Повний об'єм води у ставку складається з корисного об'єму, мертвого об'єму, об'єму на втрату води та резервного об'єму.

Корисний обсяг

Корисний обсяг ставка (V корисний) включає кількість води, яка йде на задоволення потреб водопостачання населеного пункту (V 6ит), зрошення розсадників (V орош), для протипожежних цілей (V пож) і називається корисною водовіддачею ставка.

V корисний = V орош + V пож + V побут, м 3 (6)

V орош =43000 м 3

У цій роботі на пожежогасіння та розрахунок не ведеться.

V корисність = V орош + V побут, м 3 (7)

V корисність =43000 м 3

Мертвий обсяг

Величину мертвого обсягу ставка визначають:

за кількістю наносів, що надходять у ставок із водозбірної площі; за санітарними нормами з метою зменшення прогрівання води влітку та зниження процесів розкладання та гниття рослинних та тваринних залишків у ставку постійно повинно бути не менше 0,5-1,0 м води;

по мінімальній товщині шару води в ставку при риборозведенні (при розведенні дзеркального коропа і линя шар води в ставку повинен бути не менше 0,5 м); так як дно ставка похило, то товщина мертвого шару в найбільш глибокому місціу греблі має бути 2-3,5м;

3) по глибині промерзання води (0,5-1,5 м) - дно ставка не повинно промерзати, так як у ньому утворюються тріщини, що викликають витік води із ставка.

При попередньому розрахунку мертвий обсяг (V MO) приймається рівним 15% корисного обсягу.

V мо = 0,15 · V корисний = 0,15 · 43000 = 6450м 3 .

Розрахована величина мертвого об'єму відкладена на топографічній характеристиці за кривою об'ємів і певна глибина води, що відповідає попередньо розрахованому мертвому об'єму, становить менше 1,5м (глибина мертвого рівня встановлюється з урахуванням санітарних вимог і цілей проектування ставка), тому встановлюємо горизонт 5м. На топографічній характеристиці вказується уточнена позначка горизонту мертвого обсягу (ГМО) та визначається величина мертвого обсягу.

V мо =70000м 3 .

Сума мертвого та корисного обсягів становитиме проміжну величину - розрахунковий обсяг

V розрахун = V корисний + V мо, м 3 (8)

V розрахунків =43000+70000=113000м 3 .

Розрахунковий обсяг відкладають на топографічній характеристиці і визначають за кривою батиграфічної площа дзеркала води на горизонті мертвого об'єму і рівні розрахункового об'єму для подальших розрахунків.

S гмо = 108000м 2;

S розрахунок = 148000м 2 .

Обсяги втрат

Втрати води із ставка визначають для того, щоб встановити, скільки води можна взяти з нього для корисного споживання. Вода, накопичена в ставку, не може бути повністю використана для корисних цілей, так як частина її втрачається, тому при визначенні обсягу втрат враховуються втрати на випаровування, фільтрацію, замулення та льодоутворення.

V втрат = V ісп + V ф + V з + V льод. (9)

Втрати води на випаровування (V ісп) з водної поверхні (випаровуваність) залежать від температури води та повітря, вологості повітря та швидкості вітру. Шар втрат на випаровування можна визначити за спеціальними картами (Зайкова, Полякова) або за формулою

П ісп - шар води на випаровування визначається по карті ізоліній випаровування (Б. Д. Зайкова) або приймається для лісостепової зони -0,6 м, для лісової зони -0,4-0,5.

Так як Республіка Татарстан розташовується на двох зонах, то візьмемо середньоарифметичне 0,5.

S гмо – площа дзеркала води на горизонті мертвого об'єму, м2;

S розрах- Площа дзеркала води на горизонті розрахункового об'єму, м2.

Втрати на фільтрацію (V ф ) розраховують за формулою (10), підставляючи замість шару води на випаровування (П ісп) величину шару води на фільтрацію (П ф). Фільтрація води з ставка відбувається через тіло греблі, в обхід її, під греблею, через ложе ставка і величина її залежить від водопроникності та механічного складу ґрунту, форми берегів. За рекомендаціями проф. М.В.Потапова приблизно шар фільтраційних втрат на рік можна приймати за таблицею (табл. 2).

Таблиця 2

Втрати води на фільтрацію із ставків

Втрати води за рахунок замулення (V з ) залежать від стану водозбору, ступеня його розораності та зліснення. При розораному водозборі замулення може досягати 20-22 см на рік. З метою зменшення твердого стоку та замулювання ставків доцільно залишати нерозорану 20-30 м смугу навколо ставка і проводити заліснення берегів балки. Втрати на замулення також розраховують за такою формулою:

(12) П з = 0,2м

Втрати на льодоутворення не враховуємо, оскільки вода з ставка використовується тільки для зрошення.

Обсяги втрат сумуємо за формулою (9)

V втрат = 37000 +111000 +14800 = 162800м 3

Загальний корисний обсяг ставка складається з мертвого та корисного обсягів та обсягу втрат.

V нпг = V мо + V корисний + V втрат =43000+70000+162800= 275800м 3

Знайдений обсяг відкладається на топографічній характеристиці, рівень води називають нормальним підпірним горизонтом (НПГ). Це вищий підпірний рівень, який гребля може підтримувати протягом тривалого часу за нормальної експлуатації всіх споруд.

За графіком визначають площу дзеркала води на цьому горизонті.

S нпг = 270000 м 2

Резервний (форсувальний) обсяг

В результаті весняного сніготанення, тривалих злив з водозбірної площі в ставок може надходити велика кількість води. У цьому випадку обсяг припливу буде перевищувати витрати води, і вода в ставку може підніматися над НПГ. Обсяг форсування (резервний обсяг) розташований вище НПГ служить для збереження паводкових вод, що пропускаються через водоскидні споруди. Найвищий горизонт при пропуску найбільшої весняної повені називають максимальним підпірним горизонтом високих вод (ГВВ).

Збільшення позначки ГВВ над НПГ підвищує висоту, отже, вартість спорудження греблі. Однак при цьому знижується вартість водоскидної споруди (за рахунок зменшення її розмірів, що розраховуються на меншу витрату). Зменшення скидної витрати пояснюється регулюючим впливом ставка, так у ставку між НПГ та ГВВ тимчасово затримується частина обсягу паводку. Оскільки обсяг ставка 275800 м 3 візьмемо на форсування 1,5м.

По батиграфічним кривим визначають площу та обсяг ставка на ГВВ.

S гвв = 490000м2

Як зазначалося, ставки та водоймища затримують і регулюють місцевий стік, тобто. стік періодично діючих (тимчасових) водотоків. Ці водотоки найчастіше представлені сухими балками, ярами та лощинами, верхів'ями річок. Весь річний стік або переважна його частина утворюється в результаті сніготанення і проходить за короткий період весняної повені. Частка дощового стоку відносно невелика і важко піддається обліку, а посушливі періоди нікчемна або зовсім відсутня. Деякі балки мають ґрунтове харчування протягом усього року, що утворює так званий живий струм. Але цю дуже незначну частину річного стоку дуже важко врахувати, тим більше передбачити зміни в ґрунтовому живленні після будівництва ставка і викликаного цим підпору ґрунтового потоку.

Таким чином, нормою стоку для ставків і водойм можна вважати середній стік весняної повені. Для визначення норми стоку користуються картами ізоліній, де показаний середній шар весняного стоку в міліметрах і значення СV весняного стоку).

Коефіцієнт асиметрії приймемо рівним подвоєним коефіцієнтом варіації, тобто CS = 2CV.

Відсоток забезпеченості визначає кількість років (зі 100), протягом яких гарантується задоволення заданої потреби у воді.

Наприклад, забезпеченість 80 % означає, що задана потреба задовольняється в середньому 80 років зі 100 або 8 років із 10. Протягом 20 років зі 100 або в середньому 1 раз на 5 років можливе незадоволення заданої потреби у воді.

Забезпеченість 90% означає, що перебої в подачі потрібної кількості води очікується в середньому один раз на 10 років і т.д. Зазвичай приймається наступна розрахункова забезпеченість, %:

при сільськогосподарському водопостачанні – 90 % і більше;

при зрошенні – 75-80 %

Іноді водойму використовують для зрошення та водопостачання одночасно. При цьому забезпеченість враховується як для зрошувального водоймища, але при експлуатації вживаються заходи щодо забезпечення насамперед водопостачання.

