Влажность воздуха и испарения

Насыщенность воздуха водяными парами определяется по величине его относительной и абсолютной влажности.

Наибольший дефицит влажности наблюдается летом — в июне — июле, когда он достигает в различных климатических зонах 4 — 5 мм. В зимний период дефицит влажности повсюду одинаков: в декабре и январе равен 0,3 мм и в феврале 0,4 мм. Некоторое увеличение дефицита влажности в восточных зонах по сравнению с западными объясняется влиянием Уральских гор, нарушающих широтную зональность климатических элементов.

Величина испарения с поверхности бассейна, так же как и дефицит влажности, имеет на территории Свердловской области не­значительные колебания. Средняя годовая величина испарения с поверхности бассейна весьма устойчива на территории Урала и составляет около 300 мм, с колебаниями преимущественно +10%.

Несмотря на то, что средняя годовая величина испарения с поверхности бассейна в Свердловской области устойчива, испаряемость заметно увеличивается с севера на юг и с запада на восток

Следует отметить, что в изменении величин относительной влажности, абсолютной влажности и испарения имеются некоторые несоответствия. Не полностью эти величины согласуются и с изменениями температуры и количества осадков. В значительной мере как то, так и другое обусловливается северными потоками ветра в летний период.

Изучение влажности воздуха и испарения имеет важное значение при проектировании промышленных сооружений и жилых зданий, при определении и регулировании поверхностного стока воды, при проектировании плотин и водохранилищ, для целей сельскохозяйственного строительства и при решении многих других вопросов народного хозяйства.

Снежный покров

Снежный покров состоит из бесчисленного множества снежинок, образующих рыхлый слой. Толщина этого слоя обычно бывает во много раз больше толщины того слоя воды, который мог бы образоваться, если бы весь этот снег растаял. Толщину снежного покрова выражают в сантиметрах, в то время как толщину слоя дождевой воды в миллиметрах.

Рельеф и количество выпадающих зимой осадков — главные факторы, влияющие на накопление снега. Снежный покров в Свердловской области, исходя из природы его отложения, можно разбить на два типа. Первый тип характеризуется сравнительно ровным наращиванием снега. Этот тип снежного покрова распространен преимущественно в восточных зонах Свердловской области, вдали от гор на больших выровненных участках поверхности земли восточного склона Среднего Урала и на огромных равнинных просторах Зауралья. Второй тип отличается крайним разнообразием в напластованиях зимних осадков по времени и мощности отложений. Он приурочен к возвышенным грядам и прилегающим к ним территориям. Выдувание снега с одних мест и перенос его на другие, глубокие сугробы поблизости от почти обнаженных участков земли — таков типичный свойственный ему снежный ландшафт, повсюду встречающийся в зоне горно-холмистого рельефа.

В Свердловской области, поскольку в зимний период преобладают западные ветры, часть снега с западной стороны возвышенностей выдувается на восточную. Перенос снега, естественно, чаще наблюдается и по улицам, пересекающим города и другие населенные пункты с запада на восток.

Высота снежного покрова увеличивается в течение всей зимы. Однако несколько интенсивней он наращивается в ноябре и декабре. Наибольшей высоты снежный покров достигает в первой и второй декадах марта и быстро спадает в апреле. Устойчивый снежный покров сохраняется в юго-восточных и восточных районах области в среднем около 155 дней, а в западных и северных районах 170 дней.

Быстрое таяние снега весной вызывает бурные разливы рек, нарушающие нормальную работу транспорта, поэтому нужно заранее принимать меры к ослаблению вредного влияния разливов.

Промерзание грунтов

Глубина промерзания грунта величина не постоянная, зависящая от климатических, геоморфологических, геологических, эксплуатационных и других факторов. Глубина промерзания грунта и ее увеличение от месяца к месяцу в холодный период года учитывается нормами и техническими условиями проектирования оснований и проведения строительных работ.

Наибольшей глубины промерзания грунтов в Свердловской области достигает в марте, в то время как самые низкие температуры наружного воздуха наблюдаются в январе. Отставание опускания предельных отрицательных температур в грунте от наиболее низких отрицательных температур наружного воздуха происходит в интервале от полутора до двух месяцев.

