Гидрологический режим болот

Гидрологические свойства болот весьма своеобразны. Это своеобразие определяется тем, что в торфяных болотах содержится от 89 до 94% воды по весу и, следовательно, до 6% сухого ве­щества. Таким образом, торфяные болота являются, несомненно, значительными аккумуляторами влаги. Однако вследствие того что вода в болоте связана сухим веществом торфа, накапливаемые в болоте запасы воды не могут быть использованы как значитель­ный дополнительный источник питания рек. Осушительными кана­вами и дренами нельзя уменьшить содержание воды в торфяном болоте ниже 85%, и лишь испарение вызывает дальнейшее сниже­ние содержания влаги в торфяном грунте.

При анализе гидрологического режима болот необходимо ис­следовать вопросы водного питания, испарения, движения воды в торфяном грунте, колебания уровня грунтовых вод, сток с бо­лот и процессы, связанные с замерзанием и оттаиванием болот. Ознакомимся с основными водными свойствами торфяной за­лежи.

 

9.5 Виды воды, содержащейся в торфе.Содержащаяся в тор­фяном болоте вода делится на две группы, отличающиеся характе­ром связи ее с залежью торфа:

1) свободная, отделяющаяся от торфа под действием силы тяжести и, следовательно, стекающая по уклону в канавы и реки. Свободная вода на болоте может находиться в виде постоянно существующих озер и речек или в виде временных скоплений на по­верхности болота после сильных дождей, снеготаяния или разливов рек. Свободная вода может находиться в верхнем растительном слое болота (очес) и под торфяным слоем или в виде линз внутри торфяной залежи.

 

2) связаннаяс торфяной массой, не отделяющаяся от нее под действием силы тяжести и, следовательно, ее нельзя извлечь из торфа с помощью осушительной сети.

Связанная вода делится на следующие виды:

а) капиллярная, находящаяся в узких капиллярных пустотах между волокнами и частицами торфа и передвигающаяся под влия­нием капиллярных сил; она может быть удалена из торфяной за­лежи путем испарения с поверхности торфа и транспирации;

б) коллоидальная, входящая в коллоидную смесь и состоящая из воды и мельчайших частиц торфа; эта вода удаляется при высу­шивании торфа;

в) осмотическая, находящаяся внутри неразрушенных расти­тельных клеток, которую можно удалить лишь после химического разрушения оболочек этих клеток:

г) гидратная, входящая в вещество торфа как химически состав­ная часть.

Переходную форму между свободной и связанной образует вода, содержащаяся в промежутках между частицами торфа. Эта вода медленно вытекает из торфяной залежи под действием силы тяже­сти в направлении уклона местности. Верхняя граница воды, содер­жащейся в указанных мелких промежутках, образует поверхность уровня грунтовой водына болоте.

9.6 Источники водного питания болот. Условия питания различных типов болот неодинаковы.

В водном балансе низинных и переходных болот большое значе­ние имеет поступление грунтовой воды, а также воды поверхност­ных водотоков в период их разливов. Питанию атмосферными осад­ками принадлежит меньшая роль.

Наоборот, верховые болота полу­чают питание в основном за счет атмосферных осадков. Приток грунтовой воды в этом случае определяет нижнюю границу устой­чивого положения отметки залегания подземных вод.

Соотношение различных видов питания существенно зависит от высотного поло­жения болота по отношению к рельефу местности и от гидрогеоло­гических условий заболоченной местности.

9.7 Движение воды в торфяном грунте и на болотных масси­вах.Движение воды в торфяной залежи осуществляется путем фильтрации по вертикали и в сторону уклона над более трудно про­ницаемыми прослойками торфа, а также в виде водоносных жил и даже внутризалежных потоков. Кроме того, вода торфяного болота может поступать по кратчайшему вертикальному направлению в подстилающий песчаный горизонт и двигаться по нему к рекам и канавам со значительно меньшим сопротивлением, чем в торфяной залежи. Торфяная залежь болотных массивов весьма неоднородна в смысле условий фильтрации в ней воды. Особенно резко различны условия фильтрации в верхнем, слабоуплотненном слое и в осталь­ной толще торфа.

