Открыть меню

Источники энергии – Реки

 

Источники энергии – РекиОткуда и как получают реки свою «вечно-текущую» воду? Очень часто реки начинаются там, где грунтовые воды выходят на поверхность. Если это случается на склоне холма или в овраге, грунтовые воды питают ручеек; если на низком ровном месте — они образуют болото. Река Урал, например, начинается родничками, стекающими со склонов гор. Волга вытекает из болота. Среднеазиатская река Зеравшан зарождается в ледяном гроте. Многие кавказские и среднеазиатские реки питаются талой водой стекающих с гор ледников. Однако, каково бы ни было питание рек — дождевое, снеговое, ледниковое или грунтовое,— первоисточником его являются атмосферные осадки. При этом даже самые большие реки Земли у истоков не больше ручья. Исключение составляют только некоторые реки, вытекающие из больших озер, например Нева, или Ангара.

Каким же образом собирают такое огромное количество воды Енисей и Волга в СССР, Амазонка в Бразилии, Миссисипи в США и другие большие реки? Прежде всего, им помогают в этом многочисленные притоки, а кроме того, вода половодий и паводков. Половодьем называют продолжительный подъем уровня воды в реке, вызываемый основным источником питания реки и повторяющийся ежегодно в определенный сезон. Паводком называют случайный и кратковременный подъем уровня, вызванный, например, сильными ливнями.

В дождливые периоды года, например, в бассейне р. Амура выпадает так много осадков, что реки вздуваются и выходят из берегов. То же происходит с реками на большей части нашей страны во время весеннего половодья, вызванного таянием снегов. К половодью приурочена большая часть речного стока. Дождевые или талые снеговые воды всюду очень быстро стекают в реки, а реки так же быстро, за какие-нибудь 2—3 месяца, уносят полые воды в море. Годовой сток всех рек России – порядка 4 тыс. куб. км, и из этого количества до 3 тыс. куб. км стекает в море во время половодья.

При дождевом питании, половодье у наших рек наступает осенью. При снеговом это происходит весной, при ледниковом — летом. Нередко у рек, начинающихся в горах, бывает два половодья: первое — весной, когда тает снег, второе — летом, при таянии ледников. В тропическом климате у рек бывает короткое половодье и длительный период низкого уровня воды. В умеренном и полярном климатах к этим двум фазам надо добавить зимний период, когда река скована льдом и уровень воды также очень низок. Если бы реки получали питание только за счет небольших начальных ручейков или обильных, но сезонных полых вод, они сильно мелели бы в сухое время. Мы знаем, что этого не происходит.

Устойчивый сток даже в сухое время дают рекам грунтовые воды

Между рекой и подземными водохранилищами, как по справедливости можно назвать грунтовые воды, происходит непрерывный обмен водой. Во время паводка и половодья, когда идут дожди или тают снега, вода просачивается в грунт, который, как губка, впитывает влагу. Реки в это время выходят из берегов и тоже отдают избыток воды в подземные водоносные слои. Но как только река возвращается в свое русло, уровень грунтовых вод оказывается выше ее уровня и возникает обратный поток. В умеренном климате это происходит летом и зимой, в тропическом — в засушливые месяцы. Грунтовые воды питают реку в виде ручейков, стекающих с обрывистых берегов, или невидимых ключей, бьющих со дна реки. Словом, в течение большей части года реки получают устойчивое питание главным образом за счет грунтовых вод.

Воды паводка мутные и грязные, а грунтовые хорошо профильтрованы в порах земли. Поэтому летом и зимой вода во многих реках чистая и прозрачная. От воды, быстро стекающей за время половодья или паводка, мало пользы, а порой она опасна для человека. Предоставленная сама себе, вода паводка затопляет не только заливные луга в пойме (до-лине), но порой и возделанные поля, села и города. Наводнения иногда лишают крова тысячи людей, уничтожают посевы и смывают плодородную почву.

За последние годы сильные наводнения происходили во многих странах: в США и Великобритании, Германии и Франции, в Мексике, Бирме, Китае и многих других странах. Но особенно часто страдает от наводнений Индия. Во время летних муссонных ветров, приносящих из Индийского океана огромное количество влаги, на территорию Индии обрушиваются страшные ливни. Разливы в бассейнах рек Инд и Ганг приносят индийскому хозяйству и жителям большой ущерб.

Сток реки можно регулировать. Для этого русла рек перегораживают плотинами, а в образовавшихся искусственных озерах — водохранилищах накапливают воду паводков. Запасенную таким путем воду расходуют по мере надобности на работу турбин гидроэлектростанций, на орошение полей и снабжение водой заводов, фабрик и городов.

Чтобы избежать наводнений, роют отводные каналы и по ним пропускают избыток воды, который не умещается в русле реки. Иногда по берегам реки или по окраинам речной поймы строят дамбы, ограждающие от разлива реки поля и населенные пункты. У реки, кроме жидкого стока — воды, есть твердый сток — это мелкие минеральные частицы, взвешенные в толще воды, и крупные обломки горных пород, которые течение тащит по дну.

Как только верхний почвенный слой пропитается дождевой водой, она начинает стекать по его поверхности. При этом вода подхватывает частицы почвы. Сильные дожди и весеннее таяние снегов всегда создают поверхностный сток, а. он смывает почву в ручьи и реки. Такой смыв почвы носит название поверхностной эрозии.

