Реки (определение, понятия – исток, устье, дельта, эстуарий, режим реки, половодье, паводок, водосборный бассейн, водораздел, речная система, классификация рек по типу питания).

Река – это водоток, имеющий течение в продолжении большей части года, получающий питание со своего водосбора и имеющий четко выраженное русло, сформированное самим водотоком. К рекам не относятся ручьи, временные водотоки, водотоки без водосбора (приливные водотоки в приморских районах) и водотоки с искусственным руслом, то есть каналы.

Место, с которого появляется постоянное течение воды в русле реки, – исток, в большинстве случаев можно определить только условно. Истоком реки часто являются родник, болото, озеро или ледник, если река образуется путем слияния двух меньших рек, то место их слияния является началом этой реки, однако за исток следует принимать исток более длинной из слившихся рек.

Место (створ) впадения реки в другую реку или приемный водоем (море, озеро) – устье реки. Обычно в устьях рек отлагаются влекомые по дну наносы и выпадает взвешенный материал. По мере роста наносов из них возникает равнина, которая в плане имеет форму треугольника, сходного с греческой буквой Δ. Поэтому обширные наносные равнины в устьях рек называют дельтами. Русло реки в пределах дельты ветвится на множество рукавов и проток. Дельты непрерывно растут.

Эстуариями называют открытые или воронкообразные устья рек, приуроченные к берегам морей с сильно выраженными приливами.

Режим реки — регулярные (суточные, годовые) изменения состояния реки, обусловленные физико-географическими свойствами ее водосборного бассейна, в первую очередь климатом. Режим реки проявляется в колебаниях уровней и расходов воды, времени установления и схода ледового покрова, температуре воды, количестве переносимых рекой наносов и др.

Половодье - ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон, относительно длительное, существенное увеличение водоносности рек, сопровождающееся соответствующим повышением уровня воды. При этом реки могут разливаться до 10-30 км в ширину. Причина половодья - возрастающий приток воды в речное русло, вызываемый весенним таянием снега на равнинах, таянием снегов и ледников в горах, выпадением обильных дождей во время летних муссонов. На малых равнинных реках весеннее половодье длится 15 - 20 дней, на крупных - 2-3 месяца и больше. Наивысший уровень на первых наступает обычно через 3 - 5 дней после начала половодья, а на вторых - через 20-30 дней. Спад половодья продолжается в 3-5 раз дольше, чем его подъем. В районах муссонного климата и теплых районах, часто наблюдается летнее половодье.

Паводки - это тоже ежегодные, но обычно кратковременные подъемы воды в реках, вызываемые дождями, но, в отличие от половодий, они повторяются по несколько раз в год. Нередко паводки проходят один за другим, волнами, соответствующими количеству выпавших сильных дождей и ливней. Паводками называют и зимние кратковременные подъемы воды в реках, вызываемые оттепелями и зимними дождями. В районах субтропического и тропического климата паводки на реках возможны в любое время года. Объем паводка зависит от интенсивности и продолжительности дождя и ряда других факторов. Для паводков, вызываемых сильными ливнями, характерна небольшая продолжительность, высокий, резкий подъем и спад. Паводки, возникшие в результате длительных дождей, отличаются большой продолжительностью и плавным подъемом и спадом. Продолжительность их на малых и средних равнинных реках составляет 15 - 30 суток. На горных реках - значительно меньше.

Высота половодий и паводков зависит от многих факторов: - климатические - осадки, испарение, температура воздуха; - физико-географические - особенности поверхности речного бассейна и его геологическое строение; - антропогенные - хозяйственная деятельность человека в речных бассейнах, руслах, поймах и долинах; - морфометрические - строение речного русла, поймы и долины; - гидравлические - форма русла, определяющая пропускную способность последнего.

Межень (маловодье) — период длительных низших уровней и расходов воды в реке при преобладании подземного питания. Летняя межень обусловлена интенсивным испарением и просачиванием воды в грунт, несмотря на наибольшее количество осадков в это время. Зимняя межень — результат отсутствия поверхностного питания. В это время реки существуют лишь за счет подземных вод.

