Физико географические факторы определяющие размер бассейна

Лекции для студентов

Тема 6. Гидрология рек — Физико-географические характеристики бассейна

Физико-географические характеристики бассейна (геогра­фическое положение, климат, геологическое строение, почва, рас­тительность и рельеф) оказывают существенное влияние на про­цессы стока. Поэтому при исследовании реки и режима ее стока необходимо детальное их изучение.

В настоящем разделе приводится краткое пояснение применяю­щихся понятий и в отдельных случаях рассматривается влияние их на режим рек.

Более подробное изложение взаимосвязи режима вод суши с физико-географическими факторами дается в дальнейшем при рассмотрении различных элементов режима.

Географическое положение бассейна определяется географиче­скими координатами (широта и долгота), между которыми он на­ходится. Общее, но достаточно ясное представление о географиче­ском положении бассейна дает указание о его расположении по отношению к бассейнам других рек, горных хребтов и т. д.

Климатические (метеорологические) условия являются в боль­шинстве случаев решающими факторами, определяющими водный режим водоема. Из метеорологических факторов главнейшими в смысле влияния их на сток являются количество осадков, ха­рактер их выпадения, температура воздуха и дефицит влажности воздуха.

Геологическое строение и почвы бассейна определяют характер и размер подземного питания рек, потери осадков на просачива­ние, появление заболоченных пространств и пр. При исследовании малых бассейнов желательно геологическое строение и почвы оха­рактеризовать на основании специальных исследований.

Рельеф, влияя на количество, характер выпадения и распреде­ление осадков по территории бассейна, температуру воздуха и ус­ловия протекания воды по земной поверхности, является существенным фактором, опреде­ляющим водность рек и характер их режима. По­этому данные о рельефе имеют весьма важное значение в выяснении об­щих условий стока.

Растительный покров бассейна обычно харак­теризуется сведениями об основных видах расти­тельности, распространен­ной в пределах водосбора с указанием размеров за­нимаемых ими площа­дей. Важно знать, где расположены лесные мас­сивы (в верхней, средней или нижней частях водо­сбора, на водоразделах или в долине реки), иметь характеристику сельско­хозяйственного освоения территории водосбора (размеры пахотных угодий) и т. д. Количественной характеристикой степени залесенности речных бассейнов является коэффициент лесистости, пред­ставляющий собой отношение площади лесов, расположенных в бассейне, к общей площади бассейна. Указанный коэффициент может вычисляться как для водосбора в целом, так и для отдель­ных створов, например, по которым имеются данные о стоке реки. Коэффициент лесистости выражается или в процентах, или в до­лях единицы.

Озерность, заболоченность, распределение вечной мерзлоты и наличие ледников должны быть учтены достаточно полно по имею­щимся материалам или на основании специальных исследований.

В частности, важно установить так называемые коэффициенты озерности и заболоченности, представляющие собой соответственно отношение площади, занятой озерами или болотами, к общей пло­щади речного бассейна.

В условиях горных водосборов водность реки существенно из­меняется по высоте. Это изменение водности можно характеризо­вать гидрографической кривой бассейна. Она ана­логична гипсографической кривой, характеризующей нарастание по высоте площади бассейна. Гидрографическая кривая, кривая связи стока с высотой и гипсографическая кривая являются основ­ными характеристиками, наглядно иллюстрирующими распределе­ние среднего стока по площади и высотным зонам бассейна.

Источник

Физико-географические факторы

Физико-географические факторы наибольшее влияние оказывают на формирование химического состава подъемных вод верхней зоны (грунтовые, верховодка) и в меньшей степени — на напорные водоносные горизонты. Физико-географические факторы тесно взаимо­связаны и воздействуют друг на друга.

Рельеф оказывает влияние на условия залегания и движения под­земных вод, т.е. на условия водообмена, от которых зависят их минерализация и химический состав. Степень расчлененности рельефа определяет размеры поверхностного стока и дренированность под­земных вод.

В горных районах расчлененный рельеф создает отдельные оро­графические единицы с самостоятельным гидрогеологическим режимом, в котором можно уловить тесную связь гидрохимии с со­ставом водовмещающих пород. В связи с этим в районах расчлененного рельефа хорошие результаты дает гидрохимический метод поисков рудных залежей.

На равнинных пространствах грунтовые воды часто имеют вы­сокую минерализацию вследствие затрудненного водообмена.

