Направление бакалавриат 020800.62 «экология и природопользование»
«ГИДРОЛОГИЯ»
Специальность: 020401.65 «география»
Содержание
| Введение в предмет | |
| ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРОЛОГИИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ, ХИМИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ПРИРОДНЫХ ВОД | |
| Общие понятия. | |
| Физические основы гидрологических явлений и процессов | |
| УСЛОВИЯ И ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРИРОДНЫХ ВОД | |
| Физико-географические условия (рельеф, климат, процессы выветривания и почвенный покров) | |
| Классификация вод по их химическому составу (классификация О.А. Алекина) | |
| КРУГОВОРОТ ВОДЫ И СОДЕРЖАЩИХСЯ В НЕЙ ВЕЩЕСТВ | |
| Атмосферное звено | |
| Океаническое звено | |
| Литогенное звено | |
| Почвенное звено | |
| Речное звено | |
| Озерное звено круговорота | |
| Биологическое звено круговорота | |
| Хозяйственное звено круговорота | |
| МИРОВОЙ ОКЕАН | |
| Происхождение океанической части земной коры, солевой и водной масс океана | |
| Определение понятия «Мировой океан» | |
| Единство и части Мирового океана | |
| Рельеф Океана | |
| Донные отложения | |
| Основные особенности морской (океанической) воды | |
| Распределение солености, температуры и плотности в Мировом океане | |
| Морские льды | |
| Химический и газовый состав | |
| Водные массы и фронтальные зоны Мирового океана | |
| Течения | |
| Циркуляция глубинных вод | |
| Апвеллинг | |
| Волнение | |
| Приливы | |
| Океан как среда жизни. Вертикальная и горизонтальная зональность океана. | |
| ГИДРОЛОГИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД | |
| Движение подземных вод. Баланс вод зоны аэрации | |
| Типы взаимодействия подземных и поверхностных вод | |
| ГИДРОЛОГИЯ РЕК. | |
| Характеристики реки и ее бассейна. Речная долина | |
| Питание, водный режим рек, водный баланс речного бассейна | |
| Речные наносы и русловые процессы | |
| Температура воды и ледовые явления | |
| Химический состав и гидрохимический режим рек | |
| Устьевые области рек | |
| ГИДРОЛОГИЯ ОЗЕР | |
| Морфометрические характеристики и морфология озер | |
| Водный баланс и внешний водообмен озер | |
| Колебания уровня воды в озерах | |
| Ветровое волнение в озерах, течения, перемешивание вод | |
| Температурный режим и ледовые явления на озерах | |
| Гидрохимический режим озер | |
| Гидробиологические характеристики озер | |
| Наносы и донные отложения в озерах | |
| ГИДРОЛОГИЯ ВОДОХРАНИЛИЩ | |
| Назначение водохранилищ | |
| Классификация водохранилищ. Их морфометрические характеристики | |
| Особенности водного баланса и режима водохранилищ | |
| Заиление водохранилищ и переформирования их берегов | |
| Влияние водохранилищ на реки и окружающую природу | |
| ГИДРОЛОГИЯ БОЛОТ | |
| ГИДРОЛОГИЯ ЛЕДНИКОВ | |
| Режим и баланс ледника | |
| ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ | |
| Понятие о водных ресурсах. Водные ресурсы земного шара | |
| Водные ресурсы частей света | |
| Водные ресурсы России |
ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ
Происхождение воды.
Вода - самый распространенный на земле минерал. Богатство водой - космическая особенность нашей планеты. Все (или почти все) процессы географической оболочки протекают при участии воды. А главное, что зарождение, существование и развитие живого вещества (биосферы) связано с водой. Ей принадлежит важнейшая роль в истории развития Земли. В свете космогонической теории происхождение воды на Земле представляется в следующем виде (по А.В. Виноградову). Земля при достижении примерно современной массы стала разогреваться, в мантии начались плавление и дифференциация вещества на летучие, легкоплавкие и тугоплавкие компоненты. Тугоплавкие компоненты остались в мантии, легкоплавкие в виде базальта образовали земную кору, а летучие, в т.ч. и водяной пар, поднялись на поверхность. По мере охлаждения земной поверхности из водяного пара формировалась водная оболочка - гидросфера. Она появилась на завершающем этапе образования планеты.
Выделение воды из мантии происходит и теперь - около 1 км3 в год. Эта вода называется ювенильной (юной).
Вода поступает и из межпланетного пространства. Исходя из того, что в поступающем из вселенной на Землю в межпланетном веществе содержится около 0,5% воды. Подсчитано, что за геологическое время на Землю выпало около 0,73 х 102г воды (или слой в 15см). Следовательно, межпланетное пространство не может рассматриваться как прародитель воды на Земле. Выделяясь из мантии, и переходя из парообразного в жидкое состояние, вода растворяла другие летучие вещества, одновременно сформировался влагооборот. Вода проникла в атмосферу и на материки. Появились реки, озера, подземные воды и ледники.
