🗊Гидрология озер и водохранилищ - презентация к уроку Географии

ОЗЕРО Озёра - котловины или впадины земной поверхности, заполненные водой и не имеющие прямого соединения с морем. Иногда, в отличие от текущих вод (рек), озера определяют как водоемы с замедленным стоком или с замедленным водообменом Искусственно созданное озеро называется водохранилищем. Если водохранилище имеет небольшие размеры, его называют прудом. Иногда прудами называют мелководные естественные озера, на площади которых распространена водная растительность

Типы озер по характеру котловин Плотинные, или запрудные Котловинные Смешанные

ВОСЕМЬ ГЛАВНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПОВ ОЗЕР 1. тектонические озера располагающиеся в трещинах, сбросах, грабенах и отличающиеся значительной глубиной и размерами (Каспийское, Ладожское, Онежское, Байкал, Иссык-Куль, Севан, озера африканского грабена (Виктория, Ньяса, Танганьика и др.), американские Великие озера (Эри, Онтарио, Гурон, Мичиган, Верхнее)) 2. вулканические озера занимающие кратеры потухших вулканов или располагающиеся среди лавовых полей (распространены в районах современной или древней вулканической деятельности (Исландия, Италия, Япония, Камчатка, Закавказье и др.))

Котловинные озера

ВОСЕМЬ ГЛАВНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПОВ ОЗЕР 3. ледниковые эрозионные озера возникшие в выпаханных ледниками котловинах на крупных кристаллических массивах (Кольский п-ов, Карелия, Скандинавия, Альпы, Кавказ) ледниковые аккумулятивные озера расположенные среди моренных, отложений областей древнего оледенения (Прибалтика, Канада, север США и др.);

ВОСЕМЬ ГЛАВНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПОВ ОЗЕР 4. гидрогенные озера связанные с эрозионной и аккумулятивной деятельностью речных и морских вод. К ним относятся старицы, плесы пересыхающих рек, озера речных дельт, озера морских побережий: лагуны — отчлененные от моря наносами заливы, лиманы — устьевые участки рек, отделенные от моря косами 5. провальные озера (карстовые, суффозионные, термокарстовые), возникающие под действием подземных вод или при таянии льда в грунте. Карстовые озера образуются в районах залегания известняков, доломитов, гипсов (Урал, Крым, Кавказ). Суффозионные озера возникают в районах, где подземные воды вымывают и выносят некоторые цементирующие соли и мельчайшие частицы, вызывая просадки (типичны для юга Западной Сибири). Термокарстовые озера образуются в районах многолетней мерзлоты на участках протаивания ее и связанного с ним проседания грунта (Сибирь, Забайкалье, зона тундры);

СТАРИЦЫ

ВОСЕМЬ ГЛАВНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПОВ ОЗЕР 6. эоловые озера водоемы, отгороженные песчаными дюнами или образованные в котловинах выдувания, созданных ветром (Казахстан); 7. запрудные (подпрудные) озера возникающие обычно в горных системах в результате преграждения речных долин обвалами или оползнями (Сарезское озеро на Памире в долине р. Мургаб) 8. органогенные озера образующиеся дамбами из растений внутри болот или среди коралловых построек (аттолов).

КОРАЛЛОВЫЕ АТОЛЛЫ

Жизнь озера имеет начало и конец Наносы рек + остатки отмерших растений и животных = озеро мелеет и превращается в болото В небольших озерах осадки накапливаются тысячи лет, в глубоких – миллионы лет

Морфометрические характеристики озер Площадь поверхности (зеркала) озера F (км2) — площадь водной поверхности без островов Длина озера L (км) - кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга точками береговой линии водоема, измеренное по его поверхности Ширина озера В (км) средняя ширина Вср = F/L максимальная ширина Вmax — наибольшее расстояние между берегами по перпендикуляру к длине водоема Длина береговой линии L (км) измеряется по урезу воды (нулевой изобате) Изрезанность береговой линии определяется как отношение длины береговой линии озера к длине окружности круга, имеющего площадь, равную площади озера

Водный баланс озер Приход воды поверхностный и подземный приток выпадение атмосферных осадков на поверхность конденсации водяного пара на его поверхности Для небольших озер - скопления снега, переносимого ветром, в зарослях тростника, растущего по берегам Расход воды испарение с поверхности озера поверхностный и подземный сток из него Разность между приходом воды в озеро и расходом воды из него должна равняться увеличению или уменьшению запаса воды в озере.