Водосбор реки – часть земной поверхности и толщи почв и грунтов, откуда данная река получает свое питание.

Бассейн каждой реки включает поверхностный и подземный водосборы:

1) Поверхностный водосбор представляет собой участок земной поверхности, с которой вода поступает в данную речную систему.

2) Подземный водосбор – это часть толщи почвогрунтов из которых вода поступает в речную сеть.

Бассейн реки – это часть суши, по которой протекает данная река со всеми ее притоками, включая временные водотоки, и ограниченная водоразделом. В постоянных водотоках движение воды наблюдается в течение всего года или его большей части, а во временных вода движется меньшую часть года. Бессточные территории внутри бассейна в водосбор не входят. Бессточная область – часть суши, не имеющая связи через речные системы с Мировым океаном.

В районах достаточного увлажнения водосбор и бассейн, как правило, совпадают.

Следует отметить, что поверхностный водосбор может не совпадать с подземным. Однако из-за больших трудностей в определении границы подземного водосбора его несовпадение с поверхностным часто не учитывается. Границы поверхностного водосбора определяются достаточно точно водораздельной линией по карте с горизонталями.

Водораздельная линия речного бассейна представляет собой географическую границу между смежными водосборами. Она проходит по наиболее возвышенным точкам смежных водосборов и ограничивает территорию, с которой водный объект получает питание. В горных и всхолмленных равнинных районах водоразделы обычно хорошо выражены и проходят по гребням хребтов или возвышенностей. На слабовсхолмленных равнинах, особенно в заболоченных районах, водоразделы неясно выражены, и провести их на топографических картах бывает трудно. В некоторых местах провести водоразделы вообще невозможно, так как происходит разветвление одной реки на две части, направляющиеся в разные речные системы. Это явление носит название бифуркации (раздвоение).

Речная система – совокупность последовательно сливающихся ручьев, речек и рек, образующих все более крупные водотоки. В речной системе можно выделить главную реку, впадающую в море или бессточное озеро, и последовательность притоков различного порядка.

Густота речной сети зависит от климата, геологического строения местности и рельефа. В пределах Российской Федерации густота речной сети распределена крайне неравномерно и изменяется от 0,1-0,2 км/км2 в низовьях Волги до 1,5-2,6 км/км2 в горных районах Кавказа.Густота речной сети определяется как отношение длины рек (l) на площади к площади речного бассейна (F).

Типы питания рек. Речной сток образуется вследствие поступления в реки осадков, или вод атмосферного происхождения. Одна часть осадков с водами рек стекает в бессточные озера или океан, другая — испаряется. Непосредственные пути поступления вод в реки могут в корне отличаться друг от друга.

Выделяют следующие типы питания рек: дождевое; снеговое; ледниковое; подземное.