Самые верхние слои болотного массива, называемые раститель­ным очесом,имеют наиболее крупные поры: в этих слоях осущест­вляется основное перемещение воды в болотном массиве.

В выпуклых грядово-мочажинных моховых болотных массивах верхний слой имеет толщину от 8 до 20 см и сложен в основном стеблями мхов, кустарничков и пушицы.

Второй, более уплотненный слой имеет толщину 5—25 см. От этого слоя осуществляется постепенный переход к основной бес­структурной массе торфа.

Вся толща от поверхности болота до среднего положения низ­ших уровней грунтовых вод на болоте называется деятельным, или активным, слоем болота: нижерасположенные горизонты образуют инертный слой.

Деятельный, или активный, слой болота характеризуется коле­банием в его пределах уровня грунтовых вод, высокой водопроводимостью и переменным содержанием влаги.

Инертный слой отличается постоянным содержанием воды во времени и ничтожно малой проводимостью торфа.

Движение воды по болотному массиву осуществляется в сле­дующих формах:

а) фильтрацией в толще мохового покрова, причем главным об­разом в верхних его слоях;

б) сплошным потоком по всей площади микроландшафта при ровной поверхности болот;

в) несплошным, расчлененным потоком при крупнокочковатом микрорельефе, когда кочки не соединяются между собой, а отделены друг от друга глубокими понижениями, по которым поверхностный поток обтекает их;

г) в виде болотных ручьев и речек.

Важной особенностью движения воды по болотному массиву яв­ляется сохранение ламинарного режимакакпри фильтрации, так и при перемещении воды по поверхности, исключая, конечно, дви­жение в болотных ручьях и речках.

На болотных массивах очертания рельефа достаточно полно отражают форму поверхности грунтовых вод. Поэтому напоры, под действием которых осуществляется движение потока грунтовых вод, фильтрующегося через торфяную залежь, а также поверхностного потока в периоды, когда, уровень стоит выше поверхности болота, могут быть приняты равными разностям отметок поверхности бо­лота.

9.8 Колебания уровня грунтовых вод на болотных массивах.Положение уровня грунтовых вод в болоте обусловливается релье­фом болота, характером растительности, наличием осушительных канав и дрен, а также климатическими условиями. Первые три фактора, действуя непрерывно или достаточно длительное время и притом в одном и том же направлении, определяют основной фон уровня грунтовых вод, который подвергается сезонным и случайным колебаниям под воздействием климатических факторов. Под влия­нием рельефа уровень грунтовых вод на болоте не образует гори­зонтальной поверхности, а следует за изгибами на возвышенностях, откуда закономерно снижается по склонам. Под влиянием осушительных канав уровень грунтовых вод снижается, причем это снижение зависит от размеров канав и степени канализованности болота.

Сезонные колебания уровня грунтовых вод связаны с общим го­довым ходом элементов климата. Весеннее снеготаяние вызывает подъем уровня грунтовых вод — весенний максимум.

Повышение температуры воздуха, а также развитие раститель­ности и связанное с этим увеличение испарения обусловливают постепенное снижение уровня грунтовых вод на болоте, заканчиваю­щееся летним минимумом, устанавливающимся, как правило, вне влияния реки, так как горизонт воды в реке в летний минимум ниже поверхности болота. Независимость летнего минимума от по­ложения уровня воды в реках определяет существенное отличие процесса его формирования от весеннего максимума, зависящего на некоторых болотах от разлива реки.

Понижение температуры с наступлением осени при наличии ат­мосферных осадков вызывает осенний подъем грунтовых вод. Медленный сток воды с болот в зимнее время при отсутствии по­полнения с поверхности вызывает постепенное снижение уровня грунтовых вод в течение зимы, заканчивается зимним миниму­мом.

Колебание уровней грунтовых вод в различных частях болотных массивов характеризуется большой синхронностью, но годовая амплитуда и положение уровня относительно поверхности болота в разных микроландшафтах одного и того же болотного мас­сива неодинаковы.

9.9 Сток с болот.В течение длительного времени целесооб­разность проведения осушительных мероприятий связывалась с во­просом о влиянии болот на речной сток и климат.

