Химия земли. Твердый сток

Твердый сток – это количество взвешенных тонко-мелкозернистых влекомых (перекатываемых) по дну наносов, переносимое рекой через какой-либо створ за заданный интервал времени.

При этом расходом наносов называется количество наносов, переносимое через живое сечение реки в единицу времени. В зависимости от способа транспортирования наносы подразделяют на взвешенные, переносимые водными потоками во взвешенном состоянии, и влекомые, перемещающиеся в придонном слое потока путем перекатывания, скольжения и сальтации. Условия движения наносов меняются при изменении скорости, глубины и других гидравлических элементов. Частицы, переносившиеся во взвешенном состоянии, могут стать влекомыми наносами, а влекомые – перестать двигаться или перейти во взвешенное состояние. Неподвижные частицы могут перейти в движение.

Основными гидравлическими параметрами наносов являются:

• гидравлическая крупность частицы, определяемая как скорость ее равномерного падения в спокойной воде;
• начальная скорость влечения (сдвига) частицы, находящейся на дне потока;
• средняя скорость влечения частицы по дну.

В речном потоке наблюдается взаимообмен потока и русла наносами с осаждением частиц наносов на дно и взмывом их с его поверхности. Взаимообмен наносами обусловлен турбулентностью потока (восходящими и нисходящими пульсационными токами) и зависит от гидравлической крупности наносов и начальной скорости влечения частиц. Области таких токов располагаются беспорядочно над поверхностью русла, вследствие чего дно потока представляет собой поле чередующихся зон взмыва и отложения. При грядовой форме русла области преобладания восходящих и нисходящих вихрей разграничены, соответственно разграничены и зоны размыва и переотложения наносов. Верхний слой наносов, вовлеченный в процесс взаимообмена наносами с потоком, называется активным слоем русла. Сами наносы называются донными отложениями.

Исходным материалом формирования наносов на речных водосборах являются продукты выветривания горных пород, частицы почвы, остатки растительности и животных. Выделяются внешние и внутренние источники питания потока наносами. Внешние источники питания – склоны, а также расположенные у берегов осыпи. Внешнее поступление наносов характеризует интенсивность водной эрозии на склонах. Внутренними источниками питания рек и ручьев наносами являются сформировавшиеся аллювиальные отложения русла и поймы. Суммарный вынос наносов определяется суммой (склоновой и русловой) эрозий.

Общая закономерность формирования твердых стоков:

• верховья рек и вся первичная гидрографическая сеть поставляют твердый материал в речные системы;
• средние и большие реки осуществляют транспорт продуктов эрозии, аккумулируя часть наносов при их избытке и размывая их при дефиците твердого материала.

В устьевых частях рек наблюдается аккумуляция наносов.

Характеристикой наносов, поддающейся картографированию, является среднемноголетняя мутность (количество наносов, содержащееся в единице объема потока) рек. В пределах Европейской территории России наименьшая мутность воды рек (менее 10 г/м 3) наблюдается в зоне тундры и лесотундры. Для низменных заболоченных районов лесной зоны мутность составляет 10–25 г/м 3 ; в южной части лесной зоны мутность рек достигает 100–250 г/м 3 ; в лесостепной зоне мутность может доходить до 1000–2500 г/м 3 , возрастая на малых реках до 5000 г/м 3 .

Сток наносов – главный фактор заиления водохранилищ, что обусловлено отложением в их чашах наносов, поступающих с жидким стоком, а также твердого материала, сносимого в водоем при переработке берегов. Особую опасность представляют случаи транспорта наносов, сопровождающиеся интенсивной эрозией склонов, а также образованем селей в результате перенасыщения потока наносами. В ряде случаев смыв почвенного покрова сопровождается переносом загрязняющих веществ. Пестициды, радионуклиды и некоторые другие опасные вещества в результате сорбции фиксируются на минеральных частицах наносов и переносятся водными потоками во время паводочного стока.

