Гідрологічні процеси (стр. 1 из 7)
Відповіді на питання до завдань
1. Навести характеристики гідрологічного стану водного об’єкту. Дати визначення гідрологічного режиму, розкрити його сутність. Дати визначення терміну «гідрологічні процеси».
Загальна гідрологія вивчає закономірності руху як вод суші, так і вод морів та океанів. Предметом нашого вивчення є гідрологія суші. Однак на певному етапі розвитку цієї науки від неї відокремились в самостійні науки – гляціологія, болотознавство і гідрогеологія. Тому закономірності поведінки цих вод або зовсім не будуть розглядатись, або будуть розглянуті лише в контексті їх зв’язку за поверхневим стоком.
виходячи з методів вивчення поверхневих вод і етапів розвитку гідрології як науки, в ній можна відмітити п’ять складових частин.
1. Гідрографія – загальний опис водних об’єктів.
2. Гідрометрія – дає відомості про методики вивчення різних характеристик водних об’єктів, а також первинні результати цих визначень.
3. Безпосередньо гідрологія, яка, узагальнюючи дані гідрометричних спостережень, вивчає шляхи і закономірності гідрологічних явищ.
4. Інженерна гідрологія – розробляє методику гідрологічних розрахунків і прогнозів кількісних величин стоку для різних галузей народного господарства.
5. Гідроекологія займається не тільки кількісною оцінкою, але і якісною оцінкою води, а також впливом змін у водному режимі на флору і фауну як у водних об’єктах, так і на прилеглих територіях.
загальна гідрологія ставала наукою пройшовши поступово чотири етапи.
Гідросфера або водна оболонка Землі – це її моря та океани, крижані шапки полярних районів, річки, озера й підземні води. Запаси води на Землі величезні – 1,46×109 км3. Але це переважно гірко-солона морська вода, непридатна для пиття та технологічного використання. Прісна вода становить усього 2% від її загальної кількості на планеті, причому 85% її зосереджено у льодовикових щитах Гренландії та Антарктиди, в айсбергах і гірських льодовиках. І лише 1% прісної води містять річки, озера і підземні води; саме ці джерела й використовує людство для своїх потреб.
Вода виконує дуже важливі екологічні функції:
· вода – це головна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70% складається з води, а деякі організми, такі як медуза, на 98–99%);
· за участю води здійснюються числені процеси в екосистемах (наприклад, обмін речовин, тепла);
· води Світового океану – основний кліматоутворювальний чинник, головний акумулятор сонячної енергії й “кухня” погоди для всієї планети;
· вода – один з найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством.
Велику роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, розвитку екзогенних процесів (ерозія, карст тощо), а також перенесення хімічних речовин, у тому числі й забруднюючих речовин довкілля.
Перший етап, в основному, носив описовий і частково гідрометричний характер. Тому його можна назвати гідрографічним. Цей період продовжувався декілька тисяч років і закінчився в ХІХ столітті. Описувався стан річок і водойм (глибина, ширина, швидкість течії, можливість судноплавства, строки замерзання і скресання). Такі відомості можна одержати з російських літописів XV і XVI століть. В цей період мали свій початок і інженерні дослідження, які виконувались за вказівкою царя Петра І. В Україні такі дослідження вела експедиція генерала Жилинського у 1873–1898 роках. Всі роботи виконувались, в основному, для потреб водного транспорту.
Другий етап почався у 20-і роки ХХ століття. Його можна назвати гідроенергетичним, тобто, роботи, в основному, гідрометричні виконувались в цілях гідроенергетики. Спостереження велись за витратами і рівнями води, термічним і льодовим режимами, твердим стоком. Об’єктами вивчення були річки, озера, водосховища і частково водозбірні площі. Починає розвиватись і інженерна гідрологія.
Третій етап – середина ХХ століття характеризується в суспільстві значним розвитком промисловості, ростом міст, на великих площах виконується меліоративні роботи. Виникла проблема щодо забезпеченості цих водокористувачів питною і технічною водою, від якої залежить їх розвиток. Треба було давати науково-обґрунтовану оцінку водних ресурсів з прогнозуванням на перспективу. Тому в цей період не тільки виконуються спостереження на водотоках і водоймах, але й вивчаються фізико-географічні, кліматичні і метеорологічні чинники, які обумовлюють величину стоку. Встановлюються розрахункові залежності, за якими можна визначити параметри стоку в недостатньо вивчених басейнах річок і водойм. Виконується багато інженерно-гідрологічних розрахунків, особливо в зрошувальних меліораціях.