Различные взгляды на основные стороны проблемы о влиянии болот на водный режим рек — следствие отсутствия достаточных материалов наблюдений за процессами формирования стока с болот. Поэтому выводы о роли болот в питании рек часто делались на ос­нове общих логических построений.

Как указывалось выше, большая часть влаги с водораздельных болотных массивов стекает не русловым потоком, а путем фильтра­ции в деятельном слое. При котловинном залегании выпуклого бо­лотного массива фильтрационные токи будут направлены от зоны наибольшей высоты к границам массива: сюда же будут стекать воды со склонов котловины, окружающих массив. Вода, скаплива­ющаяся в этом случае на границах массива с суходолами, образует топи и ручьи, по которым она стекает во внешние водоприемники.

Отекание воды с болотного массива может продолжаться до тех пор, пока не истощится запас свободной (несвязанной) воды в дея­тельном горизонте болота, т. е. пока уровни грунтовых вод нахо­дятся в пределах этого горизонта. Снижение уровня грунтовых вод до границы деятельного горизонта либо ниже нее сопровождается или полным прекращением стока с болота или уменьшением его до весьма малых значений.

Сток с низинных болот формируется за счет грунтовых и поверх­ностных вод, поступающих на поверхность болота при разливах рек и в меньшей мере за счет атмосферных осадков. Иные условия фор­мирования низинных болотных массивов и стока с них обусловли­вают, в частности, более высокое и более устойчивое летнее пита­ние рек по сравнению с верховыми болотами. Это происходит вслед­ствие того, что в периоды низкого стояния грунтовых вод на болоте сток осуществляется из подстилающего торфяную залежь минераль­ного грунта. Различные условия стока в межень, естественно, опре­деляют и различное воздействие верховых и низинных болот на внутригодовое распределение стока питаемых ими рек.

Возникновение стока с болот от дождей зависит от слоя осадков за дождь и высоты стояния уровня грунтовых вод. Дожди, выпадаю­щие при уровнях грунтовых вод, лежащих ниже деятельного слоя, вызывают подъемы уровней только в пределах инертного горизонта и, полностью аккумулируясь, не оказывают никакого влияния на сток.

Когда уровень грунтовых вод находится в пределах деятель­ного слоя, каждый подъем уровней от выпадающих осадков сопровождается резким повышением расходов в вытекающих из болота водотоках.

9.10 Испарение с болотных массивов.Испарение с болотных массивов определяется количеством тепла, поступающего к испа­ряющей поверхности, и количеством влаги, подводимой к испаряю­щей поверхности из толщи болотного массива и выпадающей в виде атмосферных осадков.

В зависимости от изменения положения уровня грунтовой воды в болоте можно выделить три стадии в процессе испарения:

Первая стадияотносится к условиям полного насыщения бо­лотного грунта водой. В этом случае испарение целиком опреде­ляется метеорологическими факторами. Полное насыщение на по­верхности почвы может сохраняться и при понижении уровня воды ниже поверхности, но в пределах зоны капиллярного поднятия в наи­более крупных порах почвы.

При дальнейшем снижении уровня грунтовой воды, когда уже не все, а только часть более мелких пор сможет подавать воду к поверхности, наступит вторая стадия испарения.

Наконец, при снижении уровня ниже зоны капиллярного под­нятия даже по наиболее мелким порам наступит третья стадияиспарения. В этой стадии капиллярный поток к поверхности от­сутствует и болотная почва начинает просыхать на некоторую глубину.

На лесных болотных массивах испарение за счет более глубо­кого расположения корневой системы с понижением уровней умень­шается значительно меньше, чем на моховых и травяных. Это приводит к повышенному расходу влаги на испарение на облесен­ных болотах по сравнению с моховыми и травяными болотами. Косвенным показателем повышенного испарения с лесных болот­ных микроландшафтов по сравнению с моховыми является боль­шая амплитуда колебаний уровней грунтовых вод и более низ­кий их летний минимум.

 

Гидрология озер

 

10.1 Происхождение, типы и морфология озерных котловин

 

Озерами называются котловины или впадины земной поверхно­сти, заполненные водой и не имеющие прямого соединения с морем.

