Zjawiska dynamiczne w jeziorach. Zmiany objętości wody w jeziorach
Droga od pomysłu do jego realizacji jest czasami trudna. Odważne marzenia zostają rozbite przez trudną rzeczywistość, a na ich realizację nigdy nie ma czasu. W tej chwili dobrze jest mieć w pobliżu kompetentnego i kompetentnego asystenta, który może udzielić praktycznych porad, pomóc w obliczeniach i sporządzeniu diagramów. Od tego numeru „Ulubiona Dacza” zaczyna publikować notatki angielskiego ogrodnika Alana Sargenta, mające na celu ułatwienie pracy na działce.
Kiedy planujesz stworzyć w ogrodzie staw, o którym marzyłeś od tak dawna, czasami tracisz z oczu najważniejsze: kopanie dołu i majstrowanie przy darni, najwyższa warstwa ziemia i sterty kamieni sprawią, że każdy niedoszły specjalista pożałuje swojego pomysłu. Tylko dokładne wstępne przestudiowanie projektu uratuje Cię od wielu problemów, nie mówiąc już o modzelach i bólach pleców. Każdy rodzaj zbiornika ma swoją własną charakterystykę: określoną głębokość wody, łagodny brzeg dla mini-plaży z kamyków, wielopoziomowe stawy dla żywych stworzeń. Rozważmy na przykład staw średniej wielkości (3x3 m i głębokość 0,5 m).
Wewnętrzna powierzchnia stawu z półką na rośliny jest wyłożona na całym obwodzie specjalnym materiałem o wymiarach 4,2 x 4,2 m. Aby obliczyć przybliżoną pojemność stawu, należy pomnożyć długość przez szerokość i głębokość. Przy obliczaniu nachylenia lub głębokości brzegu kieruj się zdrowym rozsądkiem.
Załóżmy, że chcesz zaaranżować najzwyklejszy staw: bez ogrodu skalnego, systemu wodospadów i wzgórza z wykopanej ziemi. W wykopie o wymiarach 3x3x0,3 m utworzy się wysypisko o objętości 2,7 metra sześciennego. Należy pamiętać, że niektóre gleby charakteryzują się szybkością pęcznienia (ilością, o jaką zwiększają swoją objętość) do 25 procent. Gleba piaszczysta lub drobnoziarnista pęcznieje mniej, największy przyrost dają gleby gliniaste i kamieniste, co wynika z ilości powietrza pomiędzy bryłami. Jeśli zlecasz transport w celu usunięcia urobku, oblicz jego objętość uwzględniając spęcznienie.
Rada Alana Sargenta
Aby oszacować objętość wykopu, należy skorzystać z poniższego diagramu. Różnica poziomów zbiornika (półki dla roślin) nie jest istotna, jednak niezwykle ważne jest, aby dno miało płaską powierzchnię i jednakową wysokość brzegów, aby materiał wyścielający dno nie wystawał z jednej strony z wody strona.
Jeśli gleba na Twojej działce się kruszy i trudno jest uzyskać gładkie zbocza, spróbuj zabezpieczyć je paskami cienkiej sklejki lub tektury budowlanej o grubości 100 mm i długości 2,4 m od standardowy arkusz 2,4x1,2 m, które można kupić na rynku budowlanym. Aby sklejka dobrze się trzymała, podeprzyj ją kołkami i sprawdź poziomicą i linijką - w tym przypadku plastikowa lub gumowana powłoka na wewnętrznej powierzchni zbiornika będzie leżała płasko. W ten sam sposób betonują krawędzie pod dowolnym pokryciem lub wzmacniają je ziemią i darnią, jeśli chcą zmiękczyć krawędzie zbiornika.
Kiedy osiągniesz potrzebną głębokość i uzyskasz płaską powierzchnię na brzegach dołu, dokładnie sprawdź, czy na dnie nie pozostały jakieś ostre przedmioty: szkło, kamienie, korzenie. Dla pewności zasyp dół mokrym piaskiem z dodatkiem cementu (12 części piasku i 1 część cementu). Zanim to zrobisz, wypoziomuj powierzchnię tak dokładnie, jak to możliwe.
Stosując zaprawę cementową do okładzin należy zwrócić uwagę, aby wszystkie partie były takie same (4 wiadra piasku i 1 wiadro cementu). Aby równomiernie rozprowadzić zaprawę na wewnętrznej powierzchni zbiornika, szczególnie na skarpach, należy sprawdzić grubość ułożonej zaprawy cienkim drewnianym patyczkiem z nałożonym nacięciem.
Jeśli do wyłożenia użyto gotowej wanny wykonanej z włókna szklanego lub tworzywa sztucznego, ułożenie jej w wykopanym dole nie jest takie proste: bez względu na to, jak starannie przygotujesz łóżko, twarda wanna nie od razu usiądzie na swoim miejscu. A jeśli jednak wanna (lub inna sztywna forma) nie stoi prawidłowo i jej krawędzie nie są poziome, wówczas dół należy zasypać wodą, dosypując piasku lub drobno zmielonej ziemi, aż wanna zacznie „pływać”. Następnie ostrożnie go wyprostuj, a gdy woda opuści wykop, gotowy zbiornik zostanie bezpiecznie zainstalowany i wypoziomowany. Będziesz musiał napełnić wodę więcej niż raz, ale nawet w dużych i niezdarnie ukształtowanych zbiornikach główną pracę wykona za Ciebie grawitacja. "
Obliczanie użytecznej objętości stawu
Poniższe przykłady pokazują, jak obliczyć całkowitą pojemność stawu. Wiedza ta jest istotna, aby określić moc pompy i systemu filtracji, a także określić pojemność sześcienną wody przeznaczonej do chemicznego uzdatniania.
Jak wskazano, stawy i zbiorniki retencyjne zatrzymują i regulują odpływ lokalny, tj. przepływ okresowo czynnych (tymczasowych) cieków wodnych. Ciki te reprezentowane są najczęściej przez suche wąwozy, wąwozy i kotliny oraz górne biegu rzek. Cały roczny odpływ lub przeważająca jego większość powstaje w wyniku roztopów śniegu i następuje podczas krótkiego okresu wiosennych powodzi. Udział odpływu wód opadowych jest stosunkowo niewielki i trudny do uwzględnienia, a w okresach suchych jest znikomy lub całkowicie nieobecny. Niektóre belki zasilane są z ziemi przez cały rok, tworząc tzw. prąd żywy. Jednak tę bardzo nieznaczną część rocznego przepływu bardzo trudno jest uwzględnić, a tym bardziej przewidzieć zmiany w odżywianiu gruntu po wybudowaniu stawu i wynikające z tego cofki przepływu gruntowego.
Zatem średni przepływ wiosennej powodzi można uznać za normalne natężenie przepływu dla stawów i zbiorników. Aby określić natężenie przepływu, należy skorzystać z map izolinii, które pokazują średnią warstwę spływu wiosennego w milimetrach oraz wartości CV spływu wiosennego.
Przyjmijmy, że współczynnik asymetrii jest równy dwukrotności współczynnika zmienności, czyli CS= 2CV.
Procent podaży określa liczbę lat (ze 100), w ciągu których zapewnione jest zaspokojenie określonego zapotrzebowania na wodę.
Przykładowo podaż na poziomie 80% oznacza, że dane zapotrzebowanie jest zaspokojone średnio przez 80 lat na 100 lub 8 lat na 10. W ciągu 20 lat na 100 lub średnio 1 raz na 5 lat dane zapotrzebowanie na wodę może nie zostać spełniony.
Zapas na poziomie 90% oznacza, że przerw w dostawie wymaganej ilości wody można spodziewać się średnio raz na 10 lat itd. Zazwyczaj akceptowany jest następujący szacunkowy zasięg,%:
dla zaopatrzenia w wodę w rolnictwie - 90% lub więcej;
z nawadnianiem - 75-80%
Czasami zbiornik służy jednocześnie do nawadniania i zaopatrzenia w wodę. W tym przypadku dostępność jest brana pod uwagę jak w przypadku zbiornika nawadniającego, ale podczas eksploatacji podejmowane są działania mające na celu przede wszystkim zapewnienie zaopatrzenia w wodę.
Objętość przepływu dowolnego zasilania, w tym 80%, określa wzór:
W80%=bU80%A 1000=0,73 13 28 1000=265 720 m3, (1,9)
gdzie W80% to objętość spływu, m3, b to współczynnik uwzględniający zmniejszenie ilości spływu w wyniku działań rolno-rekultywacyjnych w różnych strefach naturalnych regionu Wołgi, U80% to spływ 80 Prawdopodobieństwo %, mm, określone na podstawie mapy izolinii spływu wiosennego z prawdopodobieństwem 80% dla rejonu sowieckiego, A - obszar zlewni km2
Regulacja spływu powierzchniowego w zbiornikach sztucznych może być roczna lub wieloletnia.
