Питание рек, их типы и источники

При поступлении воды атмосферной природы в реки образуется поток, который образуется из-за поступления вод атмосферной природы. Часть осадков от испарения стекает в океан или бессточные озера. Существует множество путей поступления воды из рек, но это не противоречит единству атмосферного происхождения всех речных вод.

Питание по типу рек

По мнению ученых, в настоящее время существует четыре вида питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое, подземное, смешанное.

Все они имеют максимальный и минимальный расход воды, который приходится на разные поры года. Встречаются и смешанные режимы питания рек. Чаще всего река имеет несколько видов питания, особенно у рек с большим гидрографическим бассейном.

Снеговое питание

Вода, которая накапливается в снежном покрове рек на юге, является основным источником питания для рек, которые находятся в умеренных широтах. В зависимости от толщины слоя и плотности снега можно получить разную по составу воду. В бассейне с зимними осадками запас воды в снеге зависит от его величины и климата. На территории бассейна обычно снег лежит неравномерно – в зависимости от высоты местности, экспозиции скал и неровностей рельефа. В результате переноса ветром в понижениях, впадинах и оврагах зимой накапливается вода. Она образуется из подземной воды зимой.

Нужно различать процесс снегозадержания и отвода снега, т. е. поступление не удерживаемой снегом воды на поверхность земли. Заканчивается снеготаяние на снегоступах после того, как температура воздуха достигла положительных значений и если поверхность снега имеет достаточно тепла для поддержания теплового баланса.

Водоотдача происходит позже начала снегового сезона и зависит не только от физических свойств снега, но также о его зернистости, капилляров или других характеристик.

Различают три периода, в течение которых происходит весеннее снеготаяние:

• начало (снег залег сплошным покровом, таяние замедленное, водоотдача снежного покрова практически отсутствует, сток еще не сформирован);
• период схода основной массы снега (быстрый водоотвод, образуются проталины и быстро нарастает величина стока);
• окончание периода таяния, который длится в течение трех месяцев, снег начинает таять. В течение первого периода от всех запасов снега остается около 30%, во втором — около 50%, в третьем — около 20%. Во втором периоде (около 80% запасов воды в снегу) водоотдача максимальна. С этого момента снежный покров отдает воде из снега как во второй период, так и в первый.

И это значит то, что в зоне, где сейчас происходит таяние снега, находится зона совмещенного снеготаяния. Снегопад ограничен фронтальной зоной таяния (линией, отделяющей снег от области, где снежный покров еще не сошел), и тылом таяния (направляющей линией, отделяющей фронта спадание от области, где снег еще не сошел). В Северном полушарии зону одного-временного снегопада (весна) перемещают с юга на север, в горах — вверх по склонам. На равнинах средняя скорость продвижения тыла таяния составляет около 40-80 км/сут. А иногда доходит до 150-220км / сутки.

У снеготаяния есть еще одна особенность – интенсивность. Этот показатель определяется характером изменения температуры воздуха в весенний период («дружба весны») и особенностями подстилающей поверхности.

На полную воду снега приходится основной объем весны, который зависит от количества выпавшего снега.

А рост затрат воды происходит за счет интенсивности снеготаяния и фильтрационных свойств почвы в период снеготаяния (сухая или влажная почва).

Горный снеговой режим питания рек

Для горного снежного режима характерны осадки в виде снега, но ни в холодное время года они не бывают такими глубокими, ни в конце лета воды не бывают такими высокими, как при ледниковом режиме. Весной наступает сезон изобилия.

Равнинный снеговой режим питания рек

Отличается от предыдущего тем, что таяние снегов происходит несколько раньше, весной, и к ним присоединяются дожди этого сезона. Увеличение стока может быть очень резким, если речь идет о многоводных реках с уменьшенным бассейном и расположенных на участках с крутыми склонами.

Дождевое питание

Только в редких случаях можно говорить об участии воды в подземном питании рек не атмосферного, а «ювениль­ного» происхождения.

При этом, в условиях теплого климата основной вид питания для рек – это дождевой. Наиболее крупные речные системы мира, такие как Амазонка, Ганг или Брахмапутра, формируются преимущественно за счет дождевых вод.

