Термический и ледовый режим рек
В термическом режиме рек ярко выражены два периода: открытой поверхности воды и ледостава, когда температура воды остается почти постоянной, близкой к нулю. В период открытой поверхности воды ее температура зависит в основном от погодных условий, в меньшей мере от особенностей питания реки, скорости течения и глубины потока. Слабо выражена зависимость температуры воды от направления течения, особенно на малых реках.
Период открытого русла длится около восьми месяцев (с апреля по ноябрь). От вскрытия рек до августа происходит нарастание температуры воды, а затем - спад, продолжающийся до появления ледовых образований. Наибольший прирост температуры отмечается в апреле-мае (на 5-8°С). Максимум температуры воды наблюдается чаще в июле. Средняя многолетняя ее величина для большинства рек в этом месяце близка к 20°С. Максимальные значения температуры воды достигают 23-27°С, в редких случаях 29С. Многолетняя средняя годовая температура воды колеблется в основном от 7,0 до 8,0°С.
Даты перехода температуры воды через 0,2"С (весной эта дата означает наступление длительного потепления, осенью – переход к зимнему состоянию) к более высоким значениям приходится чаще на вторую декаду апреля. С конца апреля до конца первой декады мая происходит переход температуры воды через 10°С к более высоким значениям, означающий начало вегетации водных растений. В южных районах области прогревание воды до этой температуры наступает раньше, чем в северных, на 5-7 дней.
|
|
Обратный переход температуры воды через 10°С, 4°С и 0,2°С осенью наблюдается соответственно в следующие сроки: в первой декаде октября, в первой декаде ноября и в последней декаде ноября.
Средняя многолетняя температура воды рек за теплый период (май-октябрь) изменяется по области в основном от 13,5°С до 15,2°С; наиболее низкие температуры характерны для рек, в питании которых заметнее участие подземных вод. По отдельным месяцам теплого периода средняя температура воды в реках характеризуется следующими значениями: май - 12,6°-13,8°С, июнь - 17,73-19,8°С, июль - 18,6°-21,0°С, август -17,0°-19,1°С, сентябрь - 11,5°-13,ГС, октябрь 5,5°-6,8°С. По отдельным годам в наиболее теплом месяце (июле) средняя температура воды изменяется по рекам области от 17,0° до 22,5°С.
В суточном ходе температуры воды максимум приходится на 16-18 часов, минимум - на 6-8 часов. Такой ход температуры отмечается на протяжении всего периода, свободного от ледяных образований. Суточная амплитуда температуры воды зависит от водности реки, источника питания, характера погоды. На реках с небольшой водностью нагревание и охлаждение происходят интенсивнее. В безоблачную ясную погоду амплитуда колебания температуры в течение суток может составлять на таких реках 6-7°С, тогда как суточная амплитуда температуры воды наиболее крупных рек редко превышает 3°С.
|
|
Средняя месячная многолетняя температура воды больших рек в апреле, мае и ноябре ниже температуры малых рек. В остальной период температура воды больших рек выше на 1-2°С из-за меньшего влияния ночного выхолаживания и более слабого влияния подземных вод.
Ледовый режим большинства рек области в основном сходен. Наступление первых ледовых образований на малых реках происходит преимущественно в конце первой декады ноября, на средних – на неделю – десять дней позже.
При раннем похолодании в отдельные годы первые ледовые образования наблюдаются уже в последней декаде октября, а на севере и востоке области – во второй декаде этого месяца. Наиболее позднее появление на реках ледовых образований происходит в основном в третьей декаде декабря.
Процесс замерзания наступает вскоре после перехода температуры воздуха через 0° С. Наиболее интенсивно охлаждаются воды рек с малыми скоростями течения и малыми глубинами.