Обсяг стоку будь-якої забезпеченості, у тому числі 80%, визначається за формулою:

W80% = бУ80% А 1000 = 0,73 13 28 1000 = 265 720 м3, (1.9)

де W80% - обсяг стоку, м3 , б-коефіцієнт, що враховує зменшення величини стоку в результаті агромеліоративних заходів у різних природних зонах Поволжя, У80% - стік 80% забезпеченості, мм, що визначається по карті ізоліній весняного стоку 80% забезпеченості для Радянського району, А - водозбірна площа км2

Регулювання поверхневого стоку в штучних водоймищах буває річним або багаторічним.

Річне регулювання застосовується у тих випадках, коли стік розрахункового року за забезпеченістю достатній для задоволення заданої потреби у воді з урахуванням втрат. Якщо стік розрахункового року покриває потреби у воді, переходять на багаторічне регулювання. Та частина обсягу водойми, яка витрачається на покриття недоліків стоку в багаторічному розрізі, називається ємністю багаторічного регулювання (VMH). Обсяг, що забирається щорічно з ставка на корисне споживання (водопостачання, зрошення та ін), називається корисною віддачею (U0).

Сума обсягів корисної віддачі та річних втрат на випаровування (EДоп), фільтрацію (Ф) та льодоутворення (Vл) називається обсягом річного споживання (UT). При річному регулюванні втрати на льодоутворення враховуються у водоймах, що використовуються для цілорічного водопостачання, та не враховуються у водоймах сезонної (літньої) дії (сезонне водопостачання, зрошення). При багаторічному регулюванні щорічних втрат на льодоутворення не відбувається: лід навесні тане, і вода, з якої він утворився, зберігається у водоймі. Місткість ставка складається з обсягу води, необхідного для зрошення та водопостачання Vплз, тобто. корисного об'єму Vплз = Wop + Wвод=77 500+25 000=102 500 м3, мертвого об'єму VM0, об'єму втрат на фільтрацію та випаровування hnот Для підрахунку об'єму води на зрошення треба середню зрошувальну норму брутто помножити на площу зрошення.

Wор = . fор = 3100 25 = 77 500 м3 (1.10)

Об'єм води на водопостачання розраховується залежно від учасників водогосподарського комплексу та додається до Wop.

Можливу площу зрошення на місцевому стоку для окремих водозборів можна визначити за такою формулою:

Де fор – можлива площа зрошення місцевого стоку певного водозбору, га; А - водозбірна площа басейну (водозбору), км2; hp – розрахунковий шар стоку заданої забезпеченості; б - коефіцієнт корисної водовіддачі проектованих ставків у басейні, що розглядається; n – ККД зрошувальних систем, для закритих систем n = 0,9-0,95; відкритих систем

n = 0,6-0,7; Мср - середня зрошувальна норма зрошуваної сівозміни на середньосухий рік, м3/га.

Ерозійна діяльність поверхневого стоку, затримуваного ставками, нерідко призводить до відкладення у яких значної кількості наносів, інакше кажучи, до замулення.

При значній кількості наносів, що надходять у ставок він може в короткий період замулюватися настільки, що перестане забезпечувати необхідний обсяг водоподачі. Можливий також повний вихідз ладу ставка внаслідок замулення. Тому при розрахунку ставка і, насамперед щодо його мертвого обсягу, враховують ймовірне надходження наносів. Слід зазначити, що дані про твердому стоку з малих водозборів сильно розходяться між собою. Найбільш надійним способом встановлення обсягу відкладених наносів слід вважати спосіб аналогії з даними сусідніх ставків. Для використання водойми за призначенням протягом досить тривалого терміну необхідно захистити його корисний обсяг від занесення наносами. Усі наноси, що потрапляють у ставок, повинні відкладатися на дні мертвого обсягу. Тому мертвий обсяг слід перевіряти на замулення. Термін замулення мертвого обсягу приймають не менше 50 років.

Для орієнтовного визначення річного стоку наносів користуються формулою:

Wт==0,177 тис. м3 (1.12)

де С0 - норма річної каламутності, г/м3; W0 - річний стік наносів, м3; m - 10% донних наносів від завислих; д - транзитна частина наносів, скиданих через водоскидний канал на дно балки, тобто. в нижній б'єф водосховища, д = 0,3;

готл – маса наносів, т/м3.

Знаючи твердий стік за рік, встановлюють термін замулювання ставка (Т) за виразом:

Т = Vм.о. / WT = 114/0,1773 = 643 року (1.13)

де Vм.о – мертвий обсяг водосховища.

Мертвий обсяг є невикористовуваним обсягом води ставка. Мертвий обсяг та горизонт мертвого обсягу визначаються залежно від умов та вимог.

Командування (ставок, водоймище) призначається для самопливного зрошення певної площі. У цих випадках горизонт мертвого обсягу визначається найвищою відміткою зрошуваної ділянки, з урахуванням ухилу самопливного каналу.

Робота насосів стаціонарної насосної установки, розташованої на березі. Горизонт мертвого обсягу слід призначати з урахуванням висотного розміщення насосів та допустимої висоти всмоктування.

Риборозведення. Багато ставків, у яких розлучається риба, щоосені випорожнюють для її вилову. Якщо ж ставок експлуатується цілий рік і риба в ньому зимує, то мертвий обсяг та його глибина з урахуванням льодоутворення повинні забезпечувати рибі достатню площу, корм та повітря.

Санітарні та протималярійні вимоги. Відповідно до них глибина води в ставках у греблі влітку має бути не менше 2-3 м.

Щоб отримати позначку рівня (112 м V Умо) до позначки дна на топографічній характеристиці додають 2-3 м і проводять горизонтальну лінію через отриману позначку до перетину лінії УМО з кривою V = f(Н), перпендикуляр опускають на шкалу об'ємів і відраховують по ній УM0 (див. рис. 1.2).

Повний обсяг ставка визначають як суму корисного та мертвого обсягів:

VПОЛ=VПЛЗ +VМО=102,5+118=220,5 тис м3 (1.14)

За величиною повного обсягу на топографічній характеристиці (рис. 1.2) визначають позначку V НПУ без урахування втрат. Потім V НПУ визначають з урахуванням втрат, додаючи до НПУ шару втрат. Допустимо V НПУ= 112,65 м, hпот = 0,592 м, тоді з урахуванням втрат V НПУ дорівнюватиме 112,65 м + 0,592 = 113,1 м. Отримана НПУ з урахуванням втрат уточнюється розрахунком:

де щнпу, щумо - площі дзеркала при відповідних відмітках, зняті з топографічної характеристики (див. рис. 1.2).

Виходячи з цього підраховують весь обсяг води в ставку і остаточно приймають позначку V НПУ та обсяг, тобто. V HПУ = VМО + VПЛЗ + Wпот = 102,5 +118 +101,074 = 321,574 тис. м3

Знаючи розрахунковий стік та планову віддачу, ведемо розрахунок водосховища сезонного регулювання попередньо без урахування втрат, а потім остаточно з урахуванням втрат на випаровування та фільтрацію (табл. 1.5).

При таблично-балансовому розрахунку водогосподарський рік встановлюємо з максимального надходження води з водозбору (з IV місяця). Планову віддачу, тобто. обсяг води, що йде на зрошення та водопостачання, розподіляємо по місяцях наступним чином: рівномірно Wвод на кожен місяць водогосподарського року плюс Wop - на вегетаційний період.

Розподіливши віддачу (U) по місяцях, визначаємо кінцеві наповнення водоймища (ставка). Розрахунок ведемо з моменту випорожнення ставка (з початку водогосподарського року від величини VM0) вперед по ходу часу в році шляхом додавання розрахункового стоку WP та обчислення віддачі, що витрачається. У гр. 4 табл. 1.5 при розрахунку кінцевих наповнень, якщо обсяг виходить більше повного Vпол, записуємо величину повного обсягу (Vпол), а надлишки, які становитимуть величину скидання (S), заносимо в гр. 5.

Потім ведемо розрахунок з урахуванням втрат. Для цього визначаємо середні обсяги:

Vср = (Vн + Vк) / 2 (1.16)

де VH та VK - обсяги ставка на початок і кінець місяця (за даними табл. 1.5).