Дождевой тип питания является основным видом в условиях теплого климата. Сток рек Амазонка, Брахмапутра, Ганг и Меконг формируется главным образом за счет дождевых вод. В глобальном масштабе такой тип питания является основным типом. Снеговое питание является вторым по важности типом питания рек, особенно в условиях умеренного климата. На создание речного стока, восполнения подземных вод оказывают влияние время и продолжительность дождей, площадь распространения, интенсивность. Чем больше продолжительность, площадь распространения и интенсивность дождевых осадков, тем больше величина дождевого паводка. Катастрофические паводки по этим причинам происходят обычно только на средних и малых реках. Длительные дожди пополняют подземные воды. Чем суше почва и ниже влажность воздуха в период дождя, тем больше воды расходуется на испарение и инфильтрацию, следовательно, тем меньше дождевой сток. Если же дожди выпадают при пониженной температуре на влажную почву, то они дают больше дождевого стока. В зависимости от влажности воздуха и состояния подстилающей поверхности один и тот же дождь в одних случаях выступает как стокообразующий, а в других – стока не дает. Вода снежного покрова служит главным источником питания рек в умеренных широтах. В зависимости от плотности и толщины снежного покрова снег при таянии может давать разные слои воды. Запасы воды в снеге напрямую зависят от зимних осадков. В снежном покрове они распределяются неравномерно, что определяется высотой местности, неровностями рельефа, экспозицией склонов, влиянием растительного покрова и др. В результате работы ветра, в ложбинах, оврагах, понижениях за зиму накапливается намного больше снега, чем на ровной поверхности. Много снега собирается в местах скопления кустарниковой растительности и на опушках леса. После достижения положительных значений температуры воздуха и при положительном тепловом балансе на поверхности снега начинается снеготаяние. Водоотдача происходит позже и зависит от физических качеств снега - капиллярных свойств, зернистости и др. Сток проявляется после начала водоотдачи. Весной снеготаяние проходит три периода: начало – снег лежит сплошным покровом, таяние происходит медленно, водоотдачи практически нет, не формируется сток (стаивает до 30% снега); сход основной массы снежного покрова - интенсивная водоотдача, появляются проталины, стремительно нарастает величина стока (стаивает до 50% снега); окончание таяния - стаивают остатки снега (стаивает до 20% снега). Максимальная водоотдача (80%) наблюдается в течение второго периода. Зона одновременного снеготаяния – территория, где происходит таяние снега в данный момент. Весной вся зона одновременного снеготаяния в Северном полушарии перемещается в горах - вверх по склонам, а на равнинах - с юга на север. Интенсивность снеготаяния определяется природой изменения температуры воздуха и особенностями подстилающей поверхности. Объемы половодья весной определяются: запасом воды в снежном покрове, фильтрационными свойствами почвы, интенсивностью снеготаяния. Влажная или мерзлая почва уменьшает инфильтрационные потери и повышает талый сток

Подземное питание занимает 3-е место по объему поступающих вод в реки (1/3 объема речного стока приходится на его долю). Именно подземное питание обеспечивает большую продолжительность или постоянство стока реки на протяжении всего года, что и создает реку. Подземное питание рек определяется природой взаимодействия грунтовых (подземных) и речных вод. Подземные воды образуются в результате просачивания осадков (дожди и тающий снег) через пустоты в грунтах и почве. При достижении водой водоупорного слоя (глинистые отложения), она начинает накапливаться и формирует слой водопроницаемого пласта – водоносный горизонт, насыщенный водой, движущейся под влиянием силы тяжести по поверхности водоупора в направлении его уклона. В местах отрицательных форм рельефа (овраги, речные долины, озерные котловины), где происходит раскрытие водоносного слоя, подземные воды выходят на поверхность в виде рассредоточенного высачивания на участке склона или родников. Грунтовые и межпластовые воды существуют на протяжении всего года и обеспечивают питание рек круглогодично. В зоне многолетних мерзлых пород в питании рек принимают участие только подмерзлотные воды. Типы водного режима подземных вод: Сезонный тип. Осеннее и весеннее питание. Максимальное повышение уровня воды весной. Кратковременный летнего питания. Максимальное повышение уровня воды в июне и июле. Характерен для зон вечной мерзлоты. Круглогодичный (в основном, зимне-весеннего питания). Максимальное повышение уровня воды наблюдается в феврале – апреле.

Ледниковое питание обеспечивает всего лишь около 1 % стока рек. Ледниковое питание имеют только реки, вытекающие из районов с высокогорными снежниками и ледниками. Область питания – это поверхность ледника, где происходит накопление его массы. Избыток льда под воздействием градиентов давления и силы тяжести смещается в область, где расход льда на таяние и испарение превышает его накопление – область абляции, или для горных ледников – язык ледника. Изменение формы, объема, массы ледника называется режимом ледника, которые проявляется в его передвижениях. Чем больше оледенение бассейна ледника, тем выше доля ледникового питания в речном стоке. На водный режим ледники оказывают следующее действие: регулируют сток, в засушливые жаркие годы уменьшение осадков компенсируется повышенным ледниковым питанием и наоборот; перераспределяют сток в течение года – перемещают половодье с весеннего сезона на летний; влияют на возникновение на разных участках рек вблизи ледников внутрисуточных колебаний стока.