Regulację roczną stosuje się w przypadkach, gdy przepływ w roku obliczeniowym jest wystarczający do zaspokojenia określonego zapotrzebowania na wodę, z uwzględnieniem strat. Jeżeli przepływ roku obliczeniowego nie pokrywa zapotrzebowania na wodę, przechodzą na regulację wieloletnią. Ta część objętości zbiornika, która jest zużywana na pokrycie niedoborów przepływu w długim okresie, nazywana jest wieloletnią zdolnością regulacyjną (VMH). Objętość pobierana corocznie ze stawu w celu zużycia użytecznego (zaopatrzenie w wodę, nawadnianie itp.) nazywana jest produkcją użyteczną (U0).
Suma wielkości użytecznej produkcji i rocznych strat na parowanie (EDop), filtrację (F) i tworzenie się lodu (Vl) nazywana jest wielkością rocznego zużycia (UT). Przy regulacji rocznej straty spowodowane tworzeniem się lodu są uwzględniane w zbiornikach wykorzystywanych do całorocznego zaopatrzenia w wodę, a nie są uwzględniane w zbiornikach użytku sezonowego (letniego) (sezonowe zaopatrzenie w wodę, nawadnianie). Przy długoterminowej regulacji nie ma rocznych strat spowodowanych tworzeniem się lodu: lód topi się na wiosnę, a woda, z której powstał, jest magazynowana w zbiorniku. Pojemność stawu jest sumą objętości wody potrzebnej do nawadniania i zaopatrzenia w wodę Vplz, tj. objętość użyteczna Vplz = Wop + Wwoda = 77 500 + 25 000 = 102 500 m3, objętość martwa VM0, wielkość strat spowodowanych filtracją i parowaniem hnot Aby obliczyć objętość wody do nawadniania, należy pomnożyć średni wskaźnik nawadniania brutto przez powierzchnię nawadniania dla , tj.
Praca = . dla=3100 25=77 500 m3 (1,10)
Objętość wody do zaopatrzenia w wodę jest obliczana w zależności od uczestników kompleksu gospodarki wodnej i dodawana do Wop.
Możliwą powierzchnię nawadniania na podstawie lokalnego odpływu dla poszczególnych zlewni można wyznaczyć za pomocą następującego wzoru:
Gdzie jest możliwy obszar nawadniania dla lokalnego spływu określonej zlewni, w hektarach; A to obszar zlewni zlewni (zlewni), km2; hp to obliczona warstwa odpływowa danego zasilania; b - współczynnik uzysku wody użytkowej projektowanych stawów w rozpatrywanym zlewni; n - efektywność systemów nawadniających, dla systemów zamkniętych n = 0,9-0,95; systemy otwarte
n = 0,6-0,7; Мср - średnia ilość nawadniania nawadnianego płodozmianu w przeciętnym roku suchym, m3/ha.
Erozyjne działanie spływów powierzchniowych zatrzymywanych w stawach często prowadzi do odkładania się w nich znacznych ilości osadów, czyli do ich zamulenia.
Jeśli do stawu dostanie się znaczna ilość osadu, w krótkim czasie może on zostać tak zamulony, że nie będzie już zapewniał wymaganej ilości wody. Możliwa jest również całkowita awaria stawu w wyniku zamulenia. Dlatego przy obliczaniu stawu, a przede wszystkim przy ustalaniu jego objętości martwej, bierze się pod uwagę prawdopodobny dopływ osadu. Należy zauważyć, że istniejące dane dotyczące odpływu stałego z małych zlewni są wysoce niespójne. Za najbardziej wiarygodną metodę określenia objętości zdeponowanego osadu należy uznać metodę analogiczną do danych z sąsiednich stawów. Aby zbiornik mógł służyć zgodnie z jego przeznaczeniem przez odpowiednio długi okres czasu, należy zabezpieczyć jego objętość użytkową przed sedymentacją. Cały osad wpływający do stawu powinien zostać osadzony na dnie martwej objętości. Dlatego należy sprawdzić objętość martwą pod kątem zamulenia. Zakłada się, że okres zamulania objętości martwej wynosi co najmniej 50 lat.
Aby zgrubnie określić roczny odpływ osadów, należy skorzystać ze wzoru:
Masa==0,177 tys. m3 (1,12)
gdzie c0 oznacza roczny współczynnik zmętnienia, g/m3; W0 - roczny odpływ osadów, m3; m - 10% zawieszonych osadów; d - część tranzytowa osadów odprowadzana kanałem odwadniającym na dno belki, tj. w dolnym basenie zbiornika d = 0,3;
gotl - masa osadu, t/m3.
Znając spływ stały w ciągu roku, okres zamulenia stawu (T) określa się za pomocą wyrażenia:
Т =Vм.о./WT=114/0,1773=643 lat (1,13)
gdzie Vm.o jest objętością martwą zbiornika.
Objętość martwa to niewykorzystana objętość wody w stawie. Objętość martwa i horyzont objętości martwej określane są w zależności od warunków i wymagań.
Komenda (staw, zbiornik) przeznaczona jest do nawadniania grawitacyjnego określonego obszaru. W tych przypadkach horyzont objętości martwej wyznacza się na podstawie najwyższego wzniesienia obszaru nawadnianego, biorąc pod uwagę nachylenie kanału grawitacyjnego.
Praca pomp w stacjonarnej instalacji pompowej zlokalizowanej na lądzie. Horyzont objętości martwej należy ustalić uwzględniając wysokość pomp oraz dopuszczalną wysokość ssania.
Hodowla ryb. Wiele stawów rybnych jest opróżnianych każdej jesieni, aby je złapać. Jeżeli staw jest użytkowany przez cały rok i ryby w nim zimują, to martwa objętość i jego głębokość, biorąc pod uwagę powstawanie lodu, powinny zapewnić rybom wystarczającą powierzchnię, pożywienie i powietrze.
Wymagania sanitarne i przeciwmalaryczne. Według nich głębokość wody w stawach w pobliżu tamy latem powinna wynosić co najmniej 2-3 m.
Aby uzyskać znak poziomu (112 m V UMO), należy dodać 2-3 m do dolnego znaku na charakterystyce topograficznej i przez powstały znak narysować linię poziomą, aż linia ULV przetnie się z krzywą V = f (H), niżej prostopadle do skali objętości i licz wzdłuż niej УМ0 (patrz ryc. 1.2).
Całkowitą objętość stawu określa się jako sumę objętości użytecznej i martwej:
VFL=VPLZ +VMO=102,5+118=220,5 tys. m3 (1,14)
Na podstawie wartości całkowitej objętości na charakterystyce topograficznej (patrz ryc. 1.2) określa się znak V NPU bez uwzględnienia strat. Następnie wyznacza się V NPU z uwzględnieniem strat poprzez dodanie warstwy strat do NPU. Powiedzmy, że V NPU = 112,65 m, hpot = 0,592 m, wówczas po uwzględnieniu strat V NPU będzie równe 112,65 m + 0,592 = 113,1 m Wynikową NPU po uwzględnieniu strat określa się za pomocą obliczeń:
gdzie shnpu, schumo to obszary zwierciadła przy odpowiednich znakach, zaczerpnięte z charakterystyki topograficznej (patrz ryc. 1.2).
Na tej podstawie obliczana jest cała objętość wody w stawie i pobierana jest końcowa ocena V NPU i objętość, tj. V NPU = VMO + VPLZ + Wpot =102,5+118+101,074=321,574 tys. m3
Znając szacunkowy przepływ i planowaną wydajność, obliczamy sezonowy zbiornik regulacyjny najpierw bez uwzględnienia strat, a na koniec uwzględniając straty na skutek parowania i filtracji (tab. 1.5).
W rachunku bilansowym tabelarycznym rok gospodarowania wodą ustala się na podstawie maksymalnego dopływu wód ze zlewni (od miesiąca IV). Planowany powrót, tj. Objętość wody zużywanej do nawadniania i zaopatrzenia w wodę rozkłada się w poszczególnych miesiącach w następujący sposób: równomiernie Wwoda na każdy miesiąc roku gospodarowania wodą plus Wop – na sezon wegetacyjny.
Po rozłożeniu zwrotu (U) na miesiące określamy ostateczne napełnienie zbiornika (stawu). Obliczenia prowadzimy od momentu opróżnienia stawu (od początku roku wodnego od wartości VM0) dalej w miarę upływu roku w roku dodając obliczony przepływ WP i obliczając pobraną moc. w gr. 4 stoły 1.5 przy obliczaniu napełnień końcowych, jeżeli objętość jest większa od całkowitej Vfull, wpisujemy wartość objętości całkowitej (Vfull), a nadwyżkę, która będzie stanowić wartość rozładowania (S), wpisujemy w gr. 5.
Następnie przeprowadzamy obliczenia biorąc pod uwagę straty. Aby to zrobić, określamy średnie objętości:
Vср=(Vн +Vк)/2 (1,16)
gdzie VH i VK to objętości stawu na początku i na końcu miesiąca (zgodnie z tabelą 1.5).
Średnią powierzchnię lustra schsr (kolumna 7) określa się na podstawie cech topograficznych lub objętościowych, w gr. 10 obliczyć wielkość strat WPOT = wsr hpot, z tabeli pobierana jest warstwa strat hpot w milimetrach w poszczególnych miesiącach. 1.4. Obliczone straty hpot w milimetrach przelicza się na metry i uzyskuje się zwrot uwzględniający straty równy Vplz. Dalsze obliczenia końcowych wypełnień przeprowadza się analogicznie do opcji obliczonej bez uwzględnienia strat, z otrzymaną nową objętością całkowitą.
