Река
|
Длина
(км)
|
Площадь бассейна
(тыс. )
|
Средний расход
воды(тыс. )
|
Расход наносов(млн.год)
|
Хуанхэ
Ганг
Брахма-путра
Янцзыц-зян
Амазонка
Иравади
Мисси-сипи
Меконг
Амуда-арья
Нил
Волга
|
4700
2700
2900
6300
6400
3200
2200
6000
4500
2500
6700
3500
|
672
956
666
1942
5775
969
430
3269
795
309
2870
1360
|
3,3
11,7
19,2
22,0
175,0
5,6
13,6
18,4
11,0
2,0
2,7
7,7
|
1820
1450
725
500
500
435
300
300
170
96
62
18
|
Регулярно наступают периоды,когда расходы воды в реке
минимальны-в сухую или морозную погоду(меженный период, межень) .С расходом
воды связан и расход наносов каждой реки-суммарное количество проносимых рекой
минеральных и органических веществ за какой-либо промежуток времени
Что полезно знать?
Меандры.
Если бы эрозия длилась с той же скоростью в течение
каких-нибудь 14 млн.лет,всятерритория США оказалась бы на одном уровне с морем.
К счастью, ландшафтообразование происходит под воздействием
многих геологических процессов, поэтому не похоже, чтобы материки исчезли под
океанической водой в результате эрозии.
Воды суши формируется под
влиянием сложного взаимодействия физико-географических факторов. Во многих
случаях существенное воздействие на естественный режим оказывает хозяйственная
деятельность человека.
Физико-географические
факторы, определяющие режим вод суши, могут быть разделены на две основные
группы:
1) метеорологические
(главным образом осадки, солнечная радиация, температура воздуха и почвы,
испарение с поверхности воды и почвы);
2) факторы подстилающей
поверхности.
К последним относится
геологическое строение водосбора, почвенный и растительный покров,
расчлененность рельефа и, в частности, степень развития гидрографической сети и
глубина ее эрозионного вреза, озера и болота, площадь и форма водосбора, длина
и уклон реки.
Климатические условия
являются решающими для формирования общей водности территории и, следовательно,
расположенных в пределах ее водных объектов. Однако на распределение этой
водности внутри года, на формирование наиболее высокого или, наоборот, наиболее
низкого стока в ряде случаев важное и даже решающее влияние могут оказывать
местные физико-географические особенности водосборов, например лесистость,
заболоченность, рельеф, озерность водосборов, строение почво-грунтов и пр.
Влияние подстилающей
поверхности может быть настолько существенным, что все присущие данным
климатическим условиям особенности режима вод суши теряются полностью. Например,
сильное развитие карста в бассейне реки может привести к тому, что высокое
весеннее половодье, характерное для данной климатической зоны, не будет
выражено на такой реке. Наоборот, резкое снижение водности, обычно
наблюдающееся в летний период, для рек карстовых областей нехарактерно.
Аналогичное влияние на режим рек оказывают и озера, расположенные в пределах
водосборной площади реки.
Чем больше интервал
времени и чем больше территория, тем в меньшей степени сказывается
непосредственное влияние подстилающей поверхности на водность находящихся на
этой территории водных объектов.
1.3 Подземные воды гидросферы
По условиям залегания выделяют
три типа подземных вод: верховодку, грунтовые и напорные, или артезианские.
Верховодкой называются подземные
воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством
распространения и дебита. Обычно верховодка приурочена к линзам водоупорных или
слабо проницаемых горных пород, перекрываемых водопроницаемыми толщами.
Верховодка занимает ограниченные территории, это явление – временное, и
происходит оно в период достаточного увлажнения; в засушливое время гола
верховодка исчезает. Верховодка приурочена к первому от поверхности земли
водоупорному пласту. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи
поверхности или выходит на поверхность, в дождливые сезоны развивается
заболачивание.
Грунтовые воды. Грунтовыми
называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки.
Обычно они приурочены к выдержанному водонепроницаемому пласту и
характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут
накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твёрдых трещиноватых
коллекторах. Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность,
повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме: на возвышенностях
он ниже, в пониженных местах – выше. Грунтовые воды перемещаются в сторону
понижения рельефа.
Уровень грунтовых вод подвержен
постоянным колебаниям. Как отмечалось выше, на него влияют различные факторы:
количество и качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного
покрова, хозяйственная деятельность человека и многое другое.
Грунтовые воды, накапливающиеся в
аллювиальных отложениях – один из источников водоснабжения. Они используются
как питьевая вода, для полива. Выходы подземных вод на поверхность называются
родниками, или ключами.
Напорные, или артезианские воды.
Напорными называют такие воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном
между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление,
обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность.
