Меню

Основные морфометрические характеристики озера

Морфометрические характеристики озер

date image2014-02-17
views image1382

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Объем озера — объем воды, содержащейся в озере.

Площадь озера Sоз — площадь его поверхности вместе с островами.

Площадь водного зеркала — площадь водной поверхности озера (акватории).

Длина озера Lоз — кратчайшее расстояние по водной поверхности между наибо­лее удаленными точками береговой линии.

Максимальная ширина озера — наибольшее расстояние между противополож­ными берегами по перпендикуляру к линии измерения длины озера. Средняя ширина озера Вср = Sоз / Lоз .

Максимальная глубина озера — наибольшая из измеренных глубин. Средняя глубина .

Водосбор озера F03 — часть земной поверхности и толщи грунта, откуда озеро получает питание.

Береговая область озера включает следующие элементы.

Береговой (абразионный) уступ — крутой или обрывистый склон, сформировав­шийся в результате разрушительного воздействия волн (абразии).

Береговая отмель (литораль) — мелководная часть озера, сложенная в основном продуктами разрушения берега.

Подводный откос — относительно крутой склон дна от края литорали к глубоко­водной части озера. Распространение высшей водной растительности, как правило, ог­раничено литоралью.

4.3 Колебания уровня воды в озерах (самостоятельно –ф.).

4.4 Ледовые явления на озерах (самостоятельно –ф.).

Источник

МОРФОЛОГИЯ И МОРФОМЕТРИЯ ОЗЕР

Во всех озерах более или менее четко выделяют основные морфологические элементы: котловину, т. е. естественное понижение земной поверхности самого различного происхождения (см. разд. 7.2), в пределах которого и расположено озеро; ложе (или чашу) озера, непосредственно занятое водой (рис. 7.1, а) .

Важным элементом озерной котловины является береговая область (рис. 7.1, б), которая при абразионном характере берега включает береговой уступ, побережье и береговую отмель. Последние два элемента озерной котловины часто называют литоралью, к характерным чертам которой относятся мелководность и воздействие волнения. За пределами литорали находится подводный откос (или сублитораль) . Глубоководная часть озера — это пелагиаль; дно озера называют профундалью.

Развитие высшей растительности (макрофитов), как правило, ограничено литоралью.

В пределах озера выделяют также такие морфологические элементы, как плесы, заливы, бухты.

Рис. 7.1. Схема озерной котловины ( а)и ее береговой области ( б) :

1 — котловина; 2 — ложе (чаша); 3 — береговая область; 4 — береговой уступ; 5 — побережье; 6 — береговая отмель; 7, 8 — абразионная и аккумулятивная части береговой отмели; 9 — подводный откос; 10, 11 — низший и высший уровни воды; 12 — коренные породы; 13 — начальный профиль берега

Основными морфометрическими характеристикамиозера служат (рис. 7.2): площадь озера F оз; объем воды в озере V оз; длина береговой линии L 6 ep .л, проведенной по урезу воды; длина озера L оз— кратчайшее расстояние по поверхности воды вдоль оси озера между наиболее удаленными точками береговой линии; ширина озера В оз — расстояние между противоположными берегами озера, измеренное по линии, перпендикулярной оси озера в любой его части. Наибольшее значение последней величины называют максимальной шириной озера В оз. m ах . Среднюю ширину озера вычисляют по формуле

Рис. 7.2. Морфометрические характеристики озера

Важными морфометрическими характеристиками озера являются его глубина h Q 3(в разных частях озера она различна), максимальная глубина h Q 3 max, средняя глубина h Q 3 cp, определяемая по формуле

Все перечисленные выше морфометрические характеристики озера зависят от высоты стояния уровня воды в нем или от выб­ранного в толще воды отсчетного горизонта (или глубины). Наиболее важно знать, как изменяются с изменением уровня (или глубины) такие характеристики, как площадь озера, объем воды в нем, средняя и максимальная глубина. Связи соответствующих характеристик с уровнем (глубиной) называют кривой площадей, кривой объемов и кривой средних глубин (рис. 7.3). Характер упомянутых кривых зависит от формы ложа озера.

Рис. 7.3. Кривые площадей ( 1), объемов ( 2)и средних глубин ( 3)озера

Кривая площадей показывает, какая площадь поверхности озера соответствует данной высоте стояния уровня или глубине, кривая объемов показывает, какой объем воды находится ниже любого заданного уровня (или глубины). Эти две кривые широко используют при расчетах многих гидрологических процессов, происходящих в озерах и зависящих от высоты стояния уровня воды,— элементов водного баланса озера и, в частности, потерь воды на испарение с поверхности озера, характеристик водообмена, регулирующей роли водоема, и т.д.