Na podstawie wyników regulacji konstruowane są harmonogramy pracy zbiornika - napełnienia końcowe (VK) z uwzględnieniem strat i bez (patrz tabela 1.5 i rys. 1.3).
Tabela - Obliczanie sezonowego zbiornika regulacyjnego
|
Przepływ projektowy Wp |
planowany powrót W górę |
Napełnianie bez uwzględnienia strat |
Obliczanie strat |
Wypełnienie z uwzględnieniem ubytków |
|||||||
|
druga opcja |
Poślubić objętość Waw |
średnia powierzchnia lustra wav. |
straty całkowite VP |
dren minus zwroty i straty |
druga opcja |
||||||
Sezonowa regulacja przepływu wynika z nierównomiernego rozkładu przepływu w ciągu roku, powtarzających się corocznie okresów naprzemiennych wysokich i niskich przepływów oraz rozbieżności między reżimami przepływu i zużycia wody.
Sezonowa regulacja spływu powierzchniowego to proces redystrybucji spływu powierzchniowego w różnych porach roku w ciągu jednego roku. Przy regulacji sezonowej staw jest napełniany w okresach wezbrań (wysoki wiosenny, wezbrania letnie), a następnie zgromadzona ilość wody jest zużywana w okresach niżów w roku (niżówka letnia), pokrywając powrót deficyty.
Określanie objętości użytkowej stawu
Użyteczna objętość stawu to objętość wody, którą można wykorzystać do zaopatrzenia w wodę różnych odbiorców. Użyteczna objętość stawu jest równa całkowitemu zużyciu wody, którego wielkość zależy od składu i liczby odbiorców wody.
Podczas obsługi stawu zużycie wody wzrośnie, dlatego należy wziąć pod uwagę dodatkową użyteczną objętość wody na przyszłość. Przyjmuje się go w wysokości 20% ustalonej objętości użytkowej.
Zatem użyteczna objętość stawu W użyteczna, m 3, będzie równa:
W użyteczny = 1,2 H (W br + W in/in + W in/t), (11)
gdzie W br - objętość brutto wody do nawadniania, m 3 (wzór 5);
W in/zużycie - objętość wody do celów gospodarczych i przemysłowych, m 3 (Tabela 3);
W ogień - objętość wody do gaszenia pożaru, m 3 (wzór 7).
szer. użytkowa = 1,2 wys. (145000 + 62520,85 + 26280) = 280561,02 m 3
Wyznaczanie objętości martwej stawu
Objętość martwa stawu to objętość wody przeznaczona do przyjęcia osadu wpływającego do misy stawu w założonym okresie użytkowania. Okres, w którym martwa objętość jest całkowicie zamulona, nazywany jest żywotnością stawu. W zależności od warunków lokalnych i wymogów ekonomicznych, okres zamulania objętości martwej przyjmuje się od 30 do 50 lat (przyjmujemy 45 lat).
Średnioroczną ilość osadu W nano, m 3 dopływającą ze zlewni do misy stawowej określa się ze stosunku:
Wnan = , (12)
gdzie jest średnie zmętnienie wody rzecznej, g/m3 (przy założeniu 300 g/m3);
Współczynnik przejścia od zmętnienia stałego do zmętnienia cieków tymczasowych. Przy zlewni 5-10 km 2 wartość współczynnika przejścia = 15-10; z zlewnią 10-30 km 2 - = 10-7;
Średnia długoterminowa objętość rocznego odpływu, m 3 (wzór 13);
r jest proporcją osadu transportowanego wzdłuż dna zawieszonej objętości. Przyjmuje się, że udział osadów transportowanych wzdłuż dna mieści się w przedziale 0,02-0,06;
Średnie stężenie osadów, t/m3. Przyjmuje się, że średnie stężenie osadów wynosi 0,8 t/m3.
W nan = = 1071 m 3
Średnią długoterminową objętość odpływu rocznego, m3, oblicza się ze wzoru:
W st. = 1000 H. godz. następne o. Ch S v/s Ch k umysł, (13)
gdzie h sl.st. - średnia wysokość warstwy spływowej sprężyny, mm (przy założeniu 32 mm);
S w/s - zlewnia wąwozu, km 2;
kum – współczynnik redukcji odpływu z małych zlewni. Akceptowane w przedziale 0,8-0,9.
szer. = 1000 wys. 32 wys. 10 wys. 0,85 = 272000 m 3
Wartość objętości martwej W m, m 3, która jest równa objętości osadu zdeponowanego w ciągu życia stawu, oblicza się ze wzoru:
W m = k z powrotem Ch W nan Ch t 3, (14)
gdzie k back jest współczynnikiem uwzględniającym ilość osadu zatrzymanego w stawie. Od 60 do 80% osadów wpływających do stawu osadza się na dnie. Pozostałe 20-40% jest z niego usuwane wraz ze ściekami i wodą do nawadniania. Dlatego przyjmuje się, że k as jest równe 0,6-0,8;
t 3 - okres zamulenia martwej objętości lub żywotności stawu (t 3 = 30-50 lat).
szer. m = 0,7 wys. 1071 wys. 45 = 33736,5 m 3
Poziom wody w stawie odpowiadający objętości martwej stawu nazywany jest poziomem objętości martwej (LDL).
Korzystając z krzywych batygraficznych stawu (ryc. 1), określamy głębokość wody przy zaporze (H umo), znak poziomu wody (vUMO) oraz powierzchnię powierzchni wody (S umo), odpowiadającą martwej objętość stawu.
Zgodnie z harmonogramem,
Numo = 3,3 m;
vULO = 78,9 m;
Hydrologia jezior
Geografia, geologia i geodezja
Hydrologia jezior Geneza i morfologia basenów jeziornych Jeziora to baseny lub zagłębienia na powierzchni ziemi wypełnione wodą i niemające bezpośredniego połączenia z morzem. Zgodnie z powyższą definicją do jezior zaliczać się mogą także tak duże zbiorniki wodne, jak Morze Kaspijskie i Aralskie, a także stosunkowo niewielkie przejściowe nagromadzenia wody w zagłębieniach terenu, powstałe np. w okresie wiosennych roztopów. Czasem w odróżnieniu od płynących wód rzek, jeziora definiuje się jako zbiorniki o wolnym lub...
Temat 7. Hydrologia jezior
Geneza, rodzaje i morfologia dorzeczy jezior
Nazywa się je jeziorami baseny lub zagłębienia na powierzchni ziemi wypełnione wodą i nieposiadające bezpośredniego połączenia z morzem.
Rozmiary jezior różnią się w bardzo szerokim zakresie. Zgodnie z powyższą definicją do jezior zaliczać się mogą także tak duże zbiorniki wodne, jak Morze Kaspijskie i Aralskie, a także stosunkowo niewielkie, przejściowe nagromadzenia wody w zagłębieniach terenu, powstałe np. w okresie wiosennych roztopów.
Czasami, w przeciwieństwie do wód płynących (rzek), jeziora definiuje się jako zbiorniki wodne o wolnym przepływie lub powolnej wymianie wody.
W obecności depresji powstanie jezioro nastąpi, gdy napływ wody do tej depresji przekroczy straty spowodowane filtracją i parowaniem.
Zbiornik - sztuczne jezioro.
Staw - mały zbiornik.
Staw - naturalne jeziora, w których szeroko rozpowszechniona jest roślinność wodna.
Rodzaje jezior ze względu na charakter zlewni.Pomimo dużej różnorodności jezior występujących w przyrodzie, można wśród nich wyróżnić pewne rodzaje, wykazujące podobieństwa w wielu cechach.
Przede wszystkim można wyróżnić określone typy jezior w zależności od warunków ukształtowania dna jeziora.
Ze względu na charakter basenówktóre posłużyły za podstawę do powstania jeziora można wyróżnić:
1. Talerz jeziora - powstają, gdy dolina jest w pewnym miejscu zablokowana przez osuwisko, lodowiec, osad itp.; Do tej grupy zaliczają się także sztuczne jeziora i zbiorniki wodne.
Wśród jezior zaporowych możemy wyróżnić
Rzeka - mogą powstawać jako utwory przejściowe w wyniku gwałtownego spadku przepływu poszczególnych rzek w okresie pory suchej; w tym przypadku rzeki często zamieniają się w łańcuch jezior leżących w dolinie i oddzielonych od siebie suchymi odcinkami koryta.
Równina zalewowa - są bezpośrednio związane z procesem powstawania starorzeczy, które powstają w wyniku zablokowania poszczególnych odnóg rzeki przez grzbiet osadu i powstania nowego koryta rzeki.
Dolinnye - powstają w górach z gruzów. Jeziora pochodzenia zaporowego powstają w wyniku zablokowania wąskiej doliny przez produkty zniszczenia ich zboczy.
Jeziora przybrzeżne Istnieją dwa typy: laguny i ujścia rzek.