На втором месте находится снеговое питание. Роль его в питании рек в условиях умеренного климата очень значительна. Самым большим значением обладает ледниковое питание – около 0,1% от общего количества стока рек мира. Как следствие, именно подземный образ питания определяет постоянство или большую длительность течения реки в течение года, что и создаёт реку.

В зависимости от этих характеристик дождь можно, например, разделить на ливни или обложные дожди. Различные особенности формирования речного стока и пополнения подземной воды определяются интенсивностью, площадью распространения, продолжительностью выпадения осадков. Как правило, чем интенсивнее дождь, тем больше (в случае других равных обстоятельств) величина дождевого паводка. Поэтому вероятность того, что в бассейне будет больше осадков по сравнению с площадью распространения дождя. Это связано с тем, что в большинстве случаев катастрофические паводки случаются только лишь на малых и средних реках. Чаще всего подземные воды пополняются при длительном дожде.

Как правило, если влажность воздуха и почвы ниже нормы, то больше воды расходуется на испарение влаги в период осадков. В результате этого уменьшается количество дождевого потока. Однако, дождь при пониженной температуре воздуха в почве и имеет большой объем, дает большую величину дождевого стока. По этой причине один и тот же дождь в зависимости от состояния подстилающей поверхности и влажности воздуха может быть стоковым, а в других — почти не давать стока.

Подземное питание рек

Эти реки определяются типом взаимодействий подземной и речной воды. Подземные воды образуются в результате просачивания атмосферных осадков (тающий снег и дожди) через пустоты в земле и грунтах. Достигнув протекшей воды водоупорного слоя (чаще всего галечные отложения), она накапливается и образует водный горизонт, т.е слой водяной жидкости с водой в сторону ее уклона под действием силы тяжести; Здесь, где отрицательные формы рельефа — речные долины или овраги – вскрывают водоносный горизонт и подземные воды выходят на поверхность в виде родников либо рассредоточенного выпадения.

Непосредственно после выхода грунтовых вод на поверхность они перекрываются водоупорным слоем, затем вторым и т.п.

Воды, перекрытые сверху гидроизоляционными слоями, называются межпластовые подземные воды. Это происходит на участках, где данный водоем не закрыт сверху гидроизоляцией или другим препятствием. Непосредственно в межпластовых водах происходит возникновение напора, который возникает вследствие вскрытия водоносного горизонта буровой скважиной или по естественным трещинам поднимается наверх.

Уровень, до которого поднимается вода, называется пьезометрическим. Высота напора при превышении уровня воды в водоносном горизонте, называется высотой напора.

При этом вода, которая выходит из-под земли под давлением, может достигать земной поверхности. Как раз в этих местах чаще всего встречаются артезианские воды, относящиеся к геологической структуре синклинального типа – бассейнам артезианской воды.

По причине того, что водоносные горизонты находятся рядом, они могут быть связаны с циркуляцией воды по трещинам в водоотливных или медленным просачиванием через них.

Такие водоносные горизонты – это подземная вода, которая находится под землей. На поверхности земли подземные воды часто перемещаются по системам трещин и жил, а также через изолированные участки с повышенной пористостью (жильные воды) или по карстовым пустотам. Карсты могут быть источником подземных вод в горных породах.

На территории зоны обитания многолетнемерзлых пород различаются подмерзлотные воды, залегающие под толщей мерзлых пород, межмерзлотные воды внутри мерзлой массы и надмерзлотные воды, для которых мерзлые породы служат гидроизоляцией.

Земляные и межпластовые воды существуют, по большей части в течение всего года для обеспечения непрерывного питания рек. Только в зоне распространения многолетнемерзлых пород это относится и к подмерзлотным водам. Верхний слой почвы до уровня грунтового вод называется зоной аэрации. Кроме того, вода из зоны аэрации, которая осталась в порах грунта постепенно расходуется на испарение путем транспирации растений.

Скопления гравитационных вод, в зоне аэрации, могут образовываться над отдельными линзами водоупорных материалов (верховодка), например, под ложем иллювиального горизонта грунтовой почвы с большим количеством водопроницаемости. Нижележащие слои менее прочные по сравнению с верхними слоями грунта. В случае перемещения воды вниз по уклону образуется почво- и внутрипочвенный сток. Минимальная глубина распространения межпластовых подземных вод, участвующих в круговороте воды на земле — около сотни метров.