Дипломная работа: Формування гідрологічного і гідрохімічного режимів малих річок
Річки зазвичай течуть у вузьких витягнутих знижених формах рельєфу, що звуться річковими долинами.
Місце, з якого розпочинається річка, називають її витоком (зазвичай джерело, озерце, болото). Місце, де річка впадає до іншої водойми (річка, озеро, море тощо), – це гирло. Частина поверхні суші, з якої та чи інша річка збирає свої води, називається її водозбором (або водозбірним басейном). Водозбір – ділянка суходолу і товща ґрунту й гірських порід, звідки природні води стікають у річкову систему, озеро та ін. водні об'єкти. Розрізняють водозбори поверхневі й підземні. Поверхневі водозбори розмежовуються лініями вододілів. Якщо площі підземних і поверхневих водозборів збігаються, то це поняття стає тотожним басейну річки (озера). Характеристика водозборів залежить від фізико-географічних умов (лісистості, заболоченості територій та ін.), які впливають на особливості формування стоку. До основних характеристик басейну річки, крім його площі, належать довжина, пересічна та найбільша ширина, похил, пересічна висота і коефіцієнт асиметрії басейну.
Ділянки, які відокремлюють території, вода з яких збігає у різні річки, називаються вододілами. Вододільні лінії проходять по найбільш підвищених точках поверхні між сусідніми річковими басейнами. Вододіл – межа між басейнами суміжних водних систем. Розрізняють вододіли поверхневі та підземні. Поверхневий вододіл проходить через найвищі точки земної поверхні, що лежить між двома водними системами. Територію України лінія вододілу розмежовує на південні та північні схили. Річки південного схилу (Дунай, Дніпро, Дністер, Південний Буг, Сіверський Донець) належать до басейну Чорного і Азовського морів. Річки північного схилу (басейн Вісли) – до басейну Балтійського моря (басейни цих річок становлять лише 4% площі республіки).
Основними складовими річкової долини є:
Русло (або водотік, річище) – ерозійна заглибина, вироблена водним потоком і заповнена його водами, які переміщують разом із собою мулисті і піщані частки (річкові наноси).
Річище, русло – найнижча ділянка річкової долини, якою тече водний потік, – утворюється внаслідок розмиваючої дії текучої води на підстилаючі породи. У природному стані річкове русло здебільшого звивисте, меандруюче залежно від рис рельєфу. На ньому чергуються залучини, плеса та бистрини. Розміри і форма змінюються по довжині річки залежно від її водності, будови долини. Для рівнинних річок характерна звивиста форма, наявність меандрів, рукавів, проток. Русла гірських річок більш прямі, вузькі, часто мають пороги та водоспади. Основними характеристиками русла є його ширина і глибина. Для більшої частини території України характерні рівнинні річки із звивистим руслом, подекуди розгалуженим на окремі рукави і протоки. Від витоку до гирла вода річищем рухається за рахунок перепаду висот. Відношення різниці висотних відміток рівня води до довжини русла називають похилом річки.
Заплава (або перша річкова тераса) – частина річкової долини, яка утворена річковими наносами і заливається річковими водами під час повені. Вона лежить вище меженного рівня води і періодично затоплюється під час повені. Утворюються заплави майже на всіх рівнинних і гірських річках, за винятком ділянок з порогами і водоспадами та вузьких ущелин. Формуються внаслідок бокової ерозії річища. У будові заплави беруть участь різні типи алювіальних відкладів, потужність яких залежить від глибини річки і висоти рівня води під час повені. За морфологічними особливостями розрізняють заплаву прируслову, центральну і притерасну. Рельєф заплав ускладнений прирусловими валами, гривами, старицями, дюнами, останцями першої надзаплавної тераси та ін. У малих річок ширина заплави переважно 300-500 м, до 1-2 км. В межах заплав є родовища піску, торфу, болотних залізних руд тощо. Рослинність переважно лучна, поширені чагарники; центральні і притерасні ділянки заплав великих річок часто вкриті ділянками заплавних лісів. Різноманітний тваринний світ заплав, особливо багато птахів. Використовують заплави як сіножаті, випаси, для вирощування овочів тощо. Значна частина заплав річок України меліорована.
Річкові (берегові) тераси – схили річкової долини зі слідами врізування русла у дно долини в минулі епохи. Річкові тераси – це ті території, які в минулому також були заплавами. Тераса утворюється внаслідок циклічної акумулятивної та ерозійної діяльності води. Терасовані схили річкових долин мають східчастий профіль. Вищі тераси старші за віком. Вони разом з корінним берегом можуть утворювати вододіли. Другу терасу (першу надзаплавну) в лісовій та лісостеповій зоні ще називають боровою, оскільки природною рослинністю тут були бори. Утворена вона, переважно, пісками. Рослинний покрив. Непорушена річкова долина мала свій характерний рослинний покрив. Створення своєрідного мікроклімату та режиму зволоження за рахунок водотоку сприяє певній незалежності біоценозів заплави річки від оточуючих фізико-географічних умов, тому ландшафти заплав різних типів річок України схожі за своєю структурою. Типовими природними комплексами заплав є: арени свіжонамитих наносів (алювіальні для рівнинних, галькові – для гірських), луки різного ступеня зволоженості, болота, заплавні ліси (вологі і перезволожені – вербняки, вільшаники, осокірники; більш сухі – діброви та субори). Особливі угруповання – шелюжники та чагарникові зарості прибережного валу. Водотік – специфічне середовище існування, більш-менш вирівняне за екологічними умовами по всій довжині незалежно від природної зони. Тому водна рослинність однотипна (азональна) в межах України. Зарості розташовуються у вигляді смуги вздовж берегів водотоку. Характерна поясність у розподілі рослин: водно-болотні угруповання, за ними розташовується пояс латаття, далі – занурених водних рослин.