Влияние рельефа на минерализацию и химический состав арте­зианских (глубокопогруженных, напорных) вод сказывается разли­чием областей, более удаленных от горных зон инфильтрации и при­ближенных к этим зонам.

Гидрографическая сеть так же, как и рельеф, оказывает сущест­венное влияние на формирование химического состава грунтовых вод. Это влияние обусловливается густотой гидрографической сети, режимом речных вод, характером взаимосвязи речных вод с подземными водами. Реки являются естественными дренажами под­земных вод, способствуют их более активному водообмену и опреснению. Значительное опреснение грунтовых вод наблюдается в па­водок.

Климат — важнейший фактор, создающий общий фон, на ко­тором развиваются процессы, формирующие минерализацию и химический состав подземных вод. Он определяется прежде всего ме­теорологическими условиями, от которых зависят водный режим местности и характер питания подземных вод. Влияние климата сказывается на интенсивности и характере процессов испарения, выветривания, почвообразования и т.п. В засушливых районах вслед­ствие сильного испарения формируется значительная засоленность почв и грунтов, так как поднимающиеся по капиллярам к поверх­ности почвенные и грунтовые воды испаряются, а соли, содержа­щиеся в них, выпадают в осадок, что приводит к образованию солон­чаков. В результате испарительных процессов увеличивается мине­рализация и самих фунтовых вод.

В областях интенсивного увлажнения на формирование состава подземных вод существенное влияние оказывают минеральные соли, содержащиеся в самих атмосферных осадках.

Почвы обогащают подземные воды ионами, газами, органическим веществом. При инфильтрации атмосферной влаги через бедные со­лями торфяно-тундровые и болотные почвы подземные воды обога­щаются в основном органическими веществами. Воды, проходящие через черноземные и каштановые почвы, значительно больше обога­щаются солями (ионами). Солончаковые почвы оказывают особенно сильное влияние на повышение минерализации подземных вод.

Источник

Физико-географические факторы стока

Основной фактор, определяющий общую величину стока и его распределение в году,— климат. Кроме климата на величину и распределение стока в году влияет и ряд дополнительных факторов: рельеф, густота речной сети, величина и форма бассейна, почва и растительный покров, геологическое строение бассейна, озерность и заболоченность бассейна.

Климат создает основной фон гидрологического режима реки. Объем годового стока и распределение его во времени зависят от общего количества и характера осадков, их распределения как по территории, так и во времени. Температура и влажность воздуха, скорость ветра совместно с физико-географическими особенностями водосбора обусловливают потери стока на испарение, а также определяют переходные запасы влаги, аккумулированные на поверхности и в грунтах бассейна.

Осадки. Анализ метеорологических данных за 1958 — 1962 гг. показывает, что средняя величина осадков за все месяцы года, кроме мая, больше на ВНИГЛ, вследствие чего и средняя сумма осадков за 1958—1962 гг. на 130 мм больше, чем на Подмосковной стоковой станции. Наиболее влажным годом за рассматриваемый период на ВНИГЛ оказался 1962 г., когда сумма осадков превысила норму за 1958—1962 гг. на 100 мм, а на Подмосковной стоковой станции — 1960 г., в котором норма за это же время была превышена на 142 мм. Наиболее сухим был 1959 г., в котором в Подмосковье выпало осадков на 57 мм меньше средней величины, а на Валдайской станции меньше на 108 мм. Максимум осадков в течение года на Подмосковной стоковой станции более выражен, чем на Валдайской стоковой станции, и за все годы приходится на август, за исключением 1959 г.: на ВНИГЛ максимум осадков в одни годы падает на июль, в другие на август. Как правило, летние осадки преобладают над зимними. В связи с тем, что зимние осадки в районах исследования имеют более важное значение в стоке рек, остановимся на них подробнее. В данной климатической зоне запас воды в снежном покрове обусловливает собой объем весеннего половодья, а ход снеготаяния — величину максимального расхода весеннего половодья и его длительность.

На стоковых станциях Подмосковная и ВНИГЛ проводились регулярные снегомерные съемки. Анализ данных по ним показал разницу в процессах накопления, распределения и стаивания снега в поле и в лесу. Вопрос о формировании снежного покрова в течение зимы представляет интерес в связи с изучением: 1) накопления запасов воды в снеге к началу весеннего снеготаяния, 2) величин водоотдачи из снега, 3) потерь стока на инфильтрацию при различном промерзании почво-грунтов.