Источник



Озера и их типы. Морфология и морфометрические характеристики озер

Озеро — естественный водоем на поверхности суши, не имеющий непосредственного водообмена с Мировым океаном.

Распространение озер: в районах древнего оледенения; вечной мерзлоты; в областях внутреннего стока (пониж. части); в речных долинах; в дельтах рек.

Типы озер по размеру: очень большие (б.1000км2), большие(100 – 1000), средние (10-100), малые (м. 10).

По времени существования: постоянные и временные.

По географическому положению: интразональные (находится в одной природной зоне), полизональные.

По происхождению котловины: тектонические, вулканические, метеоритные, ледниковые, карстовые, термокарстовые, суффозионные, речные, морские, эоловые, органогенные.

1. Тектонические, приуроченные к крупным тектоническим прогибам и впади­нам (Каспийское море, озера Верхнее, Ладожское, Онежское, Иссык-Куль, Балхашское) или к грабенам (Байкал, Танганьика, Ньяса).

Читайте также:  Самотлор озеро западной сибири

2. Ледниковые: а) троговые- связанные с «работой» ледников (Женевское, многие озера Скандинавии, Карелии), б) моренные, образовавшиеся среди древних моренных отложений (Имандра, Сели­гер), в) каровые, г) приледниковые и надледниковые, связанные с современным оледенением.

3. Карстовые, приуроченные к карстовым просадкам, а также подземным пустотам.

4. Термокарстовые- протаевание и просадка грунта

5. Суффозионные -в результате размыва и выноса частиц.

6. Вулканические, расположенные в кратерах вулканов (Титикака в Андах, Кроноцкое на Камчатке).

7. Речного происхождения — старицы, дельтовые, завальные.

8. Морского происхождения — отчлененные от моря песчаными или галечниковыми косами расширения в устьевых участках рек (лиманные озера) или небольшие акватории моря (лагунные озера).

9. Болотные (органогенные), расположенные в болотных массивах.

10. Плотинные – образуются в результате перекрытия долин.

11.Эоловые – в понижениях между песчаными дюнами, затопляемые речными или морскими водами.

Морфометрические характеристики и морфология озер

Объем озера (V оз) — объем воды, содержащейся в озере.

Площадь озера (S оз) — площадь его поверхности вместе с островами. Площадь водного зеркала — площадь водной поверхности озера (акватории).

Длина озера (L оз) — кратчайшее расстояние по водной поверхности между наибо­лее удаленными точками береговой линии.

Максимальная ширина озера — наибольшее расстояние между противополож­ными берегами по перпендикуляру к линии измерения длины озера. Средняя ширина озера В ср = S оз/L оз.

Максимальная глубина озера — наибольшая из измеренных глубин. Средняя глубина hcp = Vоз/Sоз.

График нарастания площадей изобат (линий, соединяющих точки с одинаковой глубиной) от наибольшей глубины называется кривой площадей, или батиграфиче-ской кривой. График нарастания объема озера от наибольшей глубины до каждой изо­баты (включая ее нулевое значение) — кривая объемов.

Водосбор озера (F 03) — часть земной поверхности и толщи грунта, откуда озеро получает питание. Бассейн озера включает также бесточные территории внутри водо­раздела. Бассейны всех водотоков, впадающих в озеро, входят в его бассейн. Удельный водосбор ф =F 03/S 03

Большое количество озер приурочено к увлажненным районам древнего оледене­ния (Канада, Скандинавия, Карелия и Кольский п-ов), а также к заболоченным терри­ториям (Зап. Сибирь). Многочисленные бесточные озера расположены в некоторых за­сушливых областях с плоским рельефом (юг Зап. Сибири, Северный Казахстан).

Озерная котловина — естественное понижение земной поверхности, в котором расположено озеро. Часть озерной котловины, заполненная водой до высоты макси­мального подъема уровня называется озерным ложем, или озерной чашей.

Береговая область озера включает следующие элементы.

Береговой (абразионный) уступ — крутой или обрывистый склон, сформировав­шийся в результате разрушительного воздействия волн (абразии).

Береговая отмель (литораль) — мелководная часть озера, сложенная в основном продуктами разрушения берега.

