Термический и ледовый режим рек

 

В термическом режиме рек ярко выражены два периода: откры­той поверхности воды и ледостава, когда температура воды остается почти постоянной, близкой к нулю. В период открытой поверхности воды ее температура зависит в основном от погодных условий, в мень­шей мере от особенностей питания реки, скорости течения и глубины потока. Слабо выражена зависимость температуры воды от направле­ния течения, особенно на малых реках.

Период открытого русла длится около восьми месяцев (с апреля по ноябрь). От вскрытия рек до августа происходит нарастание тем­пературы воды, а затем - спад, продолжающийся до появления ледо­вых образований. Наибольший прирост температуры отмечается в апреле-мае (на 5-8°С). Максимум температуры воды наблюдается чаще в июле. Средняя многолетняя ее величина для большинства рек в этом месяце близка к 20°С. Максимальные значения температуры воды до­стигают 23-27°С, в редких случаях 29С. Многолетняя средняя годо­вая температура воды колеблется в основном от 7,0 до 8,0°С.

Даты перехода температуры воды через 0,2"С (весной эта дата означа­ет наступление длительного потепления, осенью – переход к зимнему состоянию) к более высоким значениям приходится чаще на вторую дека­ду апреля. С конца апреля до конца первой декады мая происходит пере­ход температуры воды через 10°С к более высоким значениям, означаю­щий начало вегетации водных растений. В южных районах области прогревание воды до этой температуры наступает раньше, чем в север­ных, на 5-7 дней.

Обратный переход температуры воды через 10°С, 4°С и 0,2°С осенью наблюдается соответственно в следующие сроки: в первой декаде октяб­ря, в первой декаде ноября и в последней декаде ноября.

Средняя многолетняя температура воды рек за теплый период (май-октябрь) изменяется по области в основном от 13,5°С до 15,2°С; наиболее низкие температуры характерны для рек, в питании которых заметнее участие подземных вод. По отдельным месяцам теплого периода средняя температура воды в реках характеризуется следующими значениями: май - 12,6°-13,8°С, июнь - 17,73-19,8°С, июль - 18,6°-21,0°С, август -17,0°-19,1°С, сентябрь - 11,5°-13,ГС, октябрь 5,5°-6,8°С. По отдельным годам в наиболее теплом месяце (июле) средняя температура воды изме­няется по рекам области от 17,0° до 22,5°С.

В суточном ходе температуры воды максимум приходится на 16-18 часов, минимум - на 6-8 часов. Такой ход температуры отмечается на протяжении всего периода, свободного от ледяных образований. Суточная амплитуда температуры воды зависит от водности реки, источника пита­ния, характера погоды. На реках с небольшой водностью нагревание и ох­лаждение происходят интенсивнее. В безоблачную ясную погоду ампли­туда колебания температуры в течение суток может составлять на таких реках 6-7°С, тогда как суточная амплитуда температуры воды наиболее крупных рек редко превышает 3°С.

Средняя месячная многолетняя температура воды больших рек в ап­реле, мае и ноябре ниже температуры малых рек. В остальной период температура воды больших рек выше на 1-2°С из-за меньшего влияния ночного выхолаживания и более слабого влияния подземных вод.

Ледовый режим большинства рек области в основном сходен. Наступление первых ледовых образований на малых реках происходит преимущественно в конце первой декады ноября, на средних – на не­делю – десять дней позже.

При раннем похолодании в отдельные годы первые ледовые обра­зования наблюдаются уже в последней декаде октября, а на севере и востоке области – во второй декаде этого месяца. Наиболее позднее появление на реках ледовых образований происходит в основном в тре­тьей декаде декабря.

Процесс замерзания наступает вскоре после перехода температуры воздуха через 0° С. Наиболее интенсивно охлаждаются воды рек с ма­лыми скоростями течения и малыми глубинами.

Замерзание начинается с появления заберегов и сала. На малых реках забереги могут расти быстро, особенно при резком понижении температуры. На больших реках забереги нарастают медленно, могут обламываться и исчезать. Продолжительность существования забере­гов различна. В наиболее мягкие зимы они могут сохраняться до ме­сяца (р. Западная Двина – г. Велиж, 1954-1955 гг.).