Изучение различий в накоплении снега в течение зимы в поле и в лесу необходимо для познания условий формирования весеннего стока на лесных и полевых водосборах.

Стоковые станции Подмосковная и ВНИГЛ в настоящее время располагают материалами наблюдений за накоплением снегозапасов на полевых и лесных водосборах, расположенных соответственно в непосредственной близости один от другого.

Таким образом, наибольший запас воды в снеге был в зиму 1957/58 г., наименьший — в зиму 1960/61 г. Во все годы максимальный запас воды на логу Лесном больше, чем на логу Полевом (Подмосковная стоковая станция), на ВНИГЛ — наоборот, лог Еловый имеет меньшие запасы, чем лог Центральный, исключение составляет лишь 1958 г. Такое соотношение снегозапасов в поле и в лесу на логах Валдайской станции обусловлено составом лесных пород — ель обладает очень сомкнутой кроной, что в значительной степени препятствует накоплению снегозапасов. Зима 1961 г. является аномальной, снегозапасы вообще малы как в поле, так и в лесу. Кроме того, следует отметить, что снегозапасы полевого участка ВНИГЛ за все годы выше снегозапасов лога Полевого Подмосковной стоковой станции, причем разница колеблется в довольно широких пределах — от 15 до 80 мм, на лесных же участках разница составляет всего 10—15 мм. В различные годы снегозапасы то больше на ВНИГЛ, то на стоковой станции Подмосковная. Из приведенных данных видно, что в среднем на полевом водосборе Валдайской станции — лог Центральный — запас более, чем на лесном водосборе, — лог Еловый — на 10%; на Подмосковной станции запасы на лесном водосборе в среднем больше, чем на полевом, на 19%.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

3. Физико-географические характеристики бассейна реки

К числу главнейших физико-географических характеристик речного бассейна относятся:

1) географическое положение бассейна на континенте, которое может быть выражено через удаленность (км) от океана, широту и долготу центра и крайних точек бассейна;

2) географическая зона (зоны) или высотные пояса;

геологическое строение, тектоника, физические и водные свой­ства подстилающих грунтов, гидрогеологические условия;

рельеф, который может быть охарактеризован количественно через среднюю высоту бассейна и средний уклон бассейна;

климат (характер циркуляции атмосферы, режим температу­ры и влажности воздуха, количество и режим атмосферных осад­ков, испарение);

почвенно-растительный покров, который можно охарактери­зовать данными о доли площади бассейна (%), занятой лесами и почвами того или иного типа (о понятии лесистости см. ниже);

7) характеристики формы речной сети;

8) наличие и особенности других водных объектов — озер, болот, ледников (об озерности и болотистости речных бассейнов см. ниже).

Важнейшая характеристикой речного бассейна является сте­пень его преобразования хозяйственной деятельностью. При этом следует различать искусственное преобразование поверхности бассей­на (сведение лесов, распашка земель и другие агролесомелиративные мероприятия, оросительные и осушительные мелиорации) и искус­ственное преобразование гидрографической сети бассейна и режима самих рек (сооружение плотин и водохранилищ, каналов, шлюзов, осуществление других гидротехнических мероприятий в руслах рек, регулирование, изъятие и переброска стока и др.).

Такие характеристики бассейна, как его озерность, болотис­тость, лесистость и др., могут быть выражены количественно через соответствующие коэффициенты озерности k_оз , болотистости к_бол, лесистости к_лес, вычисляемые по формулам вида

где а — площадь, занятая озерами (болотами, лесами, ледниками и т. д.);

А — полная площадь бассейна;

к — выражаются либо в долях единицы, либо в процентах.

4. Речная сеть

Совокупность водотоков (рек, ручьев, временных водотоков, ка­налов), водоемов (озер, водохранилищ) и особых водных объектов (болот, ледников) в пределах речного бассейна составляет гидрогра­фическую сеть бассейна. Совокупность естественных и искусствен­ных водотоков называют русловой сетью.

Частью гидрографической (и русловой) сети является речная сеть. Речную систему составляют главная река, впадающая в при­емный водоем (океан, море, бессточное озеро), и все впадающие в нее притоки различного порядка. В качестве главной реки в разных случаях считают либо наиболее длинную реку в бассейне (Волга длиннее более полноводного притока Камы), либо наиболее много­водную реку (Миссисипи при слиянии с более длинной Миссури).