Laguny powstają, gdy płytkie zatoki lub zatoki są oddzielone od morza aluwialnymi szybami piaszczysto-gliniastymi lub mierzejami.
Ujścia rzek Reprezentują ujście doliny zalanej przez morze.
2. Jeziora morenowe zawdzięczają swoje pochodzenie działalności lodowców, zwłaszcza potężnych pokryw lodowych okresu czwartorzędu, które zasypały pod nimi ogromne przestrzenie. Po ustąpieniu (stopieniu) i zniknięciu takiej pokrywy lodowej, na jej miejscu pozostał fragmentaryczny materiał, który niósł ze sobą lodowiec: glina, piasek, tłuczeń kamienny, duże bloki skalne itp.
W niektórych miejscach duże nagromadzenie tego materiału (morena) i nieznaczne w innych tworzy rzeźbę charakteryzującą się pagórkowatością, ciągłą i częstą naprzemiennością wzniesień i zagłębień, przy czym zagłębienia są zwykle zamknięte. Wypełnione wodą tworzą jeziora morenowe o okrągłym lub nieregularnym kształcie, z wieloma odgałęzieniami i zatokami. W krajobrazie morenowym występuje wiele jezior, które są jednocześnie typu zaporowego.
3. Jeziora tarnowskie zajmują zagłębienia powstałe w czasach lodowcowych w wyniku połączonego działania wietrzenia lodowego, firnu i mrozu.
4. Jeziora krasowe powstają w wyniku działania chemicznego (rozpuszczalnikowego) podłoża i wody powierzchniowe. Usunięcie rozpuszczonych substancji, a także drobnych cząstek gliny (sufuzja) może doprowadzić do powstania podziemnych pustek i osiadania stropu nad tymi pustkami, co spowoduje pojawienie się kraterów na powierzchni ziemi; Jeśli te zapadliska zostaną wypełnione wodą, na ich miejscu pojawią się jeziora krasowe.
Szczególną odmianą jezior krasowych są jeziorajeziora termokarstowe, powstałe w wyniku wypełnienia wodą zagłębień na powierzchni ziemi, powstałych na obszarach rozwoju wiecznej zmarzliny w wyniku topnienia podziemnych warstw lub soczewek lodowych. Topnienie tego lodu nie tylko przyczynia się do powstania dorzecza jeziora, ale także w dużej mierze dostarcza wodę do jego wypełnienia.
5. Jeziora deflacyjne zlokalizowane są w basenach powstałych w wyniku wietrzenia oraz w zagłębieniach pomiędzy barchanami a wydmami.
Wiele jezior dorzecznych powstaje w wyniku procesów wulkanicznych i tektonicznych.
6. Jeziora tektoniczne. Procesy tektoniczne powodują powstawanie ogromnych basenów. Dlatego jeziora tektonicznezwykle głęboko. Przykładami są jeziora Issyk-Kul, Bajkał, Sewan itp.
7. Jeziora wulkaniczne powstają albo w kraterze wygasłego wulkanu, albo w zagłębieniach na powierzchni strumienia lawy utworzonej podczas jego krzepnięcia, albo w dolinie rzeki w wyniku jej zablokowania przez strumień lawy.
Według bilansu wodnegoJeziora dzielą się na:
Ścieki - posiadać drenaż, głównie w postaci rzeki);
Bezodpływowy - nie posiadają spływu powierzchniowego i podziemnego odprowadzania wód do sąsiednich zlewni. Zużycie wody następuje w wyniku parowania.
Według składu chemicznegoWody jeziora dzielimy na:
Świeży
Mineralny (słony)
Elementy dna jeziora i obszaru przybrzeżnego.Zagłębienie zlokalizowane na ziemi i wypełnione wodą posiada naturalnie ukształtowaną rzeźbę, która odróżnia je od zagłębień niezajętych przez wodę.
Pierwotny kształt basenów zmienia się pod wpływem erozji, zarówno w wyniku spływów powierzchniowych do jeziora, jak i fal: zbocza basenu ulegają spłaszczeniu, nierówności topografii dna zostają wygładzone, wypełnione osadami, a zbocza brzegów ulegają obniżeniu. uzyskać stabilny profil.
Dział nauki o jeziorach, zajmujący się badaniem wzorców kształtowania się rzeźby basenów jezior, nazywa sięmorfologia jeziora.
Dorzecze jezioraoddzielony od otoczeniarodzimy brzeg tworząc przybrzeżne zbocze lub wąwóz ; podstawa tego brzegu znajduje się w górnej granicy oddziaływania fali jeziora.
Główny bank się kończy krawędź lub linia łącząca zbocza z powierzchnią przyległego terenu.
Nazywa się część basenu wypełnioną wodą do wysokości maksymalnego wzniesienia poziomu dno jeziora lub misa jeziorna.
W dorzeczu jeziora można przede wszystkim wyróżnić obszary przybrzeżne i głębokie.
W strefie przybrzeżnejIstnieją trzy strefy:
1) przybrzeżne zbocza (lat) część zbocza jeziora, która otacza jezioro ze wszystkich stron i nie jest narażona na działanie fal;
2) wybrzeże obejmuje część suchą, który jest narażony na działanie wody tylko podczas silnych fal, a zwłaszcza przy wysokim stanie wody, zatapialny które jest okresowo pokrywane wodą podczas podnoszenia się poziomu wody w jeziorze, oraz Podwodny, który zwykle leży pod powierzchnią wody i w przeciwieństwie do głębszych części regionu przybrzeżnego jest narażony na działanie fal, gdy jest wzburzony;
3) przybrzeżna piaszczysta plaża kończy się podwodnym stokiem, stanowiącym granicę pomiędzy stokiem a dnem dna jeziora; górna część płycizn przybrzeżnych odpowiada dolnej granicy oddziaływania fal na obszar przybrzeżny.
Wskazane strefy rejonu przybrzeżnego zlewni przedstawiono schematycznie na ryc. 1.
Ryż. 1. Schemat podziału obszaru przybrzeżnego dorzecza jeziora
Wybrzeże i płycizny przybrzeżne są połączone w jedną strefę przybrzeżne lub przybrzeżne . Jej dolną granicę wyznacza głębokość działania fali, czasem głębokość wnikania światła słonecznego. Głęboka część jeziora głęboki . Między przybrzeżnym a głębokim sublitoralny
Tworzenie się dna jeziora pod wpływem fal i osadzania się osadów.Fale, w zależności od siły wiatru, głębokości i wielkości jeziora, oddziałują na przybrzeżny obszar basenu jeziora przez długi czas, niszczą tworzące go skały i niosą zerodowany materiał po zboczach i na dno jezioro. W rezultacie zwiększa się rozmiar wybrzeża i płycizn erozyjnych, jednocześnie zwiększa się i zmniejsza powierzchnia aluwów ze względu na głęboką powierzchnię jeziora.
W ten sposób jezioro jest stopniowo pokrywane działaniem fal. Stopień intensywności tego procesu zależy oczywiście w dużej mierze od składu geologicznego skał tworzących brzeg jeziora.
Jednak niezależnie od materiału przybrzeżnego, pod wpływem fal i wietrzenia ostatecznie zamienia się on w drobny kamień, żwir i piasek.
Oprócz fal na kształt dna jeziora istotny wpływ ma proces zasilania osadami aluwialnymi nanoszonymi przez rzeki wpływające do jeziora. Dopływające do jeziora cieki powierzchniowe powodują erozję gleb na swojej trasie i niosą produkty erozji do jeziora.
Oprócz osadów mineralnych, które wpadają do dna jeziora w wyniku działania fal lub naniesionych przez przepływy rzek, dorzecze jeziora wypełniają także osady mułowe pochodzenia organicznego. Muł ten jest produktem procesów zachodzących w samym jeziorze, powstaje w wyniku śmierci i późniejszego odkładania się na dnie mikroskopijnych zwierząt i organizmów roślinnych zawieszonych w wodzie (tzw. planktonu), a także wskutek obumierania roślinności przybrzeżnej, która po gniciu rozpada się na drobne cząstki, łatwo przenoszone przez prądy na środek jeziora. Intensywny rozwój tych organizmów w ciepłej porze roku i ich śmierć w porze zimnej powoduje osadzanie się tych mułów na dnie jeziora warstwa po warstwie, co pozwala określić wiek jeziora według warstw.
Zarastanie jezior . Z roku na rok zwiększa się ilość osadów mineralnych i mułów organicznych na dnie jeziora, w wyniku czego dno stopniowo się podnosi.
W jeziorach o łagodnie nachylonych brzegach rośliny bagienne przenoszą się na jezioro z brzegów, ograniczając powierzchnię wody szerokim zielonym pierścieniem.
W przypadku płytkich jezior o płaskich brzegach można wyróżnić kilka pasów, regularnie przechodzących od brzegów do środka jeziora (ryc. 2).
Ryż. 2. Schemat zarastania płytkich jezior.
1 torf turzycowy, 2 trzcina i torf trzcinowy, 3 torf sapropelowy, 4 sapropelity.