Размеры озер колеблются в весьма широком диапазоне. Со­гласно приведенному определению, к озерам могут быть отнесены и такие крупные водоемы, как Каспийское и Аральское моря, а также сравнительно небольшие временные скопления воды в по­нижениях местности, образующиеся, например, в период весен­него снеготаяния.

Иногда, в отличие от текущих вод (рек), озера определяют как водоемы с замедленным стоком или с замедленным водообменом.

При наличии котловины образование озера произойдет в том случае, когда приток воды в это углубление будет превышать по­тери на фильтрацию и испарение.

Водохранилище - искусственно созданное озеро.

Пру­д - водохранилище небольшого размера.

Пруд - естественные озера, на площади которых распространена водная растительность.

 

По характеру котловин, послуживших основой для образования озера, можно выделить:

1. Плотинные озера - образуются в том случае, когда долина перекрывается в каком-либо месте обвалом, ледником, наносамии т. п.; в эту группу входят и искусственные озера — водохрани­лища.

Среди плотинных озер можно выделить

- речные - могут возникать как временные образования в результате резкого снижения стока отдельных рек в сухое время года; в этом случае реки нередко обращаются в цепочку озер, ле­жащих в долине и отделенных друг от друга сухими участками ру­сла.

- поймен­ные -непосредственно связаны с процессом образования стариц, возникающих вследствие преграждения от­дельных рукавов реки грядой наносов и образования рекой нового русла.

- долинные -возникают в горах от завалов. Озера завального происхождения образуются вследствие закупорки узкой долины продуктами разрушения их склонов.

- прибрежные озерабывают двух типов: лагуны и лиманы.

Ла­гуны возникают в том случае, когда мелководные заливы, или бухты, отделяются от моря наносными песчано-глинистыми валами, или косами.

Лиманы представляют собой затопленную морем усть­евую часть долины.

2. Моренные озераобязаны своим происхождением деятельности ледников, особенно мощных ледниковых покровов четвертичного периода, которые погребали под собой огромные пространства. После отступления (таяния) и исчезновения такого ледникового щита на его месте остался обломочный материал, который перено­сил с собой ледник: глина, песок, щебень, крупные глыбы горных пород и т. д.

Большое скопление этого материала (морены) в одних местах и незначительное в других создает рельеф, отли­чающийся холмистостью, непрерывным и частым чередованием воз­вышенностей и понижений, причем понижения обычно бывают замкнутыми. Заполненные водой, они образуют моренные озера круг­лой или неправильной формы, со многими ответвлениями и зали­вами. В условиях моренного ландшафта немало озер, относящихся и к типу плотинных.

3. Каровые озеразанимают впадины, выработанные в ледниковое время совместной работой льда, фирна и морозного выветривания.

4. Карстовые озерапредставляют собой результат химической (растворяющей) деятельности подземных и поверхностных вод. Вынос растворенных веществ, а также тонких глинистых частиц (суффозия) может привести к образованию подземных пустот и оседанию кровли над этими пустотами, что обусловит появление воронок на поверхности земли; если эти воронки будут заполнены водой, на их месте возникнут карстовые озера.

Своеобразной разновидностью карстового типа озер являются термокарстовые озера, возникающие в результате заполнения во­дой углублений на поверхности земли, образующихся в областях развития вечной мерзлоты вследствие таяния подземных пластов или линз льда. Таяние этого льда не только способствует образо­ванию озерной котловины, но и в значительной мере поставляет воду для заполнения котловины.

5. Дефляционные озерарасполагаются в котловинах, созданных в результате процесса выдувания, и в понижениях между барха­нами и дюнами.

Многие котловинные озера возникают в результате вулканиче­ских и тектонических процессов.

6. Тектони­ческиеозера. Тектонические процессы обуслов­ливают появление котловин огромных размеров. Поэтому тектони­ческие озераобычно глубоки. Примерами могут служить озера Ис­сык-Куль, Байкал, Севан и др.

7. Вулканические озеравозникают либо в кратере потухшего вул­кана, либо в углублениях на поверхности лавового потока, образо­вавшихся при его застывании, либо в долине реки вследствие перегораживания ее потоком лавы.

