Берегозащитные и регуляционные ГТС

Берегозащитные сооружения служат для защиты берегов рек от размыва движущимся потоком воды. Их подразделяют на пассивные (волноотбойные - наброски, откосные сооружения и волногасящие - пляжи) и активные (преграды).

Регулирование процессов, происходящих в русле реки осуществляют с использованием методов стеснения и выправления речного потока, также путем возбуждения в потоке искусственных поперечных циркуляций.

По срокам службы берегозащитные сооружения подразделяют на длительные и кратковременные. Последние исполняют свою функцию в течении 1…3 лет.

По характеру регулирования среди них различают паводковые и меженные БС.

По затоплению: затапливаемые и незатапливаемые.

По сквозности: глухие и сквозные.

По типу применяемых материалов: грунты, дерево, металл, бетон и др.

По расположению относительно уреза: струенаправляющие системы, горизонтальные продольные и поперечные дамбы.

Тема 13 *

Озера. Болота

Озера.

Озерами называются заполненные водой котловины или понижения земной поверхности, не имеющие непосредственной связи с морем или океаном и отличающиеся замедленным водообменном.

В развитии озер выделяют три фазы:

А. озеро сохраняет свою котловину неизменной, существующие отложения не оказывают заметного влияния на его ложе – фаза молодости.

Б. образуются отмели, появляются дельты в местах впадения рек, развивается водная растительность – фаза зрелости.

В. происходит расширение береговой отмели, уменьшение глубин, зарастание, превращение в болото – фаза старения озера.

По происхождению озера бывают: плотинные, котловинные и смешанные.

Плотинные озера образуются вследствие перекрытия долины обвалом, наносами, обломочным материалом отступающего ледника.

Котловинные озера в зависимости от условий и причин образования котловин бывают: тектонические, вулканические, дефляционные, ледниковые, карстовые и термокарстовые.

Тектонические озера образовались в результате тектонических процессов, например, землетрясений (Байкал, Севан, Иссык-куль и др.). Они, как правило, очень глубокие.

Вулканические озера появились под действием вулканических процессов, например, Курильское озеро.

Ледниковые – являются результатом действия ледников, покрывавших в ледниковый период почти весь Евразийский континент, за исключением южных районов.

Дефляционные– образуются в результате выдувания горных пород в понижениях между барханами и дюнами. Они не глубоки. Наблюдаются в зоне пустынь и реже, морских побережий - Куршская коса.

Карстовыеозера – это результат химических процессов (растворение и вымывание известняков) подземными и поверхностными водами. Встречаются в бассейне Сев. Двины, на Волжско-Онежском водоразделе и т.д.

Термокарстовые – возникают в результате заполнения водой котловин, которые образовались вследствие оттаивания вечной мерзлоты – линз льда и мерзлых грунтов. Якутия, Колыма, Чукотка.

Смешанныеозера образуются от совместного воздействия различных причин. Например, озерная котловина тектонического происхождения подверглась действию ледников, повлиявших на ее формирование – это Ладожское и Онежское озера.

Озера по характеру водообмена также делятся на сточные и бессточные, а по составу воды – на пресные и соленые.

Сточные озера имеют значительный водообмен за счет притока и стока воды в них, а бессточные озера расходуют воду в основном на испарение.

Водный баланс озер – это соотношение прихода и расхода воды, представляемое в виде уравнения водного баланса. Результирующая часть уравнения баланса – аккумуляция или расход воды, т.е. повышение или понижение уровня воды в озере. Различие - для сточных и бессточных озер. Колебания уровня воды в течение года и в многолетнем разрезе имеют характерные особенности, которые зависят от типа озера (сточные, бессточные, геологических и климатических условий).

Цикличность колебаний.

Термический режим озер отличается от термического режима рек. Во-первых, для него , характерно наличие прямой и обратной термической стратификации – распределения температуры по глубине : прямая- уменьшение с глубиной, обратная - увеличение с глубиной, что имеет место поздним летом, осенью и зимой (от 0 до 4). Наибольшая плотность воды имеет место при 0 С. Благодаря разной температуре слоев воды, а следовательно, и разной плотности наблюдается конвекция воды, т.е. вертикальное е1 перемещение. В связи с очень малой теплопроводностью воды, передача тепла по глубине благодаря лишь одной физической теплопроводности очень мала.

Кроме вертикального движения воды, обусловленного термическим процессом, возникает поступательное движение воды в озерах под действие ветра или же течения впадающих и вытекающих рек.