Питание рек зависит от многих факторов. Основным из них является размер водосборного бассейна, так как большой и стабильный сток требует значительной дренируемой территории. Климат является решающим фактором; нередко более крупный бассейн реки сухого региона дает воды столько же, сколько и гораздо меньший бассейн реки региона с влажным климатом. При отсутствии осадков реки переходят на питание грунтовыми водами.

В настоящее время существует несколько классификаций рек по типам питания и водному режиму, авторами которых являются А. И. Воейков, М. И. Львович, и М. Б. Зайков. Первая классификация, взятая впоследствии за основу другими учеными, была предложена Александром Ивановичем Воейковым в 1884 году. Классификация А. И. Воейкова не потеряла своей актуальности и в наше время. Впоследствии данная классификация была усовершенствована другими учеными.

Классификация рек по питанию и водному режиму по А. И. Воейкову (Климатическая классификация рек).

Среди типов питания рек А. И. Воейков выделил два основных типа – снеговое и дождевое, и два производных – ледниковое и смешанное. В данной классификации, помимо различных типов питания рек (например, отсутствие или наличие на реках половодья), учтены и некоторые фазы водного режима рек, основные формы рельефа (горы и равнины), а также географическое положение выделенных типов рек. В круговороте воды Воейков рассматривал испарение как противоположность осадкам, и считал, что соотношение между данными противоположными процессами определяет режим рек и густоту речной сети.

В зависимости от источников водного питания и климата ученый выделил девять главных типов рек.

1) Тип А. Реки, которые получают воду от таяния снега на равнинах и на невысоких, до 1000 м, горах. В чистом виде этот тип нигде не существует. Наиболее приближены к нему реки в северной части Северо-Американского материка и Сибири, где продолжительность снежного покрова составляет 8-10 месяцев.

2) Тип B. Реки, которые получают воду от таяния снега в горах. В чистом виде данный тип также не существует, но существует большее приближение к нему, чем к типу А. Реки данного типа протекают в западных частях горных массивов, расположенных в центре Азии. Среди них такие реки, как Сыр-Дарья, Амур-Дарья, Верхний Инд, Тарим.

3) Тип С. Реки, которые получают от дождей и имеют половодье в летний период. Данный тип рек приурочен к тропическим дождям и дождям муссонов.

4) Реки Типа D. Для них характерно половодье в весенний период или в начале лета, связанное с таянием снега, при этом значительную часть воды получающие от дождей. Реками данного типа охвачена вся Европейская Россия, Северная и Западная Сибирь, Восточная Германия, север США и часть Канады.

 

5) Реки типа Е – получающие воду от дождей. Данные реки полноводнее в холодные месяцы года, но разница невелика. Реки этого типа преобладают в Средней и Западной Европе.

6) Тип F. Реки, получающие воду от дождей. Эти реки полноводнее в зимний период, и разница значительна. Реки данного типа протекают в Южной Европе (Испания, Италия).

7) Тип G. Отсутствие постоянных водотоков, в том числе и рек, вследствие сухости климата. Данный тип относится к большей части Аравии, Сахаре, большей части центральных плоскогорий Азии, части территории Южной Америки, части Аралокаспийской низменности, к большей части внутренней Австралии, обширным плоскогорьям Северной Америки.

8) Тип Н. Реки, которые получают воду лишь в короткий период дождей и некоторое время после. В остальное время либо пересыхают, либо превращаются в ряд луж с подземным течением в промежутках между ними. К таким рекам можно отнести реки части киргизских степей, степной части Крыма, части Монголии, реки степей по нижнему течению Аракса и Куры, реки многих местностей Северной Америки и Австралии.

9) Тип I. Отсутствие рек вследствие сплошного покрытия ледниками и снегом. Здесь реки заменяются ледниками с подледными водотоками, выносящими избыток осадков в более низкие долины или испарением.