По водному балансу озёра делятся на:

- сточные - имеют сток, преимущественно в виде реки);

- бессточные - не имеют поверхностного стока или подземного отвода воды в соседние водосборы. Расход воды происходит за счет испарения.

По химическому составу воды озёра делятся на:

- пресные

- минеральные (солёные)

Элементы озерного ложа и береговой области.Впадина, находящаяся на земле и наполненная водой, имеет закономерно построенный рельеф, отличающий ее от впадин, не занятых водой.

Первоначальная форма котловин изменяется под действием размыва как поверхностным стоком в озеро, так и волнением: склоны котловины выполаживаются, неровности рельефа дна сгла­живаются, заполняясь отложениями, откосы берега приобретают устойчивый профиль.

Раздел озероведения, в котором рассматриваются закономерно­сти, проявляющиеся в формировании рельефа озерных котловин, называется морфологией озер.

Озерная котловина от окружающей местности отграничена ко­ренным берегом, образующим береговой склон, или яр; основание этого берега располагается на верхней границе воздействия озер­ной волны.

Заканчивается коренной берег бровкой, или линией со­пряжения склонов с поверхностью прилегающей местности.

Часть котловины, заполненная водой до высоты максимального подъема уровня, называется озерным ложем, или озерной чашей.

В озерной котловине прежде всего можно выделить береговую и глубинные области.

В береговой области выделяют три зоны:

1) береговые склоны (яр)— часть озерного склона, окружаю­щая озеро со всех сторон и неподвергающаяся воздействию волно­вого прибоя;

2) побережье — включает сухую часть, которая подвергается воздействию воды лишь при сильном волнении и в особенности при высоком стоянии воды, затопляемую, которая покрывается водой периодически — во время подъема уровня воды озера, и подводную, которая обычно лежит под поверхностью воды и, в отличие от бо­лее глубоких частей береговой области, подвергается воздействию волны при волнении;

3) береговую отмель — заканчивается подводным откосом, яв­ляющимся границей между склоном и дном озерного ложа; верх­няя часть береговой отмели соответствует нижней границе воздей­ствия на береговую область волнового прибоя.

 

Указанные зоны береговой области озерной котловины в схема­тическом виде показаны на рис. 1.

Рис. 14. Схема расчленения береговой области озер­ной котловины

 

Побережье и береговую отмель объединяют в одну зону – прибрежную или литораль. Ее нижняя граница определяется глубиной действия волны, иногда глубиной проникновения солнечных лучей. Глубинная часть озера – профундаль. Между литоралью и профундалью – сублитораль.

 

10.2 Формирование озерного ложа под влиянием волнения и отложения наносов.Волнение, зависящее от силы ветра, глубины и размеров озера, воздействует в течение длительного периода на береговую область озерной котловины, разрушает слагающие ее горные породы и сносит размытый материал вниз по склонам и на дно озера. В результате этого увеличиваются размеры побережья и отмели размыва, одновременно с этим увеличивается площадь намыва и уменьшается за счет глубинной области озера.

Таким образом, озеро постепенно заносится благодаря дейст­вию волн. Степень интенсивности этого процесса, конечно, в значи­тельной мере зависит от геологического состава пород, из которых сложен берег озера.

Однако каков бы ни был береговой материал, он под действием волн и выветривания превращается, в конце концов, в мелкий ка­мень, гравий и песок.

Кроме волнения, на форму озерного ложа существенное влияние оказывает процесс поступления аллювиальных наносов, приноси­мых впадающими в озеро реками. Впадающие в озеро поверхност­ные водотоки размывают по пути своего следования грунты и выно­сят продукты размыва в озеро.

Помимо минеральных осадков, попадающих в озерное ложе в результате волнения или приносимых течением рек, озерная кот­ловина заполняется и отложениями ила органического происхож­дения. Этот ил является продуктом процессов, происходящих в са­мом озере, и образуется в результате отмирания и последующего осаждения на дно взвешенных в воде микроскопических животных и растительных организмов (так называемого планктона), а также в результате отмирания прибрежной растительности, распадающейся после перегнивания на мельчайшие частицы, легко уносимые течениями на середину озера. Интенсивное развитие указанных организмов в течение теплого периода года, а отмирание в течение холодного обусловливает послойное отложение этих илов на дне озера, что позволяет по слоям определять возраст озера.

