Поверхностные и подземные воды суши, их распределение и охрана

На суше выделяют четыре типа скопления воды: подземные воды, реки, озера и ледники (поверхностные воды).

Подземные воды – это воды, находящиеся в порах, пустотах и трещинах горных пород в верхней части земной коры (до глубины 12-16 км). Подземные воды – часть водных ресурсов Земли; общие запасы подземных вод составляют свыше 60 млн. км³.

Подземные воды имеют разное происхождение: одни из них образовались в результате проникновения талых и дождевых вод до первого водоупорного горизонта (то есть до глубины 1,5-2,0 м); другие занимают более глубокие полости в земле (рисунок 6).

Рисунок 6 – Структура подземных вод

По условиям залегания подземные воды подразделяются на:

1) почвенные;

2) грунтовые;

3) межпластовые.

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению. Грунтовые воды отражают сложные природные взаимосвязи и имеют зонально-региональный характер.

Межпластовые воды – нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением и носят название артезианские. Их название происходит от собственного имени французской провинции Артуа, где в ХII в. впервые в Европе устроен фонтанирующий колодец (точнее скважина), названный артезианским.

Артезианские воды весьма существенно отличаются от грунтовых и межпластовых: а) в них сосредоточена основная масса подземных вод материков; б) каждый артезианский бассейн находится в определенных геологических структурах и протягивается на сотни и тысячи километров; в) мощные водоносные пласты залегают между водоупорными и вода в них напорная; г) они не зависят не только от погоды сезона, но даже от многолетних колебаний климата; д) залегают в дочетвертичных отложениях, в том числе и в древнейших осадочных и е) разнообразны по химическому составу.

Самый крупный на Земле артезианский бассейн – Западносибирский площадью 3 млн. км². Второй по величине – Большой Артезианский бассейн Австралии площадью 1,8 млн. км².

Артезианские воды, залегая глубоко в земной коре, испытывают воздействие внутреннего тепла Земли, поэтому они нередко имеют высокую температуру, а наиболее глубокие бывают и горячими. Например, в Большом Артезианском бассейне Австралии температура воды внизу достигает 110 °С.

Естественные выходы подземной воды на дневную поверхность называются источниками.

По температуре воды могут быть холодными (около средней годовой температуры воздуха в данном месте) и термальными – теплыми (температура от 20 до 37 °С) или горячими (температура свыше 37 °С). Периодически фонтанирующие горячие источники называются гейзерами.

Подземные воды различаются по химическому составу: могут быть пресными и минеральными. Многие из них обладают целебными свойствами благодаря содержащимся в них полезным микроэлементам (бром, йод, радон и др.).

Реки – природные водные потоки, текущие постоянно в разработанных ими же углублениях – руслах. Место начала реки называется исто­ком. Истоки могут быть разные: одни реки вытекают из озер (Ангара из озе­ра Байкал); другие бе­рут начало в ледниках (Амударья); третьи начинаются там, где на поверх­ность выходят подземные воды (Волга). Для крупных рек нередко за исток ус­ловно принимается место слияния двух рек разных названий (Амазонка). Место впадения реки – устье. Большинство рек имеют устье в виде дельты, которые у крупных рек достигают больших размеров. Так, площадь дельты самой полно­водной реки мира Амазонки 100 тыс. км².

В русле реки встречаются перекаты – мелководные участки русла, где скорость течения реки увеличивается. Более глубокие участ­ки русла между двумя перекатами называются плесами, реки текут медленно. Линия наибольших глубин русла образует фарватер, а линия наибольших скоростей течения называется стрежнем.

Протяженность реки от истока до устья – ее длина. Самая длинная река мира – Нил (6671 км). Главная река со своими притоками образует речную систему. Площадь, с которой река собирает свои воды, называется бассейном. Бассейны соседних реек отделены водоразделом.