Під кінець ХХ століття розвиток промисловості і сільського господарства, гідро- і теплоенергетики, приріст населення зумовили значне антропогенне навантаження на природу і, в тому числі, на водні екосистеми. Багато річок і водойм опинились в забрудненому стані, що, в свою чергу, призвело до зміни їх природного режиму, порушення екологічної рівноваги.
Якщо на перших етапах свого розвитку гідрологія не могла перетворюватись в гідроекологію через недостатність даних спостережень і відсутність одержаних закономірностей гідрологічних явищ, слабкий розвиток таких природознавчих наук як гідрологія, гідрохімія, географія, то екологія водних об’єктів була самостійною біологічною наукою.
На даному етапі розвитку суспільства життєдіяльність людини і водних джерел опинились у взаємозалежності. Погіршення стану і взаємозв’язку з одного боку неминуче впливає на стан іншої сторони. Тобто вода стала основою існування людства в багатьох регіонах землі і, в тому числі, в Україні.
Тому четвертий етап – це етап перетворення всіх складових частин загальної гідрології в гідроекологію, завдання якої є інженерні розрахунки заходів щодо забезпечення людства водою відповідної кількості і якості, що, в свою чергу, пов’язано з охороною водних ресурсів від забруднення, засмічування і вичерпування.
2. Охарактеризувати вплив господарської діяльності людини на гідрологічний режим річок та поверхневий стік
Стік – це вода, яка після приходу опадів до землі і часткового випаровування, залишається і рухається поверхневим або підземним шляхами.
Стік ділиться на дві складові частини: поверхневу і підземну. Як загальна величина стоку, так і його складові частини визначаються комплексом різноманітних чинників.
Вода рухається по поверхні землі або під нею у вигляді потоків: річка, струмок. Кожний потік характеризується витратою.
Витрата – це кількість води, яка проходить крізь поперечний (живий) переріз потоку за одиницю часу і має розмірність м3/с або л/с.
Кількість води, яка проходить крізь поперечний переріз за деякий відрізок часу (рік, місяць, доба, година) є об’єм стоку (
). Він має розмірність м3 або км3 і визначається за формулою: 
, (25)де
– витрата, м3/с; 
– час, с.При визначенні кількості води, яка стікає з одиниці площі (км2, га) в одиницю часу (с) як характеристика стоку виступає модуль стоку (
), який має розмірність л/с. км2 або л/с. га і визначається за формулою: 
, (26)де
– водозбірна площа, км2.Для порівняння стоку з іншими елементами водного балансу: опадами, випаровуванням, вологозапасами, він може бути виражений у вигляді шару стоку з розмірністю мм. Шар стоку визначається за формулою:
. (27)Усі параметри стоку можуть визначатись як середні величини, (крім об’єму) за різні періоди спостережень: рік, сезон, місяць, доба та інші. Крім того, в цих же розмірностях можуть визначатись короткотермінові, а також миттєві характеристики стоку, як, наприклад, максимальний стік.
Величини стоку залежать від багатьох чинників, які можна об’єднати в 3 групи.
1. Кліматичні і метеорологічні: опади, температура, швидкість повітря.
2. Фізико-географічні – рельєф місцевості, водозбірна площа, грунти.
3. Антропогенні – меліорація, розораність земель, регулювання річкового стоку.
В різних кліматичних умовах стік змінюється від 0 (пустеля) до декількох тисяч мм за рік. Однак, і в одній місцевості, залежно від погодних умов, він може змінюватись в декілька разів. Наприклад, стік р. Дніпро в маловодні роки в 4 рази менший, ніж в багатоводні. Високі температури і низькі швидкості повітря збільшують стік, а низькі температури і високі швидкості повітря навпаки зменшують.
На плоскій малопересіченій рівнині стік менший, ніж в гірської, з великими похилами місцевості. Із зростанням водозбірної площі та більшим врізом долини річок в земну кору стік зростає. Ґрунти по- різному впливають на стік, що пов’язано з рельєфом місцевості. На ділянках місцевості з великим похилом, погановодопроникні ґрунти збільшують стік, а добреводопроникні – зменшують. На рівнинній місцевості стік збільшується на добреводопроникних ґрунтах і зменшується на поганопроникних.
При проведенні таких меліорацій, як осушення, стік може збільшуватись. Забір води на зрошення зменшує стік річки нижче водозбору. Утворення водосховищ при регулюванні річкового стоку обумовлює його зменшення через випаровування води зі значно більших водних поверхонь. В процесі сільськогосподарської діяльності людина може збільшувати або зменшувати стік шляхом проведення різних агротехнічних прийомів.