Источники: Теория и методы расчета речных наносов. Караушев А.В. – Л., Гидрометеоиздат, 1977; Сток наносов, его изучение и географическое распределение. Под редакцией Караушева А.В. – Л., 1977.

Твердый сток- твердые частицы, переносимые водами реки. Факторы формирования; климатические (увлажн.территории, состав почв, растительность..), азональные (рельеф, местные почвенные различия, уклоны..), антропогенные (агролесомелиоративные мероприятия, вырубка лесов, пожары). Интенсивность эрозии изменяется по климатич зонам (в зонах избточн и достаточн увлажнения почвы скреплены травяным и лесным покровом, склоновая эрозия затруднена, наносы формируются при размыве русел реки; в зоне недостат увл увелич сухость почв, снижается залесённость). Наносы разделяют на взвешенные (большая часть транзитные, размер 1-3 мм), влекомые (передвигаются по дну путём перекатывания, прыжками или в виде донных гряд, уч-ют в переформировании русла. Закон Эри Р=кU6 (вес влекомых частиц пропорционален 6 степени скорости течения => горные реки могут перемещать большие камни, равнинные – мелкие фракции). Например, смыв почвы со склонов лесной и степной зоны Европ части России, соотв-но 60 и 1000 т/км2, в Сев Африке 5000 т/км2. В южной Азии 20 000 т/км2. ρ-плотность наносов в воде. Мутность – количество взвеш наносов, содерж в единице объёма смеси воды и ТВ частик. Для зоны избыточного и дост. увлажнения- от малых вел-н до 50 г/м³,в лесостепной зоне –возрастает до 100 г/м³,в степных-500 г/м³, в зоне сухих пустынь мутность увеличивается, в горных районах аридного климата могут превышать 10 000 г/м³.Мутность-взвешенные наносы в практике гидрологического анализа. Непосредственно измеряется расход наносов (R) – кол-во наносов в весовых единицах, проносимый рекой через поперечное сечение в единицу времени R=P/T кг/с.

9. Термический режим рек. Тепловой баланс водных объектов.

Термический режим рек,ручьев формируется под действием многочисленных источников тепла,уч-ющих в теплообмене водной массы с атмосферой и руслом водотока.

10. Русловой процесс. Элементы русел, пойм и др.

Русловые процессы - совокупность явлений и процессов, происходящих под воздействием комплекса различных природных и антропогенных факторов, и выражающихся в изменениях формы и параметров речных русел. Распределение глубин в руслах рек зависит от распределения в них эрозионно-аккумулятивных образований - русловых форм. Массовым распространением отличаются малые гряды, размеры которых несоизмеримы с размерами русла.. Малые формы русловых образований определяют степень шероховатости дна. На многих равнинных реках наблюдаются гряды, размеры которых соизмеримы с размерами русла потока. Одни из них располагаются под некоторым углом к оси потока, другие представляют одиночные образования, занимающие почти всю ширину русла. Это так называемые ленточные гряды. Другой разновидностью песчаных гряд являются осередки. Они представляют собой мощные скопления наносов в средней части русла в виде песчаных отмелей или подвижных островов. Осередки обычно вытянуты вдоль по реке и отделены от берегов протоками. В межень осередки обсыхают. Более сложными формами русловых образований являются перекаты и поймы. Перекаты образуются там, где имеются благоприятные условия для аккумуляции наносов. Такие условия создаются при уменьшении транспортирующей способности потока под влиянием либо уменьшения скоростей течения, либо резкого местного увеличения твердого стока. Уменьшение скоростей течения наблюдается в местах выхода горных рек на равнину, в местах резкого расширения русла потока, в результате подпора под влиянием сужения долины, впадения крупных притоков. Увеличение твердого стока наиболее отчетливо проявляется при впадении притоков, несущих большое количество наносов (перекаты в этом случае возникают ниже впадения притоков), а также в случае выноса наносов оврагами. Периодические колебания отметок дна на перекатах достигают больших величин. Размыв гребней перекатов происходит не только в период летней межени, но и зимой при ледоставе, в особенности если последний образовался при низких уровнях.