В проточные озера с пресной водой не только не впадают реки, но и вытекают из него. Из соленых озер реки не вытекают

Динамические явления в озерах - постоянные и временные Постоянные Течения, вызванные впадающей в озеро или вытекающей из него рекой (сточные течения) Интенсивность таких течений определяется соотношением объема озера и расхода втекающей или вытекающей реки

Динамические явления в озерах - постоянные и временные Временные Течения возникают под действием ветра - ветровые (дрейфовые) течения оказывают особенно значительное влияние на характер физических процессов в озерах с большой площадью, плоской формой озерного ложа и малыми глубинами вследствие неравномерного нагревания и охлаждения воды озера – возникают вертикальные (конвекционные) токи, оказывающие влияние и на горизонтальные перемещения водных масс

Динамические явления в озерах - постоянные и временные Ветровые волны в озерах отличаются от океанских размерами и формой Максимальная высота волн на больших озерах не превышает 4 – 5 м, на малых – 0,5 м Озерные волны круче морских, т.к. меньше по длине; Обычно гребни волн не образуют правильной линии фронта, как в океане, а располагаются как бы в шахматном порядке Волны в озерах сравнительно быстро развиваются и гаснут после прекращения ветра На озерах больше, чем на морях сказывается влияние таких факторов, как размер водоема, глубина и рельеф дна

Динамические явления в озерах - постоянные и временные Сейши - колебания всей массы воды, причем по поверхности ее не распространяется никакой волны Причины возникновения - резкие изменения атмосферного давления и ветер, вызывающий сгонно-нагонный перекос (денивиляцию) уровня. После прекращения действия силы, вызвавшей денивиляцию, вся водная масса, стремясь возвратиться в состояние равновесия, приходит в колебательное движение, причем поверхность водоема приобретает уклон то в одну, то в другую сторону Неподвижная ось, около которой колеблется зеркало озера, называется узлом

Сейши

Термический режим озер Обусловлен приходом и расходом тепла во времени и распределением его в водной массе и котловине Тепловой баланс озера R ± LE ± P + Qпр - Qст ± Qл ± ΔQв ± ΔQг = 0 R — радиационный баланс LЕ — потери тепла на испарение или приход его при конденсации водяных паров на поверхность водоема Р — потери или приход тепла в результате турбулентного теплообмена поверхности воды с атмосферой Qпр, Qст — тепло, приносимое притоком речных вод в водоем и теряемое со стоком из водоема Qл— тепло, затрачиваемое на таяние льда или выделяемое при льдообразовании ΔQв, ΔQг — изменения количества тепла за расчетный период в водной массе и донных отложениях.

Характеристика процесса нагревания и охлаждения воды в озерах Т = 0 ÷ 4°С Т с глубиной - обратная термическая стратификация Т по всей толще воды озера - 4°С - явление постоянства температуры по глубине – гомотермия Т > 4°С – Т с глубиной - прямая термическая стратификация

СЛОЙ ТЕМПЕРАТУРНОГО СКАЧКА После того как установится прямая температурная стратификация, в течение дня верхние слои воды будут нагреваться, а ночью, когда нагревание солнцем прекращается, охлаждаться  выравнивание температуры поверхностном слое воды  на нижней границе этого слоя температура резко изменяется, образуя слой температурного скачка (металимнион) Слоем скачка вся толща озерной воды разделяется на два слоя: верхний (эпилимнион) с малыми градиентами температуры из-за интенсивного перемешивания и нижний (гиполимнион) также с малыми градиентами, но, наоборот, обусловленными слабым перемешиванием.

Нагревание озера

Термоклин

Изменение температуры воды в озерах в течение года В годовом цикле изменения температуры воды можно выделить следующие периоды: 1) весеннего нагревания 2) летнего нагревания 3) осеннего охлаждения 4) зимнего охлаждения

Термические типы озер 1) теплые с постоянной прямой стратификацией 2) холодные с постоянной обратной стратификацией 3) смешанные с переменной стратификацией по временам года

Ледовые явления. Замерзание Замерзание озера может начаться только после того, как температура всей массы воды понизится до 4°С, а верхних слоев — до 0°С Вначале лед образуется у берегов, на отмелях, в заливах, а затем ледяной покров распространяется и на более глубокие места Увеличение толщины ледяного покрова сначала происходит довольно быстро, а затем постепенно замедляется и, наконец, совсем прекращается