Классификация рек по питанию и водному режиму по М. И. Львовичу.

М. И. Львович усовершенствовал классификацию А. И. Воейкова за счет количественной оценки источников питания рек и сезонного распределения стока. К дождевому, снеговому и ледовому источникам питания, выделенных Воейковым, Львович добавил подземный (грунтовый) тип питания.

Для каждого из четырех источников питания существует три градации:

1. «Почти исключительно». Основной источник питания имеет более 80 % годового стока, остальные источники питания не учитываются.

2. «Преимущественно» – если доля годового стока, приходящаяся на основной источник питания составляет от 50 до 80 %.

3. «Преобладает». Вклад основного источника не превышает 50 %.

Эти же градации приняты и для характеристики сезонов года – весны, лета, осени и зимы. Таким образом, классификационная система Львовича позволяет рассчитывать сочетание 12 групп источников питания (дождевой, снеговой, ледовый, грунтовый, по три градации в каждом) с 12-ю группами распределения речного стока по сезонам (весна, лето, осень, зима, по три градации в каждом). Получается 144 различных варианта режима рек. Некоторые из вариантов теоретически возможны, например, преобладание ледникового или снегового питания зимой, однако часть сочетаний, теоретически возможных, на практике еще не обнаружена.

Из естественных сочетаний комбинаций источников питания с разными вариантами распределения стока выделено 6 основных зональных типа водного режима рек: экваториальный, тропический, субтропический, умеренный, субарктический, полярный.

Естественные сочетания различных комбинаций источников питания с разными вариантами распределения стока позволили выделить основные зональные типы водного режима равнинных рек: полярный, субарктический, умеренный, субтропический, тропический и экваториальный.

Реки полярного типа – большую часть года замерзшие, в период короткого лета имеют ледниковое питание и сток.

Реки субарктического типа. Имеют преимущественно снеговое питание, подземное питание почти полностью отсутствует из-за многолетней мерзлоты. Зимой многие небольшие реки промерзают до дна и не имеют стока. Вскрываются в конце мая – начале июня, половодье летнее. К данному типу рек относятся Яна, Индигирка, Хатанга.

Реки умеренного типа, в свою очередь, подразделяются на четыре подтипа рек по сезонному распределению стока и источникам питания: – реки на западных побережьях с морским климатом имеют преимущественно дождевое питание с равномерным годовым распределением стока с небольшим увеличением зимой за счет сокращения испарения (Сена, Темза и другие); – реки, протекающие в районах с переходным климатом от морского к континентальному имеют смешанное питание с преобладанием дождевого над снеговым, с невысоким весенним половодьем (Эльба, Одер, Висла и другие); – реки, протекающие в районах континентального климата имеют преимущественно снеговое питание и весеннее половодье (Волга, Обь, Лена, Енисей и другие); – реки на восточных побережьях с муссонным климатом имеют, в основном, дождевое питание и летнее половодье (Амур).

Реки субтропического типа имеют преимущественно дождевое питание, но по сезонному распределению стока разделяются на два подтипа: – у рек на западных побережьях материков с средиземноморским климатом основной сток зимний (Гвадалквивир, Гвадиана, Дуэро, Тахо и другие); – у рек, протекающих на восточных побережьях в муссонном климате сток летний (Хуанхэ, притоки Янцзы).

Реки тропического типа. Сток рек тропического типа формируется за счет летних муссонных дождей в субэкваториальном климатическом поясе и преимущественно летних дождей на восточных побережьях тропического пояса, поэтому для данных рек характерно половодье в летний период. Реки: Ориноко, Замбези, и другие.

Для рек экваториального типа характерно обильное дождевое питание, большой и относительно равномерный сток на протяжении всего года. Увеличение стока наблюдается осенью соответствующего полушария. Реки экваториального типа: Амазонка, Конго и другие.

Это что касается равнинных рек. Для горных же рек характерна вертикальная поясность: с возрастанием высоты над уровнем уровнем моря гор у рек увеличивается доля снегового, а затем и ледникового питания. У горных, и в особенности у высокогорных рек, период половодья приходится на лето.