Сало появляется вначале у берегов, а затем по мере охлаждения воды — по всей ширине потока. Одновременно с салом появляется обычно и внутренний лед, который, всплывая, образует шугу. Образо­вание шуги наблюдается на многих реках области. Наиболее характер­но это явление для Зап. Двины, Сожа, верховьев Днепра.

Осенний ледоход начинается обычно во второй половине ноября, на востоке области - чаще в начале второй его декады. Ледостав на малых и средних реках устанавливается в первой декаде декабря, в восточных районах области - в конце ноября. При раннем похолодании ледяной покров может иногда образоваться в последних числах октября, а в теп­лые зимы – в начале января. Сроки наступления ледостава определяют его продолжительность. При ранних сроках установления ледостава про­должительность его более длительна.

Продолжительность ледостава на подавляющем большинстве рек области составляет в среднем 120-130 дней, на востоке –140 дней. В редкие годы лед на реках сохраняется до 160 дней. На реках, где более значительна доля грунтового питания, продолжительность ледо­става снижается в среднем до 100-110 дней. В теплые зимы продол­жительность ледостава сокращается до 60 дней, а на отдельных реках до 25-45 дней. В последние десятилетия некоторые реки на значи­тельном протяжении не замерзают даже в относительно суровые зимы по причине сброса теплых промышленных и бытовых стоков (Днепр у г. Смоленска, Вопь у г. Ярцево, Вязьма у г. Вязьма).

Наиболее интенсивный прирост льда происходит в первые 2-3 де­кады после установления устойчивого ледостава. Максимальный при­рост его при отсутствии снежного покрова и низких температурах со­ставляет 1-3 см в сутки. Наибольшей толщины ледяной покров достигает обычно во второй половине февраля – в начале марта. Нара­стание льда находится в прямой зависимости от суммы отрицательных температур, накапливающихся за зимний период, от продолжительно­сти периода с очень низкими температурами воздуха. Толщина льда зависит также от высоты снега, накапливающегося поверх ледяного покрова, и ряда других факторов.

В зависимости от суровости зим и влияния местных факторов тол­щина льда по годам меняется в широких пределах. На большей час­ти рек области она к концу зимнего периода составляет в среднем 25-65 см, максимальная толщина в холодные продолжительные зимы на отдельных реках достигает 100-110 см.

В обычные и тем более суровые зимы ледостав на реках сплошной, и только на отдельных участках (в местах быстрого течения, обильного выхода подземных вод, сброса теплых вод) нередко образуются полыньи. В периоды оттепелей бывает иногда временное вскрытие рек; в суровые зимы отдельные небольшие реки местами перемерзают.

Вскрытие рек происходит чаще в конце марта – в первой декаде апреля. Весенний ледоход продолжается 4-7 дней. Заторы на реках во время весеннего ледохода редки. Объясняется это тем, что вскрытие большинства рек происходит обычно снизу вверх по течению. На круп­ных и средних реках весенний ледоход, как правило, не интенсивный, на малых же реках весеннего ледохода чаще не бывает, так как лед тает на месте.

Зажорные явления (образуются при замерзании рек в начале зимы и при вскрытии их весной) можно наблюдать не на всех водотоках и лишь в отдельные годы. Обычно они кратковременны. Подъем уровня, вызыва­емый зажорами, незначительный, чаще в пределах 5-40 см.

 

Сток взвешенных наносов

 

Сток взвешенных наносов существенно различается по рекам облас­ти в зависимости от влияния множества факторов, из которых наиболее важное значение имеют расчлененность водосбора, уклон реки, распахан-ность земель и др. В последние десятилетия все более заметным стано­вится влияние городов на содержание в воде рек наносов.

В реках, не принимающих поверхностные воды с городских терри­торий, речные наносы формируются в результате эрозии почв, размы­вов берегов, русла. Их количество и размеры определяются водным ре­жимом рек.

Территория области относится к зоне повышенной мутности, где среднемноголетняя величина ее изменяется в основном в пределах 25-50 г/м3. Одна из главных причин относительно высокой мутности -преобладание возвышенностей, в пределах которых интенсивность эро­зионных процессов возрастает. Указанные величины мутности харак­терны в основном для средних рек области. Основная же часть неболь­ших рек с малыми скоростями течения и зарастающими руслами имеет значительно меньшую мутность.