Замерзание начинается с появления заберегов и сала. На малых реках забереги могут расти быстро, особенно при резком понижении температуры. На больших реках забереги нарастают медленно, могут обламываться и исчезать. Продолжительность существования заберегов различна. В наиболее мягкие зимы они могут сохраняться до месяца (р. Западная Двина – г. Велиж, 1954-1955 гг.).
|
|
Сало появляется вначале у берегов, а затем по мере охлаждения воды — по всей ширине потока. Одновременно с салом появляется обычно и внутренний лед, который, всплывая, образует шугу. Образование шуги наблюдается на многих реках области. Наиболее характерно это явление для Зап. Двины, Сожа, верховьев Днепра.
Осенний ледоход начинается обычно во второй половине ноября, на востоке области - чаще в начале второй его декады. Ледостав на малых и средних реках устанавливается в первой декаде декабря, в восточных районах области - в конце ноября. При раннем похолодании ледяной покров может иногда образоваться в последних числах октября, а в теплые зимы – в начале января. Сроки наступления ледостава определяют его продолжительность. При ранних сроках установления ледостава продолжительность его более длительна.
Продолжительность ледостава на подавляющем большинстве рек области составляет в среднем 120-130 дней, на востоке –140 дней. В редкие годы лед на реках сохраняется до 160 дней. На реках, где более значительна доля грунтового питания, продолжительность ледостава снижается в среднем до 100-110 дней. В теплые зимы продолжительность ледостава сокращается до 60 дней, а на отдельных реках до 25-45 дней. В последние десятилетия некоторые реки на значительном протяжении не замерзают даже в относительно суровые зимы по причине сброса теплых промышленных и бытовых стоков (Днепр у г. Смоленска, Вопь у г. Ярцево, Вязьма у г. Вязьма).
|
|
Наиболее интенсивный прирост льда происходит в первые 2-3 декады после установления устойчивого ледостава. Максимальный прирост его при отсутствии снежного покрова и низких температурах составляет 1-3 см в сутки. Наибольшей толщины ледяной покров достигает обычно во второй половине февраля – в начале марта. Нарастание льда находится в прямой зависимости от суммы отрицательных температур, накапливающихся за зимний период, от продолжительности периода с очень низкими температурами воздуха. Толщина льда зависит также от высоты снега, накапливающегося поверх ледяного покрова, и ряда других факторов.
В зависимости от суровости зим и влияния местных факторов толщина льда по годам меняется в широких пределах. На большей части рек области она к концу зимнего периода составляет в среднем 25-65 см, максимальная толщина в холодные продолжительные зимы на отдельных реках достигает 100-110 см.
В обычные и тем более суровые зимы ледостав на реках сплошной, и только на отдельных участках (в местах быстрого течения, обильного выхода подземных вод, сброса теплых вод) нередко образуются полыньи. В периоды оттепелей бывает иногда временное вскрытие рек; в суровые зимы отдельные небольшие реки местами перемерзают.
Вскрытие рек происходит чаще в конце марта – в первой декаде апреля. Весенний ледоход продолжается 4-7 дней. Заторы на реках во время весеннего ледохода редки. Объясняется это тем, что вскрытие большинства рек происходит обычно снизу вверх по течению. На крупных и средних реках весенний ледоход, как правило, не интенсивный, на малых же реках весеннего ледохода чаще не бывает, так как лед тает на месте.
Зажорные явления (образуются при замерзании рек в начале зимы и при вскрытии их весной) можно наблюдать не на всех водотоках и лишь в отдельные годы. Обычно они кратковременны. Подъем уровня, вызываемый зажорами, незначительный, чаще в пределах 5-40 см.
Сток взвешенных наносов
Сток взвешенных наносов существенно различается по рекам области в зависимости от влияния множества факторов, из которых наиболее важное значение имеют расчлененность водосбора, уклон реки, распахан-ность земель и др. В последние десятилетия все более заметным становится влияние городов на содержание в воде рек наносов.
В реках, не принимающих поверхностные воды с городских территорий, речные наносы формируются в результате эрозии почв, размывов берегов, русла. Их количество и размеры определяются водным режимом рек.
Территория области относится к зоне повышенной мутности, где среднемноголетняя величина ее изменяется в основном в пределах 25-50 г/м3. Одна из главных причин относительно высокой мутности -преобладание возвышенностей, в пределах которых интенсивность эрозионных процессов возрастает. Указанные величины мутности характерны в основном для средних рек области. Основная же часть небольших рек с малыми скоростями течения и зарастающими руслами имеет значительно меньшую мутность.