Развитие гидросферы.
Водная оболочка Земли развивалась вместе с литосферой, атмосферой и живой природой.
В архее, в жарком климате интенсивно протекал круговорот воды по сокращенной схеме: океан - атмосфера - океан. Не было зеленых растений, интенсивно поступала ювенильная вода. Объем гидросферы увеличился.
С протерозоя начинается рост массы живого вещества, в развитии гидросферы активно начинает участвовать фотосинтез, изымающий значительное количество воды. Одновременно шло развитие материков, горообразование, формирование мощной коры выветривания. Эти процессы также связали значительную массу воды.
В палеозое, литосфера переживала бурное геологическое развитие, моря заливали геосинклинали и трансгрессировали на платформы, которые то поднимались, то опускались. Земная поверхность дифференцировалась на материковую и океанскую. Неуклонно росла континентальная часть гидросферы (реки, озера, подземные воды).
Увеличивалась масса зеленых растений, достигая апогея в карбоне. Дифференцировались климаты.
В мезозое и палеогене сформировались современные океаны. Возраст океанов различный.
Особого внимания заслуживает роль фотосинтеза в развитии гидросферы. Фотосинтез изымает и захороняет на некоторое время часть воды и выступает в качестве регулятора объема гидросферы. Без него географической оболочке угрожало бы затопление. Если мы вспомним процесс фотосинтеза: из 4х молекул воды безвозвратно разлагается только одна, а 3 снова образуют воду. Следовательно, из общего объема воды, идущей на фотосинтез, изымается только 25%, а 75% обратно возвращаются в гидросферу. Вот почему все природные воды эндогенно-биогенные.
Единство и части гидросферы
Гидросфера состоит из Мирового океана, вод суши (реки, озера, ледники, подземные воды). Гидросфера непрерывна. В гидросферу обычно не включают атмосферную влагу (0,001% объема гидросферы), но роль ее несравненно больше в сравнении с местом, которое она занимает по объему (табл.1).
Количество воды на Земле до сих пор достаточно надежно не определено, в т.ч. в связи с трудностями подсчета ее массы внутри земной коры.
Таблица 1.Объем гидросферы
| Части гидросферы | Объем, тыс.км3 | Доля общего объема в % | Время обновления |
| 1.Океан | 93,93 | 3 тыс. лет | |
| 2.Подземные воды | 4,12 | 300 лет | |
| 3.Ледники | 1,65 | 15 тыс. лет | |
| 4.Озера | 0,16 | 200 лет | |
| 5.Реки | 1,2 | 0,0001 | 12 сут. |
| 6.Почвенная влага | 0,005 | 1 год | |
| 7.Атмосферная влага | 0,001 | 9 сут. | |
| 1458642,2 | 100% |
Главная масса природной воды сосредоточена в океанах (около 94%). Из них около 32-35 тыс. км3 приходится на айсберги – это большой резервуар пресной воды. Второе место по объему занимает вода земной коры. Ее объем не поддается точному учету из-за невозможности надежно подсчитать количество свободной и связанной воды, да и термодинамические условия литосферы допускают существование воды. Третье место занимают ледники – это тоже резерв пресной воды. Объем воды в ледниках составляет где-то 1,65% объема гидросферы и 90% общего запаса пресной воды. Объем озерной воды – 230 тыс. км3, в водохранилищах – 5тыс. км3. В реках всего 0,0001%, но вода в них весьма активна и ее роль определяется не столько удельным весом, сколько быстротой смены.
Почвенная влага участвует в питании растений.
Условно к гидросфере можно причислить воду, содержащуюся в живых организмах (около 50 км3) где-то 0,003% водной оболочки. Сухопутные организмы на 80%, водные на 90%, споры на 50% состоят из воды. Представление о времени обновления воды в природе дают следующие числа – льды обновляются за 15 тыс. лет, подземные воды (в 1км. слое) за 300 лет, озерные воды – 3,5 года, почвенные – 8-11 мес., речные – 12 суток. Приняв во внимание быструю смену воды в организмах, можно понять, что за короткое время живое вещество перерабатывает всю природную воду.
ИТАК: гидросфера – водная оболочка Земли, включающая всю химически несвязанную воду в жидком, твердом и газообразном состоянии.
Верхняя граница гидросферы – тропосфера (тропопауза), нижняя примерно 4 км. Вглубь Земли (в МО – по дну).
По массе гидросфера составляет 1/4000 часть от массы Земли (mЗемли = 1015).