Czasami na płytkich jeziorach można obserwować stopy wyspy roślinne odizolowane od brzegów lub bezpośrednio przylegające do brzegu mineralnego(ryc. 3). Początkowo tratwy te tworzą małe obszary, a następnie w miarę dalszego spłycania jeziora rosną, łączą się z innymi i pokrywają jezioro ciągłą pokrywą roślinności bagiennej z warstw traw i mchów. Formacje te to tzw błoto.
Ryż. 3. Schemat zarastania głębokiego jeziora poprzez formowanie tratw.
1 spływ torfem; 2 mutta lub pelogen; 3 torf sapropelowy; 4 sapropelity.
Pozycja geograficzna jeziora. Charakterystyka morfometryczna. Ważna cecha Jezioro ma swoje położenie geograficzne (szerokość, długość geograficzna) i wysokość nad poziomem morza.
Dane te pozwalają nam już na sformułowanie ogólnego wyobrażenia o głównych cechach reżimu jeziora. Położenie geograficzne jeziora w pewnym stopniu odzwierciedla ogólną charakterystykę klimatyczną obszaru, a położenie wysokościowe determinuje także lokalny wpływ czynników klimatycznych i innych na procesy zachodzące w jeziorze.
Badając jeziora i dorzecza jezior, ważne jest ustalenie nie tylko warunków ich powstawania, ale także określenie szeregu cech liczbowych, które dają ilościowe wyobrażenie o głównych elementach jeziora i dorzecza. Cechy te nazywane sąmorfometryczny.
Powierzchnia jeziora ω, m2, oblicza się na dwa sposoby: albo łącznie z powierzchnią wysp, albo osobno powierzchnią powierzchni wody. Ponieważ brzegi jezior nie są pionowe, powierzchnia powierzchni wody (powierzchnia jeziora) zmienia się wraz ze zmianą poziomu jeziora.
Długość jeziora - L, m - najkrótsza odległość pomiędzy dwoma najbardziej odległymi punktami położonymi na brzegach jeziora, mierzona wzdłuż powierzchni jeziora.
Zatem linia ta będzie prosta tylko w przypadku stosunkowo prostych obrysów jezior; w przypadku krętego jeziora linia ta może oczywiście nie być prosta, ale składać się z oddzielnych odcinków linii prostych i zakrzywionych.
Wyróżnia się szerokość jeziora:
Największa szerokość- V, m , definiowana jako największa średnica (prostopadła) do linii długości jeziora,
Średnia szerokość Vsr, m , reprezentujący stosunek powierzchniω jezioro na całej długości L
Współczynnik krętości T - stopień rozwoju linii brzegowej - stosunek długości linii brzegowej S do obwodu koła o powierzchni równej powierzchni jeziora,
Współczynnik krętości linii brzegowej można również wyrazić jako stosunek długości linii brzegowej S do obwodu linii przerywanej S" , obrysowując kontur jeziora:
m = S/S”
W tym przypadku uzyskuje się bardziej poprawne wyobrażenie o surowości linii brzegowej.
Szerokie zastosowanie przy ocenie zasobów wodnych jeziorakrzywa zmian powierzchni jeziora wraz z głębokością, który jest wykresem zależności między obszarami poziomych odcinków jeziora a odpowiadającymi im głębokościami, orazkrzywa zmiany objętości jezioraw zależności od jego głębokości.
Ryż. 4. Krzywe powierzchni i objętości jeziora Onega
Na ryc. Rycina 4 przedstawia krzywe zmian powierzchni i objętości jeziora Onega wraz z głębokością. Takie krzywe umożliwiają określenie powierzchni jeziora i objętości wody na dowolnym poziomie. Wartości te muszą być znane dla wszystkich obliczeń.
Objętość wody w jeziorze W, m 3 można wyznaczyć z mapy izobaty, stosując „metodę pryzmatyczną”. Powierzchnie izobatów dzielą objętość jeziora na szereg warstw, z których każdą można uznać w przybliżeniu za pryzmat, którego podstawą będą obszary ograniczone sąsiednimi izobatami, a wysokość jest równa przekroju między nimi. Po wyznaczeniu obszarów ograniczonych poszczególnymi izobatami poprzezω 0 , ω 1 , ω 2 , ω 3 … ω n , i ich przekrój H, Objętość wody w jeziorze określa się ze wzoru
W = +++…++ ∆ W =
= ∆W,
gdzie ∆W objętość zawarta pomiędzy obszarem ostatniej najgłębszej izobaty a punktem dna jeziora o maksymalnej głębokości, określona wzorem:
∆ W = ,
gdzie h mac s maksymalna głębokość jeziora w metrach; h n głębokość odpowiadająca największej izobacie,ωn obszar ostatniej (najgłębszej) izobaty.
Maksymalna głębokość jeziora h maks., m.
Średnia głębokość jeziora- h av , m - stosunek objętości wody w jeziorze do powierzchni jego powierzchni.
Średnie nachylenie dna pomiędzy izobatamiokreślone wzorem:
gdzie l 1, l 2 długość izobatów, pomiędzy którymi wyznacza się nachylenie; H sekcja izobaty,ω obszar pierścienia pomiędzy izobatami.
Średnie nachylenie jeziora I określone wzorem:
gdzie n liczba izobatów.
Znajomość elementów charakteryzujących kształt zlewni jest niezbędna nie tylko do zrozumienia podstawowych wzorców ustroju jeziora, ale także do rozwiązania szeregu problemów ekonomicznych związanych bezpośrednio z eksploatacją jeziora. Przykładowo, wykorzystując jezioro do celów transportowych, konieczna jest znajomość rozkładu głębokości na całym obszarze wodnym, a w szczególności w strefie płycizny przybrzeżnej. Regulując przepływ rzek wypływających z jeziora, konieczne jest posiadanie krzywizn w zależności od objętości wody i powierzchni jeziora na wysokości poziomu. Aby obliczyć elementy fal, ważna jest znajomość rozkładu głębokości i szerokości jeziora w różnych kierunkach itp.
Reżim poziomu jezior.
Reżim poziomu jezior jest określony przez zespół następujących czynników naturalne warunki:
a) związek pomiędzy dopływem (opady na powierzchni jeziora, dopływ powierzchniowy, dopływ podziemny) a odpływową częścią bilansu wodnego jeziora (parowanie, spływ powierzchniowy i podziemny z jeziora);
b) charakterystyka morfometryczna misy i zlewni jeziora (zależność między wysokością wody w jeziorze a powierzchnią jego zwierciadła);
c) wielkość jeziora, jego kształt, charakter brzegów, charakter działalności wiatru, który determinuje wielkość fal, przypływów i przypływów poziomu.
Wahania poziomu jeziora można sprowadzić do trzech głównych typów: sezonowe, roczne i krótkoterminowe.
Czasami nazywa się wahania poziomu w okresie rocznym (sezonowym) i długoterminowym, odzwierciedlające reżim dopływu i utraty wody w jeziorzeabsolutne wahania, i nazywane są krótkotrwałymi, które występują jednocześnie z bezwzględnymi zmianami poziomuwahania względne. Dzięki temu, że wahania względne występują jednocześnie z bezwzględnymi, dodatkowo zwiększają lub zmniejszają amplitudę wahań bezwzględnych poziomu jeziora w jego poszczególnych punktach.
Wahania sezonowe występujące w ciągu roku wyznaczane są przez różne w poszczególnych miesiącach, ale mniej lub bardziej regularnie powtarzające się w ciągu roku zależności pomiędzy dopływającą i odpływającą częścią bilansu wodnego.
Amplituda rocznych wahań poziomuwoda w różnych jeziorach jest różna i zależy o t szereg czynników: warunki klimatyczne, charakter żywienia, wielkość zlewni, wielkość jeziora, warunki geologiczne dna jeziora itp.
Wartości bezwzględne amplitudy wahań poziomów naturalnych jezior różnią się w dość szerokim zakresie - od kilkudziesięciu centymetrów do 2 x 4 m i więcej, w zależności od kombinacji powyższych warunków.
Po serii lat wysokich stanów wody, kiedy dopływ przekracza odpływ wody z jeziora, poziomy są wyższe niż po okresach niżówek. Z uwagi na fakt, że na dużych (zwłaszcza bezodpływowych) jeziorach poziom danego roku jest konsekwencją charakteru zasobności w wodę szeregu lat poprzednich, niski poziom może wystąpić w roku zasobnym, jeśli w tym roku wlicza się do cyklu lat okresu niżowego, a poziom wysoki w roku niżowym, jeśli ten rok niżowy przypada na okres wysokiego stanu wody.
Oprócz odnotowanej przyczyny, która występuje na każdym jeziorze, tzwwahania sekularne, spowodowane czynnikami geologicznymi (wypiętrzenie, osiadanie zlewni jeziora i jego poszczególnych części).
Krótkoterminowe lub względne wahania poziomu wody w jeziorze są konsekwencją fal, wezbrań wiatru i sejszy.
Zjawiska dynamiczne w jeziorach
Stałe i chwilowe ruchy mas wody.Ruchy mas wody zachodzące w jeziorach można podzielić na stałe i tymczasowe.