\\\ Речная долина – морфологическое образование, элемент речного бассейна; относительно узкая и вытянутая в длину, извилистая, форма рельефа, имеющая уклон. Водораздельное пространство – расстояние от водораздела до бровки долины. Ширина долины – расстояние между бровками. Терассы– горизо-я площадки, располагающиеся уступами в пределах склонов долины. Дно долины – относит-но ровная горизонт часть, вкл русло и пойму. Ущелье – почти отвесные склоны, дно занято руслом. Поцма – часть дна долины, приподнятая над меженным уровнем воды в реке, покрытая раст-ю и затопляемая во время половодий и паводков.

Энергия потока расходуется на преодоление сопротивления со стороны дна и берегов, а также на размыв и перенос грунта со склонов водосбора в водоприемник. Уровень воды в водоприемнике представляет для впадающей в него реки базис эрозии, т.е. потенциальная отметка, до которой произойдет размыв водотока. Базис эрозии характеризует энергию потока.

Процесс размыва включает четыре стадии:

Смыв грунта с поверхности водосбора;

Размыв дна и берегов в русле реки и на пойме;

Перенос частиц грунта по течению водотока;

Отложение или аккумуляцию частиц.

Причиной размыва является движение масс воды (в виде ручейков на склонах или же потока в реке), достигающее определенной скорости. Отрыв частиц грунта и их подъем – переход во взвешенное состояние - , кроме скорости воды, зависит от размеров частиц, их формы и плотности, а также от взаимного расположения частиц на дне.

На отдельную частицу, лежащую на дне, действует сила лобового давления и подъемная сила, которая возникает при обтекании частицы, обусловленная разностью скоростей на верхней и нижней её гранях. По закону Бернулли давление на верхнюю грань будет меньше, чем на нижнюю. Кроме того, необходимо учесть вес частицы и Архимедову (выталкивающую) силу.

Еще один механизм отрыва частиц от дна – это наличие вихрей, возникающих при обтекании разного рода препятствий. Эти вихри имеют на своей оси область пониженного давления и захватывают оторвавшиеся частицы, поднимают их в толщу потока.

В тех случаях, когда подъемная сила меньше силы тяжести, частица может перемещаться по дну путем скольжения и перекатывания. Такое перемещение называется влечением донных наносов. Анализ устойчивости такой частицы показывает, что веса влекомых частиц относятся как шестые степени скоростей (закон Эри). Таким образом, если скорости горного и равнинного потоков относятся как 1: 4, то веса влекомых ими наносов относятся как 1: 4096.

Скорость течения, при которой происходит первоначальное нарушение равновесие частиц донных наносов, формирующих русло, называется неразмывающей скоростью, а при начале массового движения донных частиц – размывающей скоростью. Они зависят от размера частицы, глубины потока и сил сцепления (связные грунты). Размывающая скорость примерно на 30…40% больше неразмывающей. Её используют при определении расхода наносов, а неразмывающую – в расчетах общего и местного размыва русла у ГТС.

Известно, что перенос частиц осуществляется в виде взвешенных и донных наносов.

Донные наносы являются руслоформирующими,т.е. участвующими в образовании, перемещении и разрушении таких русловых форм, как гряды, побочни, осередки и т.д.

В отличие от них, взвешенные наносы, частицы которых находятся в потоке большую часть времени и переносятся на большие расстояния. При уменьшении скорости потока они могут откладываться на дне и переходить в донные наносы. По размеру взвешенные частицы примерно на порядок меньше донных.

Произведение средней мутности на скорость потока характеризует его транспортирующую способность , которая уменьшается от истока к устью реки, где преобладают процессы аккумуляции наносов.

Масса частиц, переносимых водой через поперечное сечение водотока в 1 сек, называется расходом взвешенных наносов , который определяется по формуле: G = 1000 * ρ * Q, кг/с. Для характеристики объема выноса грунта водой реки вычисляют величину твердого стока за сутки, месяц, сезон и год. Наибольший твердый сток наблюдается, как правило, в периоды половодья и паводков.