В период межени (лето—осень и зима) мутность малых рек колеб­лется в пределах 5-15 г/м3, на средних реках она может достигать 35 и даже 50 г/м3. Во время весеннего половодья мутность рек увеличи­вается до 50-70 г/м3. Наибольшая суточная ее величина изменяется от 150 до 700 г/м3.

Мутность может достигать таких же, а на отдельных реках и более высоких, значений при прохождении дождевых паводков. На отдельных участках рек, при пересечении ими городских территорий, мутность пос­ле выпадения интенсивных дождей достигает 1000-1500 г/м3. На малых водотоках, протекающих по территории г. Смоленска, при выпадении интенсивных ливней мутность может увеличиваться до 5-6 кг/м3. Наи­более значительное количество взвешенных наносов в таких случаях по­ступает с объектов строительства и мест интенсивного развития эрозион­ных процессов. Такие величины мутности (возможно, были и более высокие ее значения) наблюдали практически ежегодно в 80-е и 90-е годы на небольших водотоках города: р. Ясенной, ручьях оврагов «Чуриловский» и «Чертов Ров».

Рост территории г. Смоленска, уплотнение в его пределах город­ской застройки, строительство гаражей в оврагах и т. д. способствова­ли заметному росту содержания в воде Днепра ниже города количества взвешенных наносов. По сравнению с 1950-ми годами максимальное количество взвешенных наносов в воде Днепра ниже г. Смоленска уве­личилось более чем в 2 раза: с 500- 600 г/м3 до 1200-1300 г/м3.

На реках области, не собирающих поверхностные воды с терри­торий городов, весенний сток наносов составляет 60-80% годового.

На летне-осенний период приходится 15-25%, а на зимний – 2-5% годового стока взвешенных наносов.

 

Гидрохимический режим рек

 

Гидрохимический режим рек области имеет много сходных черт. Основными факторами, определяющими гидрохимический режим рек, являются климатические условия, характер пород, в которых форми­руются подземные воды, участвующие в питании рек, особенности почв и растительного покрова. Значительное количество осадков обес­печивает в области промывной режим почв, в связи с чем легкораство­римые неорганические соединения (сульфаты и хлориды) из почвен­ной толщи оказались вымытыми. Это способствует формированию вод гидрокарбонатного характера малой и средней минерализации. Вода всех рек области относится к гидрокарбонатному классу кальциевой группы с минерализацией до 600 мг/л и характеризуется слабощелоч­ной реакцией.

Пространственные различия в минерализации вод, содержании отдельных компонентов обусловлены в пределах области чаще всего наличием в отдельных местах близкого залегания к поверхности корен­ных, обычно карбонатных, пород. Там, где реки, прорезая толщу чет­вертичных отложений, вскрывают разнообразные карбонатные породы, происходит увеличение содержания в воде ионов НСО^-₃, Са²⁺, Mg²⁺, по­вышается минерализация воды. Такие изменения в геохимическом режиме хорошо выражены на реках Днепр (в верхнем течении), Вих­ра, Каспля (в верхнем течении), Сож. Максимальной для рек области минерализацией и жесткостью воды в межень отличается река Вихра. В воде этой реки в отличие от большинства других рек в меженный период отсутствует агрессивный С02. Причина этого - значительная роль в питании реки в меженный период подземных вод, дренирующих меловые отложения.

Различия в минерализации, ионном составе рек, дренирующих лишь толщу четвертичных пород, обусловлены не только химическим составом самих пород, но и различиями в характере питания подзем­ными водами.

На гидрохимический режим рек влияет наличие на их водосборах торфяных болот. Болота обогащают воды органическими соединения­ми. Стекающие с них воды отличаются малой минерализацией, высо­кой окисляемостью и цветностью.

На общей минерализации воды и некоторых других гидрохимиче­ских характеристиках заметно сказывается наличие лесов. Поверхностные воды, стекающие с облесенных территорий в период половодья и вы­соких летних паводков, имеют низкую минерализацию и нередко повышенное содержание органических веществ. Увеличение содержания органических веществ связано с выщелачиванием из лесной подстил­ки и верхнего горизонта почвы продуктов разложения растительных и животных организмов. По этой причине реки с облесенными водосбо­рами имеют повышенную цветность воды, более низкие величины рН. относительно высокое содержание иона SО₄^2–. В меженный период вли­яние леса заметно ослабевает.