Ciągłe ruchyWoda w jeziorze w postaci prądów powstaje na skutek wpływania lub wypływania rzeki z jeziora (prądy kanalizacyjne). Natężenie takich prądów zależy od stosunku objętości jeziora do przepływu dopływającej lub wypływającej rzeki. Jeżeli objętość wody w płynącym jeziorze jest mała w porównaniu z objętością wody dopływającej do jeziora, wówczas w jeziorze powstaje prąd podobny do przepływu w rzece, tylko z odpowiednio mniejszymi prędkościami. Takie płynące jezioro można w pewnym sensie uznać za skrajny przypadek znacznego poszerzenia koryta rzeki.
Jeśli wręcz przeciwnie, objętość jeziora jest bardzo duża w porównaniu z objętością wody wpływającej i wypływającej z niego, to chociaż w tym przypadku nazywa się to przepływaniem, pod wieloma względami ze względu na charakter procesów występujące w nim zbliża się do jeziora zamkniętego. W jeziorze obserwuje się prąd tego typu. Bajkał, którego objętość jest niezwykle duża w porównaniu z wielkością przepływu rzek Selenga, Górna Angara itp. wpływających do niego i wypływającej z niego rzeki. Hangary.
Ruchy tymczasoweMasa wody w jeziorze może objawiać się w postaci prądów i fal.
Wśród prądów przejściowych należy przede wszystkim wyróżnić te, które powstają pod wpływem wiatru oraz w wyniku nierównomiernego nagrzewania i ochładzania wody jeziora.
Prądy wiatrowe (dryfowe).mają szczególnie istotny wpływ na charakter procesów fizycznych zachodzących w jeziorach o dużej powierzchni, płaskim kształcie dna i płytkich głębokościach.
Nierównomierne ochłodzenie i nagrzanie mas wodnych jeziora powoduje przede wszystkim pionowe, tzwprądy konwekcyjne, w pewnym stopniu wpływając na poziome ruchy mas wody.
Wśród chwilowych ruchów mas wody jeziora najwyższa wartość Posiadać fale wiatrowe i sesze.
Fale wiatru. Badania wykazały; że jeśli dwa ośrodki o różnych gęstościach znajdą się jeden nad drugim, ale tylko w stanie spoczynku jednego ośrodka względem drugiego, to oddzielająca je powierzchnia będzie płaszczyzną. Jeśli jedno z nich porusza się względem drugiego, wówczas oddzielająca je powierzchnia nabiera charakteru falowego, a wielkość fal zależy od prędkości przemieszczania się, różnicy gęstości i głębokości obu ośrodków.
Kiedy powietrze się przemieszcza powierzchnia wody w wyniku tarcia na powierzchni ich styku tworzy się niestabilna równowaga, która nieuchronnie po zakłóceniu w naturalny sposób przekształca się w postać falową, która jest stabilna w tych warunkach wraz ze wzrostem płaszczyzny styku względem linii poziomu początkowego w w niektórych miejscach i spadek w innych.
Fale charakteryzują się następującymi elementami (ryc. 5):
wierzchołek lub grzbiet, fale Najwyższy punkt fali A;
podeszwa lub pusta najniższy punkt fali W; wysokość różnica fal pomiędzy znakami grzbietowymi i dolnymi;
długość odległość między dwoma wierzchołkami lub dwoma dołami;
stromość fali (a ) w danym punkcie jest tangensem kąta utworzonego przez styczną profilu fali z linią poziomą. Często w obliczonych zależnościach przez nachylenie fali rozumie się nie nachylenie w danym punkcie, ale jako stosunek długości fali do wysokości fali;
okres fale - okres czasu, w którym fala pokonuje drogę równą swojej długości;
prędkość propagacja fali odległość przebyta przez dowolny punkt fali (na przykład grzbiet) w jednostce czasu.
Wyróżnia się je ze względu na kształt zewnętrzny:
a) prawidłowe dwuwymiarowe - fale, gdy obserwuje się jeden układ fal, rozchodzący się w jednym kierunku i mający ten sam kształt i rozmiar;
b) nieregularne trójwymiarowe - fale składające się z losowo poruszających się fal, których grzbiety i doliny są podzielone na osobne kopce i zagłębienia.
Ryż. 5. Wykres fal wiatru
W przypadku regularnych fal dwuwymiarowych istnieje teoria fal zwana teoriąfale trochoidalne. Teoria ta ustala zewnętrzny kształt fali i prawa ruchu cząstek wody.
Zgodnie z rozważaną teorią przebieg ma postać fali trochoida , czyli krzywa opisana przez dowolny punkt wewnątrz okręgu toczącego się (bez przesuwania) po linii prostej, natomiast punkt na obwodzie takiego okręgu opisuje krzywą zwanącykloida (ryc. 6).
Ryż. 6. Trochoida (1) i cykloida (2).
Seiches . Czasami cała masa wody oscyluje w jeziorze, bez żadnej fali rozchodzącej się po jego powierzchni. Ten ruch oscylacyjny nazywa się sesze . Podczas sesze powierzchnia jeziora nachyla się w jedną lub drugą stronę. Nazywa się stałą oś, wokół której oscyluje lustro jeziora węzeł . Badania pokazują, że sesze są bardziej stabilne w zbiornikach głębinowych niż w wodach płytkich.
Charakterystyka procesu podgrzewania i chłodzenia wody w jeziorach.
Następuje zmiana ogrzewania i chłodzenia nie jednocześnie w całym słupie wody. Najbardziej dramatyczne zmiany temperatury obserwuje się na powierzchni zbiornika, skąd pod wpływem mieszania dynamicznego i konwekcyjnego prądy i fale rozprzestrzeniają się po całym słupie wody.
Kierunek mieszania konwekcyjnego, zachodzącego pod wpływem różnic gęstości wody na różnych głębokościach, będzie różny w zależności od tego, czy w momencie wystąpienia konwekcji temperatura będzie wyższa czy niższa (dla jezior świeżych).
Jeśli temperatura wody w jeziorze wynosi od 0 do 4°C, to na powierzchni znajduje się woda o niższej temperaturze, a poniżej, zgodnie ze zmianą gęstości, znajdują się warstwy o sukcesywnie rosnącej temperaturze, coraz bardziej zbliżającej się do 4°C . W tym przypadku takodwrotna stratyfikacja termiczna.Od chwili, gdy dochodzące składniki bilansu cieplnego zaczynają przewyższać odchodzące, wzrasta temperatura warstw powierzchniowych, które nagrzewając się do 4 ° C, jako cięższe, opadają głębiej, a na swoim miejscu pod wpływem konwekcji, zimniejsze masy wody unoszą się.
Gdy temperatura w całym słupie wody jeziora osiągnie 4°C, dalsze nagrzewanie się warstw powierzchniowych doprowadzi do wzrostu ich temperatury, ale nie będzie już następowało rozprzestrzenianie się ciepła w głąb na drodze konwekcji. Powstaniebezpośrednie rozwarstwienie termiczne, charakteryzuje się spadkiem temperatury wody od powierzchni do głębokości.
Zjawisko stałej temperatury na głębokości, ustalone jesienią po naruszeniu stratyfikacji bezpośredniej i wiosną po naruszeniu stratyfikacji odwrotnej, nazywa się jesienią i wiosną homotermia.
W wyniku codziennego wymianę ciepła, obraz ten staje się nieco bardziej skomplikowany. Począwszy od wiosny, po ustaleniu bezpośredniego rozwarstwienia temperaturowego, górne warstwy wody będą się nagrzewać w ciągu dnia i ochładzać w nocy, gdy przestanie nagrzewać się słońcem. Proces ten ostatecznie prowadzi do wyrównania temperatury w określonej powierzchniowej warstwie wody. W rezultacie na dolnej granicy tej warstwy temperatura zmienia się gwałtownie, tworząc tzwwarstwa skoku temperatury. Warstwa skokowa nie jest stała latem; Pojawia się wiosną, pogłębia się latem i zanika dopiero jesienią, gdy słabnie nagrzanie jeziora.
Warstwa skoku dzieli całą grubość wody jeziora na dwie warstwy:
Górny epilimnion - przy małych gradientach temperatury na skutek intensywnego mieszania;
Dolny hipolimnion - również przy małych gradientach, ale wręcz przeciwnie, z powodu słabego mieszania.
Zmiany temperatury wody w jeziorach w ciągu roku. Zgodnie z roczną zmiennością składników bilansu cieplnego temperatura wody ma wyraźnie określoną roczną zmienność:
W rocznym cyklu zmian temperatury wody można wyróżnić następujące okresy:
1) wiosenne ocieplenie- rozpoczyna się w momencie ustalenia przepływu ciepła kierowanego do wody. Na zamarzniętych jeziorach wiosenne podgrzewanie wody rozpoczyna się nawet w obecności pokrywy lodowej w wyniku absorpcji promieniowania słonecznego przenikającego przez lód (po stopieniu śniegu). Okres wiosennego nagrzewania kończy się wraz z ustaleniem temperatury o maksymalnej gęstości na całej grubości jeziora.