При промерзании грунта часто происходит его пучение поднятие, которое нельзя не учитывать при строительстве (особенно строительстве дорог). Величина пучения зависит от строения, состава, степени водонасыщения и величины промерзающего слоя грунта. Установлено, что чем выше степень водонасыщения грунта и чем глубже проникает промерзание, тем больше величина пучения. В зависимости от типа грунта и его физико-механических свойств, пучение начинается при разных отрицательных температурах. Для Свердловской области средняя глубина промерзания скальных грунтов под оголенной поверхностью может быть приближенно равна 3.1 м. и наибольшая 3,5 м. а глубина промерзания под естественным покровом соответственно 1.1 и 2.0 м.

В заключении следует указать на присутствие многолетней мерзлоты на территории нашей области. Многолетняя «островная» мерзлота в Свердловской области находится среди не промороженных (талых) пород, характеризующихся только сезонным промерзанием.

Рельеф (геоморфология)

Рельеф Свердловской области имеет сложный характер. Преобладание сглаженного и равнинного рельефа является важной особенностью природных условий территории области. Для области характерно преобладание ландшафтов лесной зоны.

В рельефе отчетливо выделяется полоса Уральских гор и равнины на юго-западе и на востоке – в западносибирской части области. Как горный, так и равнинный рельеф имеет достаточно сложный характер, обусловленный взаимодействием эндогенных и экзогенных процессов рельефообразования. Формирование крупных элементов рельефа связано с ведущей ролью эндогенных процессов. История геологического развития земной коры, ее строение, события неоген-четвертичного периода – все это определило обособление горного и равнинного рельефа и основных его типов. Тектонические движения вызывают понятия и опускания, создают неровности земной поверхности, а экзогенные – сглаживают их, разрушая горные поднятия или возвышенности и заполняя рыхлыми отложениями впадины.

Крупные формы рельефа, созданные преимущественно эндогенными процессами.

Горы

Горная полоса в пределах области протянулась от истоков Лосьвы на севере до истоков Чусовой на юге. Горы Урала сформировались на месте разрушенных палеозойских. Около 1/8 территории Свердловской области приходится на Горный Урал. На Северном Урале расположены самые высокие в области вершины (Конжаковский Камень — 1569 м, Косьвинский Камень — 1519 м). Южнее (на Среднем Урале) тянется узкая прерывистая полоска невысоких гор. С востока к горной зоне Северного и Среднего Урала примыкают отдельные каменистые вершины и полоса увалов: Чистоп (1292 м), Денежкин Камень (1493) и Кумба (906 м). К западу на Северном Урале располагается хребет Кваркуш (939 м), на Среднем Урале к западу от Уральского хребта, лежат Коноваловский хребет (727 м) и Бардымский хребет (500-680 м).

Для горной полосы характерны вертикальные лесные пояса с преобладанием темнохвойной тайги (на западе) и сосновых лесов-черничников (на востоке). Вдоль гор тянутся полосы холмисто-увалистых восточных и западных предгорий. Это преимущественно равнины.

Равнины

Самые обширные пространства Свердловской области (до 2/3 территории) составляют равнины или холмистые полосы, расстилающиеся к востоку и западу от горной зоны. Юго-Западная часть области располагается в пределах Восточно-Европейской равнины, представленной возвышенностью со скалистыми ущельями в долинах рек с высокими береговыми скалами-утесами. Полосу Зауральской возвышенности с выровненным слегка холмистым рельефом в восточной части области местами глубоко прорезают речные долины рек Пышмы, Исети, Режа, Ницы со скалистыми берегами. Восточнее и северо-восточнее рельеф переходит в ровную, почти плоскую Западно-Сибирскую низменность.

Для равнин Свердловской области характерны таежные и лесостепные ландшафты с преобладанием сосново-еловых лесов на севере, сосново-березовых — на юго-востоке и европейских широколиственно-еловых и березово-дубовых лесов на юго-западе.

 

Формы рельефа, созданные преимущественно экзогенными процессами

Среди экзогенных процессов ведущую роль играет деятельность водных потоков. Процесс разрушения горных пород текучими водами называется эрозией, и рельеф – эрозионным. Основные формы рельефа – речные долины. В горах Урала эрозионные процессы идут активно. Характерны поперечные долины, пересекающие горные хребты, широкие долины рек, менее бурное течение.