Середню площу дзеркала щср (гр. 7) знаходять за топографічною або об'ємною характеристикою, гр. 10 розраховують обсяг втрат WПOT = щср hпот, шар втрат hпот у міліметрах по місяцях беруть із табл. 1.4. Розраховані втрати hпот в міліметрах переводять у метри і отримують віддачу з урахуванням втрат, рівну Vплз.

За результатами регулювання будують графіки роботи водосховища – кінцевих наповнень (VК) з урахуванням та без урахування втрат (див. табл. 1.5 та рис. 1.3).

Таблиця - Розрахунок водосховища сезонного регулювання

	Розрахунковий стік Wp	планова віддача Up	Наповнення без урахування втрат	Розрахунок втрат	Наповнення з урахуванням втрат
другий варіант	пор. обсяг Vср	середня площа дзеркала wср.	разом втрат VП	сток мінус віддача та втрати	другий варіант

1). Розраховуємо загальний обсяг води у ставках кожної категорії.

Для розрахунку загального обсягу води в ставках є спеціальна формула, якою ми і користуватимемося:

W = S кат × H ср,

де W – загальний обсяг ставків певної категорії (м3);

S кат – загальна площа водного дзеркала ставків категорії (м2);

H ср – середня глибина ставків цієї категорії (м).

а). Розрахунок обсягу води для нерестових ставків. Потрібно знайти добуток загальної площі ставків (0.9 га, або 9000 м2) та середньої глибини ставків (0.5 м):

W нер = 9000 × 0.5 = 4500 м 3 (обсяг води в нерестових ставках).

б). Розрахунок обсягу води для виростних ставків. Потрібно знайти добуток загальної площі ставків (23.2 га, або 232000 м 2 ) та середньої глибини ставків (1.2 м):

W вир = 232000 × 1.2 = 278400 м 3 (обсяг води у виростних ставках).

в). Розрахунок обсягу води для нагульних ставків. Потрібно знайти добуток загальної площі ставків (224 га, або 2240000 м 2 ) та середньої глибини ставків (1.5 м):

W наг = 2240000 × 1.5 = 3360000 м 3 (обсяг води у нагульних ставках).

г). Розрахунок обсягу води для зимувальних ставків. Потрібно знайти добуток загальної площі ставків (2.2 га, або 22000 м2) та середньої глибини ставків (2.2 м):

W зим = 22000 × 2.2 = 48400 м 3 (обсяг води у зимувальних ставках).

д). Розрахунок обсягу води для літньо-маточних ставків. Потрібно знайти добуток загальної площі ставків (0.4 га, або 4000 м2) та середньої глибини ставків (1.5 м):

W лм = 4000 × 1.5 = 6000 м 3 (обсяг води у літньо-маточних ставках).

е). Розрахунок обсягу води для літньо-ремонтних ставків. Потрібно знайти добуток загальної площі ставків (2.2 га, або 22000 м2) та середньої глибини ставків (1.5 м):

W лр = 22000 × 1.5 = 33000 м 3 (обсяг води у літньо-ремонтних ставках).

ж). Розрахунок обсягу води для карантинних ставків. Потрібно знайти добуток загальної площі ставків (2 га, або 20000 м2) та середньої глибини ставків (1.3 м):

W кар = 20000 × 1.3 = 26000 м 3 (обсяг води у карантинних ставках).

2). Розраховуємо витрати води на наповнення ставків різних категорій.

де W нап - загальний обсяг ставків певної категорії (м3); t (добу) - час, необхідний для наповнення ставків (добу) (табл. 2.1); 86400 – коефіцієнт переведення доби на секунди.

Таблиця 2.1

Тривалість наповнення ставків на добу

Категорія ставків	Найменування	Спуск
	одного ставка	Усіх ставків	Одного ставка	Усіх ставків
	рекомендована	допустима	рекомендована	припусти-травня
Нерестові	0,1	-		0,1	-
Виростні	10-15	до 20		3-6
Нагульні, площа ставка до 50 га	до 15	-	-	до 10	-	-
Площа ставка понад 100га	не більше	-	Обґрунт. проектом	до 15	-	-
Зимувальні	0,5-1	1,5	до 10	0,2-0,5	-	-
Літньо-маточні		-	-	0,5	-	-
Літньо-ремонтні		-	-	0,5	-	-
Карантинні	0,3-0,5	-	-	0,2-0,3	-	-

а). Розрахунок витрати води на наповнення нерестових ставків.

Для початку необхідно порахувати тривалість наповнення нерестових ставків. Дотримуючись нормативів, ми знаємо, що на наповнення однієї ставки потрібно 0.01 добу, тому що у нас 9 нерестових ставків, то час необхідний для їх наповнення буде рівним:

9 × 0.01 = 0.09 добу.

Підставляємо у формулу розрахований нами об'єм води ставків даної категорії (4500 м 3 ) та час наповнення (0.09 діб):

Q нап = = 0.579 м 3 /с ≈ 0.6 м 3 /с (витрата води на наповнення нерестових ставків).

б). Розрахунок витрати води на наповнення виростних ставків.

Для початку необхідно порахувати тривалість наповнення виростних ставків. Дотримуючись нормативів, ми знаємо, що на наповнення одного ставка потрібно від 10 до 15 діб (ми приймемо значення, що дорівнює 10-ти діб), так як у нас 2 виростні ставки, то час необхідний для їх наповнення буде одно:

2 × 10 = 20 діб.

Підставляємо у формулу розрахований нами об'єм води ставків даної категорії (278400 м 3 ) та час наповнення (20 діб):

Q нап = = 0.161 м 3 /с ≈ 0.2 м 3 / с (витрата води на наповнення виростних ставків).

в). Розрахунок витрати води на заповнення нагульних ставків.

Для початку необхідно порахувати тривалість наповнення нагульних ставків. Дотримуючись нормативів, ми знаємо, що на наповнення однієї ставки потрібно до 15 діб (ми приймемо значення, що дорівнює 15-ти діб), так як у нас 4 нагульних ставки, то час необхідний для їх наповнення буде одно:

4 × 15 = 60 діб.

Підставляємо у формулу розрахований нами об'єм води ставків даної категорії (3360000 м 3 ) та час наповнення (60 діб):

Q нап = = 0.648 м 3 /с ≈ 0.6 м 3 / с (витрата води на наповнення нагульних ставків).

г). Розрахунок витрати води на наповнення зимувальних ставків.

Для початку необхідно порахувати тривалість наповнення зимувальних ставків. Дотримуючись нормативів, ми знаємо, що на наповнення одного ставка потрібно від 0.5 до 1 доби (ми приймемо значення, що дорівнює 1-й добі), так як у нас 7 зимувальних ставків, то час необхідний для їх наповнення буде дорівнює:

7 × 1 = 7 діб.

Підставляємо у формулу розрахований нами об'єм води ставків даної категорії (48400 м 3 ) та час наповнення (7 діб):

Q нап = = 0.08 м 3 /с ≈ 0.1 м 3 / с (витрата води на наповнення зимувальних ставків).

д). Розрахунок витрати води на наповнення літньо-маточних ставків.

Для початку необхідно порахувати тривалість наповнення літньо-маточних ставків. Дотримуючись нормативів, ми знаємо, що на наповнення одного ставка потрібна 1 доба, так як у нас 2 літньо-маточних ставка, то час необхідний для їх наповнення буде рівним:

2 × 1 = 2 добу.

Підставляємо у формулу розрахований нами об'єм води ставків даної категорії (6000 м 3 ) та час наповнення (2 сут.):

Q нап = = 0.035 м 3 /с ≈ 0.04 м 3 / с (витрата води на наповнення літньо-маточних ставків).

е). Розрахунок витрати води на наповнення літньо-ремонтних ставків.

Для початку необхідно порахувати тривалість наповнення літньо-ремонтних ставків. Дотримуючись нормативів, ми знаємо, що на наповнення одного ставка потрібна 1 доба, тому що у нас 3 річно-ремонтні ставки, то час необхідний для їх наповнення буде рівним:

3 × 1 = 3 добу.

Підставляємо у формулу розрахований нами об'єм води ставків даної категорії (33000 м 3 ) та час наповнення (3 сут.):

Q нап = = 0.127 м 3 /с ≈ 0.1 м 3 / с (витрата води на наповнення літньо-ремонтних ставків).

ж). Розрахунок витрати води на наповнення карантинних ставків.