Ледовые явления. Таяние С установлением положительного теплового баланса происходит таяние и разрушение льда, а затем вскрытие озера В проточных озерах лед может увлекаться рекой, вытекающей из озера (лед из Ладожского озера проходит по р. Неве и создает второй более поздний по времени «ладожский ледоход»)

Влияние озер на климат побережий Это влияние определяется размером водной поверхности озера объемом его водной массы Испарение с водной поверхности влияет на влажность воздуха приозерного района Обладая большой тепловой инерцией, крупные, незамерзающие водоемы смягчают климат прибрежных районов

Химический состав озерной воды Определяется составом воды притоков Составом питающих озеро подземных вод связан с биологическими процессами, происходящими в озере с комплексом физико-географических условий, характеризующих бассейн водосбора озера наличие или отсутствие стока из озера

Химический состав озерной воды Минерализация озерных вод от нескольких тысячных до 350 г на 1 кг раствора Минерализация воды озер, имеющих сток, обычно не > 200—300 мг/л (Минерализация таких озер, как Байкал, Ладожское, Онежское, не превышает 30—100 мг/л) Особенно бедны растворенными солями воды горных озер, а также воды озер, находящихся среди верховых сфагновых болот и питающихся почти исключительно атмосферными осадками Наиболее богаты солями озера засушливых и полупустынных областей

Химический состав озерной воды 3 основных типа минеральных озер: карбонатные (содовые) сульфатные (горько-соленые) хлоридные (соленые) При изменении природных условий один тип может переходить в другой По происхождению солевой массы морские, образовавшиеся на месте отделившихся от моря заливов и лиманов континентальные, солевая масса которых возникла за счет атмосферных осадков и стока вод суши

Озерные отложения формируются в результате: поступления в озеро речных и эоловых наносов и продуктов абразии (разрушения берегов (терригенные разрушения); накопления продуктов химических реакций (хемогенные отложения); отложения остатков отмирающих живых организмов (биогенные отложения); Биогенные отложения подразделяются на: 1) минеральные остатки отмерших организмов и 2) органические вещества. Особо важная форма озерных отложений - сапропели (гниющий ил) - уплотнившиеся осадки преимущественно органического происхождения. Место образования сапропелей - тихие и достаточно глубокие водоемы с застойной или малопроточной водой

Основные особенности гидрологического режима водохранилищ Водохранилища в долинах рек - русловые (речные) водохранилища (в условиях широких долин русловые водохранилища приобретают ясно выраженные черты искусственных озер) В систему емкостей, регулирующих сток рек, включают естественные озера, в которых накапливают дополнительные запасы воды путем возведения плотин в истоке реки, вытекающей из озера - озерные водохранилища

Основные особенности гидрологического режима водохранилищ Режим уровней Быстрое наполнение и сработка водохранилищ создают резкие колебания уровней (на водохранилищах малой (по отношению к притоку) емкости уровни могут изменяться в течение суток и даже нескольких часов) Условия водообмена Относительно большая проточность  высокие скорости постоянных течений (Даже в таком крупнейшем водохранилище, как Рыбинское, замена воды в пределах сливной призмы в среднем осуществляется примерно дважды в течение весны. Полная смена воды в пределах этого водохранилища в среднем осуществляется в течение годичного периода) Быстрая смена водных масс  большее выравнивание температуры в водохранилищах, чем в озерах  меньший нагрев поверхностных слоев воды, чем на озерах той же площади, расположенных в однородных климатических условиях

Основные особенности гидрологического режима водохранилищ Формирование берегов Естественные озера в условиях равнинного рельефа имеют такие берега, на которых уже не происходят интенсивные процессы размыва, имеющиеся движения твердых частиц, образующих берег, обычно приводят к их перемещению в береговой зоне без существенного сноса в глубинную область После создания водохранилищ ветровые волны (до 3 м) начинают интенсивно размывать склоны речной долины, которые до этого не соприкасались с водой и имели профиль, сформированный в условиях отсутствия постоянного воздействия воды  стремительное преобразование склонов

Формирование берегов водохранилищ Могут происходить обрушения берегов (даже в течение одного летнего сезона) на расстоянии нескольких десятков метров от первоначального положения. При этом высота откосов может достигать 40—60 м и более. Общая зона разрушения береговой области до момента образования более или менее устойчивых береговых очертаний может достигать нескольких (двух-трех) километров.