В период межени (лето—осень и зима) мутность малых рек колеблется в пределах 5-15 г/м3, на средних реках она может достигать 35 и даже 50 г/м3. Во время весеннего половодья мутность рек увеличивается до 50-70 г/м3. Наибольшая суточная ее величина изменяется от 150 до 700 г/м3.
Мутность может достигать таких же, а на отдельных реках и более высоких, значений при прохождении дождевых паводков. На отдельных участках рек, при пересечении ими городских территорий, мутность после выпадения интенсивных дождей достигает 1000-1500 г/м3. На малых водотоках, протекающих по территории г. Смоленска, при выпадении интенсивных ливней мутность может увеличиваться до 5-6 кг/м3. Наиболее значительное количество взвешенных наносов в таких случаях поступает с объектов строительства и мест интенсивного развития эрозионных процессов. Такие величины мутности (возможно, были и более высокие ее значения) наблюдали практически ежегодно в 80-е и 90-е годы на небольших водотоках города: р. Ясенной, ручьях оврагов «Чуриловский» и «Чертов Ров».
Рост территории г. Смоленска, уплотнение в его пределах городской застройки, строительство гаражей в оврагах и т. д. способствовали заметному росту содержания в воде Днепра ниже города количества взвешенных наносов. По сравнению с 1950-ми годами максимальное количество взвешенных наносов в воде Днепра ниже г. Смоленска увеличилось более чем в 2 раза: с 500- 600 г/м3 до 1200-1300 г/м3.
На реках области, не собирающих поверхностные воды с территорий городов, весенний сток наносов составляет 60-80% годового.
На летне-осенний период приходится 15-25%, а на зимний – 2-5% годового стока взвешенных наносов.
Гидрохимический режим рек
Гидрохимический режим рек области имеет много сходных черт. Основными факторами, определяющими гидрохимический режим рек, являются климатические условия, характер пород, в которых формируются подземные воды, участвующие в питании рек, особенности почв и растительного покрова. Значительное количество осадков обеспечивает в области промывной режим почв, в связи с чем легкорастворимые неорганические соединения (сульфаты и хлориды) из почвенной толщи оказались вымытыми. Это способствует формированию вод гидрокарбонатного характера малой и средней минерализации. Вода всех рек области относится к гидрокарбонатному классу кальциевой группы с минерализацией до 600 мг/л и характеризуется слабощелочной реакцией.
Пространственные различия в минерализации вод, содержании отдельных компонентов обусловлены в пределах области чаще всего наличием в отдельных местах близкого залегания к поверхности коренных, обычно карбонатных, пород. Там, где реки, прорезая толщу четвертичных отложений, вскрывают разнообразные карбонатные породы, происходит увеличение содержания в воде ионов НСО-3, Са2+, Mg2+, повышается минерализация воды. Такие изменения в геохимическом режиме хорошо выражены на реках Днепр (в верхнем течении), Вихра, Каспля (в верхнем течении), Сож. Максимальной для рек области минерализацией и жесткостью воды в межень отличается река Вихра. В воде этой реки в отличие от большинства других рек в меженный период отсутствует агрессивный С02. Причина этого - значительная роль в питании реки в меженный период подземных вод, дренирующих меловые отложения.
Различия в минерализации, ионном составе рек, дренирующих лишь толщу четвертичных пород, обусловлены не только химическим составом самих пород, но и различиями в характере питания подземными водами.
На гидрохимический режим рек влияет наличие на их водосборах торфяных болот. Болота обогащают воды органическими соединениями. Стекающие с них воды отличаются малой минерализацией, высокой окисляемостью и цветностью.