Важнейшей характеристикой рек является их режим – закономерное изменение состояния во времени: изменение уровня, скорости течения, температуры воды и т.д. Уровни воды рек: межень – самый низкий; половодье – высокий подъем, как правило, с затопление поймы весной; паводок – быстрый, кратковременный подъем уровня воды. Режимы рек в разных широтах отличаются по своему характеру. Самая полноводная река мира – Амазонка, ее годовой сток составляет 15 % мирового стока. За ней следуют Конго, Ганг, Янцзы.

Выделяют два основных типа рек – равнинные и горные. Выходы твердых пород, пересекающих русло, и нагромож­дение каменных обломков образуют пороги. На тер­ритории Беларуси пороги можно видеть на Днепре близ г. Орши. Если река на своем пути встречает крутой уступ, то вода, па­дая с него, образует водопад. Самый высокий в мире водопад Анхель (1054 м) находится на реке Чурун в Южной Америке. Крупнейшими являются водопады Виктория на реке Замбези в Африке (его высота 120 м, ширина 1800 м) и Ниагар­ский в Северной Америке.

Поступление воды в реки называется их питанием. Дождевое питание присуще рекам, где осадки выпадают в виде дождя (низкие широты); снеговое – рекам, где на протя­жении холодного периода накапливается много снега (большая часть рек умеренных и высоких широт); ледниковое – рекам высоких горных областей; подземное – рекам, протекающим в широких долинах на равнинах. Но значительно чаще встре­чаются реки со смешанным питанием.

По поверхности земного шара реки распределены крайне неравномерно. На каждом материке можно наметить главные водоразделы – границы областей стока, поступающего в различные океаны. Главный водораздел Земли делит поверхность материков на два основных бассейна: атлантико-арктический (сток с площади которого поступает в Атлантический и Северный Ледовитый океаны) и тихоокеанский (сток в Тихий и Индийский океаны). Объем стока с площади первого из этих бассейнов значительно больше, чем с площади второго.

Густота речной сети и направление течения зависят от комплекса современных природных условий, но часто в той или иной мере сохраняют черты прежних геологических эпох. Наибольшей густоты речная сеть достигает в экваториальном поясе, где текут величайшие реки мира – Амазонка, Конго; в тропических и умеренных поясах она также бывает высокой, особенно в горных районах (Альпы, Кавказ, Скалистые горы и др.). В пустынных областях распространены эпизодически текущие реки, превращающиеся изредка при снеготаянии или интенсивных ливнях в мощные потоки (реки равнинного Казахстана, уэды Сахары, крики Австралии и др.).

Реки использу­ются для транспортных перевозок (речное судоходство), выработки электроэнергии, бытового и промышленного водообеспечения, рыболовства, орошения.

Озера – замкнутые углубления суши, заполненные водой. Общая площадь озер Земли около 2,7 млн. км² (примерно 1,8 % поверхности суши). Самое большое по площади акватории – Каспийское море-озеро (371 000 км²); крупными являются озера Верхнее в Северной Амери­ке, Виктория в Африке. Много озер в Беларуси (больше 10 тысяч). Самыми глубокими озера­ми мира являются Байкал в Азии (1637 м) и Танганьика в Африке (1470 м). Озера распростране­ны везде, но очень неравномерно. Они размещаются часто боль­шими группами и образуют различные озерные области.

По происхождению котловин различают озера: тектонические – образованные в разломах земной коры (Байкал, Танганьика); вулканические – в кратерах потухших вулканов (Кроноцкое на Камчатке); карстовые – в карстовых провалах и воронках; ледниковые – связанные с деятельностью ледника (озера Кольского полуострова); запрудные – возникли при запруживании водотоков оползнями (Сарезское на Памире); искусственные (водохранилища).

Озера могут быть сточными (из которых вытекают реки) и бессточными. Сточные озера находятся в основном в зонах избыточного увлажнения, бессточные – в зонах недостаточного увлажнения.

По количеству растворенных веществ озера разделяются на пресные (содержание солей менее 1 г в литре воды), солоноватые (от 1 до 24 г солей в литре) и соленые, или минеральные (содержание солей более 24 г в литре воды). В озе­рах с большой соленостью воды соли выпадают в осадок. Одно из крупнейших солевых озер Земли — Большое Соленое озеро в Северной Америке (соленость от 137 до 300 ‰). Самым соленым озером мира является Мертвое море — макси­мальная соленость 310 ‰.