На равнинах также идут эрозионные процессы. На возвышенных предгорных равнинах и плато формируются глубоковрезанные, широкие долины. Часто коренные склоны долин подходят к самой воде, образуя обрывистые берега и скалы, сложенные известняками, конгломератами, песчаниками и другими породами.

Текучие воды не только расчленяют поверхность, но и отлагают продукты разрушения. В долинах рек образуются аккумулятивные речные террасы. Ширина их составляет от нескольких метров до нескольких километров.

Большую роль в рельефообразовании в горах Урала играют процессы выветривания и действия силы тяжести. Наиболее активно происходят процессы физического морозного выветривания в условиях сурового климата среднегорий. Поэтому на вершинах и склонах горных хребтов возникают скалистые останцы выветривания и россыпи камней. Под действием силы тяжести эти камни сползают по склонам, образуя каменные моря – курумы и каменные реки.

В четвертичный период такой климат был характерен практически для всей горной полосы и предгорий. С четвертичным периодом связана и деятельность ледника. В горах Северного Урала остались реликтовые ледниковые формы рельефа: кары (крупные чашеобразные углубления в пригребневых частях склонов) и троговые долины (горные долины, обработанные ледником). Ледник захватил и равнины севера области, где оставил моренные отложения. Но ледниковые формы равнинного рельефа – моренные холмы и гряды практически не сохранились, т.к. были переработаны водной эрозией. По южной окраине ледника образовались водно-ледниковые песчаные равнины. Они сохранились в междуречьях Лозьвы и Пелыма.

Карстовый рельеф связан с районами, в геологическом строении которых широко участвуют растворимые горные породы: гипсы, доломиты и известняки. Карст характеризуется комплексом поверхностных (карстовые воронки, сухие лога и долины, провалы, котловины) и подземных (пещеры, полости) форм рельефа. Среди них есть реликтовые и современные.

Суффозионный рельеф связан с просадочными явлениями грунтов в результате размывания легко разрушаемых пород – лессовидных суглинков. На юго-востоке области появляются элементы этого типа рельефа – просадочные блюдца. Они хорошо заметны на местности. С ними часто связаны осиново-березовые колки.

Как отдельный тип рельефа рассматривается в настоящее время антропогенный рельеф. Человек в процессе своей хозяйственной деятельности создает различные формы рельефа. Огромные карьеры и котлованы при открытой добыче полезных ископаемых. Подземные выработки могут привести к просадкам и обрушениям горных пород и земной поверхности. Громадные терриконы, отвалы вскрышных пород, шламовые поля, золохранилища, насыпи и т.п. – все эти формы рельефа широко распространены в горно-добывающих районах. Хозяйственная деятельность влияет на природные рельефообразующие процессы. Интенсивные вырубки леса приводят к нарушению целостности почвенно-растительного покрова и усилению эрозионных процессов. При проведении хозяйственных работ важно учитывать рельефообразующие процессы, типичные для нашего региона.

Орография и гидрография

Орография

Рельеф земной коры определяется ее геологическим строением. Физико-химическая устойчивость горных пород по отношению к выветриванию и другим силам денудации имеет весьма существенное значение при формировании рельефа. Обыкновенно прочным породам соответствуют положительные формы рельефа, а податливым - отрицательные. Кроме того, на рельефообразование влияет трещиноватость, условия залегания и возраст пород, а также климат, растительность, почвы, грунты и хозяйственная деятельность человека (см. приложение 1).

Рельеф местности учитывается при хозяйственном освоении территории. Общеизвестно первостепенное влияние его форм на распределение и характер стока атмосферных вод, уровень грунтовых вод, степени заболоченности, климат и другие природные факторы.

Новое строительство, реконструкция и благоустройство городов и других населенных пунктов, развитие транспорта, гидротехническое строительство, сельскохозяйственное освоение территории, а в целом - организация, планирование и дальнейшее совершенствование всего многоотраслевого хозяйства не может производиться без учета рельефа местности.