Подводный откос — относительно крутой склон дна от края литорали к глубоко­водной части озера. Распространение высшей водной растительности, как правило, ог­раничено литоралью.

Источник

Морфология и морфометрия озер

В озере выделяются следующие основные морфологические элементы:

Котловина — это естественное понижение земной поверхности разного генезиса, в пределах которого и расположено озеро;

Ложе (или чаша) озера – понижение, непосредственно занятое водой.

В котловине по направлению от берега вглубь озера различаются береговая и глубинная (пелагиаль) области.

Береговая область включает три зоны (рис. 15):

♦ Собственно берег – часть суши, окружающая озеро и представленная бровкой и береговым склоном. Граница основания склона проводится по максимальному уровню волно-прибойной деятельности.

Рис. 15. Схема озерной котловины (а) и ее береговой области (б)

1 – котловина; 2 – ложе (чаша); 3 – береговая область: 4 – береговой уступ, 5 – побережье, 6 – береговая отмель, 7 и 8 – абразионная и аккумулятивная части береговой отмели, 9 – подводный откос, 10 и 11 – низший и высший уровни воды, 12 – коренные породы, 13 – начальный профиль берега

♦ Побережье – это зона прибойной полосы, включающая сухое, затопляемое и подводное побережье.

♦ Береговая отмель — это подводная терраса, опускающаяся в сторону озерной впадины и состоящая из абразионной и аккумулятивной отмели. Последняя оканчивается бровкой подводного откоса.

Побережье и береговую отмель часто объединяют в одну зону называемую литоралью.

Глубинная область (пелагиаль) занимает глубокую часть озера, недоступную волнению. Донную часть озера называют профундалью.

В пределах ложа озера выделяются такие морфологические элементы, как плесы, заливы, бухты, губы.

К морфометрическим характеристикамозера относятся:

Площадь водной поверхности (зеркала; F) рассчитывается как средняя многолетняя величина, но может изменяться в зависимости от фазы водности, питающих озеро рек.

Длина озера, l – кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными точками береговой линии, измеренное по поверхности.

Максимальная ширина озера, Bmax – перпендикуляр к длине озера в наиболее широкой его части.

Средняя ширина, Bcp – частное от деления площади зеркала озера на его длину.

Максимальная глубина, Hmax– определяется по журналу промера глубин.

Средняя глубина, Hcp – частное от деления объема озера на площадь его зеркала.

Длина береговой линии, L, измеряется по нулевой изобате.

Читайте также:  Рыбалка в нестеровском озере

Изрезанность береговой линии, k, определяется путем сравнения с длиной окружности круга, равновеликого по площади, согласно формуле:

Объем озера (объем котловины, заполненный водой до определенного уровня) — вычисляется как сумма отдельных слоев котловины, заключенных между горизонтальными плоскостями, проведенными друг от друга на расстоянии h, где h – мощность элементарного слоя (сечение изобат):

Форма озерной котловины, С – безразмерный показатель, позволяющий определять степень приближения формы озера к геометрическим фигурам (цилиндр С=2; полусфера С=1,78; параболлоид С=1,5; конус С=1,33). Вычисляется по формуле Муравейского С.Д., как отношение средней глубины озера к глубине положения центра тяжести озерных вод.

Связи между отдельными характеристиками определяют кривые площадей, объемов и средних глубин озера. Подробно морфометрические характеристики рассматриваются на лабораторных занятиях.

Водный баланс озер

Водный баланс озера – это равновесное состояние между количеством воды, поступающим в озеро (питание), количеством, удаляемым из водоема (расходование) и изменением водной массы озера за некоторый промежуток времени.

В упрощенном виде уравнение водного баланса выглядит следующим образом:

X — атмосферные осадки;

Урп — речной приток;

Усбр — антропогенный приток или сброс сточных вод;

Zконд — конденсация водяного пара на зеркало озера;

Wnp — подземный приток.

Увдсб — антропогенный водозабор на орошение, водоснабжение;

Zиcn — испарение с поверхности озера;

Wф — подземный отток (фильтрация);

Δu- изменение запасов воды в озере.

Нарушение водного баланса озер за счет изменения показателя Δu ведет к изменению коэффициента озерности, аридизации или гумидизации ландшафтов региона. Среди составляющих приходной и расходной частей уравнения водного баланса всё большую роль приобретает антропогенный фактор.

§ 5. Водный режим озера

Водным режимом озера называются закономерные изменения уровня воды, площади, объема вод, а также характеристик течений, волнений и перемешиваний в озере.

