуле:
• Объем озера (объем котловины, заполненный водой до определенного уровня) — вычисляется как сумма отдельных слоев котловины, заключенных между горизонтальными плоскостями, проведенными друг от друга на расстоянии h, где h – мощность элементарного слоя (сечение изобат):
• Форма озерной котловины, С – безразмерный показатель, позволяющий определять степень приближения формы озера к геометрическим фигурам (цилиндр С=2; полусфера С=1,78; параболлоид С=1,5; конус С=1,33). Вычисляется по формуле Муравейского С.Д., как отношение средней глубины озера к глубине положения центра тяжести озерных вод.
Связи между отдельными характеристиками определяют кривые площадей, объемов и средних глубин озера. Подробно морфометрические характеристики рассматриваются на лабораторных занятиях.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
