4.6.2. Изменения температуры воды по времени

Изменения састаўляючых теплового баланса реки в течение суток, времени года, года вызываюць покачивания температуры воды в рэках.

Суточный ход температуры воды наиболее выразительный в теплую часть года. Наибольшая амплитуда суточных покачиваний наблюдается летом, когда днем вода нагревается от солнечного тепла, а ночью остывает. Найменьшыя температуры воды наблюдаются наутро к восходо солнца, а наибольшие - в 15-17 часов.

Суточная амплитуда вавганняў температуры воды зависит от географической широты местности реки, стану погоды. В некоторых районах суточная амплитуда на больших рэках не превышает 1о С, на юг она возрастает к 2-3о С. Для рек с значительными расходами воды амплитуда от большой тепловой інерцыі меньшае, чем для малаводных рэк. При ясной солнечной погоде большая, чем при облачности.

4.6.3. Ледовый режим рек

Ледовый режим рек представляет собой совокупность процессов возникновения, развития и разрушения ледовых образований на реке, какие закономерно повторяются ежегодно. В ледовом режиме выдзяляеццца три фазы: замерзания, ледастаў и ледолом.

Фаза замерзания. Образование льда на рэках начинается при охлаждении воды к 0о С и пониже. Охлаждение воды замедляется ее перемешиванием поэтому более значительные массы льда образовываются, когда вся вода охлаждается к 0о С. Первые ледовые образования возникают на мелкаводных участках в берегов, в застойных местах. Тут возникают заберагі - полосы льда, которые примерзли к берегу, а основная часть водного пространства свободная от льда. Первые заберагі возникают в тихую морозную ночь, днем они таюць или разрушаются ветровым волнением. Вместе из усилением морозов заберагі увеличивают свою толщину к устанаўлення льда по всей водной поверхности. Отличают неподвижные постоянные заберагі и нанасныя. Последние получаются на больших рэках, когда во время осеннего ледаходу лед и шуга, которые плывут по реке, прибиваются к берегу и примерзают к ему утварая нанасныя заберагі.

Одновременно из заберагамі образовывается сало и снежура. Сало - первичные поверхностные ледяные образования, которые включают в себя иглообразных образований и пласцінкавых кристалликов в виде пятен, либо сплошного слоя. Снежура образовывается при щедром выпадении снегу на откровенную водную поверхность. Она плывет в виде рыхлай массы, подчас она возвышается над водной поверхностью.

Перед началом ледаставу на многих рэках образовывается унутрыводны лед, который представляет собой большое количество первичных кристалликов льда в воде и на дне русла при пераахалоджванні пониже ноля на несколько сотых уделов градусо. Образование унутрыводнага льда ускоряется при пападанні в пераахалоджанную воду снежинок, твердых частичек, которые являются центрами кристаллизации. При столкновении из выступлениями дна они примерзают к им, продолжают расти и дают начало образованию доннага льда.

Одна из наиболее распространенных форм ледовых образований на рэках, какие связанный из унутрыводным льдом, это шуга. Шугой называют унутрыводны лед, который всплывает на поверхность воды. Он удерживает в себя и сало,. Снежницу, мелкий лед. Шуга может находиться в состоянии движения - ход шарашу - либо нерухма под ледяным покровом - падлёдная шуга.

Нередко шуга убивает живое сечение реки, в особенности на северных и горных рэках, возникают зажоры. Зажоры резка пямяншаюць живое сечение и способствуют резкому подъему уровня воды реки.

При смерзании абламаўшыхся заберагаў, сало, снежуры и шуге образовываются ледяные поля, которые образовывают осенний ледаход. Он не наблюдается на всех рэках. Отсутствие его характерна для малых рек. На крупных рэках ледаход наблюдается ежегодно, но на отдельных участках на крутых сгибах, сужениях русел, где пропускная способность русла не соответствует количеству льда, накапливается большое количество льда и образовываются заторы. Этот лед, как и заторы, вызываюць повышение уровню воды вышэ по цячэнню.

Фаза ледаставу. Ледастаў - наличие ледяного покрова на водной поверхности реки. Малые рэки замерзают раньше больших и ледяной покров на их образовывается без осеннего ледаходу путям срастания заберагаў. Лед на их моей относительно гладкую поверхность. На больших рэках формирование ледаставу часто связана из возникновением заторов. Повыше заторов при отрицательной температуре воздуха происходит смерзание отдельных льдин в ледяные поля, которые змярзаюцца из заберагамі, образовывая на этом участке реки ледяную перемычку (ледастаў). Ледяные перемычки постепенно удлиняются пока вся река не покроется сплошным ледяным покровом.