Для початку необхідно порахувати тривалість наповнення карантинних ставків. Дотримуючись нормативів, ми знаємо, що на наповнення одного ставка потрібно від 0.3 до 0.5 діб (ми приймемо значення, що дорівнює 0.5 сут.), так як у нас 2 карантинних ставки, то час необхідний для їх наповнення буде дорівнює:

2×0.5 = 1 добу.

Підставляємо у формулу розрахований нами об'єм води ставків даної категорії (26000 м 3 ) та час наповнення (1 діб):

Q нап = = 0.301 м 3 /с ≈ 0.3 м 3 / с (витрата води на наповнення карантинних ставків).

Результати обчислень оформляємо як таблиці.

Таблиця 2.2

Обсяг води в ставках та витрата на їх наповнення

Категорія ставків	Середня глибинаставків (H ср, м)	Загальна площа ставків (S, га)	Об'єм води в ставках (W нап, тис. м3)	Об'єм води в ставках (W нап, м 3)	Час наповнення ставків (t (сут), сут.)	Час наповнення ставків (t, сек.)	Витрата води на наповнення (Q нап, м3/с)
Нерестові	0.5	0.9	4.5		0.09		0.6
Виростні	1.2	23.2	278.4				0.2
Нагульні	1.5						0.6
Зимувальні	2.2	1.8	48.4				0.1
Літньо-маточні	1.5	0.4	6.0				0.04
Літньо-ремонтні	1.5	2.2	33.0				0.1
Карантинні	1.3	2.0	26.0				0.3

Гідрологія озер

Географія, геологія та геодезія

Гідрологія озер Походження типи та морфологія озерних улоговин Озерами називаються улоговини або западини земної поверхні заповнені водою і не мають прямого з'єднання з морем. Згідно з наведеним визначенням до озер можуть бути віднесені і такі великі водоймища як Каспійське і Аральське моря а також порівняно невеликі тимчасові скупчення води в пониженнях місцевості, що утворюються, наприклад, в період весняного сніготанення. Іноді на відміну від поточних вод річок озера визначають як водоймища з уповільненим стоком або з...

Тема 7. Гідрологія озер

Походження, типи та морфологія озерних улоговин

Озерами називаються улоговини або западини земної поверхні, заповнені водою і не мають прямого з'єднання з морем.

Розміри озер коливаються у широкому діапазоні. Згідно з наведеним визначенням, до озер можуть бути віднесені такі великі водоймища, як Каспійське і Аральське моря, а також порівняно невеликі тимчасові скупчення води в пониженнях місцевості, що утворюються, наприклад, в період весняного сніготанення.

Іноді, на відміну від поточних вод (річок), озера визначають як водоймища з уповільненим стоком або з уповільненим водообміном.

За наявності улоговини утворення озера відбудеться в тому випадку, коли приплив води в це поглиблення перевищуватиме втрати на фільтрацію та випаровування.

Водосховище - штучно створене озеро.

Ставок - водосховище невеликого розміру.

Ставок - природні озера, площі яких поширена водна рослинність.

Типи озер за характером улоговин.Незважаючи на велику різноманітність озер, що зустрічаються в природі, серед них можуть бути виділені певні типи, що мають подібність по ряду ознак.

Насамперед можна виділити певні типи озер залежно та умовами утворення озерного ложа.

За характером улоговин, Що послужили основою для утворення озера, можна виділити:

1. Гребельні озера - утворюються в тому випадку, коли долина перекривається в якомусь місці обвалом, льодовиком, наносами тощо; до цієї групи входять і штучні озера водосховища.

Серед гребельних озер можна виділити

Річкові - можуть виникати як тимчасові утворення внаслідок різкого зниження стоку окремих рік у суху пору року; в цьому випадку річки нерідко звертаються в ланцюжок озер, що лежать у долині та відокремлених один від одного сухими ділянками русла.

Заплавні - безпосередньо пов'язані з процесом утворення стариць, що виникають внаслідок перегородження окремих рукавів річки грядою наносів та утворення річкою нового русла.

Долинні - виникають у горах від завалів. Озера завального походження утворюються внаслідок закупорки вузької долини продуктами руйнування їх схилів.

Прибережні озера бувають двох типів: лагуни та лимани.

Лагуни виникають у тому випадку, коли мілководні затоки, або бухти, відокремлюються від моря наносними піщано-глинистими валами, або косами.

Лимани являють собою затоплену морем гирлову частину долини.

2. Морені озера зобов'язані своїм походженням діяльності льодовиків, особливо сильних льодовикових покривів четвертинного періоду, які ховали під собою величезні простори. Після відступу (танення) та зникнення такого льодовикового щита на його місці залишився уламковий матеріал, який переносив із собою льодовик: глина, пісок, щебінь, великі брили гірських порід тощо.

Велике скупчення цього матеріалу (морени) в одних місцях і незначне в інших створює рельєф, що відрізняється горбистістю, безперервним і частим чергуванням пагорбів та понижень, причому зниження зазвичай бувають замкнутими. Заповнені водою, вони утворюють морені озера круглої чи неправильної форми, з багатьма відгалуженнями та затоками. У разі моренного ландшафту чимало озер, які стосуються і типу гребельних.

3. Карові озера займають западини, вироблені в льодовиковий час спільною роботоюльоду, фірну та морозного вивітрювання.

4. Карстові озера є результатом хімічної (розчинної) діяльності підземних і поверхневих вод. Винесення розчинених речовин, а також тонких глинистих частинок (суфозія) може призвести до утворення підземних порожнин і осідання покрівлі над цими порожнинами, що зумовить появу вирв на поверхні землі; якщо ці вирви будуть заповнені водою, на їх місці виникнуть карстові озера.

Своєрідним різновидом карстового типу озер єтермокарстові озера, що виникають у результаті заповнення водою заглиблень лежить на поверхні землі, що утворюються у сферах розвитку вічної мерзлоти внаслідок танення підземних пластів чи лінз льоду. Танення цього льоду не тільки сприяє утворенню озерної улоговини, але й значною мірою постачає воду для заповнення улоговини.

5. Дефляційні озера розташовуються в улоговинах, створених внаслідок процесу видування, і зниженнях між барханами і дюнами.

Багато улоговинні озера виникають у результаті вулканічних та тектонічних процесів.

6. Тектонічні озера. Тектонічні процеси зумовлюють появу улоговин великих розмірів. Тому тектонічні озеразазвичай глибокі. Прикладами можуть бути озера Иссык-Куль, Байкал, Севан та інших.

7. Вулканічні озера виникають або в кратері згаслого вулкана, або в поглибленнях на поверхні лавового потоку, що утворилися при його застиганні, або в долині річки внаслідок перегородження потоком лави.

По водному балансуозера поділяються на:

Стічні - мають стік, переважно у вигляді річки);

Безстічні - не мають поверхневого стоку або підземного відведення води до сусідніх водозборів. Витрата води відбувається за рахунок випаровування.

За хімічним складомводи озера поділяються на:

Прісні

Мінеральні (солоні)

Елементи озерного ложа та берегової області.Впадина, що знаходиться на землі і наповнена водою, має закономірно побудований рельєф, що відрізняє її від западин, не зайнятих водою.

Початкова форма улоговин змінюється під впливом розмиву як поверхневим стоком в озеро, так і хвилюванням: схили улоговини викладаються, нерівності рельєфу дна згладжуються, заповнюючись відкладеннями, укоси берега набувають стійкого профілю.

Розділ озерознавства, у якому розглядаються закономірності, що виявляються у формуванні рельєфу озерних улоговин, називаєтьсяморфологією озер.

Озерна улоговинавід навколишньої місцевості відмежованакорінним берегом, що утворює береговий схил , або яр ; основа цього берега розташовується на верхній межі дії озерної хвилі.

Закінчується корінний берегбрівкою, або лінією сполучення схилів з поверхнею прилеглої місцевості.

Частина улоговини, заповнена водою до висоти максимального підйому рівня, називаєтьсяозерним ложем, або озерною чашею.

В озерній улоговині насамперед можна виділитиберегову та глибинні області.