На общей минерализации воды и некоторых других гидрохимических характеристиках заметно сказывается наличие лесов. Поверхностные воды, стекающие с облесенных территорий в период половодья и высоких летних паводков, имеют низкую минерализацию и нередко повышенное содержание органических веществ. Увеличение содержания органических веществ связано с выщелачиванием из лесной подстилки и верхнего горизонта почвы продуктов разложения растительных и животных организмов. По этой причине реки с облесенными водосборами имеют повышенную цветность воды, более низкие величины рН. относительно высокое содержание иона SО42–. В меженный период влияние леса заметно ослабевает.
Резко увеличилось в последние десятилетия влияние на гидрохимический режим рек хозяйственной деятельности человека.
Химический состав вод существенно меняется в различные фазы водного режима рек. Весной, когда питание рек осуществляется почти полностью талыми снеговыми водами, минерализация речных вод характеризуется наименьшими значениями. Минимум ее отмечается в пик половодья. Сумма ионов в этот период колеблется от 40 до 100 мг/л. В анионном составе преобладают ионы НСО –3 (25-60 мг/л), в составе катионов – ионы Са2+ (8-17 мг/л). На спаде половодья минерализация увеличивается и отмечается более заметное преобладание аниона НСО –3 над остальными основными анионами (SО42–, Cl-). Повышение относительного содержания ионов SО42– в период половодья можно наблюдать в воде рек, водосборы которых залесены и заболочены. Обусловлено это вымыванием сульфатов органического происхождения, образующихся при разложении растительных остатков. В воде некоторых рек (Вопь, Хмость) концентрация ионов SО42– достигает 20 и даже 40 мг/л. Абсолютное количество ионов Сl – очень редко достигает 5-6 мг/л, а в большинстве случаев не выходит за пределы 1-3 мг/л.
В составе катионов в период половодья повсеместно доминируют ионы Са2+, содержание которых колеблется в основном в пределах 30-45 мг/л, достигая иногда в отдельных реках 60 мг/л.
В летнюю и зимнюю межени, когда реки питаются преимущественно грунтовыми водами, минерализация речных вод достигает максимальных значений. Наиболее высокое содержание солей наблюдается в зимнюю межень перед началом снеготаяния. Количество растворенных солей в низкую летнюю межень изменяется от 117 мг/л (некоторые реки северо-запада области) до 465 мг/л (р. Вихра), увеличиваясь в зимнюю межень по этим же рекам соответственно от 190 мг/л до 532 мг/л. В меженные периоды велико содержание ионов НСО~3 (от 80 до 400 мг/л). Существенно увеличивается и содержание ионов Са2+ (от 20 до 90 мг/л).
Маломинерализованные воды (сумма ионов менее 200 мг/л) характерны для рек, водосборы которых сложены водно-ледниковыми песчаными отложениями, бедными минеральными солями и в пределах которых широко распространены верховые торфяники, имеющие низкую минерализацию вод. Исключение составляет река Каспля, на водосборе которой местами близко к поверхности залегают девонские породы, способствующие обогащению подземных вод, питающих реку, минеральными солями.
Величина минерализации подземных вод существенно меняется по годам в зависимости от гидрометеорологических условий. Обычно они бывают наиболее минерализованными в годы, отличающиеся низким половодьем и незначительным количеством осадков в летне-осенний период.
Жесткость воды в реках большей части области изменяется от 0,5 мг-экв/л в период пика половодья ло 4 - 5 мг-экв/л в период грунтового питания. В водах Сожа, Вихры колебания более значительны – от 0,5 до 6,7 мг-экв/л.
Содержание в воде растворенного кислорода подвергается в течение года значительным изменениям. В период открытого русла его количество близко к насыщению. С установлением ледостава содержание кислорода в отдельные годы может составлять всего лишь 25-30%, насыщения.
Для воды рек области и особенно ее восточной части характерна хорошо выраженная в весенний период углекислая агрессивность, при которой происходит разрушение бетона. В летний период в воде рек содержание агрессивной СО2 заметно уменьшается, а в бассейне Вихры и Сожа отмечается даже недостаток СО2.
Повышенное содержание органических веществ характерно для рек, имеющих маломинерализованные воды. В основном это верховья рек, вытекающих с торфяников, или небольшие водотоки с залесенными водосборами. Максимальное содержание органических веществ естественного происхождения наблюдается в период летне-осенних поводков и на спаде весеннего половодья.