Область питания у артезианских вод обычно лежит выше области стока воды и выше
выхода напрных вод на поверхность Земли. Если в центре такой чаши, или мульды,
заложить артезианскую скважину, то вода из нее будет вытекать в виде фонтана по
закону сообщающихся сосудов.
Размеры артезианских бассейнов
бывают весьма значительными – до сотен и даже тысячи километров. Области
питания таких бассейнов зачастую значительно удалены от мест извлечения воды.
Так, воду, выпавшую в виде осадков на территории Германии и Польши, получают в
артезианских скважинах, пробуренных в Москве; в некоторых оазисах Сахары
получают воду, выпавшую в виде осадков над Европой.
Артезианские воды характеризуются
постоянством дебита и хорошим качеством, что немаловажно для её практического
использования.
2.0 Взаимодействие поверхностных вод и подземных
Подземные воды служат надежным
источником питания рек. Они действуют круглый год и обеспечивают питание рек в
зимнюю и летнюю межень (или при низких уровнях стояния горизонта воды), когда
поверхностный сток отсутствует.
При сильно замедленных скоростях
движения грунтовых вод, по сравнению с поверхностными, подземные воды в речном
стоке выступают как регулирующий фактор.
Также, при сильно замедленных или
небольших скоростях движения грунтовых вод, на реках Крайнего Севера при низких
температурах воздуха, наблюдается перемерзание (полное или частичное) реки, и
тогда вода заходит с подпорной части того водоема, в которую впадает река (это
может быть главная река, море, озеро и т.п.). Такие явления наблюдаются,
например, в п. Нижнеянск, который находится в 25 км от устья р.Яны, где в период стояния низких температур и полного перемерзания реки на
перекатах, с подпора в русло реки выше по течению от места перемерзания,
заходит соленая вода из Северного Ледовитого океана.
Количественной мерой питания
служит значение подземного стока, который, в свою очередь, характеризуется так
называемым модулем подземного стока: Мподз. = К•М0/100,
где Мподз.
– модуль подземного стока, л/сек с 1 км2 водосборной площади;
М0 – средний многолетний модуль общего стока, л/сек
с 1 км2 поверхностного водосборного бассейна;
К – модульный коэффициент, показывающий процент
подземного стока в общем стоке и определяемый по формуле К=Мmin/М0,
где Мmin - минимальный модуль стока, л/сек с 1 км2
поверхностного водосборного бассейна, определяемый по зимнему расходу реки и
равный модулю подземного стока, т.к. реки зимой питаются преимущественно
подземными водами.
Модуль подземного стока
является надёжным показателем для оценки водоносности горных пород,
распространённых на площади водосборного бассейна какой-либо реки, т.к. он
представляет собой то количество подземной воды (в л/сек), поступающее в реку с
1 кв. км того или иного водоносного горизонта, дренируемого рекой.
Кроме этих формул, величина
подземного стока может быть определена гидрохимическим методом (по А.Т.
Иванову): ,
где Qподз – годовой объём подземного стока;
Q0
– годовой объём речного стока;
с - концентрация какого-либо компонента (например,
хлора) в речной воде в период наблюдений;
c1
– концентрация того же компонента в подземных водах в тот же период;
c2 -
концентрация того же компонента в
поверхностных водах в тот же период.
Согласно Б.И. Куделину, для
более точного расчёта подземного стока малых и средних рек предлагается
различать четыре типа питания рек подземными водами:
a) Питание грунтовыми водами, гидравлически не
связанными с рекой;
b) Питание грунтовыми водами, гидравлически связанными
с рекой;
c)
Смешанное грунтовое питание
(a+b);
d) Смешанное грунтовое и артезианское питание (a+b+c).
Согласно этих данных Б.И. Куделиным были предложены формулы для
определения слоя hподз и коэффициента подземного стока бподз. Слой подземного
стока выражается в миллиметрах в год (или любой другой единице времени) с
одного квадратного километра площади подземного бассейна и рассчитывается как: ,
где hподз – слой подземного стока, мм/год;
Qподз – объем подземного
стока с площади бассейна, м3/год;
F –
площадь бассейна, м2.
Коэффициент подземного стока бподз представляет собой
отношение подземного стока к осадкам, выпавшим на площадь данного речного
водосборного бассейна, и показывает ту часть осадков, которая идёт на питание
подземных зон весьма интенсивного
водообмена в бассейне: ,
где x – слой осадков, мм/год.
Расчёты подземного стока обычно обобщаются в виде карт
подземного питания, коэффициентов и модулей подземного стока, отражающих
естественные ресурсы различных видов подземных вод, развитых в пределах малых и
средних речных бассейнов и их отдельных районов и участков
3.0 Формирование гидрохимического состава подземных
вод
Формирование химического состава подземных вод в
естественных природных условиях определяется общими геолого-тектоническими,
природными ландшафтно-климатическими и литолого-фациальными условиями.