У береговій областівиділяють три зони:

1) берегові схили (яр)— частина озерного схилу, що оточує озеро з усіх боків і не піддається впливу хвильового прибою;

2) узбережжя включає суху частину , яка піддається впливу води лише при сильному хвилюванні та особливо при високому стоянні води,затоплювану, яка покривається водою періодично під час підйому рівня води озера, іпідводну, яка зазвичай лежить під поверхнею води і, на відміну глибших частин берегової області, піддається впливу хвилі при хвилюванні;

3) берегову мілину — закінчується підводним укосом, що є межею між схилом та дном озерного ложа; верхня частина берегової мілини відповідає нижній межі на берегову область хвильового прибою.

Зазначені зони берегової області озерної улоговини у схематичному вигляді показані на рис. 1.

Рис. 1. Схема розчленування берегової області озерної улоговини

Узбережжя та берегову мілину об'єднують в одну зону |прибережну або літораль . Її нижня межа визначається глибиною дії хвилі, іноді глибиною проникнення сонячних променів. Глибинна частина озерапрофундаль . Між літораллю та профундаллюсублітораль.

Формування озерного ложа під впливом хвилювання та відкладення наносів.Хвилювання, що залежить від сили вітру, глибини і розмірів озера, впливає протягом тривалого періоду на берегову область озерної улоговини, руйнує гірські породи, що її складають, і зносить розмитий матеріал вниз по схилах і на дно озера. Внаслідок цього збільшуються розміри узбережжя та мілини розмиву, одночасно з цим збільшується площа намиву та зменшується за рахунок глибинної області озера.

Таким чином, озеро поступово заноситься завдяки дії хвиль. Ступінь інтенсивності цього процесу, звичайно, значною мірою залежить від геологічного складу порід, у тому числі складний берег озера.

Однак яким би не був береговий матеріал, він під дією хвиль і вивітрювання перетворюється, зрештою, на дрібний камінь, гравій та пісок.

Крім хвилювання, на форму озерного ложа істотно впливає процес надходження алювіальних наносів, що приносяться річками, що впадають в озеро. Поверхневі водотоки, що впадають в озеро, розмивають шляхом свого прямування грунти і виносять продукти розмиву в озеро.

Крім мінеральних опадів, що потрапляють в озерне ложе внаслідок хвилювання або річок, що приносять течією, озерна улоговина заповнюється і відкладеннями мулу органічного походження. Цей мул є продуктом процесів, що відбуваються в самому озері, і утворюється в результаті відмирання та подальшого осадження на дно зважених у воді мікроскопічних тварин і рослинних організмів (так званого планктону), а також внаслідок відмирання прибережної рослинності, що розпадається після перегнивання на дрібні частки, легко несуть течії на середину озера. Інтенсивний розвиток зазначених організмів протягом теплого періоду року, а відмирання протягом холодного зумовлює пошарове відкладення цих мулів на дні озера, що дозволяє за шарами визначати вік озера.

Заростання озер . Кількість мінеральних опадів та органічного мулу на дні озера збільшується з кожним роком, унаслідок чого дно поступово підвищується.

В озерах з пологими берегами водно-болотні рослини насуваються на озеро з берегів, облямовуючи дзеркало води широким зеленим кільцем.

Для мілководних озер з пологими берегами можна виділити ряд поясів, які закономірно змінюються від берегів до центру озера (рис. 2).

Рис. 2. Схема заростання мілководних озер.

1 осоковий торф, 2 очеретяний і очеретяний торф, 3 сапропелевий торф, 4 - сапропеліт.

Іноді на озерах, що меліють, можна спостерігатисплавини острівці рослинності, відірвані від берегів або які безпосередньо примикають до мінерального берега(Мал. 3). Спочатку ці сплавини утворюють невеликі площі, потім у міру подальшого обмілення озера вони розростаються, з'єднуються з іншими і покривають озеро суцільним покривом болотяної рослинності з трав'яного та мохового ярусів. Ці освіти відомі під назвоюзибуна.

Рис. 3. Схема заростання глибокого озерашляхом утворення сплавин.

1 торф сплавини; 2 мутта, або пелоген; 3 сапропелевий торф; 4 - сапропеліт.

Географічне положенняозера. Морфометричні характеристики. Важливою характеристикою озера є його географічне розташування (широта, довгота) та висота над рівнем моря.

Ці дані вже дозволяють скласти загальне уявлення про основні риси режиму озера. Географічне положення озера певною мірою відображає загальні кліматичні особливості району, а висотне положення визначає також місцеві впливи кліматичних та інших факторів на процеси, що відбуваються в озері.

При вивченні озер та озерних улоговин важливо встановити не тільки умови їх утворення, а й визначити ряд числових характеристик, що дають кількісні уявлення про основні елементи озера та озерної улоговини. Ці характеристики звутьсяморфометричних.

Площа озера ω, м2, обчислюється двояко: або разом із площею островів, або окремо площа водної поверхні. Так як береги озер не прямовисні, площа водної поверхні (дзеркала озера) змінюється за зміни рівня озера.

Довжина озера - L, м - найкоротша відстань між двома найбільш віддаленими точками, розташованими на берегах озера, що вимірюється поверхнею озера.

Таким чином, ця лінія буде прямою лише у разі порівняно простих контурів озера; для звивистого озера ця лінія, очевидно, може бути не прямою, а складатися з окремих відрізків прямих і кривих ліній.

Ширина озера розрізняють:

Найбільшу ширину- В, м , що визначається як найбільший діаметр (перпендикуляр) до лінії довжини озера,

Середню ширину |Вср, м , що становить відношення площіω озера до його довжини L

Коефіцієнтом звивистостіт - ступінь розвитку берегової лінії - відношення довжини берегової лінії s до довжини кола кола, що має площу, рівну площі озера,

Коефіцієнт звивистості берегової лінії може також бути виражений ставленням довжини берегової лінії S до периметру ламаної лінії S " , що обводить контур озера:

m = S / S "

У цьому випадку виходить правильніше уявлення про порізаність берегової лінії.

Широке застосування в оцінці водних запасів озеракрива зміни площі озера із глибиною, представляє собою графік зв'язку площ горизонтальних перерізів озера та відповідних їм глибин, такрива зміни обсягу озеразалежно від його глибини.

Рис. 4. Криві площ та обсягів Онезького озера

Рис. 4 представлені криві зміни площі та обсягу Онезького озера з глибиною. Такі криві дають можливість визначити площу дзеркала озера та об'єму води для будь-якого рівня. Ці величини необхідно знати за всіх розрахунків.

Об'єм води в озері W , м 3 може бути визначений картою изобат, користуючись «методом призм». Ізобатні поверхні ділять обсяг озера на ряд шарів, кожен з яких можна розглядати приблизно як призму, основами якої будуть площі, обмежені суміжними ізобатами, а висота дорівнює перерізу між ними. Позначивши площі, обмежені окремими ізобатами, черезω 0 , ω 1 , ω 2 , ω 3 … ω n , а перетин їх через h, об'єм води в озері визначимо за формулою

W = +++…++ ∆ W =

= ∆ W ,

де ∆ W обсяг, укладений між площею останньої найглибшої ізобати і точкою дна озера з максимальною глибиною, що визначається за формулою:

∆ W = ,

де h мак з максимальна глибина озера в метрах; h n глибина, що відповідає найбільшій ізобаті,ω n площа останньої (найглибшої) ізобати.

Максимальна глибина озера h макс, м.

Середня глибина озера- h ср , м - відношення об'єму води в озері до площі його дзеркала.

Середній ухил дна між ізобатамивизначається за формулою:

де l 1 , l 2 довжини ізобат, між якими визначається ухил; h перетин ізобат,ω Площа кільця між ізобатами.

Середній нахил озера I визначається за формулою:

де n число ізобат.

Знання елементів, що характеризують форму озерної улоговини, необхідно не тільки для того, щоб зрозуміти основні закономірності режиму озера, але і для вирішення низки господарських завдань, пов'язаних безпосередньо з експлуатацією озера. Наприклад, при використанні озера в транспортних цілях необхідно знати розподіл глибин у межах усієї акваторії і, зокрема, в зоні берегової мілини. При регулюванні стоку річок, що випливають з озера, необхідно мати криві залежності об'єму води і площ озера від висоти стояння рівня. Для розрахунку елементів хвиль важливо знати розподіл глибин та ширин озера за різними напрямками тощо.

Режим озер.

