Проявление зональности в гидрологических процессах. Зональность в подземных водах. Проявление зональности в поверхностных водах и стоке
Формы проявления гидрологической зональности:
· зональность основных гидрологических характеристик и прежде всего стока поверхностных потоков;
· зональность теплового режима поверхностных и грунтовых вод в связи с общими особенностями температурного режима;
· зональность солености поверхностных и грунтовых вод;
· зональность глубины залегания грунтовых вод.
Зональность стока поверхностных потоков. Основной характеристикой поверхностных водотоков является коэффициент стока, представляющий собой отношение величины стока к сумме осадков за год и площади водосборного бассейна.
К= Q/ iхS, где
· в тундре, где R/Li(сухости) меньше 1\3, К больше 0,70 ,
· в лесной зоне при значениях R\Li от 1\3 до 1, К - от 0,3 до 0,7,
· в степной зоне, где R\Li имеет значения в интервале от 1 до 2, K составляет от 0,1 до 0,3,
· в полупустыне и пустыне, при значении R/Li больше 3, К меньше 0,1.
Зональность вид стока:
· в полярных пустынях сток имеет преимущественно форму движения льда.
· в тундре преобладает внутрипочвенный сток и поверхностный сток болотного типа.
· в лесной зоне основным является грунтовый сток.
· в степях и полупустынях - поверхностный сток (склоновый).
· в пустынях стока практически нет.
Зональность режима рек отражает особенности режима осадков территории:
· В экваториальном поясе, где осадки выпадают равномерно в течение года, речной сток обилен круглый год и выраженных половодий не бывает.
· В тропическом поясе с отчетливо выраженным сухим зимним и влажным летним сезонами, летний сток превосходит значения зимнего стока.
· В субтропиках восточных побережий с летними муссонными осадкам наблюдается половодье во вторую половину лета.
· В умеренном поясе и на западном побережье субтропической зоны можно выделить четыре типа стока: средиземноморский тип - с преобладанием зимнего стока; морской тип с преобладанием зимнего стока при сильном летнем испарении и равномерном ходе осадков; континентальный тип - с преобладание весеннего стока (дождевого и снегового).
· В областях с муссонным типом осадков максимальный сток наблюдается во второй половине периода летних муссонных дождей.
Зональность грунтовых вод (первого водоносного горизонта) проявляется в зональности глубины залегания грунтовых вод и в их солености. Глубина залегания грунтовых вод определяется разницей между количеством осадков и испарением. Чем больше разница между этими характеристиками, тем глубже (при прочих равных) залегают грунтовые воды. Вторым фактором, влияющим на глубину залегания грунтовых вод, является глубина залегания водоупорных отложений. Этот фактор азонален и определяется геологическим строением территории. В более аридных зонах запасов почвенной влаги хватает только для травянистых растений на раннелетний период. В сухое время, во второй половине лета, без дополнительного поступления влаги с грунтовыми водами травянистая растительность резко сокращается или прекращает свою вегетацию. Грунтовым водам принадлежит ведущая роль в формировании и зональных и азональных лесных ландшафтов
Соленость грунтовых вод определяется количеством осадков, поэтому в гумидных районах грунтовые воды, как правило, пресные, в них преобладают углекислые соли. Чем суше климат, тем больше соленость грунтовых вод, тем больше в них растворено солей.
В зоне вечной мерзлоты, если зимой слой сезонного промерзания смыкается с верхней границей вечной мерзлоты, то грунтовые воды зимой не функционируют. Если же глубина залегания слоя вечной мерзлоты больше слоя сезонного протаивая, то грунтовые воды зимой функционируют(физиологической сухости,наледь).
Физико-химическая миграция. Водная миграция химических элементов. Щелочно-кислотные условия природных вод. Кислотно-щелочная зональность. Классы элементарных геохимических ландшафтов. Интенсивность водной миграции. Коэффициент водной миграции.
Физико-химическая миграцияосуществляется в ходе процессов растворения, осаждения, сорбции, десорбции, диффузии. Она подразделяется на ионную и коллоидную миграцию.
Ионная миграция - миграция веществ в водных растворах; ее интенсивность зависит от растворимости солей, рН среды, окислительно-восстановительного потенциала. Коллоидная миграция осуществляется в виде перемещения в водной и воздушной среде коллоидов.
Физико-химическая миграция - это миграция, подчиняющаяся законам физики и химии, осуществляется в водной или в воздушной средах. Она включает такие процессы какрастворение, осаждение, сорбция и десорбция. Перенос вещества при физико-химической миграции осуществляется путем диффузии,конвекции или их сочетаний (конвективной диффузии).
Диффузия— это самопроизвольный и необратимый перенос вещества, приводящий к установлению равновесных концентраций в результате беспорядочного (“теплового”) движения атомов, ионов, молекул и коллоидных частиц.
Конвекция— это миграция массовых потоков газа или жидкости. При этом в отличие от диффузии мигрируют не только растворенные частицы (атомы, ионы, молекулы и т.д.), но и сам растворитель.
Водная миграция химических элементов.Большинство химических элементов мигрирует в ионных, молекулярных или коллоидных растворах. Состав природных вод ландшафта в значительной степени определяется зональностью и зависит от климата (температуры, влажности, количества осадков), а также литологическими условиями (составом и степенью растворимости горных пород). Главные компоненты - растворенные газы, особенно О2, СО 2, Н 2S, и шесть ионов растворенных веществ, поступающих из литосферы и атмосферы, Са2+, Мg2+, Na+, HCO3-, SO 42-, Cl-(шестикомпонентный состав). В водах большинства ландшафтов Са2+ > Мg2+> Na+и HCO3-> SO 42-> Cl- , но встречаются другие соотношения. Все воды содержат также ионы Н+и ОН-, роль которых, несмотря на низкое содержание, чрезвычайно велика. Второстепенными компонентами являются железо, стронций, калий (катионы), карбонаты, нитраты и фториды (анионы), бор (как в катионной, так и в анионной форме). Мало содержание распространенных в литосфере элементов — K, P, Si, Al, Ti, Ni, Co, Cu, Mo, Zn, U. Кроме ионов растворенные неорганические соединения находятся в форме молекул и коллоидных частиц. Велика роль и растворенного органического вещества (РОВ). Характерна также миграция тонкой мути и более крупных взвешенных частиц. Таким образом, воды ландшафта — это сочетание ионных, молекулярных и коллоидных растворов с суспензиями. Почти все воды — биокосные тела, т.е. содержат живое вещество.
главные компоненты морской воды - ионы натрия и хлора,
в речных и грунтовых водах- ионы кальция, гидрокарбонат (карбонат) -ион;
дождевая вода - ионы натрия, кальция, сульфат-ион.
Миграция растворенных в природных водах химических элементов определяется кислотно-щелочными и окислительно-восстановительными характеристиками среды.Кислотно-щелочные условия природных вод определяются количеством водородных ионов. Значения рН — отрицательного логарифма концентрации водородных ионов (Н+) характеризуют степень кислотности среды – от сильно кислой до сильно щелочной. Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Fe, Mn, Co - катионогенные элементы, образуют более растворимые соединения в кислых водах и менее растворимые в нейтральных и щелочных.
Комплексообразование. В общем, образование растворимых комплексных соединений увеличивает миграционную способность элементов.
Для организмов наиболее благоприятна реакция, близкая к нейтральной.
Органические соединения живых организмов и гумус обладают буферной способностью усреднять сильнокислую и сильнощелочную среду.