Питание и водный режим рек
Поступление воды в реки обусловлено круговоротом воды на земном шаре. Но это самая общая формулировка. Практически необходимо знать более детально, каким образом вода поступает в реки и каково происхождение вод, определяющих водоносность рек в конкретных природных условиях. Совокупность факторов, обусловливающих водоносность рек, называется питанием рек. Различают дождевое, снеговое, подземное и ледниковое питание. Если источники питания проявляются совместно, например снеговое и дождевое, его называют смешанным питанием. Существенная разница между видами питания заключается в том, что время от выпадения осадков до непосредственного их участия в формировании расходов воды в реках весьма различно. Наиболее быстро реагируют реки на выпавшие в бассейне жидкие осадки. Твердые осадки только иногда стаивают за несколько часов, например на территории Западной Европы. В северной части Сибири они могут лежать более 6 месяцев. Твердые осадки в горах выше снеговой линии могут лежать десятки лет и более. Время попадания подземных вод в речную сеть также изменяется от дней до многих лет. Подземное питание отличается наибольшей устойчивостью во времени и обеспечивает практически непрерывный сток воды в реках. Поэтому подземный сток имеет особую практическую значимость.
Роль того или иного источника питания, их сочетание и распределение во времени зависят главным образом от климатических условий. Так, например, в странах с жарким климатом снеговое питание отсутствует, не питают реки и глубоко залегающие грунтовые воды и единственным источником питания оказывается дождевое. В холодном климате основное значение в питании рек приобретают талые воды, а зимой грунтовые. В умеренном климате сочетаются различные источники питания.
В зависимости от питания количество воды в реке изменяется. Изменение во времени уровней, расходов и объемов воды в водных объектах и почвогрунтах называется водным режимом. В данном случае водными объектами являются реки.
Главная количественная характеристика водного режима рек – гидрограф – хронологический график изменения расходов воды в данном сечении водотока. Весьма часть в качестве характеристики водного режима рек используют также хронологические графики изменения уровней воды, иначе называемые графиками колебания уровней воды. Связь между уровнями и расходами воды может быть однозначной и неоднозначной. В последнем случае графики колебания уровней могут представлять самостоятельный интерес, например, во время ледовых явлений на реках, когда уровни могут изменяться ( при неизменном расходе воды) вследствие скопления льда в русле реки.
Часть гидрологического года, в пределах которого режим реки характеризуется общими чертами его формирования и проявления, обусловленными сезонными изменениями климата, называется гидрологическим сезоном.Сезонные изменения климата оказывают непосредственное влияние на питание рек, а следовательно, и на форму гидрографов. Различают весенний, летне-осенний и зимний гидрологические сезоны. Изучение формы гидрографов разных рек за многие годы позволило выделить характерные периоды повышенных и пониженных расходов воды и установить последовательность их чередования. Объем годового стока может изменяться от года к году, но характерные периоды (фазы) режима рек, зависящие от условий питания, в основном сохраняются. В связи с этим введено понятие «фаза водного режима» – характерное состояние водного режима реки, повторяющееся в определенные гидрологические сезоны в связи с изменением условий питания. Основными фазами водного режима рек являются половодье, паводок, межень.
Фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в данных климатических условиях в один и тот же сезон, характеризующаяся наибольшей водностью, высоким и длительным подъемом уровня воды и вызываемая снеготаянием или совместным таянием снега и ледников называется половодье. Различают половодья весеннее, весенне-летнее и летнее. В определении понятия «половодье» делается акцент на его снеговое происхождение. Однако в гидрологической литературе половодьем называют и повышение водности рек в муссонных и тропических зонах, вызванное летними дождями. В связи с этим правильнее считать, что половодье вызывается главным источником питания и проявляется в основном один раз в год. Фаза водного режима реки, которая может многократно повторяться в различные сезоны года, характеризуется интенсивным, обычно кратковременным увеличением расходов и уровней воды называется паводком. Начало и конец половодья и паводка определяются по форме гидрографа.
Половодья и паводки могут быть настолько значительными по интенсивности подъема уровня воды, по высоте и степени затопления территории, что могут вызывать стихийные бедствия, разрушение сооружений, нарушение работы автомобильных и железных дорог и др.
Затопление территории водой, являющееся стихийным бедствием, называют наводнением. Интенсивное увеличение питания рек, - не единственная причина наводнений. Наводнение может быть вызвано стеснением водного сечения реки льдом, ветровым нагоном воды в устье реки со стороны моря, прорывом гидротехнических сооружений.
Фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в одни и те же сезоны, характеризующаяся малой водностью, длительным стоянием низкого уровня и возникающая в следствии уменьшения питания рек, называется меженью. Питание многих рек существенно уменьшается летом и зимой, поэтому различают летнюю и зимнюю межень.