В воде рек, не отличающихся значительным антропогенным загрязнением, обычно не содержится значительное количество биогенных компонентов. Превышение ПДК по нитритному азоту может наблюдаться нередко весной в воде рек, водосборы которых покрыты лесом или имеют значительные площади осушенных болот. Содержание нитратов в воде рек при отсутствии антропогенного загрязнения не превышает ПДК и редко достигает 3-5 мг/л. Максимум их содержания приходится обычно на зимний период.
Содержание минерального растворенного фосфора в воде рек зависит от интенсивности сельскохозяйственного освоения их водосборов. Заметное увеличение содержания этого компонента характерно для рек, на водосборах которых при выращивании сельскохозяйственных культур в течение длительного времени широко используют минеральные удобрения. Количество фосфатов в воде таких рек увеличивается иногда до 0,4-0,5 мгР/л.
Для многих рек области характерно повышенное содержание в воде железа: концентрация его изменяется чаще в пределах 0,3-1,5 мг/л. Наиболее высокое содержание железа характерно для рек, на водосборах которых распространены заболоченные и торфяно-болотные почвы.
Воды многих рек области отличаются значительным загрязнением, связанным с хозяйственной деятельностью. Наиболее интенсивно загрязнены реки Днепр (в районе гг. Смоленска, Дорогобужа), Вопь (возле г. Ярцева), Вопец (у г. Сафонова), Вязьма (ниже г. Вязьмы), Гжать (у г. Гагарина) и некоторые другие водотоки.
Значение рек
Весьма важной характерной особенностью области следует считать преобладание на ее территории небольших водотоков. Связано это с расположением здесь крупных водоразделов. Водораздельное положение и преобладание малых рек создают на Смоленщине лучшие, чем во многих других областях страны, условия для генерации чистой, хорошего качества воды. Велики в связи с этим ее потенциальные возможности быть одним из основных поставщиков такого ценного природного ресурса как чистая вода.
В определенной мере такие возможности области уже реализованы. В северо-восточной части ее на реках Вазузе и Яузе созданы водохранилища, входящие в Вазузскую гидротехническую систему. Построены они для снабжения водой г. Москвы. Из общего забора воды в области доля забора ее для питьевого водоснабжения г. Москвы изменяется по годам от 65 до 82%.
Наиболее крупным потребителем речной воды в области являются также АЭС в Десногорске, ТЭЦ в пос. Озерном и в городах Смоленске, Дорогобуже, Рославле.
Кадастровая мощность рек области составляет около 1690 тыс. квт. Около 72% этой мощности приходится на 4 реки - Днепр (40%), Вазузу (11%), Угру (11%) и Касплю (10%).
В настоящие время энергетические ресурсы рек области не используют. До .Великой Октябрьской революции их использовали достаточно широко, в основном в мукомольном производстве. На энергии падающей воды работало более 400 мельниц и других вододействующих установок. Работали мельницы на 102 реках.
Численность мельниц к началу Великой Отечественной войны уменьшилась примерно вдвое, а по окончании войны их оставалось всего несколько десятков. В настоящее время на реках области нет ни одной действующей мельницы.
В послевоенные годы на ряде рек было построено 18 небольших ГЭС общей мощностью около 700 кВт. Самая крупная из них (Микуличская) была построена в 1953 г. на р. Остер (256 кВт). Мощность остальных ГЭС, построенных на реках Хмаре, Беседи, Вазузе, Должице, Жереспее и других, колебалась в основном от 15 до 35 кВт. Малые ГЭС существовали недолго, производимая но них энергия оказалась дороже энергии, подаваемой в хозяйства крупными электростанциями. В перспективе, учитывая возрастание стоимости электроэнергии, производимой крупными электростанциями, неблагоприятное их воздействие на окружающую среду, нельзя исключить вероятность использования энергии малых рек для производства электроэнергии.