Главнейшими характеристиками водного режима озера являются колебания уровня воды в озере. Они подразделяются на несколько групп по причинам, вызывающим их.

Вековые и многолетние колебания уровня озер связаны с изменениями составляющих водного баланса озер (притока речных вод, осадков и т.д.) и с изменением объема (массы) воды в озере, обусловленных климатическими причинами. Например, в Евразии установлены вековые колебания уровня озер и повышенная увлажненность территорий с периодом 1850 лет. Общеизвестны вековые и многолетние колебания уровней Каспийского и Аральского морей, связанные с климатическими факторами (колебанием увлажненности регионов). В случае Аральского моря дополнительной причиной ускорения падения уровня моря является антропогенный фактор, а именно, большой забор вод рек Амударьи и Сырдарьи на орошение.

Сезонные колебания уровня озер связаны с изменениями водного баланса, определяемыми внутригодовым режимом. Озера, питающиеся водами с ледников (Телецкое, Иссык-Куль) имеют максимальный уровень во вторую половину лета. Озера северной и средней полосы Европы (Онежское, Плещеево) имеют подъем уровня весной в период снегового половодья на реках. В области муссонного климата повышенные уровни наблюдаются летом и осенью. В условиях засушливого климата (Казахстан и др.) резко выражен ранний весенний подъем уровня озер (до 4 м) и быстрый спад в первую половину лета. В целом амплитуда колебаний уровней озер в течение года различна, меняется от нескольких см до 2-3 м , реже более 7 м.

Сгонно-нагонные колебания уровней зависят от направления и скорости ветра и от колебаний атмосферного давления. Это кратковременные колебания (несколько часов до 2-3 суток) с амплитудами от нескольких дециметров до 1-2 м. Воздействие ветра вызывает повышение уровня воды у наветренного берега, т.е. нагон, а такие понижения уровня у подветренного берега озера, т.е. сгон. Незначительные перекосы уровня (несколько см) вызываются и неравномерным распределением атмосферного давления по типу «обратного барометра». Уровень воды повышается при понижении атмосферного давления.

Основной причиной волнения на озерах является ветер. В связи с небольшими размерами и глубиной водоема волнение на озерах имеет особенности по сравнению с морским. Волнение быстро возникает и быстро затухает. Волны обычно трехмерные (фронта волны нет), более крутые, с меньшей высотой (обычно 0,5 м , реже до 3-6 м). Крутизна — это отношение высоты волны к ее длине. На озерах она равна 0,1.

Сейши— это стоячие свободные волны, возникающие под влиянием изменения атмосферного давления над озером. Эти колебательные движения не имеют поступательного характера и представляют лишь вертикальные колебания, при которых в одном месте происходит подъем, а в другом — опускание уровня воды (рис. 16). Пункты, где колебания максимальны называются пучностями, а линии где нет колебаний — узлами. Различают одноузловые и многоузловые (2, 3 и т.д.) сейши.

Рис. 16. Схема изменения уровней воды в озере при одноузловой (А) и двухузловой (Б) сейшах

Амплитуда сейш составляет от нескольких см до десятков см, периоды — от 5-10 мин. до нескольких часов (редко суток).

Течения в озерахобусловлены несколькими причинами и поэтому различают разные виды течений.

а) Ветровые течения вызываются ветром, и их скорость (Vв) равна Vв = KWв, где Wв — скорость ветра (м/с), К — ветровой коэффициент, равный 0,01-0,02. В среднем Vв = 0,5 м/с.

Читайте также:  Какое озеро из всех озер россии является наиболее крупным по площади

б) Компенсационные течения возникают в результате сгонно-нагонной денивеляции уровня озера, вызываемой ветром. Они развиваются ниже поверхностного слоя и направлены противоположно ветровым течениям.

в) Сейшевые течения возникают после прекращения ветра на многих озерах.

г) Гравитационные (стоковые) течения возникают при перекосе уровня воды от втекающих в озеро рек. Их средняя скорость составляет 1-2 м/с.

д) Плотностные течения возникают вследствиенеравномерного распределения температуры по пространству озера. Термические неоднородности создают горизонтальные градиенты плотности и перекосы уровня. В период нагревания температура воды вблизи берегов выше, чем в середине озера. Это создает горизонтальную циркуляцию против часовой стрелки (под влиянием силы Кориолиса). В период охлаждения проходят обратные явления. Скорости этих течений 0,3-0,5 м/с.