10.3 Зарастание озер. Количество минеральных осадков и ор­ганического ила на дне озера увеличивается с каждым годом, вследствие чего дно постепенно повышается.

В озерах с пологими берегами водно-болотные растения надви­гаются на озеро с берегов, окаймляя зеркало воды широким зеле­ным кольцом.

Для мелководных озер с пологими берегами можно выделить ряд поясов, закономерно сменяющихся от берегов к центру озера (рис. 2).

 

Рис. 14. Схема зарастания мелководных озер.

1 — осоковый торф, 2 — тростниковый и камышовый торф, 3 — сапро­пелевый торф, 4 — сапропелит.

 

Иногда на мелеющих озерах можно наблюдать сплавины — ост­ровки растительности, оторванные от берегов или непосредственно примыкающие к минеральному берегу (Рис. 3). Сначала эти сплавины об­разуют небольшие площади, затем по мере дальнейшего обмеле­ния озера они разрастаются, соединяются с другими и покрывают озеро сплошным покровом болотной растительности из травяного и мохового ярусов. Эти образования известны под названием зыбуна.

 

Рис. 15. Схема зарастания глубокого озера путем образо­вания сплавин.

1 — торф сплавины; 2 — мутта, или пелоген; 3 — сапропелевый торф; 4 — сапропелит.

 

10.4 Географическое положение озера. Морфометрические характеристики. Важной характеристикой озера является его геогра­фическое положение (широта, долгота) и высота над уровнем моря.

Эти данные уже позволяют составить общее представление об основных чертах режима озера. Географическое положение озера в определенной мере отражает общие климатические особенности района, а высотное положение определяет также местные влияния климатических и других факторов на процессы, происходящие в озере.

При изучении озер и озерных котловин важно установить не только условия их образования, но и определить ряд числовых ха­рактеристик, дающих количественные представления об основных элементах озера и озерной котловины. Эти характеристики но­сят название морфометрических.

Площадь озера ω, м2,вычисляется двояко: либо вместе с площадью островов, либо отдельно площадь водной поверхности. Так как бе­рега озер не отвесны, площадь водной поверхности (зеркала озера) изменяется при изменении уровня озера.

Длина озера - L, м -кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными точками, расположенными на берегах озера, измеряе­мое по поверхности озера.

Таким образом, эта линия будет прямой лишь в случае сравнительно простых очертаний озера; для изви­листого озера эта линия, очевидно, может быть и не прямой, а со­стоять из отдельных отрезков прямых и кривых линий.

Ширина озера –различают:

- наибольшую ширину - В, м, определяе­мую как наибольший поперечник (перпендикуляр) к линии длины озера,

- среднюю ширину – Вср, м, представляющую отношение площади ω озера к его длине L

Коэффициентом извилистости т - степень развития береговой линии - отношение длины береговой линии s к длине окружности круга, имеющего площадь, равную площади озера,

 

Коэффициент извилистости береговой линии может также быть выражен отношением длины береговой линии Sк периметру ломаной линии S', обводящей контур озера:

m = S/S'

В этом случае получается более правильное представление об изрезанности береговой линии.

Широкое применение при оценке водных запасов озера имеет кривая изменения площади озера с глубиной, представляющая со­бой график связи площадей горизонтальных сечений озера и соот­ветствующих им глубин, и кривая изменения объема озера в зави­симости от его глубины.

Рис. 16. Кривые площадей и объемов Онежского озера

 

На Рис. 16 представлены кривые изменения площади и объема Онежского озера с глубиной. Такие кривые дают воз­можность определить площадь зеркала озера и объема воды для любого уровня. Эти величины необходимо знать при всех расчетах.