Среднемноголетний объем наносов вычисляется по формуле:

Vн = G * 86400*365 / γ = ρ * Q * 86400*365 / γ ,

где G - среднегодовой расход наносов или норма твердого стока, кг/с,

ρ - мутность воды, кг/м3,

γ – плотность наносов, кг/м3

Количество взвешенных, влекомых по дну и растворенных веществ (в т), проносимых рекой через любое поперечное сечение за более или менее длительный промежуток времени (декада, месяц, сезон, год). Различают отдельно сток взвешенных, влекомых по дяу наносов и растворенных веществ. Характеризует интенсивность эрозионной деятельности в данном речном басс. Величина его крупных речных систем измеряется десятками млн. т в год. См. Сток рек ионный.

• - стоковый ветер - см. Катабатический ветер, Падающий ветер, Стоковая бора, Стоковая буря....

  Словарь ветров

• - передвижение свободной гравитационной влаги под влиянием гидравлического напора по поверхности п. или внутри почвенно-грунтовой толщи. Измеряется объемом воды с единицы площади или толщиной водного слоя...
• - перенос стоком поверхностным твердых частиц п. Измеряется в т/га или кг/га. ...

  Толковый словарь по почвоведению

• - поверхностные воды, стекающие с определенной замкнутой территории к искусственному сооружению...

  Технический железнодорожный словарь

• - стекание в моря и понижения рельефа дождевых, талых и подземных вод, происходящее как по земной поверхности, так и в толще земной коры. С.- составное звено влагооборота на Земле. Различают С. русловой и склоновый...

  Естествознание. Энциклопедический словарь

• - наносы, переносимые рекой...

  Строительный словарь

• - 1. Перемещение воды в процессе ее кругооборота в форме стенания по земной поверхности и в толще земной коры. Поверхностный С. делят на склонный и русловой. 2...

  Геологическая энциклопедия

• - 1) стекание воды, происходящее от атмосферных осадков, с поверхности земли или в толще земной коры; 2) количество воды, стекающее с данного участка суши за определенное время...

  Экологический словарь

• - в гидрологии, отекание в моря и понижения рельефа дождевых и талых вод, происходящее как по земной поверхности - Поверхностный сток, так и в толще почв и горных пород - Подземный сток.Процесс С. -...

  Большая Советская энциклопедия

• - стекание в моря и понижения рельефа дождевых, талых и подземных вод, происходящее как по земной поверхности, так и в толще земной коры. Сток - составное звено влагооборота на Земле...

  Большой энциклопедический словарь

• - Наличное имущество, государственный капитал...

  Словарь иностранных слов русского языка

• - перемещение, слив, стекание,...

  Словарь синонимов

• - ; мн. сто/ки, Р....

  Орфографический словарь русского языка

• - см. стекать...

  Толковый словарь Даля

• - -а, муж. 1. см. стечь. 2. Место, приспособление, по к-рому стекает жидкость. Искусственные стоки. 3. Сама стёкшая куда-н. жидкость. Промышленные стоки. | прил. сточный, -ая, -ое и стоковый, -ая, -ое. Сточный водоём...

  Толковый словарь Ожегова

• - стока, муж. 1. только ед. Действие по гл. стекать; течение по наклону откуда-нибудь. Крыша делается покатой для стока воды. 2...

  Толковый словарь Ушакова

"СТОК РЕК ТВЕРДЫЙ" в книгах

Твердый кулак

Из книги Сергей Собянин: чего ждать от нового мэра Москвы автора Мокроусова Ирина

Твердый кулак «Московских чиновников отправили на пересдачу. Новый мэр не захотел слушать «сырые“ доклады о школьном питании и отложил совещание на полтора часа». Тех, кто знал Собянина раньше, эта новость ничуть не удивила.Заслуженный экономист России, профессор

«НХТ» «НАШ ХАРАКТЕР ТВЕРДЫЙ!»