Резко увеличилось в последние десятилетия влияние на гидрохи­мический режим рек хозяйственной деятельности человека.

Химический состав вод существенно меняется в различные фазы водного режима рек. Весной, когда питание рек осуществляется почти полностью талыми снеговыми водами, минерализация речных вод ха­рактеризуется наименьшими значениями. Минимум ее отмечается в пик половодья. Сумма ионов в этот период колеблется от 40 до 100 мг/л. В анионном составе преобладают ионы НСО ^–₃  (25-60 мг/л), в составе ка­тионов – ионы Са²⁺ (8-17 мг/л). На спаде половодья минерализация увеличивается и отмечается более заметное преобладание аниона НСО ^–₃  над остальными основными анионами (SО₄^2–, Cl^-). Повышение относи­тельного содержания ионов SО₄^2– в период половодья можно наблюдать в воде рек, водосборы которых залесены и заболочены. Обусловлено это вымыванием сульфатов органического происхождения, образую­щихся при разложении растительных остатков. В воде некоторых рек (Вопь, Хмость) концентрация ионов SО₄^2– достигает 20 и даже 40 мг/л. Абсолютное количество ионов Сl ^– очень редко достигает 5-6 мг/л, а в большинстве случаев не выходит за пределы 1-3 мг/л.

В составе катионов в период половодья повсеместно доминируют ионы Са²⁺, содержание которых колеблется в основном в пределах 30-45 мг/л, достигая иногда в отдельных реках 60 мг/л.

В летнюю и зимнюю межени, когда реки питаются преимуществен­но грунтовыми водами, минерализация речных вод достигает максималь­ных значений. Наиболее высокое содержание солей наблюдается в зим­нюю межень перед началом снеготаяния. Количество растворенных солей в низкую летнюю межень изменяется от 117 мг/л (некоторые реки севе­ро-запада области) до 465 мг/л (р. Вихра), увеличиваясь в зимнюю ме­жень по этим же рекам соответственно от 190 мг/л до 532 мг/л. В межен­ные периоды велико содержание ионов НСО~3 (от 80 до 400 мг/л). Существенно увеличивается и содержание ионов Са²⁺ (от 20 до 90 мг/л).

Маломинерализованные воды (сумма ионов менее 200 мг/л) харак­терны для рек, водосборы которых сложены водно-ледниковыми песча­ными отложениями, бедными минеральными солями и в пределах ко­торых широко распространены верховые торфяники, имеющие низкую минерализацию вод. Исключение составляет река Каспля, на водосбо­ре которой местами близко к поверхности залегают девонские породы, способствующие обогащению подземных вод, питающих реку, мине­ральными солями.

Величина минерализации подземных вод существенно меняется по годам в зависимости от гидрометеорологических условий. Обычно они бывают наиболее минерализованными в годы, отличающиеся низ­ким половодьем и незначительным количеством осадков в летне-осен­ний период.

Жесткость воды в реках большей части области изменяется от 0,5 мг-экв/л в период пика половодья ло 4 - 5 мг-экв/л в период грунтового питания. В водах Сожа, Вихры колебания более значитель­ны – от 0,5 до 6,7 мг-экв/л.

Содержание в воде растворенного кислорода подвергается в течение года значительным изменениям. В период открытого русла его количе­ство близко к насыщению. С установлением ледостава содержание кис­лорода в отдельные годы может составлять всего лишь 25-30%, насыщения.

Для воды рек области и особенно ее восточной части характерна хорошо выраженная в весенний период углекислая агрессивность, при которой происходит разрушение бетона. В летний период в воде рек со­держание агрессивной СО₂ заметно уменьшается, а в бассейне Вихры и Сожа отмечается даже недостаток СО₂.

Повышенное содержание органических веществ характерно для рек, имеющих маломинерализованные воды. В основном это верховья рек, вытекающих с торфяников, или небольшие водотоки с залесенными во­досборами. Максимальное содержание органических веществ естествен­ного происхождения наблюдается в период летне-осенних поводков и на спаде весеннего половодья.