Зрівняний режим озер визначається комплексом наступних природних умов:

а) співвідношенням між прибутковою (опади на дзеркало озера, поверхневий приплив, підземний приплив) та видатковою частиною водного балансу озера (випар, поверхневий та підземний стік з озера);

б) морфометричними характеристиками озерної чаші та озерної улоговини (співвідношення між висотою стояння води в озері та площею його водного дзеркала);

в) розмірами озера, його формою, характером берегів, характером вітрової діяльності, що визначає розміри хвиль, згонів та нагонів рівня.

Коливання рівня озера можуть бути зведені до наступних трьох основних видів:сезонні, річні та короткочасні.

Іноді коливання рівня в річному (сезонні) та багаторічному періоді, що відображають режим припливу та втрат води в озері, називаютьабсолютними коливаннями, а короткочасні, які відбуваються одночасно з абсолютними змінами рівня, називаютьвідносними коливаннями. Через те, що відносні коливання протікають одночасно з абсолютними, вони додатково збільшують або зменшують амплітуду абсолютного коливання рівня озера в окремих його пунктах.

Сезонні коливання, що відбуваються протягом року, обумовлюються різними в різні місяці, але більш-менш правильно співвідношенням, що щорічно повторюються між прибутковою і видатковою частинами водного балансу.

Амплітуда річних коливань рівняводи у різних озерах різна і залежить o т низки чинників: кліматичних умов, характеру харчування, розміру площі водозбору, розміру озера, геологічних умов озерного ложа та інших.

Абсолютні значення амплітуди коливання рівнів природних озер змінюються в досить широких межах від десятків сантиметрів до 2 м і більше в залежності від поєднання зазначених вище умов.

Після ряду багатоводних років, коли приплив перевищує витрату води з озера, має місце вище стояння рівнів, ніж після маловодних періодів. Внаслідок того, що на великих (особливо безстічних) озерах рівень кожного даного року є наслідком характеру водності ряду попередніх років, низький рівень може мати місце і в багатоводному році, якщо цей рік входить в цикл років маловодного періоду, і високий в маловодному, якщо цей маловодний рік спостерігається у межах багатоводного періоду.

Крім зазначеної причини, що має місце на кожному озері, іноді спостерігаються так званівікові коливання, викликані геологічними факторами (підняття, опускання озерної улоговини та окремих частин її).

Короткочасні або відносні коливання рівнів води в озері є наслідком хвилювання, вітрових нагонів і згонів і сейш.

Динамічні явища в озерах

Постійні та тимчасові рухи водних мас.Рухи водної маси, що виникають в озерах, можуть бути поділені на постійні та тимчасові.

Постійні рухиводи в озері у формі течій викликаються річкою, що впадає в озеро або витікає з нього (стічні течії). Інтенсивність таких течій визначається співвідношенням обсягу озера і витрати річки, що витікає або витікає. Якщо об'єм води в проточному озері невеликий порівняно з об'ємом води, що втікає в озеро, то в озері встановлюється течія, аналогічна течії в річці, лише з відповідно меншими швидкостями. Таке проточне озеро може у сенсі розглядатися як крайній випадок значного розширення русла річки.

Якщо, навпаки, обсяг озера дуже великий в порівнянні з обсягом води, що витікає і витікає з нього, то, хоча воно і в цьому випадку називається проточним, але в багатьох відношеннях за характером процесів, що відбуваються в ньому, ближче підходить до безстічного озера. Перебіг такого типу спостерігається у оз. Байкал, обсяг якого надзвичайно великий порівняно з обсягом стоку річок Селенги, Верхньої Ангари, що витікають в нього, та ін. Ангари.

Тимчасові рухиводної маси озера можуть виявлятися у вигляді течій та хвилювання.

Серед тимчасових течій насамперед слід виділити такі, що виникають під дією вітру та внаслідок нерівномірного нагрівання та охолодження води озера.

Вітрові (дрейфові) течіїособливо впливають на характер фізичних процесів в озерах з великою площею, плоскою формою озерного ложа і малими глибинами.

Нерівномірність охолодження та нагрівання водних мас озера насамперед викликає вертикальні, так званіконвекційні струми, до певної міри впливають і на горизонтальні переміщення водних мас.

Серед тимчасових рухів водних мас озера найбільше значення маютьвітрові хвилі та сейші.

Вітрові хвилі. Досліди показали; що якщо два середовища різної щільності розташовані одна над іншою, але тільки в стані спокою одного середовища відносно іншого поверхня, що розділяє їх, буде площиною. Якщо одна з них рухається по відношенню до іншої, то поверхня, що їх розділяє, приймає хвилеподібний характер, причому розміри хвиль залежать від швидкості руху, різниці щільностей і глибин обох середовищ.

При русі повітря над водяною поверхнею внаслідок тертя створюється нестійке рівновагу лежить на поверхні їхнього розділу, яке, неминуче, порушуючись, закономірно перетворюється на стійку цих умовах хвильову форму з підвищенням площини розділу проти початкової лінії рівня у одних місцях і з зниженням за іншими.

Хвилі характеризуються такими елементами (Рис. 5):

вершина, або гребінь, хвилі ¦ найвища точка хвиліА;

підошва, або улоговина найнижча точка хвиліВ; висота висота хвилі - різниця відміток гребеня та підошви;

довжина відстань між двома вершинами або двома підошвами;

крутість хвилі (а ) в даній точці тангенс кута, що складається дотичної до профілю хвилі з горизонтальною лінією. Часто в розрахункових залежностях під крутістю хвилі розуміють не крутість у цій точці, а відношення довжини хвилі до висоти хвилі;

період хвилі - проміжок часу, протягом якого хвиля пробігає відстань,_рівну її довжині;

швидкість поширення хвилі відстань, що проходить будь-якою точкою хвилі (наприклад, гребенем) в одиницю часу.

За зовнішньою формою розрізняють:

а) правильне | двомірне - хвилювання, коли спостерігається одна система хвиль, що поширюються в одному напрямку і мають одну форму і розміри;

б) неправильне | тривимірне - хвилювання, що складається з безладно рухомих хвиль, гребені і балки яких розбиті на відокремлені пагорби і западини.

Рис. 5. Схема вітрової хвилі

Щодо випадку правильних двовимірних хвиль існує теорія хвилювання, відома під назвою теоріїтриоїдальних хвиль. Ця теорія встановлює зовнішню формухвилі та закони руху частинок води.

Форма хвилі, згідно з розглянутою теорією, єТрохоїда , Т. е. криву, що описується якоюсь точкою всередині кола, що котиться (без ковзання) по прямій, тоді як точка на колі такого кола описує криву, звануциклоїдою (Рис. 6).

Рис. 6. Трохоїда (1) та циклоїду (2).

Сейші . Іноді в озері виникає коливання всієї маси води, причому на поверхні її не поширюється жодної хвилі. Такий коливальний рух називаєтьсясейшами . При сейшах поверхня озера набуває ухил то в один, то в інший бік. Нерухома вісь, біля якої коливається дзеркало озера, називаєтьсявузлом . Як показують дослідження, сейші більш стійкі в глибоководних водоймах, ніж у мілководних.

Характеристика процесу нагрівання та охолодження води в озерах.

Зміна нагрівання та охолодження відбуваєтьсянеодночасно у всій товщі води. Найбільш різкі зміни температури спостерігаються на поверхні водойми, звідки вони під впливом динамічного та конвективного перемішування, течій та хвилювання поширюються по всій товщі води.

Напрямок конвективного перемішування, що відбувається під впливом різниці щільностей води на різних глибинах, буде різним залежно від того, чи вище 4°С (для прісних озер) температура до моменту виникнення конвекції.

Якщо температура води озера від 0 до 4°С, то біля поверхні знаходиться вода з нижчою температурою, а нижче відповідно до зміни щільності розташовуються шари з послідовно збільшує температурою, що все більш наближається до 4°С. У цьому випадку має місцеобернена термічна стратифікація.З того моменту, коли прибуткові складові теплового балансу починають перевищувати видаткові, збільшується температура поверхневих шарів, які, нагріваючись до 4°С, як важчі опускаються вглиб, але в їх місце під впливом конвекції піднімаються холодніші маси води.

Коли температура по всій товщі води озера досягне 4°С, подальше нагрівання поверхневих шарів призведе до підвищення їхньої температури, але поширення тепла конвекцією в глибину відбуватися вже не буде. Виникнепряма термічна стратифікація, що характеризується зменшенням температури води від поверхні у глибину.