Из книги Лунин атакует "Тирпиц" автора Сергеев Константин Михайлович

«НХТ» «НАШ ХАРАКТЕР ТВЕРДЫЙ!» Рассказывает Зармайр Арванов «Наконец пришло время. высадки десанта. Все снаряжение и имущество десанта, запакованное в специальных ящиках, было заранее разложено в особом порядке в отсеках; сначала нужно было отправлять с десантом ящики

Твердый сыр

Из книги Блюда из сыра автора Треер Гера Марксовна

Барбара Сток. ЭТО ВСЕ ОБЪЯСНЯЕТ!

Из книги Хаус и философия: Все врут! автора Джейкоби Генри

Барбара Сток. ЭТО ВСЕ ОБЪЯСНЯЕТ! Некоторые вещи происходят сами по себе, беспричинно, не так ли? Грегори Хаус так не считает. Этот неприветливый доктор придерживается точки зрения, которую философы называют «принципом достаточного основания» (ПДО для краткости): для

Поверхностный сток

БСЭ

Подземный сток

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ПО) автора БСЭ

Сток

БСЭ

Сток Сток в гидрологии, отекание в моря и понижения рельефа дождевых и талых вод, происходящее как по земной поверхности - поверхностный сток, так и в толще почв и горных пород - подземный сток.Процесс С. - составное звено круговорота воды на Земле. Т. о., С., являясь

Сток-он-Трент

Из книги Большая Советская Энциклопедия (СТ) автора БСЭ

Сток-он-Трент Сток-он-Трент (Stoke-on-Trent), город в Великобритании, в графстве Стаффордшир, на р. Трент. 258,3 тыс. жителей (1974). Транспортный узел. Речной порт. Крупнейший в стране центр фарфоро-фаянсового и керамического производства, в связи с чем окрестности города получили

Глава 1 Что такое фотобанк, сток и микросток

Из книги Как заработать на фотографии в Интернете автора Зьомко Ольга

Глава 1 Что такое фотобанк, сток и микросток Если вы начали чтение книги с данной страницы и пропустили введение, то, вероятно, не совсем четко представляете, какую полезную информацию книга содержит или не содержит. Чтобы изначально быть готовыми к тому, что вы найдете

Сток

Из книги Англия, моя Англия. Зло, следующее за сборной автора Бримсон Дуг

Сток Я фанат «Сток Сити» и езжу за этим клубом по всей стране в компании одних и тех же парней. Когда сборная Англии играет на «Уэмбли», мы доезжаем до Лондона на микроавтобусе и используем матч как повод для того, чтобы напиться. При этом мы не испытываем беспокойства,

Сток Сити

Из книги Футбол-2013. Все главные футбольные события России на предстоящий год автора Яременко Николай Николаевич

Сток Сити Главные трансферы: пришли – Попов («Динамо» К, аренда), Кайтли («Вулверхэмптон»), ушли – Вудгейт («Мидлсбро»).Прогноз: 7–12-е место.Один из самых стабильных клубов Премьер-Лиги звезд с неба не хватает, но и борьба за выживание ему не грозит. На «Британии гончары» все

Домашний дебют.«Арсенал» против «Сток Сити» 14.09.68

автора Хорнби Ник

Домашний дебют.«Арсенал» против «Сток Сити» 14.09.68 Я влюбился в футбол, как потом влюблялся в женщин: внезапно, безоговорочно, необъяснимо, невзирая на боль и разрушения, которые несло это чувство.В мае 68-го (дата, разумеется, с подтекстом, но я скорее склонен вспоминать о

Я и Боб Макнаб. «Сток Сити» против «Арсенала» («Вилла-парк») 15.04.72

Из книги Футбольная горячка автора Хорнби Ник

Клоуны. «Арсенал» против «Сток Сити» 13.09.80

Из книги Футбольная горячка автора Хорнби Ник

Клоуны. «Арсенал» против «Сток Сити» 13.09.80 Сколько же подобных игр нам пришлось посмотреть после того, как ушел Брейди и до появления Джорджа Грэма? Команда гостей не претендует на победу на чужом поле, и ее тренер (Рон Саундерз, или Гордон Ли, или Грэм Тернер, или в данном