Объем воды в озереW, м³может быть определен по карте изобат, пользуясь «методом призм». Изобатные поверхности делят объем озера на ряд слоев, каждый из которых можно рассматривать приближенно как призму, основаниями которой будут площади, ограниченные смежными изобатами, а высота равна сечению между ними. Обозначив площади, ограниченные отдельными изобатами, через ω₀, ω₁, ω₂, ω₃… ω_n, а сечение их через h, объем воды в озере определим по формуле

W = + + +…+ + ∆W =

= ∆W,

где ∆W – объем, заключенный между площадью последней самой глубокой изобаты и точкой дна озера с максимальной глубиной, определяемый по формуле:

 

∆W= ,

где h_макс – максимальная глубина озера в метрах; h_n – глубина, соответствующая наибольшей изобате, ω_n – площадь последней (самой глубокой) изобаты.

Максимальная глубина озера – h_макс, м.

Средняя глубина озера - h_ср, м - отношение объема воды в озере к площади его зеркала.

Средний уклон дна между изобатамиопределяется по формуле:

 

где l₁, l₂ – длины изобат, между которыми определяется уклон; h – сечение изобат, ω – площадь кольца между изобатами.

Средний уклон озера I определяется по формуле:

 

где n – число изобат.

Знание элементов, характеризующих форму озерной котловины, необходимо не только для того, чтобы понять основные законо­мерности режима озера, но и для решения ряда хозяйственных задач, связанных непосредственно с эксплуатацией озера. Напри­мер, при использовании озера в транспортных целях необходимо знать распределение глубин в пределах всей акватории и, в частности, в зоне бере­говой отмели. При регули­ровании стока вытекающих из озера рек необходимо иметь кривые зависимости объема воды и площадей озера от высоты стояния уровня. Для расчета элемен­тов волн важно знать рас­пределение глубин и ширин озера по различным направлениям и т. д.

 

Уровенный режим озер.

Уровенный режим озер определяется комплексом следующих природных условий:

а) соотношением между приходной (осадки на зеркало озера, поверхностный приток, подземный приток) и расходной частью водного баланса озера (испарение, поверхностный и подземный сток из озера);

б) морфометрическими характеристиками озерной чаши и озерной котловины (соотношение между высотой стояния воды в озере и площадью его водного зеркала);

в) размерами озера, его формой, характером берегов, характе­ром ветровой деятельности, определяющим размеры волн, сгонов и нагонов уровня.

Колебания уровня озера могут быть сведены к следующим трем основным видам: сезонные, годовые и кратковременные.

Иногда колебания уровня в годовом (сезонные) и многолетнем периоде, отражающие режим притока и убыли воды в озере, называют аб­солютными колебаниями, а кратковременные, которые происходят одновременно с абсолютными изменениями уровня, называют от­носительными колебаниями. В силу того что относительные колебания протекают одновременно с абсолютными, они дополнительно увеличивают или уменьшают амплитуду абсолютного колебания уровня озера в отдельных его пунктах.

Сезонные колебания, происходящие в течение года, обусловли­ваются различными в разные месяцы, но более или менее пра­вильно ежегодно повторяющимися соотношениями между приход­ной и расходной частями водного баланса.

10.6 Амплитуда годовых колебаний уровняводы в разных озерах различна и зависит oт ряда факторов: климатических условий, характера питания, размера площади водосбора, размера озера, геологических условий озерного ложа и др.

Абсолютные значения амплитуды колебания уровней естествен­ных озер изменяются в довольно широких пределах — от десятков сантиметров до 2—4 м и больше в зависимости от сочетания ука­занных выше условий.

После ряда многоводных лет, когда приток превышает расход воды из озера, имеет место более высокое стояние уровней, чем после маловодных периодов. Вследствие того что на крупных (осо­бенно бессточных) озерах уровень каждого данного года является следствием характера водности ряда предшествующих лет, низкий уровень может иметь место и в многоводном году, если этот год входит в цикл лет маловодного периода, и высокий — в маловод­ном, если этот маловодный год наблюдается в пределах многовод­ного периода.

Кроме отмеченной причины, имеющей место на каждом озере, иногда наблюдаются так называемые вековые колебания, вызывае­мые геологическими факторами (поднятие, опускание озерной кот­ловины и отдельных частей ее).

Кратковременные, или относительные, колебания уровней воды в озере являются следствием волнения, ветровых нагонов и сгонов и сейш.