Исследованиями установлено, что если одна среда (воздушная или водная масса) движется параллельно другой среде, то разделяющая их поверхность приобретает волнообразный характер. В случае взаимодействия ветра с поверхность озера возникают колебательные движения частиц воды вверх и вниз. Оно обусловлено тем, что поднятая частица под действием силы тяжести опустится вниз и далее по инерции опустится ещё ниже. Под действием выталкивающей силы она вновь устремится вверх и т.д. Эти колебательные движения воды (вверх-вниз) накладываются на поступательные, которые производит гонящий воду ветер.

Кроме ветровых волн в озерах наблюдаются и сейшевые волны. Сейши–колебательные движения всей массы воды, образующиеся в результате изменения атмосферного давления, а также при резких скачках силы и направления ветра над озером. ., например, при прохождении циклонов. Массы воды, устремляясь в области пониженного давления, создают уклоны водной поверхности и вода устремляется к противоположному берегу, а от него возвращается назад и т.д., т.е. колеблется около условно неподвижной оси, называемой узлом.

Болота

Болотами называют избыточно увлажненные участки земной поверхности, занятые влаголюбивой растительностью, где преобладают процессы торфонакопления.

Болота образуются при заболачивании суходольных участков или зарастании естественных водоемов, в частности озер. Вспомним третью фазу развития озер (фазу старения).

Образование болот на суходолах происходит на участках местности с замедленным водообменом или же там, где приток воды преобладает над стоком. Заболачиванию способствует наличие водонепроницаемых глинистых грунтов, которые залегают на глубине до 2…3 м. Они вызывают постоянное избыточное переувлажнение верхних горизонтов почвогрунтов. А это приводит к вырождению растительных сообществ, лес постепенно гибнет, появляются влаголюбивые растения: мхи, сфагнум.

В районах вечной мерзлоты заболачиванию способствует толща вечной мерзлоты, которая, как и глинистые грунты задерживает воду в верхних слоях почвогрунтов, что приводит к развитию процесса болотообразования.

Образование болот возможно и на склонах – террасах речных долин в местах выхода на поверхность грунтовых вод, которые переувлажняют и заболачивают склоны.

Наряду с суходольными участками болота образуются при зарастании водоемов. В результате выноса с водосбора продуктов размыва происходит постепенное обмеление озера. С берегов оно начинает зарастать водной растительностью, которая, отмирая, падает на дно, что усиливает процесс обмеления озера. Со временем водная растительность покрывает все озеро и образуется топкое болото с характерной влаголюбивой растительностью. Отмирающая растительность вследствие недостатка кислорода полностью не разлагается и превращается в торф.

В зависимости от стадии развития и местоположения различиют низинные, переходные и верховые болота.

Низинные болота являются начальной стадией развития болот. Происходит постпенное заполнение торфом пониженных форм рельефа. Его мощность еще не велика. Характерна травянистая растительность: осока, тростник, зеленые мхи. В водном балансе этих болот преобладают исключительно приходные статьи – приток поверхностных и подземных вод в заболачиваемые понижения.

Переходные болота - промежуточная стадия развития болот. По мере увеличения мощности торфа понижения заполняются, рельеф становится более плоским, приток воды извне достигает только окраин болота. В связи с этим уменьшается минеральное питание и травянистая растительность заменяется кустарниковой и древесной, но как правило, чахлой, т.е. слаборазвитой.

Верховыеболота. Происходит дальнейший процесс торфонакопления. Минеральное питание в середине болота практически прекращается, равиваюся мхи сфагнума, травянистая и древесная растительность исчезает. Так как сфагнум быстрее растет в центре болота, его поверхность становиться выпуклой, возвышаясь до 5м над окраиной. В связи с этим изменяется водный баланс болота: преобладает сток воды от центра болота на его окраины и на прилегающую территорию. Питание болота происходит в основном атмосферными осадками.

В торфе содержится в среднем от 85 до 95% воды и от 5 до 15% сухого вещества. Органическое вещество торфа имеет различную степень разложения: от 30…40% (сфагнум) до 50…60 в низинных болотах. Таким образом, болота являются аккумулятором влаги на водосборе.

Наиболее существенные изменения гидрологического режима болот происходят в их т.н. деятельном слое – это слой от поверхности болота до минимального уровня болотных вод: для верховых болот – 0,5 м, для низинных – 1,5 м. Ниже расположен т.н. инертный слой, слабо участвующий в процессах водообмена в болотах.

Сток воды с болота происходит за счет ее фильтрации в деятельном слое. Однако, по сравнению с испарением он, как правило, невелик и прекращается ниже деятельного слоя. Испарение с болота достигает 90% от осадков, что в конечном итоге предопределяет их влияние на речной сток.

С увеличением заболоченности водосбора сток уменьшается. При осушении болот сток в основном возрастает.

Однако, не все так однозначно, как кажется на первый взгляд. Механизм влияния болот и их осушения достаточно сложен. Изучается давно. Но однозначных выводов нет.

Тема 14 *