Длина реки L — это расстояние вдоль русла между истоком и устьем реки. Длины рек обычно определяют по крупномасштаб­ным картам или аэрофотоснимкам (расстояния измеряют по гео­метрической оси русла или фарватеру). При определении длины рек по мелкомасштабным картам должны вводиться поправки на масштаб и извилистость русла: чем мельче масштаб карты и боль­ше извилистость реки, тем больше ошибки при расчете длин рек.

Исток — это место начала реки (выход из озера, болота, ледни­ка, родника и т. д.). Если река начинается в гористой местности там, где подземные воды выходят из-под скопления обломочного материала (осыпи), то это место и считают истоком. Откуда бы река ни вытекала, ее исток не может находиться на самом орогра­фическом водоразделе. Хотя водоток, который дает начало реке по своим размерам формально рекой не является (это скорей ручей), исток такого небольшого водотока все равно принимается за исток всей реки. Так, например, Волга — крупнейшая река Европы — бе­рет начало в болотах Валдайской возвышенности, и ее истоком считается родник, крепленный деревянным срубом, у которого имеется надпись «Исток Волги». На первых километрах после исто­ка Волга представляет собой небольшой ручей со слабым течением.

Устье реки — это место впадения реки в море, озеро, другую реку. Иногда река заканчивается там, где прекращается речной сток из-за потерь на испарение и инфильтрацию или в результате полного разбора воды на орошение. Такое место иногда называют слепым устьем. При определении устья реки, если она впадает в море или озеро, нередко возникают еще большие трудности, чем при определении места истока реки. Во-первых, если река имеет дельту с многочисленными рукавами, то возникает вопрос: устье какого из них считать устьем всей реки? Во-вторых, места впадения дельто­вых рукавов в море или озеро очень изменчивы. В большинстве случаев за устье реки принимают устье (точнее устьевой створ) крупного судоходного рукава в месте его непосредственного выхода в море (отсюда обычно и идет отсчет километража вдоль реки).

Для характеристики кривизны русла на участке применяют коэффициент извилисто­сти реки, под которым понимают отношение длины участка реки Li к длине прямой li, соединя­ющей концы этого участка, называется:

Коэффициент извилистости на отдельных участках рек изменя­ется от 1 до 2-3, а иногда и больше.

Поскольку на отдельных участках извилистость реки разная, коэффициент извилистости реки в целом определяют по формуле

, (5.7)

Между длиной реки L (км) и площадью бассейна A (км 2 ) имеется устойчивая степенная зависимость. На­пример, для равнинных рек СНГ получена такая осредненная эмпи­рическая зависимость:

Сумма длин всех рек в пределах бассейна или какой-либо терри­тории дает протяженность речной сети Li. Отношение протяжен­ности речной сети к площади бассейна характеризует густоту реч­ной сети бассейна или территории (, км/км 2 ):

где Li- протяженность речной сети, км;

A — площадь рассматриваемой территории, км2.

Густота речной сети в пределах равнинных территорий Евро­пейской части России в целом уменьшается с севера на юг: в лес­ной зоне она составляет 0,4-0,6 км/км 2 , в степной 0,2-0,3, на Прикаспийской низменности уменьшается до 0,05. На Кавказе с увеличением высоты местности густота речной сети возрастает до 0,8-1,0, а иногда и до 2 км/км 2 .

Речная сеть — это сложный результат тектонических и эрозионно-аккумуля-тивных процессов, движения ледников, крупномасштаб­ных колебаний уровня океана и морей и т. д. Понять происхожде­ние структуры современной речной сети возможно только после детальных геологических, палеогеоморфологических и палеогидрологических исследований.

Речная сеть по характеру рисунка может быть древовидной (или центрической), прямоугольной, центростремительной и др.

Многие реки на отдельных участках унаследовали свое направ­ление от крупных разломов земной коры (Нил, Миссисипи, Ама­зонка, Лена и др.), другие изменяли свое направление в результа­те собственной эрозионно-аккумулятивной деятельности (низовья Хуанхэ, Амударьи, Или, Терека, Миссисипи и др.), третьи изменя­ли свою русловую сеть, следуя за повышающимся или понижаю­щимся уровнем бессточного озера, моря или океана (низовья Волги, Св. Лаврентия, Темзы и др.).

Источник