Рельеф при инженерно-геологических изысканиях рассматри­вается как один из определяющих факторов строительства. При возведении промышленных и гражданских зданий строителей прежде всего будет интересовать наличие обвальных, оползневых, оплывных, карстовых форм рельефа. При строительстве гидротехнических сооружений изучается в первую очередь рельеф речных долин. При дорожных изысканиях определяются уклоны земной поверхности, глубины и густоты расчленений. Вдоль выбранной трассы отмечаются современные рельефообразующие процессы (овраги, оползни, обвалы, карсты и другие). Для нужд сельскохозяйственной организации территории, особенно в условиях Свердловской области, очень важно изучение рельефа местности для проведения работы по осушению болот.

Территорию Свердловской области по характеру рельефа можно подразделить на четыре зоны, вытянутые в меридиональном направлении:

· зону возвышенной холмистой равнины западного склона Среднего Урала;

· зону горно-холмистого рельефа Среднего Урала;

· зону восточного склона Среднего Урала;

· зону Западно-Сибирской низменности, прилегающей к Среднему Уралу.

1. Зона возвышенной холмистой равнины западного склона Среднего Урала расположена между 58⁰ 20' и 56^О с. ш. и 57⁰ и 59⁰ в. д. Для этой зоны типичны высоты 300-400,м с отдельными увалами, превышающими 500.М, И понижениями до 250м.

Возвышенные междуречные пространства имеют плоские формы, которые поднимаются до высоты 400-450 м. В рассматриваемой зоне обычно наблюдается общее весьма пологое понижение рельефа с востока на запад. Хотя у западной границы Свердловской области, за Красноуфимском, заметно его некоторое повышение. От междуречных плоских поверхностей спускаются пологие склоны, обрывающиеся к глубоко врезанным долинам (на 50-100 м). Резкий размах рельефа этой зоны, иногда придающий ей вид горного ландшафта, обусловлен развитием густой, глубоко врезанной сети речных долин бассейнов рек Уфы, Сылвы и Чусовой.

Описываемая зона сложена осадочными породами палеозоя, дислоцированными в складки северо-северо-западного простирания. Более высокие увалы приурочены к восточной половине зоны, сложенной более плотными и устойчивыми породами песчаниками, конгломератами и глинистыми сланцами. Пологие и более мягкие формы рельефа характерны для западной половины зоны, состоящей из карбонатных пород, в которых широко развиты карстовые явления. Мезозойские и третичные отложения этой зоны ясно выражены в понижениях и представлены континентальными породами, среди которых встречаются глинистые образования мезозойской коры выветривания.

2. Зона горно-холмистого рельефа Среднего Урала простирается почти меридиональной полосой с севера на юг через всю область и граничит на большом протяжении с Пермской областью. Эта зона расположена восточнее главного водораздела рек Урала в пределах 59-60^О в. д. к югу, у границы с Челябинской областью, она расширяется до 60^О 30' в. д.

Данная зона принадлежит к горной системе Урала и является наиболее возвышенной частью Свердловской области. Она представлена невысокими рядами хребтов и отдельных гор, с пологими склонами и мягко очерченными вершинами, разделенными понижениями. Вблизи 57-й параллели проходит наиболее значительное понижение, пересекающее всю горную цепь Урала.

Эта зона, не считая ранее упомянутых отдельных гор, превышающих 800 м, характеризуется абсолютными высотами вершин и хребтов от 500 до 700.м и абсолютными высотами междуречий в понижениях (депрессиях) от 300 до 400 м, так что окружающие горы превышают понижения на 200-300 м. Хребты гор вытянуты по простиранию пород. В пределах участков развития изверженных (особенно кислых) пород вершины и хребты не имеют общей ориентировки. Эрозионно-тектонические понижения приурочены к простиранию наиболее легко разрушаемых пород палеозоя (сланцев и известняков), которые прослеживаются главным образом в меридиональном направлении.

Зона горно-холмистого рельефа Среднего Урала повсюду сложена изверженными породами и кристаллическими зелеными сланцами. Породы метаморфической толщи и осадочные палеозойские породы наиболее распространены в западной части южной половины зоны. На многих участках зоны, преимущественно на изверженных породах палеозоя, развиты образования мезозойской коры выветривания, относящиеся к рыхлым песчано-глинистым породам. Другие рыхлые породы этой зоны также являются континентальной формацией послепалеозойского времени; они более полно выражены в депрессиях с широко распространенными четвертичными породами. Но вне понижений четвертичный покров представлен маломощными элювиальными и элювиально-делювиальными образованиями и недостаточно выраженными аллювиальными отложениями по долинам рек.