В воде рек, не отличающихся значительным антропогенным заг­рязнением, обычно не содержится значительное количество биогенных компонентов. Превышение ПДК по нитритному азоту может наблю­даться нередко весной в воде рек, водосборы которых покрыты лесом или имеют значительные площади осушенных болот. Содержание нит­ратов в воде рек при отсутствии антропогенного загрязнения не пре­вышает ПДК и редко достигает 3-5 мг/л. Максимум их содержания приходится обычно на зимний период.

Содержание минерального растворенного фосфора в воде рек зави­сит от интенсивности сельскохозяйственного освоения их водосборов. Заметное увеличение содержания этого компонента характерно для рек, на водосборах которых при выращивании сельскохозяйственных культур в течение длительного времени широко используют минераль­ные удобрения. Количество фосфатов в воде таких рек увеличивается иногда до 0,4-0,5 мгР/л.

Для многих рек области характерно повышенное содержание в воде железа: концентрация его изменяется чаще в пределах 0,3-1,5 мг/л. Наиболее высокое содержание железа характерно для рек, на водосборах которых распространены заболоченные и торфяно-болотные почвы.

Воды многих рек области отличаются значительным загрязнением, связанным с хозяйственной деятельностью. Наиболее интенсивно заг­рязнены реки Днепр (в районе гг. Смоленска, Дорогобужа), Вопь (воз­ле г. Ярцева), Вопец (у г. Сафонова), Вязьма (ниже г. Вязьмы), Гжать (у г. Гагарина) и некоторые другие водотоки.

 

Значение рек

 

Весьма важной характерной особенностью области следует считать преобладание на ее территории небольших водотоков. Связано это с расположением здесь крупных водоразделов. Водораздельное положе­ние и преобладание малых рек создают на Смоленщине лучшие, чем во многих других областях страны, условия для генерации чистой, хоро­шего качества воды. Велики в связи с этим ее потенциальные возмож­ности быть одним из основных поставщиков такого ценного природно­го ресурса как чистая вода.

В определенной мере такие возможности области уже реализованы. В северо-восточной части ее на реках Вазузе и Яузе созданы водохра­нилища, входящие в Вазузскую гидротехническую систему. Построены они для снабжения водой г. Москвы. Из общего забора воды в области доля забора ее для питьевого водоснабжения г. Москвы изменяется по годам от 65 до 82%.

Наиболее крупным потребителем речной воды в области являются также АЭС в Десногорске, ТЭЦ в пос. Озерном и в городах Смоленске, Дорогобуже, Рославле.

Кадастровая мощность рек области составляет около 1690 тыс. квт. Около 72% этой мощности приходится на 4 реки - Днепр (40%), Вазузу (11%), Угру (11%) и Касплю (10%).

В настоящие время энергетические ресурсы рек области не исполь­зуют. До .Великой Октябрьской революции их использовали достаточ­но широко, в основном в мукомольном производстве. На энергии пада­ющей воды работало более 400 мельниц и других вододействующих установок. Работали мельницы на 102 реках.

Численность мельниц к началу Великой Отечественной войны уменьшилась примерно вдвое, а по окончании войны их оставалось все­го несколько десятков. В настоящее время на реках области нет ни од­ной действующей мельницы.

В послевоенные годы на ряде рек было построено 18 небольших ГЭС общей мощностью около 700 кВт. Самая крупная из них (Микуличская) была построена в 1953 г. на р. Остер (256 кВт). Мощность остальных ГЭС, построенных на реках Хмаре, Беседи, Вазузе, Должице, Жереспее и дру­гих, колебалась в основном от 15 до 35 кВт. Малые ГЭС существовали недолго, производимая но них энергия оказалась дороже энергии, подаваемой в хозяйства крупными электростанциями. В перспективе, учиты­вая возрастание стоимости электроэнергии, производимой крупными электростанциями, неблагоприятное их воздействие на окружающую среду, нельзя исключить вероятность использования энергии малых рек для производства электроэнергии.