Наиболее интенсивные, а нередко даже и катастрофичные летние половодья происходят на реках, берущих начало высоко в горах, а в среднем и нижнем течении имеющих обильное питание муссонными дождями. Это реки Инд, Ганг, Меконг,Брахмапутра, Иравади, Хуанхэ, Янцзы и другие.

Речная долина. Пойма и ее образование. Примеры крупных речных систем.

Речная долина — линейно-вытянутое понижение, по дну которого течет река. Выделяют следующие элементы речной долины: русло, пойму, террасы, коренной берег.

Углубление в речной долине, но которому постоянно текут воды реки, носит название русла реки. Речное русло обычно имеет извилистую форму. Плавные изгибы речного русла называются излучинами, или меандрами.

 

На определенной стадии развития река может спрямлять свое русло. Остатки прежних речных русел образуют старицы — продолговатые, извилистые или подковообразные озера.

Линии наибольших глубин русла реки называются фарватером. Русло реки характеризуется чередованием более глубоких участков (плесов) с более мелкими (перекатами). Могут быть и водопады — падение водного потока с резко выраженного уступа.

Часть речной долины, которая заполняется водой в периоды половодий, — это пойма. Ширина пойм равнинных рек может достигать 40 км. Край поймы часто отмечен крутым склоном, на бровке которого иногда расположены вдольбереговые валы. При разливе река выносит на пойму наносы, которые, отлагаясь, обычно постепенно повышают уровень её поверхности. Одновременно с аккумуляцией (отложением наносов) на поверхности поймы происходит непрерывный подмыв её берегов речным потоком на одних участках и наращивание пляжей — в других, вследствие чего контуры поймы непрерывно изменяются. В зависимости от типа русловых процессов поверхность поймы бывает различная. Почвы пойм, постоянно пополняемые приносимым рекой илом, очень плодородны. Значительную роль в формировании рельефа поймы играет растительность, закрепляющая поверхность поймы и способствующая накоплению наносов. При культурном освоении большая часть поймы занята заливными лугами, которые относятся к лучшим кормовым угодьям. В период затопления поймы представляют собой нерестилище, что имеет большое значение для рыбного хозяйства.

Над поймой поднимаются склоны речной долины. Они могут быть высокими или низкими, крутыми или пологими. По крутизне оба склона долины бывают одинаковыми либо различными (асимметричными). У асимметричных долин Северного полушария более крутым чаще бывает правый (действие силы Кориолиса).

Склон долины часто имеет ступенчатую форму. Эти ступени называются террасами. Чаще всего они возникают в результате размывающей деятельности реки: русло опускается, прорезая пойму, которая становится террасой. Изредка террасы возникают при перекосах земной поверхности, вызванных тектоническими движениями, а также вследствие климатических изменений.

Самой нижней речной террасой является пойма, ее называют пойменной террасой, все остальные — надпойменными.

Формы речных долин могут быть разнообразными, потому что на их формирование оказывают влияние многие факторы: рельеф местности; состав горных пород; процессы эрозии и др.

Типы поперечных профилей речных долин: а — щель (каньон); б — теснина, ущелье; в — U-образная долина; г — корытообразная долина; д — трапецеидальная долина; е — ящикообразная долина; ж — неясно выраженная долина

Сильно различаются между собой горные и равнинные долины. Для первых характерна значительная глубина при относительно небольшой ширине и неравномерное падение продольного профиля. Вторые, как правило, широки, имеют незначительную глубину и крутизну склонов, небольшие уклоны и т. п.

Примеры крупных речных систем: Конго — Луалаба — Лувуа — Луапула — Чамбеши, Амур — Аргунь — Мутная протока — Керулен, Лена — Витим, Обь — Иртыш, Хуанхэ, Енисей — Ангара — Селенга — Идэр, Миссисипи — Миссури — Джефферсон, Янцзы, Нил, Амазонка.