Некоторые реки области до конца 60-х годов использовали для перевозки грузов и даже пассажиров. Днепр считался судоходным от г. Смоленска. Но грузы перевозили и на участке реки от г. Смоленска до г. Дорогобужа. Перевозили грузы, пассажиров и по р. Зап. Двине. Перевозку грузов в период высокой воды осуществляли по р. Вопи (от Ярцева до устья р. Вотри) и другим рекам. Подавляющую часть (до 90%) перевозимых по рекам грузов составляли лесоматериалы.
Общий оборот пассажиров, перевозимых по рекам в конце 50-х годов, достигал 100-110 тыс. человек в год. Перевозка пассажиров в период навигации осуществлялась регулярно по Днепру и Зап. Двине.
Вверх по течению Днепра пассажирское сообщение осуществлялось до с. Лапино, вниз по течению до с. Сырокоренье. По Западной Двине пассажирское судоходство осуществлялось от г. Велижа вверх по течению до поселка Селезни и вниз по течению – до города Витебска.
До постройки железных дорог в весенний период суда ходили по рекам Сож, Каспля, Гжать, Вазуза. До Великой Отечественной войны на реке Сож от с. Стайки и ниже до города Кричева (республика Беларусь) после шлюзования на малотоннажных судах перевозили фосфориты; на реке Каспля и частично на реке Ельша в период весеннего половодья буксировали баржи с хлебопродуктами.
В течение многих десятков лет и особенно в первые послевоенные десятилетия многие реки области широко использовались для сплава леса. Особенно много леса на протяжении длительного времени сплавляли по Западной Двине, Меже, Елыпе, Днепру. По Днепру, Западной Двине лес сплавляли в основном плотами, по остальным рекам – молевым сплавом. Сплав леса, и прежде всего молевой, существенно ухудшил состояние многих рек области, особенно в связи с накоплением по дну водотоков большого количества затонувших стволов деревьев.
К настоящему времени реки области практически полностью утратили свои транспортные функции. В основном с целью предотвращения ухудшения экологического состояния рек на них запрещены судоходство, сплав леса, использование маломерных судов (моторных лодок, катеров).
Со времени заселения данной территории ее реки всегда использовались для ловли рыбы. Археологические исследования по реке Сертейке свидетельствуют о том, что рыба была одним из основных продуктов питания человека, продвигающегося вслед за отступающим ледником.
На протяжении многих веков реки рассматриваемой территории отличались высокой зарыбленностью. Всего несколько десятилетий назад в реках области обитало более 40 видов рыб. Достаточно широко были распространены такие виды как угорь (бассейн Западной Двины), стерлядь (бассейн Угры), судак и другие. Промысловое значение имели плотва, лещ, судак, щука, карась, линь, налим, жерех, стерлядь и другие. В настоящее время многие наиболее ценные виды рыб не только утратили промысловое значение, но и встречаются редко. Это относится прежде всего к таким видам, как стерлядь, налим, судак. Существенно сократилась численность сома, пескаря, леща, жереха, язя и многих других видов.
В значительном количестве многие виды рыб идут на нерест в верховья рек. В этом отношении реки области имеют особое значение. Их роль в воспроизводстве рыбы при соблюдении чистоты воды может быть очень велика.
Велико рекреационное значение рек области. Водный туризм можно считать здесь одним из наиболее перспективных видов отдыха. Наибольший интерес представляют маршруты по рекам северо-запада области. Водные объекты здесь менее загрязнены, многие из рек протекают по живописным, малоизмененным и отличающимся значительным разнообразием ландшафтам. Особенно перспективны для туризма реки, связанные с озерами (Елыпа, Должица, Василевка, Половья и др.).
Из рек зоны днепровского оледенения наиболее высокий рекреационный потенциал имеют Угра, Вихра, Сож, Ипуть.
Много благоприятных предпосылок для развития водного туризма имеет основная река области – Днепр. Она пересекает разнообразные ландшафты, по берегам ее множество интересных природных объектов, богатых историческими событиями мест. Но по причине сильного загрязнения воды использование Днепра для развития водного туризма ограничено.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 753; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!