При адстутнасці заторов на крупных равнинных рэках ледастаў образовывается неодновременно. Сначала замерзают замерзают плесы из малыми значимостями скорости воды, а затем уже перекаты.

На поверхности ледаставу часто сохраняются участки откровенной воды - полыньи, которые возникают под влиянием динамичных и термических факторов. Полыньи динамичного происхождения возникают на участках из порогами, в нижних бьефах ГЭС, на места омутов. Яны часто сохраняются в течение всей зимы.Да полыньи термического происхождения возникают под влиянием выхождения относительно теплых грунтовых вод или промышленных вод, в местах истоков рек из озер.

При ледаставе на некоторых рэках в районах вечной мерзлоты часто образовываются наледи. Это прозрачный лед при замерзании речных вод при их выхождении на поверхность льда в итога закупоркі водного сечения шорашам или при сильном промерзании реки.

На малых рэках Восточной Сибири часто наблюдается сушняк, при понижении уровня воды реки по причине резкого понижения грунтовага питания. В этом случае ледастаў зависает на берегах, а уровень воды опускается пониже его, а между ими - пустата.

Ледастаў изолирует воду от воздуха и исполняет роль регулятора в теплообмене между водой и воздухом.Когда через лед из воздуха проникает более тепла, чем поступает к ему из воды, то толщина ледаставу увеличивается и, когда, напротив, - лед падтайвае, его толщина уменьшается. Нарастание ледаставу происходит к тому времени, пока не установится равновесие между выдзеляным теплом в воздуха и поступающим из воды. Это происходит вместе со снегом, который защищает водную массу от потерь тепла.

Толщину нарастающего льда можно спрогнозировать и рассчитать по формулам. Наиболее простой из их является формула Ф.И. Быдіна:

Hл = A ?? t,

где Hл - прагназіруемая величина толщины льда; A = 2, в случая, когда в расчетах берется сумма отрицательных средних суточных температур воздуха ? t за весь период ільдоўтварэння и А = 11, когда в расчетах берется сумма отрицательных средних месячных температур воздуха.

Ускрыццё рэк (ледолом). Весной из переходом температур воздуха через 0о С начинается таянне снегу на льде и берегах реки. Сначала на поверхности льда является всада, лед темнеет. Подальше разрушение льда происходит под влиянием солнечной радяцыі, которая нагревает воду и берега. Приток талай воды из водосбора вызывае подъемка ледаставу. Разрушение ледастау начинается сначала в берегов и на перекатах. Вдоль берегов возникают узкие полосы воды без льда - закраины. На участках реки из скорым цячэннем, где лед наиболее тонкий, образовываются откровенные водные просторы, либо прамоіны. При дальнейшім подъемки уровня реки ледяные поля начинают двигаться вниз по цячэнню, происходят да называемые сдвиги льда. Таких сдвигов бывает несколько. Местами на ледаставе являются проталины и прамоіны. В дальнейшым лед трескается и делится на отдельные поля и льдины. Ледяные поля и льдины образовывают ледоход - массовое движение льдин вниз по цячэнню.

Сдвиги льда представляют значительную опасность для гидротехнических построек (мостов, пристаней и др.), в том числе и гідаметрычным водомерным (полевым) пастам. При таянні льда его прочность снижается, он разламваецца под механическим воздействием течения на самостоятельные льдины.

Соотношения роли теплового и механического факторов в разрушения льда разные и зависеть от гидрологического режима рек и направления их цячэнняў, а также от метеорологических условий во время таяння.В рек, которые цякуцьз подня на полночь, стайванне льда к моменту ледолома, как правило, небольшое. Лед разрушается волной весеннего разлива, которая двигается из верховий. При ледоломе на рэках, которые текут в шыротным направления либо из полночи на юг, решительную роль исполняет таянне льда, которое начинается за 15-20 дней к ледолому (для Дона, например, за 30 дней). Для этих рек к моменту ледолома той около 50 % толщины льда. Он той как из поверхности под влиянием солнечной радиации, да и снизу под воздействием воздействием пацяплўшых вод.

Весенний ледоход на многочисленных рэках, в особенности которые текут из юга на полночь, сопровождается могучими заторами. Яны, как правило, кратковременные (несколько часов, редко дней), потому что лед рыхлы и легко разрушается. Яны сопровождаются скорым подъемом уровня и значительными разливами рек.

Ледолом рек происходит в феврале - марту на северо-западе СНГ, в начала мая - на юго-востоке.