3. Зона восточного склона Среднего Урала характеризуется увалисто-холмистым рельефом в западной части и равнинным в восточной. Она постепенно теряет высоту к востоку, становится менее расчлененной и довольно сильно заболоченной с обилием озерных котловин (озера Аятское, Таватуй, Шитовское, Исетское и др.).

Северная часть зоны расположена меридионально в пределах 62⁰-58⁰ с. ш. и 59⁰ 30'- 60⁰ 30' в. д. Южнее 58⁰ зона расширяется до 62⁰ в. д., ее восточная граница проходит примерно по мери­диану Алапаевск - Сухой Лог – Каменск-Уральский.

В западной части зоны междуречья поднимаются до абсолютной высоты 320-360 м при общем размахе рельефа 120-140.м. Типичным для этой части является чередование холмов и увалов с пологими ложбинообразными понижениями. Крупные увалы простираются в долину на 15-20 км при ширине несколько километров, чаще встречаются увалы до 3-4 км длиной и до 1 км шириной. Пониженные участки рельефа сложены в основном сланцами и известняками. Холмы и увалы образованы массивами основных (змеевики) и кислых (граниты, гранодиориты) пород. На увалах и холмах можно встретить скалистые останцы высотой несколько метров.

Восточная часть зоны характеризуется равнинным рельефом. Абсолютные высоты убывают с запада на восток с 300-320 м до 200.м. Здесь размах рельефа, равный 60-80 м, вызван глубоким врезанием долин рек, обладающих слабо развитой системой притоков. Эта часть зоны сложена крупными гранитными массивами и более мелкими участками основных магматических пород. Нередко встречаются различные осадочные, в том числе и карбонатные, породы палеозоя. Во многих местах обнаружены образования мезозойской коры выветривания. Повсюду коренные породы покрыты четвертичными отложениями; мощность последних, как и в ранее описанной горно-холмистой зоне, обычно возрастает с понижением рельефа.

4. Зона Западно-Сибирской низменности примыкает с востока к Уралу и занимает большую половину территории Свердловской области (примерно 65 %). Эта зона характеризуется плоским, слабо дренированным рельефом, постепенно понижающимся с запада на восток (абсолютные отметки 150-175 м на западе и 50-100 м на востоке). Она занимает по сравнению с другими геоморфологическими зонами наиболее низкую часть территории Свердловской области. Зона расчленена глубокими (до 40 М) долинами, хорошо выработанными и сравнительно далеко отстоящими друг от друга. Реки зоны в отличие от рек, пересекающих Урал, протекают по широким долинам. Притоки у рек немногочисленны. На ровной поверхности рассматриваемой зоны разбросано много мелких котловин, занятых озерами. Местами их так много, что можно выделить участки котловинного рельефа. Большая часть этих котловин просадочного происхождения.

Плоский рельеф Западно-Сибирской низменности, прилегающей к Уралу, обусловлен развитием горизонтально лежащих морских (третичных) палеогеновых отложений. Здесь широко представлены песчаники, опоки, конгломераты, глины и другие породы указанного возраста. Среди четвертичных пород севернее р. Туры повсеместны озерно-болотные образования, а южнее ее долины часто встречаются, занимая большие площади, покровные суглинки проблематического происхождения.

Гидрография

На образование гидрографической сети и современного peльефа Свердловской области, в особенности ее западной части, существеннoe значение оказало поднятие в конце третичного пе­риода всего Уральского хребта, повлекшее за собой перераспределение речной сети. После поднятия Урала начался новый этап врезания рек, и речная сеть приняла ту конфигурацию, которую мы наблюдаем в настоящее время. Основные формы современного рельефа Среднего Урала образовались уже к началу четвертичного периода, к этому же времени существовала уже и вся основная его гидрографическая сеть.

Реки, протекающие в Свердловской области, принадлежат двум главнейшим бассейнам - Ледовитому океану и Каспийскому морю. Большинство рек области несет свои воды с восточного склона Уpaлa в р. Тобол, которая выносит эти воды в р. Иртыш, а р. Иртыш - в р. Обь. Сравнительно небольшое число рек области стекает с западного склона. Они впадают в р. Каму, принадлежащую водосборному бассейну р. Волги (см. приложение 1).