е) Конвективное перемешивание в озерахвызывается также весенним нагреванием или осенним охлаждением.

Термический режим озера

Для озер умеренного климата выделяется две крупные термические фазы: нагревание (весеннее и летнее) и охлаждение (осеннее и зимнее). Весеннее нагревание начинается с появлением положительных температур весной. В это время на поверхности озера лежит лед, а верхние слои воды имеют самую низкую температуру. Такая термическая ситуация получила название обратной стратификации (стратис — слой). Весеннее нагревание длится до тех пор, пока верхние слои воды не прогреются до температуры нижних. Как только температура воды во всем озере выровняется и наступит состояние гомотермии, начинается период летнего нагревания. В это время активный прогрев верхних слоев воды приводит к образованию прямой стратификации, т.е. увеличению температуры воды в озере от дна к поверхности. В этот период наблюдается расслоение озерных водна 3 термические зоны (рис. 17):

Рис. 17. Вертикальные термические зоны в озерах умеренного пояса

1 – изменение температуры по глубине, 2 – изменение градиента температуры по глубине.

· Гиполимнион – нижний слой с холодной «весенней» водой;

· Металимнион– слой температурного скачка, где вертикальный градиент температуры может достигать 8-10 0 С на 1 м глубины.

· Эпилимнион – поверхностный, наиболее теплый слой воды.

Осеннее охлаждение начинается с устойчивого снижения среднесуточных температур воздуха ниже температуры поверхностных слоев озера и заканчивается гомотермией вод. Дальнейшее зимнее охлаждение поверхностных вод приводит к активной вертикальной конвекции, когда уплотнившиеся вследствие охлаждения и ставшие более тяжелыми поверхностные воды опускаются на дно и вытесняют на поверхность менее плотные и более легкие донные воды. Таким образом, в озере формируется обратная термическая стратификация.

Термический режим озер обуславливает формирование в них двух областей. В теплоактивной, прибрежной области в связи с меньшими глубинами вода быстро нагревается (выше +4°С) и быстрее охлаждается (ниже +4°С) по сравнению с теплоинертной областью центральной части озера. Между этими областями появляется вертикальный пояс с температурой наибольшей плотности воды +4°С, где плотная вода опускается. Этот пояс носит название «термический бар». Он виден с поверхности в виде узкой светлой полосы весной и осенью. Это своеобразный тепловой и динамический барьер между прибрежными и центральными водами озера. Впервые это явление описано Ф. Форелем в 1901 г. в Женевском озере (Швейцария).

Термическая классификация озервпервые предложена Ф. Форелем, а позднее уточнена многими учеными. Выделены группы озер:

Полярные — с температурой в течение года ниже +4°С и с обратной стратификацией.

Тропические — с температурой выше +4°С и постоянной прямой стратификацией.

Умеренные — с температурой зимой ниже +4°С и весной-летом — выше +4°С и с переменной температурной стратификацией.

По характеру ледовых явлений выделяют четыре группы озер:

— озера, не имеющие ледовых явлений (экваториальные и тропические регионы),

— озера с неустойчивым ледоставом (южные регионы умеренного пояса),

— озера с устойчивым ледоставом зимой (умеренный пояс),

— озера с ледоставом в течение всего года (районы Крайнего Севера).

Ледовый режим озер

В ледовом режиме озер, как и у рек, выделяются три характерных периода — замерзание, ледостав и вскрытие, во время которых происходят аналогичные речным ледовые явления. В период замерзания образуются забереги (припаи), сало, внутриводный лед, ледяные наплески на пляжах, ледяные валы на отмелях («сокуи» на Байкале высотой до 3 м), ледяная галька в прибойной зоне («колобовники» на Байкале).

Ледостав на больших озерах формируется 2-3 месяца, завершаясь в январе, а на малых озерах — в течение нескольких дней.

Ледяной покров состоит из нескольких видов озерного льда:

— водный (озеровидный) — это прозрачный кристаллический лед,

— водно-снеговой лед — мутный, непрозрачный, беловатый, образующийся при смерзании пропитанного водой снега. Он называется «наслузом».

— снеговой лед, образующийся при подтаивании снега на поверхности с последующим замерзанием.

Толщина льда в Северной Евразии — 0,5-2 м, иногда до 3 м, в южных районах — всего несколько см.

Вскрытие озер в Европе на 7-14 дней позже, чем вскрытие рек.

Источник