Пит. «Арсенал» против «Сток Сити» 22.09.84

Из книги Футбольная горячка автора Хорнби Ник

Пит. «Арсенал» против «Сток Сити» 22.09.84 Я постоянно слышу: Тебе надо познакомиться с моим приятелем! Он настоящий фанат «Арсенала». Знакомлюсь и обнаруживаю, что он в лучшем случае следит за результатом состоявшихся игр по воскресным газетам, а в худшем – не может назвать

Замечательной особенностью поверхности Земли является то, что в этих условиях и твердое вещество не остается неподвижным, оно тоже участвует в миграции, перемещаясь поверхностными водами суши. Таким образом, помимо элементов, мигрирующих в истинно растворимом состоянии или с коллоидными частицами, поверхностные воды переносят огромные массы обломков горных пород и минералов. Общий процесс измельчения твердого вещества земной коры на поверхности суши благоприятствует этому. В зависимости от величины обломков и скорости водного потока обломки переносятся преимущественно во взвешенном состоянии и в небольшом количестве — путем перемещения (волочения) по дну. Суммарную массу твердых веществ, выносимых реками, называют твердым стоком (по аналогии со стоком воды). Значительная часть обломочного материала перемещается в пределах суши, но то количество, которое выносится в моря, очень велико. В таблице 9 приведены сведения о выносе твердого обломочного вещества с материков.
Сопоставление показателей ионного и твердого стоков для всей суши в целом позволяет заключить, что масса вещества, переносимого поверхностными водами в виде твердых обломков, больше количества химических элементов, которые переносятся в растворимом состоянии. Но в разных условиях соотношение твердого и жидкого стоков сильно меняется. Академик Н. М. Страхов проанализировал эти соотношения и обнаружил, что в условиях равнинного рельефа ионный сток превышает твердый. При переходе к горным странам интенсивность обеих форм водной миграции увеличивается. При этом в горах, лишенных покрова леса, интенсивность переноса твердых взвесей обгоняет рост миграции растворимых форм. В итоге в горных странах с незалесенным водосбором твердый сток значительно больше ионного, имеющие состав исходных пород, не испытывают очень далекого переноса, а мелкие частицы переносятся на тысячи километров. В широких долинах равнинных рек осаждаются мелкие обломочные частицы размером около 0,1 — 1 мм. Так образуются крупные скопления песков. Если размываются сильно выветренные породы, то в песчаных отложениях рек кварц составляет 80—90%. Если же размыву подвергаются относительно свежие глубинные породы, то наряду с кварцем присутствуют обломки других распространенных минералов: полевых слюд и пр. Глинистые частицы как самые мелкие при прочих равных условиях уносятся наиболее далеко от области размывания.
Сортировка минералов водными потоками отражается на перераспределении химических элементов. На участках накопления песков уменьшается содержание всех химических элементов и возрастает количество кремния. В глинистых отложениях повышенное содержание алюминия и железа. Сортировка минералов сказывается не только на главных химических элементах, но и на тех, которые находятся в состоянии рассеяния.
При изучении содержания рассеянных химических элементов в поверхностных отложениях бассейна среднего течения Оки автор обнаружил, что в песчаных отложениях этих элементов значительно меньше, чем в глинистых. В дальнейшем была выяснена причина этого явления. Поверхностные четвертичные отложения являются переотложенными продуктами выветривания. Глубинных силикатов среди обломочных частиц (полевых шпатов, слюд, роговых обманок) в них очень мало. Главными составными частями являются кварцевые песчинки и глинистые минералы. В кварце рассеянных металлов очень мало — в десять раз меньше, чем в глинистых минералах. Поэтому в тех отложениях, где много этих минералов, содержание рассеянных металлов значительно больше.