Явище сталості температури за глибиною, що встановлюється восени після порушення прямої стратифікації та навесні після порушення зворотної стратифікації, називають осінньою та весняноюгомотермією.

Внаслідок добового обміну тепла вказана картина дещо ускладнюється. Починаючи з весни, після того, як встановиться пряма температурна стратифікація, протягом дня верхні шари води будуть нагріватися, а вночі, коли припиняється нагрівання сонцем, охолоджуватися. Цей процес веде до вирівнювання температури в деякому поверхневому шарі води. В результаті на нижній межі цього шару температура різко змінюється, утворюючи так званийшар температурного стрибка. Шар стрибка протягом літа непостійний; з'являючись навесні, він улітку заглиблюється і зникає лише восени, коли нагрівання озера слабшає.

Шаром стрибка вся товща озерної води поділяється на два шари:

Верхній ¦ епілімніон - з малими градієнтами температури через інтенсивне перемішування;

Нижній гіполімніон - також із малими градієнтами, але, навпаки, обумовленими слабким перемішуванням.

Зміна температури води в озерах протягом року. Відповідно до річного перебігу складових теплового балансу температура води має чітко виражений річний хід:

У річному циклі зміни температури води можна виділити періоди:

1) весняного нагрівання- Починається з моменту, коли встановлюється спрямований у воду тепловий потік. На замерзаючих озерах весняне нагрівання води починається ще за наявності крижаного покриву за рахунок поглинання сонячної радіації, що проникає крізь лід (після сходження снігу). Закінчується період весняного нагрівання встановленням температури максимальної густини у всій товщі озера.

2) літнього нагрівання - Починається з моменту переходу гомотермії в пряму стратифікацію. Перемішування в цей час здійснюється головним чином діяльністю вітру, при цьому в міру посилення прямої стратифікації опір перемішування зростає і теплообмін з нижчими шарами стає все більш скрутним. Особливо великий опір перемішування надає шар стрибка, що утворюється влітку, має великі градієнти щільності і, отже, володіє великою стійкістю. Конвекція проявляється у своїй лише під час нічного охолодження. Відповідно до характеру розподілу температури по вертикалі водна товща досить глибоких озер розпадається на три шари:епілімніон, металімніоні гіполімніон.

Металімніон є зоною температурного стрибка. Нижня межа металімніону невизначена і поступово перетворюється на гіполімніон.

3) осіннього охолодження - починається з появи негативного теплового потоку і закінчується встановленням температури найбільшої щільності у всій товщі озера.

4) зимового охолодження- починається з моменту утворення зворотної стратифікації температури і на озерах, що замерзають, закінчується з настанням льодоставу. Із встановленням крижаного покриву охолодження здійснюється шляхом теплопровідності через товщу снігу та льоду. Т.к. цей процес йде повільно, надходження тепла від дна починає перевищувати витрату і в мілководних озерах часто спостерігається підвищення температури води після льодоставу.

Льодові явища.

З моменту встановлення зворотної стратифікації при зниженні температури повітря, що триває, верхні шари води охолоджуються до 0°С і починається процес замерзання озера.

Період часу, протягом якого на озері спостерігаються льодові явища, може бути розділений на три характерні частини: замерзання, льодостав та розтин.

Щоб почалося замерзання водойми, необхідна наявність переохолодженої води і ядер кристалізації, що знаходяться в ній, а також безперервний відтік прихованої теплоти кристалізації.

На невеликих та неглибоких озерах за відсутності вітру та сильному морозі вже незначне переохолодження в найтоншій поверхневій плівці води створює умови, сприятливі для утворення дрібних голчастих кристалів льоду, які, накопичуючись, нагадують плями застиглого на воді жиру і називаютьсясалом . При подальшому охолодженні сало змерзається і перетворюється на крижану кірку із дзеркально гладкою поверхнею, яка може покрити водойму протягом однієї тихої морозної ночі. Подальше потовщення цієї кірки йде знизу і поступово утворюється прозорий кристалічний лід.скель, ясинець, блакитний лід.За наявності навіть слабкого вітру завдяки теплообміну з нижче теплими шарами льодоутворення сповільнюється. У цих умовах кристали льоду та сало виникають біля берегів, де вода внаслідок малої глибини охолоджується раніше, ніж у відкритій частині озера. При подальшому охолодженні та змерзанні сала утворюються смуги з нерухомого льоду |забережи . Поступово забереги збільшуються, просуваючись до середини водоймища, на поверхні якого з'являється удосталь сало. При безвітря сало швидко змерзає і поверхня озера покривається кіркою льоду, що витримує вплив вітру до 5 м/с.

Великі мілководні озера за наявності помірних вітрів(До 5 м/с) замерзають аналогічно малим.

На великих озерах у морозну та дуже вітряну погодувідбувається перемішування великої товщі води, що переохолоджується. Наявність ядер кристалізації сприяє утворенню дрібних, пластинчастих кристалів або змерзлих у губчасту непрозору масу скупчень.внутрішньоводного льоду, який може перебувати в товщі води у зваженому стані -глибинний лід , а також на дні |донний лід . Змерзаючись, кристали внутрішньоводного льоду спливають і утворюють на поверхні водоймища скупчення |шугу . Часто в шузі міститься сало і дрібнобитий лід. Якщо шуга переміщається під дією течії, утворюєтьсяшугохід.

При випадінні снігу на поверхню озера, температура води якого дорівнює 0С, сніг не тане, а утворює так званусніжуру схожу на мокру вату. Подальше охолодження озера сприяє утворенню в його відкритій частині сала, що змерзає в окремі диски діаметром від 0,5 до 2-3 м.млинчастий лід . Цей лід білуватого кольору і має характерний невеликий валик, що йде по краю крижин. Виникає він від тертя крижин між собою. Надалі диски змерзають, товщають і утворюють великікрижані поля чи лави, що переганяються вітром у напрямку берега, де вони змерзають з береговим льодом.

Таким чином виникає суцільний лід зазвичай з нерівною, торосистою поверхнею, розростання якого йде від центру озера до периферії.

Перешкодою для остаточного встановлення льодоставу є вітер, який може зламувати крижаний покрив і, нагромаджуючи крижини, створюватитороси.

Для остаточного встановлення льодоставу необхідна морозна штильова погода протягом декількох днів.

У період замерзання деяких озерах відзначаються такі явища якльодохід ¦ рух крижин і крижаних полів, що захоплюються стоковими течіями, ідрейф льоду ¦ переміщення його під дією вітру та хвилювання. Зустрічаються такожкрижані вали утворення у вигляді гряд, складених з шуги і битого льоду висотою 3-4 м і шириною в основі до 5 м; вони утворюються біля хвилеприбійних берегів під час хвилювання. У деяких озерах формуютьсяп'яти - грибоподібної форми крижані острови.

Після встановлення суцільногольодоставу подальше наростання льоду в озерах залежить від різниці потоків тепла, що йде вгору крізь лід в атмосферу і знизу, що приходить з водної товщі.

Протягом зими лід піддається деформаціям, що виявляються в освітітріщин. Тріщини термічні ¦ виникають при різких добових змінах температури поверхневих шарів льоду, якщо на ньому відсутній сніг, а також під дією снігудинамічні.

Утворення тріщин викликається і великою кількістю снігу, що випадає. При значній його товщині лід занурюється у воду і дає тріщини, якими вода, виступаючи на поверхню, просочує сніг і замерзає. В результаті утворюється каламутний білуватий водно-сніговий лід з великою кількістю бульбашок повітря.насолода . Якщо при відлигах, що лежить на поверхні льоду, сніг підтає, а потім знову замерзає, то утворюється сніговий лід.лженаслуд . Насолода утворюється і при виникненні під час відлиг на поверхні озерного льоду калюж, що надалі замерзають.

Розтин та звільнення озер від льоду відбувається під впливом теплових та механічних факторів (вітер, підйом рівня). При розтині озер спочатку відбувається танення снігу та льоду біля берегів і там утворюютьсязакраїни , тобто. смуги відкритої води вздовж берегів. Весняний підйом рівня сприяє відходу льоду від берегів, виникаєзсув льоду , що супроводжується появоюрозлучень - Простір відкритої води. Вітер та хвилювання сприяють руйнуванню крижаного покриву, який розпадається на окремікрижані поля . Під дією вітру вони утворюютьльодохід і розбиваються на крижини.