В зоне возвышенной холмистой равнины западного склона и в южной половине зоны горно-холмистого рельефа Среднего Урала собирают воды рек и речек два крупных притока р. Камы: Чусовая и Уфа. На всей остальной территории Свердловской области речные воды собирают большие притоки р. Тобола: Тавда, образованная слиянием рек Лозьвы и Сосьвы и принимающая слева р. Пелым; Тура с многочисленными притоками, из которых наиболее крупными являются Пышма, Тагил и Ница (образованная слиянием рек Нейвы и Режа); Исеть (верхнее течение).

Большинство рек Свердловской области берет начало на восточном склоне Среднего Урала среди болот и озер на абсолютной высоте 300-320 м. Истоки некоторых рек (например, р. Тагил) лежат на высоте до 500 м. В среднем течении, в пределах Западно-Сибирской низменности, абсолютная высота уровня рек снижается приблизительно до 75-100 м. Истоки рек западного склона (р. Чусовая и реки, впадающие в нее) обычно лежат на абсолютной высоте 350-400 м. К среднему течению р. Чусовой (на границе с Пермской областью, у устья р. Серебрянки) абсолютная высота ее снижается до 200 м.

Основным источником питания рек Свердловской области являются атмосферные осадки. Поэтому распределение речного стока по временам года крайне неравномерно: весенний сток составляет 60-65 % годового. Реки замерзают обычно в первой половине ноября и вскрываются во второй половине апреля.

В энергетическом отношении наибольшего внимания заслуживают верхние участки (верхние течения) рек, где главным образом и сооружены плотины и гидростанции. Некоторые пруды по величине не уступают находящимся на территории области озерам. Черноисточинский пруд, например, имеет площадь зеркала 27,5 км², Верх-Нейвинский - 15 км², Bepx-Исетский - 15,6 км².

В области насчитывается более 2,5 тысяч озер с площадью зеркала 1100 кв. км. Среди них такие крупные, как Пелымский Туман (65,7 кв. км), Большая Индра (32,2 кв. км), Вагильский Туман (31,2 кв. км), Исетское (24,0 кв. км), Таватуй (21,2 кв. км).

Размещены озера неравномерно. Выделяются два района, изобилующие озерами: это восточные предгорья и Зауральский пенеплен (юг области), а также бассейн Тавды, особенно в нижнем и верхнем ее течении, там, где Тавда принимает Пелым. В горной полосе и на юго-западе области озера редки.

Озера восточных предгорий и возвышенного Зауралья расположены в тектонических понижениях разных размеров и очертаний. Среди них выделяется группа озер, связанных с депрессиями в гранитных массивах: Исетское, Шарташ, Таватуй и др. Эти озера называют «горными». Берега их часто каменисты, вода прозрачная, глубина достигает 59 м. Они окружены увалами и сопками и необычайно красивы.

На Зауральской возвышенной равнине в углубленных понижениях междуречий озера менее глубоки, дно их илистое, с залежами сапропеля, в этих озерах много водной растительности. Сре­ди них озера Ирбитское, Куртугуз, Белое, Молтаево и др.

В междуречьях Туры, Тавды и Конды расположено множество крупных и мелких озер различного происхождения. Одни из этих озер связаны с деятельностью древних водотоков. Другие, вероятно, являются остатками мерзлотных явлений, связанных с развитием в ледниковый период вечной мерзлоты и, соответственно, термокарстовых явлений. К озерам второго типа относятся озеро Янычково, Шайтанское 1 др. В большинстве своем это сильно зарастающие, мелкие, с темной во­дой, богатой органическими веществами, озера.

Широкие долины крупных рек (Тавды, Туры, Пышмы и др.) изобилуют множеством пойменных старичных озер. Среди этих озер особо выделяются весьма своеобразные пойменные озера - «туманы» - Пелымский, Вагильский Туман. Они представляют собой постоянные разливы рек на плоских понижениях пойм. Площадь зеркала этих озер сезонно меняется: весной она сильно увеличивается, а летом, хотя и очень медленно, сокращается. Туманы мелководны, берега их очень отлоги и заболочены.

Наконец, на юго-западе области и в некоторых районах горной полосы встречаются карстовые озера: Чатлыкские в Красноуфимском районе, Бездонное в Пригородном и некоторые другие.