4.7. Основные черты гідрахімічнага и гідрабіялагічнага режима рек

4.7.1. Гідрахімічны сток

Величина минерализации и химический состав речных вод обусловленный в первую очередь питанием рек поверхностными и подземными водами, а также взаимодействием этих вод почвами и горными породами бассейна. Формирование химического состава речных вод адбваецца в самих верхних, хорошо промытых слоях земной коры. Совокупное воздействие климата, метеорологических условий, биологических факторов приводить к тому, что вода рек отличается наименьшей средь водных объектов минерализацией, резкой сменой состава и величины минерализации в течение года, по временам года. Наименьшая минерализация характерна для полноводья и наводнений, наибольшая - для летней и зимней межени. На рэках дождевого либо ледникового питания опреснение воды наблюдается летом.

Между расходами воды и величиной минерализации существует обратная связь: с павялічэннем расходов воды уменьшается минерализация.

Со сменой питания изменяется в течение года и соотношения между утрываннем основных іонаў в речной воде. Во время полноводья и наводнений в большинства рек увеличивается относительное удержание іонаў HCO3- и Ca++, в межень SO4++ , Cl- и Na++.

При значительной разнице в составе павехневых и подземных вод водосборо рака может быцюь отнесена к одному гідрахімічнага классу, а в межень - к второму. Да, например, воды р. Лена зимой относиться к хларыднага класса, а в полноводье - гідракарбанатнаму.

Интенсивный водообмен и турбулентность движения воды рек содействуют выравниванию их гідрахімічных показателей. Из второй стороны изменение соотношений поверхностного и подземного питания, асинхронность поступления в реку вод разного происхождения вызываюць змянені в химическом составе речных вод. Наиболее значительные змянені величины минерализации наблюдаются по длине рек, в особенности когда они пересекают разные природные географические зоны. Наименьшие изменения происходят по живому сечению реки и практично минерализация не изменяется по вертикали.

Понижение веліыні минерализации вниз по цячэнню наблюдается в рек, которые имеют в верховьях значительное подземное питание. Вниз по цячэнню их вода разбавляется из павялічэннем участи поверхностного питания (р.Іжора, Орэдэж, Ленинградская обл.). Минерализация воды Волги возрастает от вярхоўеў к устью примерно в три разы (от 100 к 300 мг/л). В составе ее воды в верховьях перавагае HCO3- (около 45-60 мг/л), в нижнем цячэнні - количество SO4++ и Cl- приблизительно равно HCO3-. Мало изменяется минерализация и ионный состав воды рек, вся территория бассейнов которых находиться в одинаковых географических условиях (Припять) и рэк из озерным питанием (Нева, Свирь, Западная Двина).

Гідрахімічная неоднородность по живому сечению реки возникает главным образом на отрезках, впадают притоки с значительным расходом воды. Выразительная разница в ионном составе вод наблюдается на Волге пониже впадения Оки. Неоднородность невыразительно или полностью отсутствует в малых рек.

Под стоком растворенных веществ падразумеваецца количество органических и неорганических веществ, которые выносятся рэками в ионно-молекулярном состоянии за некоторый промежуток времени. Наибольшую часть растворенных веществ састаўляе ионный сток. Расход основных ионов (Qі, кг/с) определяется як достояние расхода воды (Q) на величину ее минерализации (S):

Qі = Q S, кг/с.

Ионный сток (Rі) из какой-либо территории определяется в тоннах за некоторый промежуток времени (Т), обычно за год:

Rі = Qі Т, Rі ли = W S,

где W - объем водного стока, м3/с; S - велічіня минерализации, мг/л.

Ионный сток из единицы площади бассейна характэрызуецца модулем ионного стока (Рі) в тоннах из 1 км2 (за месяц, время года, год):

Рі = Rі /F, рі Ли = 0,0315 М S,

где М - модуль стока воды, л/с.км2; S - велічіня минерализации, мг/л.

Ионный сток из суши Змнога шара в мировой океан складывает около 2,28 млрд тон в год, модуль ионного стока 22,7 т/км2, а сток всех растворенных веществ около 2,9 млрд т. Наибольший ионный сток. Как и водный, дает Азия (636 млн т), найменшый - Австралия (62 млн т). По модулю ионного стока на первом месте находиться Малайскі архипелаг (36 т/км2. год). Ионный сток адлюстроўваехімічную эрозию и аккумуляцию и является основной састаўляючай расходной части салявога баланса речного бассейна. Он служить злучаючым звеном в салявым обмене между сушей и океанам. Величина ионного стока и распределение его па временам года зависит от стока воды и ее минерализации. В связи с этим при приблизительно аднольавых условиях наибольший ионный сток дают крупные мнагаводныя рэки.

Унутрыгадавое распределение ионного стока зависит также от распределения водности. Максимум его приходиться на период полноводья, когда вместе из большими объемами воды выноситься много растворенных в ей веществ.