Дипломная работа: Водные ресурсы Среднего Урала

При этом у каждойконкретной реки изменяется водность, т. е. относительная величина речного стока за тот или иной период по сравнению со средним стоком этой же реки за многолетний период или за другие периоды.

В водном режиме и водности рек выделяют прежде всего вековые, многолетние, внутригодовые (сезонные) и кратковременные колебания. Вековые колебания водности рек отражают вековые изменения климатических условий и увлажнения материков с периодом сотни и тысячи лет. О вековых колебаниях водности рек известно мало, хотя палеогеографические исследования и свидетельствуют о том, что в истории различных регионов планеты были периоды, когда водность рек была существенно больше, чем сейчас.

Многолетние колебания водности рек также имеют в основном метеорологическую природу. Периодичность таких колебаний — десятки лет. О многолетних изменениях водности за последние 50— 100 лет известно значительно больше, чем о вековых колебаниях. Данные непосредственных наблюдений свидетельствуют о том, что многолетним колебаниям подвержен и суммарный сток всех рек земного шара и сток отдельных рек [ 22, с. 119 ].

При анализе многолетних колебаний водности рек следует различать естественную и антропогенную изменчивость. Первая из них обусловлена лишь метеорологическими факторами, вторая — искусственным изменением стока (забором вод на хозяйственные нужды, безвозвратными потерями стока, сопутствующими преобразованию режима рек, например, созданию водохранилищ).

У таких рек Среднего Урала, как Исеть, Пышма и др. четко прослеживается систематическое уменьшение водности, обусловленное антропогенными факторами.

Внутригодовые (сезонные) колебания водности рек обусловлены сезонными изменениями составляющих водного баланса речного бассейна и связаны с источниками питания.

Климатические условия обуславливают режим питания рек. Влияние климата на реки проявляется через источники питания: дождевое, снеговое, грунтовое (подземное), ледниковое, смешанное [ 27, с. 106 ]. Знание режима важно для планирования работы ГЭС, транспорта, лесосплава, рыбного хозяйства, орошения. Реки Среднего Урала района питаются преимущественно талыми снеговыми водами, составляющими обычно более половины их годового стока. Важное значение в питании большей части рек (кроме карстовых районов) имеет дождевое питание и грунтовые воды (см. рис. 3), хотя количество осадков холодного периода значительно меньше, чем летнего. Это связано с тем, что дожди расходуются не только на поверхностный сток, но идут и на испарение, и на просачивание в почву, и на поглощение растительностью.

Благодаря усиленной конденсации атмосферных осадков в горах и предгорьях Уральские горы сильно повышают водность горных, а также равнинных рек района, нарушая широтную зональность в распределении стока. Средний годовой сток достигает в высоких частях Среднего Урала 20 – 12 л / сек. с 1 км² [ 24,с. 76 ].

В таблице 2 представлены колебания воды в некоторых реках Среднего Урала.

Таблица 2

Среднее внутригодовое распределение стока рек Среднего Урала (в процентах от годового) (по данным справочника водных ресурсов )

Река	Пункт	Весна	Лето	Осень	Зима	Всего
Нейва	Алапаевск	40,5	23,9	18,7	16,9	100
Исеть	Двуреченск	34,6	34,2	15,0	16,2	100
Тагил	Махнево	43,0	27,8	13,1	16,1	100
Вишера	Вишерский завод	54,2	16,6	15,6	13,6	100
Косьва	Губаха	41,1	36,0	14,4	8,5	100

Рис. 3. Внутригодовое распределение стока рек СреднегоУрала Нейвы и Исети по временам года

Кратковременные колебания водности рек могут быть прежде всего естественными и обусловленными как метеорологическими факторами так и геологическими процессами [ 26, с. 72 ]. В качестве примера кратко-временных колебаний водности рек можно привести резкие дождевые паводки.

Кратковременные колебания водности рек могут быть обусловлены и антропогенными факторами. К числу таких колебаний относятся пропуски в нижние бьефы гидроузлов.

Когда говорят о колебаниях водности рек, то имеют в виду прежде всего изменениястока воды. Однако одновременно с изменением стока воды в реках изменяются и другие характеристики, например скорость течения и уровень воды, т. е. высота поверхности воды в данном створе реки. В большинстве случаев колебания уровня воды следуют за колебаниями стока и ими определяются.