2) ogrzewanie letnie - rozpoczyna się od momentu przejścia homotermii do stratyfikacji bezpośredniej. Mieszanie w tym czasie odbywa się głównie pod wpływem wiatru, a w miarę nasilania się stratyfikacji bezpośredniej, zwiększają się opory mieszania, a wymiana ciepła z warstwami leżącymi pod spodem staje się coraz trudniejsza. Szczególnie dużą odporność na mieszanie zapewnia powstająca latem warstwa uderzeniowa, która ma duże gradienty gęstości i dzięki temu charakteryzuje się dużą stabilnością. Konwekcja pojawia się tylko podczas nocnego chłodzenia. Zgodnie z charakterem pionowego rozkładu temperatur słup wody jezior o wystarczającej głębokości dzieli się na trzy warstwy:epilimnion, metalimnion i hipolimnion.
Metalimnion , jest strefą skoku temperatury. Dolna granica metalimnionu jest niepewna i stopniowo przechodzi w hipolimnion.
3) jesienne ochłodzenie - zaczyna się od momentu pojawienia się ujemnego przepływu ciepła i kończy się wraz z ustaleniem temperatury o największej gęstości na całej grubości jeziora.
4) chłodzenie zimowe- rozpoczyna się wraz z powstaniem odwrotnej stratyfikacji temperaturowej, a na zamarzniętych jeziorach kończy się wraz z nadejściem zamarzania. Wraz z utworzeniem się pokrywy lodowej chłodzenie odbywa się poprzez przewodzenie ciepła przez grubość śniegu i lodu. Ponieważ Ten proces jest w toku powoli dopływ ciepła z dna zaczyna przekraczać natężenie przepływu, a w płytkich jeziorach często obserwuje się wzrost temperatury wody po zamarznięciu.
Zjawiska lodowe.
Od momentu powstania odwrotnej stratyfikacji, przy ciągłym spadku temperatury powietrza, górne warstwy wody ochładzają się do 0°C i rozpoczyna się proces zamarzania jeziora.
Okres, w którym obserwuje się zjawiska lodowe na jeziorze, można podzielić na trzy charakterystyczne części: zamarzania, zamarzania i rozpadu.
Aby zacząć zamrażać zbiorniku konieczne jest posiadanie przechłodzonej wody i umiejscowienia w nim zarodków krystalizacji oraz ciągły odpływ utajonego ciepła krystalizacji.
Na małych i płytkich jeziorach przy braku wiatru i silny mróz Nawet niewielka hipotermia w najcieńszej powierzchniowej warstwie wody stwarza warunki sprzyjające tworzeniu się drobnych kryształków lodu w kształcie igieł, które gromadząc się przypominają plamy zamrożonego na wodzie tłuszczu i nazywane są smalec . Przy dalszym chłodzeniu smalec zamarza i zamienia się w lodową skorupę o lustrzanym wyglądzie. gładka powierzchnia, który w ciągu jednej chwili może pokryć cały zbiornik wodny mroźna noc. Dalsze pogrubienie tej skorupy następuje od dołu i stopniowo tworzy się przezroczysty, krystaliczny lódszkło, yasinet, niebieski lód.W obecności nawet słabego wiatru, ze względu na wymianę ciepła z podłożem więcej ciepłe warstwy tworzenie się lodu spowalnia. W takich warunkach w pobliżu brzegów tworzą się kryształki lodu i tłuszcz, gdzie woda ze względu na małą głębokość wychładza się wcześniej niż w otwartej części jeziora. W wyniku dalszego schładzania i zamrażania tłuszczu tworzą się paski nieruchomego lodu dbać o siebie . Stopniowo brzegi powiększają się, przesuwając się w kierunku środka zbiornika, na powierzchni którego występuje obficie tłuszcz. Kiedy nie ma wiatru, tłuszcz szybko zamarza, a powierzchnia jeziora pokrywa się skorupą lodu, która jest w stanie wytrzymać działanie wiatru dochodzącego do 5 m/s.
Duże, płytkie jeziora z umiarkowanymi wiatrami(do 5 m/s) zamarzają podobnie jak małe.
Na dużych jeziorach w mroźną i bardzo wietrzną pogodęnastępuje mieszanie dużej kolumny wody, która ulega przechłodzeniu. Obecność zarodków krystalizacji przyczynia się do powstawania małych, płytkowych kryształów lub skupisk zamrożonych w gąbczastą, nieprzezroczystą masęlód śródlądowy, który można zawiesić w słupie wody - głęboki lód , a także na dole dolny lód . Po zamrożeniu kryształki lodu znajdujące się w wodzie wypływają na powierzchnię i tworzą skupiska na powierzchni zbiornika osad . Suga często zawiera smalec i pokruszony lód. Jeśli osad przemieszcza się pod wpływem prądu spływu, tworzy się sughod.
Gdy śnieg spadnie na powierzchnię jeziora, którego temperatura wody wynosi 0°C, śnieg nie topi się, lecz tworzy tzw. sngura podobny do mokrej waty. Dalsze schładzanie jeziora sprzyja tworzeniu się tłuszczu w jego otwartej części, który zamarza w osobne dyski o średnicy od 0,5 do 2-3 m lód naleśnikowy . Lód ten ma białawy kolor i charakterystyczny niewielki grzbiet biegnący wzdłuż krawędzi kry. Powstaje w wyniku tarcia kry między sobą. Następnie krążki zamarzają się, gęstnieją i tworzą dużepola lodowe lub lawa, pędzone przez wiatr w kierunku wybrzeża, gdzie zamarzają wraz z przybrzeżnym lodem.
W ten sposób powstaje ciągły lód, zwykle o nierównej, pagórkowatej powierzchni, którego wzrost przebiega od środka jeziora do jego obrzeży.
Przeszkodą w ostatecznym zamarznięciu jest wiatr, który może rozrywać pokrywę lodową i spiętrzając kry, tworzyć kępy.
Do ostatecznego ustalenia się mroźnej, mroźnej i spokojnej pogody potrzebna jest kilka dni.
W okresie zamarzania na niektórych jeziorach występują takie zjawiska jak dryf lodu ruch kry i pól lodowych niesionych przez prądy odpływowe oraz dryf lodu przesuwając go pod wpływem wiatru i fal. Istnieje również szyby lodowe formacje w postaci grzbietów złożonych z błota pośniegowego i rozbity lód 3-4 m wysokości i do 5 m szerokości u nasady; powstają w pobliżu brzegów przełamujących fale podczas fal. W niektórych jeziorach tworzą się piatry - lodowe wyspy w kształcie grzybów.
Po ustaleniu ciągłym zamrozić dalszy wzrost lodu w jeziorach zależy od różnicy w przepływach ciepła przechodzącego przez lód do atmosfery i dochodzącego od dołu ze słupa wody.
Zimą lód ulega deformacji, objawiającej się formacją pęknięcia Pęknięcia termiczne powstają przy nagłych, dobowych zmianach temperatury powierzchniowych warstw lodu, jeśli nie ma na nim śniegu, a także pod wpływem śniegu dynamiczny.
Powstawanie pęknięć spowodowane jest przez duża ilość spadający śnieg. Gdy jego grubość jest znaczna, lód zanurza się w wodzie i tworzy pęknięcia, przez które woda wystająca na powierzchnię impregnuje śnieg i zamarza. W rezultacie powstaje mętny, białawy lód wodno-śnieżny z dużą liczbą pęcherzyków powietrza w imię sukcesu . Jeśli podczas odwilży śnieg leżący na powierzchni lodu topi się, a następnie ponownie zamarza, powstaje lód śnieżny fałszywy śluz . Naslud powstaje również, gdy podczas roztopów na powierzchni lodu jeziora pojawiają się kałuże, które następnie zamarzają.
Otwarcie a uwalnianie jezior z lodu następuje pod wpływem czynników termicznych i mechanicznych (wiatr, wzrost poziomu). Kiedy jeziora się otwierają, śnieg i lód najpierw topią się w pobliżu brzegów i tam się tworzą. krawędzie , tj. pasy otwartej wody wzdłuż brzegów. Wiosenne podniesienie się poziomu przyczynia się do usuwania lodu z brzegów, powodując ruch lodu , któremu towarzyszy wygląd rozwody - otwarte przestrzenie wodne. Wiatr i fale przyczyniają się do niszczenia pokrywy lodowej, która rozpada się na kawałki pola lodowe . Pod wpływem wiatru tworzą się dryf lodu i włamać się na kry lodowe.
Tworzenie reżimu chemicznego.Skład chemiczny wody jeziora zależy od składu wody dopływów i dopływów jeziora wody gruntowe, a także jest ściśle powiązany z procesami biologicznymi zachodzącymi w jeziorze oraz z zespołem warunków fizycznych i geograficznych charakteryzujących zlewnię jeziora. Szczególne znaczenie w procesach kształtowania się składu chemicznego wody jeziora ma obecność lub brak spływu z jeziora. W jeziorach endoreicznych zużywających wodę do odparowania następuje systematyczne gromadzenie się napływających soli i wzrost ich stężenia, dlatego często zamieniają się one w słone jeziora. I odwrotnie, w jeziorach płynących sole są swobodnie unoszone przez wypływające z nich strumienie, dlatego w jeziorach płynących zwykle nie obserwuje się wysokich stężeń soli.