· зона
активного водообмена, где подземные воды
находятся под непосредственным воздействием природных факторов, в условиях
интенсивной циркуляции и дренажа. Основные факторы, определяющие химический
состав, минерализацию подземных вод и мощность верхней зоны – климат, условия дренированности территории, почвенно-растительный покров,
литологический состав водовмещающих пород, а также рельеф дочетвертичной
поверхности. В этой зоне формируются как грунтовые, так и напорные воды в
четвертичных отложениях, а также верхней части палеозойских и мезозойских
пород. Преобладающая мощность зоны пресных вод 50-80 м. Максимальная мощность пресных вод 80-120 м наблюдается в западной части артезианского бассейна.
Водоносные
горизонты верхней зоны содержат пресные воды с минерализацией до 1 г/л
преимущественно гидрокарбонатные кальциевые, реже сульфатные натриевые. На
отдельных участках зона пресных вод полностью отсутствует или спорадически
встречается лишь в четвертичных отложениях. На этих участках в дочетвертичных
породах распространены соленые воды с минерализацией 1-3 г/л сульфатного или
хлоридного состава. Сульфатные воды развиты на площадях, где под четвертичным
покровом распространены нижнепермские и уфимские гипсы и ангидриты, а также на
юге и юго-востоке Вологодской области в глинисто-мергелистых огипсованных отложениях татарского яруса. Влияние рельефа
доледниковой поверхности сказывается на формировании хлоридных натриевых вод с
минерализацией 10-50 г/л на севере и северо-западе Архангельской области в переуглубленных долинах кембрийских образований. На этих
участках развита только третья гидрохимическая зона.
· зона
затрудненного водообмена, где поверхностные
факторы еще оказывают влияние на формирование химического состава подземных
вод, но интенсивность этого воздействия незначительна, при этом проявляется
влияние глубинных факторов. В этой зоне формируются воды с минерализацией 1-50
г/л, неустойчивого химического состава, отличающегося большим разнообразием.
Воды данной зоны приурочены к толще отложений, залегающих ниже местного базиса
эрозии, преимущественно к пермским отложениям, лишь на западе и северо-западе
Архангельской области к более древним образованиям. Подошва
данной зоны залегает на глубине от 250 до 600 м. Максимальная ее глубина приурочена к территориям, где под четвертичными отложениями залегают трещиноватые и закарстованные карбонатные отложения с
мощной зоной пресных вод и участки с антиклинальными поднятиями в пермских
породах, где также увеличена зона инфильтрации пресных вод за счет
тектонических нарушений в структурных поднятиях. В пределах глубин 100-250 м распространены воды с минерализацией 1-10 г/л сульфатные кальциево-магниевые и
сульфатно-хлоридные натриевые и сульфатно-гидрокарбонатные кальциевые. На
глубинах 250-600 м соленые воды с минерализацией 10-50 г/л хлоридно-сульфатного
натриево-кальциево-магниевого состава с высоким содержанием брома до 100 мг/л.
· Зона
весьма затрудненного водообмена,
где подземные воды находятся под воздействием глубинных факторов. В этой
зоне формируются рассолы с минерализацией 50-270 г/л и более, в основном
хлоридного натриевого состава. Зона рассолов имеет преимущественное развитие в
Северо-Двинском артезианском бассейне. К рассолам приурочены бромные воды с
содержанием брома до 1,5 г/л (Солигалич).
Формирование рассолов связано, прежде всего, с палеогидрогеологическими
условиями развития Северо-Двинского артезианского бассейна: морские условия
осадконакопления неоднократно сменялись континентальными, на отдельных этапах
были широко распространены замкнутые морские бассейны. В дальнейшем и в
настоящее время в условиях высоких температур и давлений больших глубин активно
протекают окислительно-восстановительные и обменно-адсорбционные процессы,
приводящие к метаморфизации рассолов.
4.0 Техногенное воздействие на подземные воды
В связи с глобальным
загрязнением поверхностных вод централизованное водоснабжение все в большей
степени ориентируется на подземные воды. Однако в условиях растущей техногенной
нагрузки на окружающую среду и подземные воды подвергаются загрязнению.
Техногенные компоненты обнаруживаются уже не только в верхних, слабо
защищенных, водоносных горизонтах, но и в глубоких артезианских резервуарах.