Основу заплавних ландшафтів складають злаково-різнотравні луки. Злаки переважно представлені угрупованнями багаторічних дернинних трав, звичайними є також види з родини бобових. У понижених ділянках рельєфу лука переходить у мокру злаково-осокову луку чи осокове болото (переважають угруповання осок, татар-зілля (на Поліссі), ситників, хвощів).Цей тип рослинності історично виник і підтримувався завдяки діяльності людини: регулярні сінокоси призводили до викошування паростків дерев, кущів, що вселялися на ділянках. Це запобігало поширенню чагарникової та лісової рослинності. Лука, на якій не відбувається сінокосів, поступово “дичавіє” і перетворюється на заплавний ліс. У Лісостепу та Степу на підвищених ділянках та схилах серед звичайних лучних видів з’являються степові рослин. Луговина заплави складена багаторічними травами, що добре переносять тимчасове затоплення і коріння яких щільно переплітається між собою, добре закріплюючи ґрунт. Це потужний природний бар’єр на шляху повеневих та паводкових вод, який запобігає розмиванню ґрунту. Він, наче губка, вбирає в себе і зв’язує органічні і хімічні речовини, що несе водний потік, запобігаючи їхньому привнесенню до річки.
На перезволожених ділянках формується болотна та прибережно-водна рослинність, що відіграє роль потужного біофільтра на шляху природного стоку. Наявність рідкісних видів рослин і тварин, безліч птахів роблять ці ділянки унікальними. Болотисті заплави особливо характерні для поліських річок, де утворилися надзвичайно потужні відкладення торфу. Торфові ґрунти багаті на органічні речовини і дуже родючі. Проте, після меліорації вони швидко виснажуються. Завдяки своїй легкій структурі і порушенню природного рослинного покриву вони надзвичайно швидко вивітрюються (потерпають від вітрової ерозії) і на їхньому місці утворюється пустка.
Подекуди на заплаві зустрічаються заплавні ліси. Понижені ділянки заплави займають вільшаники та вербняки. Заплавні тераси займають бори та діброви. На піщаних грядах вздовж русла (по береговому валу) ростуть верби Типовою природною рослинністю водозбірних басейнів України були ліси. Річка, що текла під покровом лісу, менше потерпала від випаровування. Розширення сільгоспугідь призвело до різкого скорочення лісів на території водозборів.
Серед природних ландшафтів долини ліс має найбільше водоохоронне і регулююче значення у житті малих річок. Ліс, впливаючи на інтенсивність сніготанення і водовіддачі від злив, а також на швидкість стікання води поверхнею водозбору, визначає водний режим річки: знижує максимуми повеней і паводків, збільшує їх тривалість, сприяє переведенню частини поверхневого стоку у підземний, захищає ґрунти від ерозії, а річки – від замулення. Цьому сприяли зімкнуті крони дерев, підлісок та потужна коренева система рослин. Річка, що текла під покровом лісу, менше потерпала від випаровування.
Важлива водоохоронну роль лісу в захисті берегів водойм і річок від руйнування, особливо під час повеней і паводків. В Україні були проведені роботи з посадок лісосмуг на берегах річок і водойм. Кожна природна зона України мала свій “характерний” (зональний) тип лісу. Характерне для річкових басейнів України:
Лісової зони:
· переважання хвойних та змішаних лісів (ліси з домінуванням сосни та значною часткою берези) на піщаних та супіщаних ґрунтах і чорновільшаників на болотистих ґрунтах притерасних понижень;
· значна лісистість водозборів – до 20-40%;
· значна частка болотних комплексів та меліорованих територій;
Лісостепової зони:
· переважання широколистяних лісів на суглинках та чорноземах, проте їх частка в загальній площі водозбору значно менша (до 10%, зрідка 15-20%); хвойні ліси зустрічаються зрідка;
· значне підтоплення вздовж водотоку територій, зайнятих очеретовими угрупованнями;
· елементи остепнення на підвищених ділянках рельєфу;
· підвищена можливість ерозійних процесів;
Степової зони:
· практично повне зникнення лісів; як залишки лісової рослинності (не більше 1-3% від площі водозбору) по балкам, ярам та улоговинам зустрічаються низкорослі криволісся з домінуванням дуба та чагарників; на півдні України цей тип лісу має назву “байрачний” (переважає дуб черешчатий), у степових та передгірських районах Криму – дубки, шибляки (переважає дуб пухнастий, дуб скельний);
· утворення суцільних плавневих масивів у зоні підтоплення;.
· значна засоленість ґрунтів та ерозійна активність;
Гірським річковим басейнам:
· значна лісистість (на окремих річках Карпат вона може сягати 80%);
· поясність у розподіленні природних комплексів, тобто, поступова зміна поясних ландшафтних і рослинних комплексів по долині зверху до низу, що зумовлюється поперечним розташуванням долин гірських річок і проходженням водотоку, як правило, всіх висотних поясів.Тільки та річка, в долині якої максимально збереглися природні комплекси, здатна до повної саморегуляції та самоочищення.