Некоторые реки области до конца 60-х годов использовали для перевозки грузов и даже пассажиров. Днепр считался судоходным от г. Смоленска. Но грузы перевозили и на участке реки от г. Смолен­ска до г. Дорогобужа. Перевозили грузы, пассажиров и по р. Зап. Дви­не. Перевозку грузов в период высокой воды осуществляли по р. Вопи (от Ярцева до устья р. Вотри) и другим рекам. Подавляющую часть (до 90%) перевозимых по рекам грузов составляли лесоматериалы.

Общий оборот пассажиров, перевозимых по рекам в конце 50-х годов, достигал 100-110 тыс. человек в год. Перевозка пассажиров в период на­вигации осуществлялась регулярно по Днепру и Зап. Двине.

Вверх по течению Днепра пассажирское сообщение осуществлялось до с. Лапино, вниз по течению до с. Сырокоренье. По Западной Двине пассажирское судоходство осуществлялось от г. Велижа вверх по тече­нию до поселка Селезни и вниз по течению – до города Витебска.

До постройки железных дорог в весенний период суда ходили по рекам Сож, Каспля, Гжать, Вазуза. До Великой Отечественной войны на реке Сож от с. Стайки и ниже до города Кричева (республика Бела­русь) после шлюзования на малотоннажных судах перевозили фосфори­ты; на реке Каспля и частично на реке Ельша в период весеннего по­ловодья буксировали баржи с хлебопродуктами.

В течение многих десятков лет и особенно в первые послевоенные де­сятилетия многие реки области широко использовались для сплава леса. Особенно много леса на протяжении длительного времени сплавляли по Западной Двине, Меже, Елыпе, Днепру. По Днепру, Западной Двине лес сплавляли в основном плотами, по остальным рекам – молевым сплавом. Сплав леса, и прежде всего молевой, существенно ухудшил состояние многих рек области, особенно в связи с накоплением по дну водотоков большого количества затонувших стволов деревьев.

К настоящему времени реки области практически полностью ут­ратили свои транспортные функции. В основном с целью предотвра­щения ухудшения экологического состояния рек на них запрещены судоходство, сплав леса, использование маломерных судов (моторных лодок, катеров).

Со времени заселения данной территории ее реки всегда использова­лись для ловли рыбы. Археологические исследования по реке Сертейке свидетельствуют о том, что рыба была одним из основных продуктов пи­тания человека, продвигающегося вслед за отступающим ледником.

На протяжении многих веков реки рассматриваемой территории отличались высокой зарыбленностью. Всего несколько десятилетий назад в реках области обитало более 40 видов рыб. Достаточно широко были распространены такие виды как угорь (бассейн Западной Двины), стерлядь (бассейн Угры), судак и другие. Промысловое значение име­ли плотва, лещ, судак, щука, карась, линь, налим, жерех, стерлядь и другие. В настоящее время многие наиболее ценные виды рыб не толь­ко утратили промысловое значение, но и встречаются редко. Это отно­сится прежде всего к таким видам, как стерлядь, налим, судак. Суще­ственно сократилась численность сома, пескаря, леща, жереха, язя и многих других видов.

В значительном количестве многие виды рыб идут на нерест в верхо­вья рек. В этом отношении реки области имеют особое значение. Их роль в воспроизводстве рыбы при соблюдении чистоты воды может быть очень велика.

Велико рекреационное значение рек области. Водный туризм можно считать здесь одним из наиболее перспективных видов отдыха. Наиболь­ший интерес представляют маршруты по рекам северо-запада области. Водные объекты здесь менее загрязнены, многие из рек протекают по живописным, малоизмененным и отличающимся значительным разнооб­разием ландшафтам. Особенно перспективны для туризма реки, связан­ные с озерами (Елыпа, Должица, Василевка, Половья и др.).

Из рек зоны днепровского оледенения наиболее высокий рекреаци­онный потенциал имеют Угра, Вихра, Сож, Ипуть.

Много благоприятных предпосылок для развития водного туриз­ма имеет основная река области – Днепр. Она пересекает разнообраз­ные ландшафты, по берегам ее множество интересных природных объектов, богатых историческими событиями мест. Но по причине сильного загрязнения воды использование Днепра для развития вод­ного туризма ограничено.

 

---

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 753; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!