Под антропогенным
загрязнением подземных вод понимают ухудшение качества воды (химических,
физических, биологических свойств). Антропогенное влияние на подземные воды
стало особенно ощутимым в текущем столетии в связи с развитием и
интенсификацией промышленности и сельского хозяйства, ростом крупных городов и
расширением урбанизированных территорий. Оно проявляется в истощении запасов
подземных вод и ухудшении их качества; при этом в подземных водах может
увеличиться содержание компонентов, характерных для природных подземных вод
(хлориды, сульфаты, железо и др.), но могут также появиться компоненты и соединения,
связанные исключительно с деятельностью человека — поверхностно-активные
вещества, ядохимикаты, синтетическая органика и др.
Понятие
"загрязнение" относится, прежде всего, к подземным водам питьевого
назначения. Качество воды питьевого назначения должно удовлетворять
гигиеническим нормам, предусматривающим безопасность воды в эпидемическом
отношении, безвредность химического состава и благоприятные органолептические
свойства. Соответственно этому государственным стандартом установлены
показатели качества воды: 1) микробиологические; 2) содержания токсических
химических веществ; 3) органолептические.
Химическое загрязнение
подземных вод связано с поступлением промышленных сточных вод, утечками
технологических жидкостей, растворением атмосферными осадками сырья, твердых
отходов и продуктов промышленности, загрязнением атмосферного воздуха,
неправильным использованием сельскохозяйственных удобрений и ядохимикатов. Для
современного промышленного производства характерно разнообразие состава сырья,
продуктов, сточных вод, отходов (именно это определяет многочисленность веществ,
которые могут поступать в водоносный горизонт). На участках химического
загрязнения в подземных водах обнаружены тяжелые металлы, нефтепродукты,
синтетические органические соединения, хлориды, сульфаты, фтор, мышьяк, азот и
многие другие вещества. Показатели химического состава и химических свойств
воды, которые целесообразно определять в районе воздействия сточных вод и
отходов, специфичны для различных предприятий.
Биологическое загрязнение
подземных вод вызывается микроорганизмами, поступающими при инфильтрации
фекальных и коммунально-бытовых сточных вод из выгребных ям, канализационной
сети, скотных дворов, полей фильтрации, а также при использовании береговыми
водозаборами загрязненных речных вод. Из мелководных водохранилищ и
прудов-охладителей с теплой водой могут проникать сине-зеленые водоросли и
другая микрофлора по водоносному горизонту в водозаборные скважины, находящиеся
на расстоянии десятков метров и более от берега. Эти микроорганизмы вызывают
обрастания трубопроводов, резервуаров и ухудшают качество воды.
Разнообразные
органические вещества, поступающие в подземные воды с коммунально-бытовыми
сточными водами и отходами, а также из отходов пищевой промышленности,
стимулируют интенсивный рост и активность микроорганизмов в водоносном
горизонте, что приводит к дополнительному ухудшению качества воды.
Радиоактивное загрязнение
подземных вод ураном, радием, стронцием, цезием и другими элементами в основном
является следствием ядерных взрывов, поступления сточных вод с предприятий,
добывающих или использующих радиоактивные вещества.
Тепловое загрязнение
подземных вод возникает на участках прудов-охладителей нагретых промышленных
вод, при сбросе в скважины нагретых вод из систем кондиционирования, а также на
участках, где береговые водозаборы используют речные воды с повышенной
температурой из-за сброса в реку горячих сточных вод.
Загрязнение подземных вод
не является локальным процессом, оно тесно связано с загрязнением окружающей природной
среды в целом. Содержащиеся в подземных водах зоны активного водообмена
загрязнения в конечном итоге попадают в реки и озера (области разгрузки).
Загрязнение пресных
подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, не только
сказывается на здоровье людей и состоянии окружающей среды, но и приводит к
необходимости колоссальных затрат на очистку воды, ремонт и реконструкцию
очистных сооружений, дополнительных затрат на здравоохранение. Это происходит
на фоне недостаточной изученности и состояния загрязнения, и влияния многих
вредных компонентов на здоровье людей и животных, и неразвитости методов исследований
многих новых видов загрязнения.
список литературы
[1]Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода
и жизнь на Земле. – М.: Наука, 1981. – 184 с.
[2]Киссин И.Г. Вода под землёй. – М.:
Наука, 1976. – 224 с.
[3]Бондарев В.П. Геология. Курс
лекций: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального
образования. – М.: Форум: Инфра М., 2002. – 224 с.
[4]Горошков И.Ф. Гидрологические
расчёты. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 432 с.
[5]Черданцев В.А., Пивон Ю.И.
Методические указания по дисциплине: «Гидрология». – Новосибирск: НГАЭиУ, 2004,
112 с.
[6]Справочное руководство
гидрогеолога. В 2 томах. Под ред. В.П. Якуцени. – Л.: Недра, 1967. – Т.1. –
592с.