Озера занимают почти 2 % поверхности суши и распространены на ней очень неравномерно. Больше всего озер и тундре, где небольшое количество выпадающих на поверхность осадков и талые воды многолетней мерзлоты из-за низких температур и короткого лета не успевают испаряться и не просачиваются в глубь из-за водоупора вечной мерзлоты. Заозерность здесь очень высокая, озера небольшие и неглубокие.

Много озер, обычно проточных, в умеренном поясе, особенно на вогнутых поверхностях равнин, по которым прошелся покровный ледник. Широкому распространению озер здесь способствует значитель­ное количество и летних, и зимних осадков; среди природных зон умеренного пояса реже всего озера встречаются в степной, полупустынной и пустынной зонах. Здесь они бессточные, соле­ные, котловины чаще всего остаточные или тектонические, пи­тание – подземное. Такая же особенность характерна для озер континентальных областей тропического пояса. Здесь пресные озера отсутствуют, а соленость многих может превышать 200-300 ‰ (озера Западной и Центральной Азии, Сахары Австра­лии); они полностью высыхают летом, а соляная корка, образу­ющаяся на поверхности (несколько метров толщиной), разру­шается и раздувается ветром, переносящим соль на многие сот­ни километров. Озера экваториального пояса – небольшие, глав­ным образом – старичные, образованные деятельностью вод­ных потоков рек (Амазонки, Конго), быстро захватываемые эти­ми же реками, активно формирующими свои гигантские забо­лоченные долины-чаши.

Озера в результате отложения наносов и зарастания рас­тительностью постепенно мелеют, а затем превращаются в бо­лота. Озера используются для судоходства, водообеспечения, рыбо­ловства, орошения, отдыха, лечения, получения различных веществ.

Скопления льда на зем­ной поверхности – это ледники. На Земле ледники занимают площадь около 16,1 млн. км², что составляет примерно 11 % суши. Ледники имеются во всех широтах, однако наибольшая площадь оледенения приходится на полярные области. Ледники образуются в результате накопления и преобразо­вания твердых атмосферных осадков, главным образом снега.

Ледники медленно движутся. Скорость движения ледников большинства горных ледник Антарктиды стран составляет от 20 до 80 см в сутки, или 100-300 м за год. В ледяных покровах Гренландии и Антарктиды льды двигаются еще медленнее – от 3 до 30 см за сутки (10-130 м за год).

Ледники разделяются на покровные и гор­ные. Покровные, или материковые, ледни­ки занимают поверхность суши независимо от ее рельефа, который на форму ледника не влияет. Ледяным покровом покрыта Антарктида (непокрытая льдом площадь со­ставляет 5 % от общей). Средняя толщина ледяного покрова Антарктиды 2200 м, максимальная – 4776 м. Мощный ледяной щит несет остров Грен­ландия. Горные ледники, в отличие от покровных, имеют меньшие размеры и отличаются разнообразием форм. Крупнейшими в мире горными ледниками являются ледник Маласпина на Аляске в Северной Америке (длина 100 км) и ледник Федченко на Памире в Азии (длина 71 км).

Ледники обладают крупными за­пасами пресных вод. В них во много раз больше воды, чем в ре­ках и озерах, вместе взятых. Горные ледники часто питают ручьи и реки.

Главной причиной загрязне­ния воды является хозяйственная деятельность человека. Прежде всего, необходимо уменьшить потребление воды, одну и ту же воду в производстве можно использовать несколько раз. Нужно предотвратить загрязнение природных вод: вво­дить на предприятиях безотходные, «сухие» производства; за­претить слив сточных вод после мойки нефтяных судов; в сель­ском хозяйстве прекратить использование наиболее ядовитых ядохимикатов. Для очистки загрязненных вод необходимы специальные очистные сооружения.