Формування хімічного режимуХімічний склад озерної води визначається складом води приток і підземних вод, що живлять озеро, а також тісно пов'язаний з біологічними процесами, що відбуваються в озері, і з комплексом фізико-географічних умов, що характеризують басейн водозбору озера. p align="justify"> Особливе значення в процесах формування хімічного складу озерної води має наявність або відсутність стоку з озера. У безстічних озерах, що витрачають воду на випаровування, відбувається систематичне накопичення солей, що надходять, і підвищення їх концентрації, тому вони часто перетворюються на солоні озера. Навпаки, в проточних озерах солі вільно виносяться потоками, що з них випливають, тому в проточних озерах зазвичай не спостерігається високої концентрації солей.

Особливо бідні розчиненими солями води гірських озер, розташованих серед малорозчинних кристалічних порід і що харчуються слабомінералізованими талими сніговими і льодовиковими водами, а також води озер, що знаходяться серед верхових сфагнових боліт і майже виключно атмосферними опадами.

Найбільш багаті на солі озера посушливих і напівпустельних областей.

Особливо інтенсивне надходження мінеральних солей у водоймища може призводити до виникненнямероміктичних(двошарових) озер. Зокрема, такі водоймища можуть виникнути внаслідок скидання в них промислово-комунальних стоків, особливо відходів содової промисловості.

Зазначені водойми характеризуються розшаруванням водної маси на два шари, що практично не перемішуються між собою. Нижній шар з водою підвищеної густини виступає як би у формі рідкого дна для поверхневого шару. Відмінність щільностей верхнього і нижнього шарів визначається кількістю мінеральних речовин, що містяться в них.

Залежно та умовами формування нижнього шару мероміктичні озера поділяють на:

Ехтогенні озера, в яких нижній щільніший шар сформувався в результаті проникнення в озеро морської води.

Креногенні - у яких підвищена щільність монімолімніону зумовлена ​​припливом підземних вод високої мінералізації.

Біогенні озера - підвищення густини води нижнього шару відбувається в результаті поступового накопичення в придонному шарі продуктів розкладання органічної речовини.

Біологічні процеси.

Ті, що розвиваються в озерахбіологічні процесибезпосередньо зумовлені хімічним складомозерної води, її прозорістю, розміром озера та пов'язаним з ним термічним режимом.

Мешканців вод можна поділити на три основні групизалежно від умов їх переміщення та зон поширення в озері:

1) планктон дрібні організми, що знаходяться у зваженому стані та пасивно пересуваються разом з водою;

2) нектон організми, що активно пересуваються у воді;

3) бентос організми, що живуть на дні озера.

За поживністю речовин, що містяться в озерірозрізняють три типи озер:

1) оліготрофні озера - з малою кількістю поживних речовин - характеризуються зазвичай великими або середніми глибинами, значною масою води нижче шару температурного стрибка, великою прозорістю, кольором води від синього до зеленого, поступовим падінням вмісту кисню на дно, поблизу якого вода завжди містить значні кількості 2 (не менше 60? 70% вмісту його на поверхні);

2) евтрофні озера – з великим вмістом поживних речовин - зазвичай відрізняються невеликою глибиною (шар нижче температурного стрибка дуже невеликий), вони добре завдяки цьому прогріваються, прозорість води в них невелика, колір води від зеленого до бурого, дно встелене органічним мулом. Зміст кисню різко падає на дно, де часто зникає абсолютно;

3) дистрофні озерабідні поживними речовинами – зустрічаються у сильно заболочених районах; вода відрізняється малою прозорістю, жовтим чи бурим (від великого вмісту гумінних речовин) кольором води. Мінералізація води мала, вміст кисню знижений через витрати на окислення органічних речовин.

Озерні відкладення.

Донні відкладення в озерах формуються в результаті:

Надходження в озеро річкових та еолових наносів та продуктів абразії.теригенні відкладення;

Накопичення продуктів хімічних реакцій -хемогенні відкладення;

Відкладення залишків живих організмів, що відмирають.біогенні відкладення.

Біогенні відкладенняподіляються на:

1) мінеральні залишки відмерлих організмів,

2) органічні речовини.

Компоненти озерних відкладень, що надходять до озера ззовні, називаютьалохтонними, а ті, що утворюються в самому озеріавтохтонними.

Особливо важливу форму озерних відкладів представляютьсапропелі - гниючий мул - опади, що являють собою ущільнені переважно органічного походження.

Місцем утворення сапропелів є тихі та досить глибокі водойми із застійною або малопроточною водою. У проточній, багатої киснем воді утворення сапропелевих відкладень дуже утруднено, оскільки у результаті розпаду відмерлих організмів від нього залишається помітних слідів. У мілководних озерах утворенню сапропелю не сприяє відносно великий вміст кисню по всій глибині водойми; багата рослинність, що розвивається в цьому випадку, дає освіту іншому виду озерних відкладень.торфу.

PAGE 8

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

А також інші роботи, які можуть Вас зацікавити
24247.			24.5 KB
	Розробка та реалізація PR-акцій Головна відмінність PR-акції від PR-кампанії в тому, що PR-акція не носить комплексного характеру. Проте розробка PR-акцій більшості компаній полягає в наступному: 1. Постановка спільної мети: спираючись на результати аналізу можна сформулювати загальну мету проведення PR-акцій. Це один із ключових компонентів у розробці PR-акцій.
24249.		Розробка та реалізація PR-акцій	26 KB
	Проте розробка PR-акцій більшості компаній полягає в наступному: 1. Постановка спільної мети: спираючись на результати аналізу можна сформулювати загальну мету проведення PR-акцій. Це один із ключових компонентів у розробці PR-акцій.
24250.		Як підтримати розвиток здібностей обдарованої дитини у шкільних умовах	50.96 KB
	Дитина народжується обдарованою від природи різними талантами. Вже в дитячому садку виявляються його уподобання. Він(а) може годинами кружляти в танці, наспівуючи собі під ніс тільки їй(чуть) чутну немудру мелодію. Або зосереджено ліпити із пластиліну замок, або малювати (наприклад, квіти, галявину та озеро).
24251.		Художня література	16.43 KB
	Художня література - могутній дієвий засіб розумового і естетичного вихованнядітей. Твори літератури дають зразки російської мови.
24252.		ВИКОРИСТАННЯ ЗДОРОВ'Я ЗБЕРІГАЮЧИХ МЕТОДИК З РОЗВИТКУ ЗАГАЛЬНОЇ ТА ДРІБНОЇ МОТОРИКИ В РОБОТІ ВЧИТЕЛЯ-ЛОГОПЕДА	61 KB
	Нині збільшилася кількість дітей мають різні порушення промови від НПОЗ (порушення вимови окремих звуків) до тяжких порушень промови – ОНР ускладненою дизартрією. Ці дані підтверджуються після проведення щорічного моніторингу розвитку мови у дітей дошкільного віку- вихованців дитячого садка.
24253.		ПРАВОВОЕ РЕГУЛЮВАННЯ ДІЯЛЬНОСТІ У СФЕРІ ПР	75.5 KB
	ПРАВОВОЕ РЕГУЛЮВАННЯ ДІЯЛЬНОСТІ У СФЕРІ ПР. не зовсім схоже Право як регулятор СОдіяльності. Фахівцям у галузі ПР доводиться діяти у все більш складному правовому кліматі. Ця стурбованість викликала появу нових законів та правових норм.
24254.		Потреби та його класифікація. Процес конкретизації потреби	49 KB
	Потреби та його класифікація. Процес конкретизації потреби. Потреби Відповідно до концепції маркетингу підприємницька діяльність існує задоволення потреб споживача. Маслоу ділив потреби за послідовністю їх задоволення, коли потреби вищого рівняз'являються після задоволення потреб рівнем нижче.
24255.		Роль зв'язків із громадськістю. Визначення. Функції PR у суспільстві та організації	38 KB
	Роль зв'язків із громадськістю. 3е видання міжнародного Вебстерського тлумачного словника: PR як наука і мистецтво налагодження взаємного розуміння і доброзичливості між особистістю фірмою або установою та громадськістю. невдача. В основному вони зосереджені на окремій ознакі чи напрямі діяльності фахівців у галузі...