Szczególnie ubogie w rozpuszczone sole są wody jezior górskich, położonych wśród słabo rozpuszczalnych skał krystalicznych, zasilanych słabo zmineralizowanym roztopionym śniegiem i wodami lodowcowymi, a także wody jezior położonych wśród torfowisk wysokich, zasilanych niemal wyłącznie przez opady atmosferyczne.
Najbogatsze w sole są jeziora w regionach suchych i półpustynnych.
Szczególnie intensywny napływ soli mineralnych do zbiorników wodnych może prowadzić do wystąpienia:meromiktyczny(dwuwarstwowe) jeziora. W szczególności zbiorniki takie mogą powstawać w wyniku odprowadzania do nich ścieków przemysłowych i komunalnych, zwłaszcza odpadów z przemysłu sodowego.
Zbiorniki te charakteryzują się rozwarstwieniem masy wodnej na dwie warstwy, które praktycznie się ze sobą nie mieszają. Dolna warstwa z wodą o dużej gęstości działa jak w postaci ciekłego dna dla warstwy powierzchniowej. Różnica w gęstości warstw górnej i dolnej zależy od ilości zawartych w nich minerałów.
W zależności od warunków powstawania warstwy dolnej jeziora meromiktyczne dzielimy na:
Ektogeniczny jeziora, w których dolna, gęstsza warstwa powstała w wyniku przenikania wody morskiej do jeziora.
krenogenny - w którym zwiększona gęstość monimolimnionu wynika z napływu wód gruntowych o wysokiej mineralizacji.
Biogenny jeziora - wzrost gęstości wody w warstwie dolnej następuje w wyniku stopniowego gromadzenia się produktów rozkładu materii organicznej w warstwie dolnej.
Procesy biologiczne.
Rozwijające się w jeziorachprocesy biologicznebezpośrednio zdeterminowany składem chemicznym wody jeziora, jej przezroczystością, wielkością jeziora i związanym z nim reżimem termicznym.
Mieszkańcy wody można podzielić na trzy główne grupyw zależności od warunków ich ruchu i stref dystrybucji w jeziorze:
1) plankton drobne organizmy zawieszone i poruszające się biernie z wodą;
2) nekton organizmy aktywnie poruszające się w wodzie;
3) bentos organizmy żyjące na dnie jeziora.
Według wartości odżywczej substancji zawartych w jeziorzeIstnieją trzy rodzaje jezior:
1) jeziora oligotroficzne - z małą ilością składników pokarmowych – charakteryzuje się zazwyczaj dużymi lub średnimi głębokościami, znaczną masą wody poniżej warstwy skoku temperatury, dużą przezroczystością, barwą wody z niebieskiej na zieloną, stopniowym spadkiem zawartości tlenu do dna, w pobliżu którego woda zawsze zawiera znaczne ilości O 2 (co najmniej 60–70% jego zawartości na powierzchni);
2) jeziora eutroficzne - o dużej zawartości składników odżywczych – mają zazwyczaj płytką głębokość (warstwa poniżej skoku temperatury jest bardzo mała), dzięki temu dobrze się nagrzewają, przezroczystość wody w nich jest niska, kolor wody jest od zielonego do brązowego, dno pokryte jest organicznym mułem. Zawartość tlenu gwałtownie spada w kierunku dna, gdzie często znika całkowicie;
3) jeziora dystroficzne -ubogie w składniki odżywcze – spotykane na terenach silnie podmokłych; Wodę charakteryzuje niska przezroczystość, żółta lub brązowa (ze względu na dużą zawartość substancji humusowych) barwa wody. Mineralizacja wody jest niska, zawartość tlenu jest niska ze względu na jego zużycie do utleniania substancji organicznych.
Osady jeziorne.
Osady denne w jeziorach powstają w wyniku:
Dopływ osadów rzecznych i eolicznych oraz produktów abrazji do jeziora - złoża terygeniczne;
Akumulacja produktów reakcje chemiczne - złogi chemogeniczne;
Depozyty pozostałości umierających organizmów żywych - osady biogeniczne.
Osady biogenneSą podzielone na:
1) pozostałości mineralne martwych organizmów,
2) substancje organiczne.
Nazywa się składniki osadów jeziornych dostających się do jeziora z zewnątrz alochtoniczny, i te utworzone w samym jeziorze tubylczy.
Szczególnie ważną formą osadów jeziornych są osady sapropele - muł gnijący – czyli zbity osad pochodzenia organicznego.
Miejscem powstawania sapropelów są spokojne i dość głębokie zbiorniki wodne z wodą stojącą lub niskoprzepływową. W płynącej, bogatej w tlen wodzie tworzenie się osadów sapropelu jest bardzo trudne, gdyż tutaj w wyniku rozkładu martwych organizmów nie pozostają po nich żadne zauważalne ślady. W płytkich jeziorach powstawaniu sapropelu nie sprzyja stosunkowo wysoka zawartość tlenu na całej głębokości zbiornika; rozwijająca się w tym przypadku bogata roślinność powoduje powstanie innego rodzaju osadów jeziornych torf
STRONA 8
Osadzić Równanie 3
Osadzić Równanie 3
Osadzić Równanie 3
Jak również inne prace, które mogą Cię zainteresować |
|||
| 24247. | 24,5 kB | ||
| Opracowywanie i wdrażanie kampanii PR Główna różnica pomiędzy kampanią PR a kampanią PR polega na tym, że kampania PR NIE jest kompleksowa. Niemniej jednak rozwój kampanii PR dla większości firm polega na: 1. Wyznaczeniu wspólnego celu: na podstawie wyników analizy można sformułować ogólny cel prowadzenia kampanii PR. Jest to jeden z kluczowych elementów w rozwoju kampanii PR. | |||
| 24249. | Opracowywanie i realizacja kampanii PR | 26KB | |
| Niemniej jednak rozwój kampanii PR dla większości firm polega na: 1. Wyznaczeniu wspólnego celu: na podstawie wyników analizy można sformułować ogólny cel prowadzenia kampanii PR. Jest to jeden z kluczowych elementów w rozwoju kampanii PR. | |||
| 24250. | Jak wspierać rozwój zdolności dziecka zdolnego w środowisku szkolnym | 50,96 kB | |
| Dziecko rodzi się naturalnie obdarzone różnymi talentami. Już w środku przedszkole ujawniają się jego pasje. Potrafi godzinami kręcić się w tańcu, nucąc sobie prostą melodię, którą tylko ona (on) słyszy. Możesz też skoncentrować się na wyrzeźbieniu zamku z plasteliny lub narysowaniu (na przykład kwiatów, polany i jeziora). | |||
| 24251. | Fikcja | 16,43 kB | |
| Fikcja jest potężnym, skutecznym środkiem edukacji umysłowej, moralnej i estetycznej dzieci. Dzieła literackie dostarczają przykładów rosyjskiej mowy literackiej. | |||
| 24252. | WYKORZYSTANIE METOD OSZCZĘDZAJĄCYCH ZDROWIE W ROZWOJU UMIEJĘTNOŚCI RUCHU OGÓLNEGO I DROBNEGO W PRACY NAUCZYCIELA LEKTORA MOWY | 61KB | |
| Obecnie wzrosła liczba dzieci z różnymi zaburzeniami mowy, od NPOS (zaburzenia wymowy poszczególnych dźwięków) po ciężkie zaburzenia mowy - OSD powikłane dyzartrią. Dane te potwierdziły się po corocznym monitorowaniu rozwoju mowy dzieci w wieku przedszkolnym – przedszkolaków. | |||
| 24253. | REGULACJA PRAWNA DZIAŁALNOŚCI W ZAKRESIE PR | 75,5 kB | |
| REGULACJA PRAWNA DZIAŁALNOŚCI W ZAKRESIE PR. nie dokładnie to samo, ale podobne prawo jako regulator działalności CO. Specjaliści ds. PR muszą działać w coraz bardziej złożonym klimacie prawnym. Problem ten doprowadził do powstania nowych przepisów i regulacji. | |||
| 24254. | Potrzeby i ich klasyfikacja. Potrzebujesz procesu specyfikacji | 49KB | |
| Potrzeby i ich klasyfikacja. Proces określania potrzeby. Potrzeby Zgodnie z koncepcją marketingową działalność przedsiębiorcza istnieje, aby zaspokoić potrzeby konsumentów. Maslow dzielił potrzeby według kolejności ich zaspokajania w momencie potrzeb Najwyższy poziom pojawiają się po zaspokojeniu potrzeb niższego poziomu. | |||
| 24255. | Rola public relations. Definicje. Funkcje PR w społeczeństwie i organizacji | 38KB | |
| Rola public relations. Trzecie wydanie międzynarodowego słownika wyjaśniającego Webstera: PR jako nauka i sztuka budowania wzajemnego zrozumienia i dobrej woli pomiędzy jednostką, firmą lub instytucją a społeczeństwem. Broome zaproponował następującą definicję: PR to funkcja zarządzania, która pomaga ustanowić lub utrzymać wzajemnie korzystne relacje pomiędzy organizacją a społeczeństwem, od których zależy jej sukces lub porażka. Skupiają się głównie na konkretnej cesze lub obszarze działania specjalistów z danej dziedziny... | |||