Речной сток — главный элемент возобновляемых водных ресурсов. Это одновременно и процесс стекания воды в речных системах и характеристика количества стекающей воды [ 26, с. 74 ]. Сток воды – один из важнейших физико – географических и геологических факторов. Сток включает поверхностную и подземную части. Поэтому практически любое использование вод в народном хозяйстве сказывается на режиме рек. Например, забор подземных вод в большинстве случаев рано или поздно должен отразиться на режиме рек, связанных с грунтовыми водами.

На Урале и в Приуралье много рек и речек, суммарный сток которых превышает 150 км³ в год (Черняев) [ 27, с. 113 ]. Наиболее полноводные те, что начинаются назападных склонах и несут свои воды в Каму или Печору, менее водоносны реки восточного склона, принадлежащие бассейну Оби.

Наиболее крупные реки Среднего Урала: Сысерть, Чусовая, Исеть, Пышма, Тагил, Салда, Ляля, Сылва. Тура и ее притоки: Тагил, Нейва, Реж, Пышма, а также Исеть тоже начинаются на Среднем Урале.

На юго – западе Свердловской области в горах и западных предгорьях Среднего Урала течет одна из самых известных уральских рек – Чусовая). К югу от Чусовой среди западных предгорий протекает Уфа. Из притоков Уфы наиболее значительны реки Бисерть, Серга, собирающие воды в горной полосе Среднего Урала. При формировании речной сети и размыве истоки рек обоих склонов Уральского хребта сближались между собой и нередко происходил даже перехват верховьев одних рек другими. Расстояние между истоками рек западного и восточного склонов составляет иногда лишь несколько километров или несколько сотен метров. Это облегчает их соединение в местах понижения хребта, например в бассейнах Чусовой, Исети и Тагила.

Большое влияние на гидрографию района оказывают горы. Быстрое течение, пороги, обилие камней, узкое усло являются отличительными особенностями горных участков многих рек. Прорываясь через хребты, горные потоки мчат свои воды в каньонах, достигающих местами 80 – метровой высоты. Они успокаиваются, протекая по широким продольным понижениям между хребтами, но снова делаются быстрыми, прорезая хребты и увалы. Особенно живописна долина Чусовой, которая врезаясь в горные породы, образует многочисленные береговые утесы.

Стекая по ступенчато падающим западным склонам и прорезая холмы предгорий, реки постепенно утрачивают черты горных рек [ 27. с. 85]. На восточной стороне гор реки быстрее теряют горный характер.

Речной сток - это результат трансформации атмосферных осадков в процессе их стекания по водосбору (поверхностным, внутрипочвенным, грунтовым путем) и в русловой сети. Он образуется под влиянием комплекса факторов (климатических и факторов подстилающей поверхности), роль и вклад которых в формирование различных характеристик стока неодинаковы, что зависит не только от вида (годовой, сезонный, максимальный, минимальный), но и от продолжительности осреднения стока (текущий, средний, многолетний) [ 27, с. 38 ].

В условиях замкнутых водосборов, когда водоток полностью дренирует воду со всей водосборной площади, средний многолетний годовой сток зависит главным образом от климатических показателей - осадков и испарения. Остальные факторы (почвы, растительность, рельеф, озера, болота, размер бассейна, его морфометрия) влияют на средний сток постольку, поскольку они влияют на осадки и испарение.

По внутригодовому распределению стока реки Среднего Урала принадлежат к группе с весенним половодьем. На весну приходится 40 – 60 % и более объема годового стока [ 27, c. 124 ]. Гидрологический режим горных рек (горные участки рек Исети, Чусовой и др.) отличается рядом особенностей. Вследствии слабой естественной зарегулированности стока в горах в период весеннего половодья уровни воды колеблются весьма резко. Интенсивные летние ливни, особенно характерные для восточного склона, при малой проницаемости горных почв и крутых уклонах вызывают мощные паводки, иногда превосходящие весенние.

Весенние разливы принимают иногда характер катастрофических наводнений. Годовые амплитуды уровней достигают местами 8 – 12 м, и реки разливаются на многие километры. Это нередко требует сооружения дамб, более низких мостов, устройства временных переправ, затрудняет заселение низких, часто затопляемых берегов. В то же время подъемы воды делают на короткий срок пригодными для сплава даже небольшие реки и способствуют повышению плодородия пойменных почв.

Влияют на речной сток и многочисленные виды хозяйственной деятельности в речных бассейнах, на первый взгляд с реками непосредственно и не связанные. В этом проявляется важная роль природных вод как индикаторов состояния природной среды в целом.

Уравнение баланса годового стока для