Вода, стекающая по поверхности почвы, образует небольшие временные ручейки. Они еще сильнее размывают почву, образуя в ней рытвины, которые с течением времени превращаются в овраги. Овраги сокращают площадь сельскохозяйственных земель, а смыв почвы уменьшает ее плодородие. Урожаи на смытых почвах резко понижаются.

Для борьбы с эрозией и поверхностным стоком, поперек оврагов устраивают перемычки, которые замедляют течение воды и задерживают твердые частицы почвы, увлекаемые водой. Склоны оврагов укрепляют травой, кустарником и деревьями. На обработанных полях участки, особенно подверженные эрозии, окружают валами, пашут землю как можно глубже и обязательно поперек склонов. На крутых склонах холмов устраивают террасы, а местами сажают деревья, создают полезащитные лесные полосы.

Но, как бы ни старался человек приостановить эрозию почвы, он может этого добиться только на участках обработанной земли. А такая земля составляет не более одной десятой всей поверхности суши. Водная эрозия — могучий процесс, в течение миллиардов лет формировавший и продолжающий формировать поверхность нашей планеты.

За 125 000 лет вода смывает с материков слой почвы толщиной в 1 метр

Реки выносят каждый год в океаны и моря 12 куб. км. твердых минеральных веществ и сотни миллионов тонн растворенных в воде соединений кальция, кремния, солей фосфора, азота и других веществ. Это очень ценные «подарки» морю. У реки различают русло коренное, в котором река течет при низком уровне воды, и пойму. Поймой называется часть дна речной долины, расположенная по сторонам коренного русла реки. Она заполняется водой при разливе реки.

Речная долина под влиянием боковой эрозии (размыва) постепенно расширяется. Кроме того, русло реки иногда удлиняется в сторону верховья, подобно растущему оврагу. Если наклон местности, по которой течет река, большой, то ее русло все время углубляется. Нижним пределом такого углубления служит уровень озера или моря, в которое впадает река. Когда вы будете стоять на берегу реки, то обратите внимание на террасы, расположенные уступами на склонах речной долины. Это так называемые коренные террасы. Они образовались при постепенном размыве рекой пород, среди которых расположена речная долина.

Часто посреди широкой долины с высокими откосами течет небольшая речка. Можно подумать, что когда-то здесь протекала широкая и глубокая река, потом она высохла, и остался от нее небольшой ручеек. В действительности даже небольшая речка, постепенно углубляя и изменяя свое русло, может с течением времени прорыть широкую и глубокую долину.

Речной поток, размывая более податливые породы и откладывая наносы, изменяет русло реки, что влияет на направление потока. Так поток и русло находятся в постоянном взаимодействии. Река иногда образует крутые повороты и очень часто плавные излучины (меандры), а на дне промывает ямы, над которыми кружат водовороты, порой опасные для купающихся. Удивительно причудливую гигантскую «излучину», обусловленную рельефом, делает великая африканская река Нигер. Она начинается в 200 км от берега Атлантического океана, затем, подчиняясь рельефу местности, течет вглубь страны. Описав гигантскую петлю длиной больше 4 тыс. км, Нигер впадает в Атлантический океан.

Встречая мягкий грунт, река подмывает берега. Как правило, у всех рек, текущих в северном полушарии, левые берега отлогие, они образованы наносами, а правые — обрывистые. Причина этого — отклоняющая сила суточного вращения Земли. Под ее влиянием всякое свободно движущееся тело (будь то воздух, вода или снаряд) отклоняется от направления своего движения в северном полушарии вправо, а в южном — влево. У рек, текущих в южном полушарии, крутыми и подмытыми обычно оказываются левые берега.

 

У вогнутого, подмытого берега, течение реки всегда быстрее. У дна реки благодаря трению о грунт течение замедленное. Самое быстрое течение у поверхности воды на середине реки в наиболее глубокой ее части. Если лед или ветер препятствует течению воды, наибольшие скорости движения частиц ее обнаруживаются на некотором расстоянии от поверхности воды.

В местах, где русло реки перегораживают выходы скалистых пород, вода кипит и бурлит, как в котле. Такие места называют порогами. Они очень красивы, но мешают судоходству. Если русло реки внезапно и резко понижается, образуются водопады. Чаще всего водопады встречаются в горных районах или на границе гористой и равнинной местностей. В числе наиболее известных водопадов можно назвать Анхель в Южной Америке (высота 1054 м), Бьельвефосс в Норвегии (высота 866 м), Каламбо в Африке (высота 216 м), и другие.

Количество воды, протекающей в одну секунду через поперечное сечение реки, называется расходом реки. Его можно подсчитать, умножив площадь поперечного сечения реки на среднюю скорость течения. Расход реки измеряют кубическими метрами в секунду, а сток — кубическими километрами за сезон или за год.

Иногда во время паводка река настолько засоряет наносами старое русло, что ей приходится прокладывать новое. К таким «блуждающим» рекам относится Аму-Дарья, которая впадает в Аральское море. Среднеазиатские народы прозвали ее за это «бешеной рекой». Внезапно изменив русло, Аму-Дарья однажды угрожала смыть целый город Турткуль. В 1960 году она вдруг повернула под прямым углом и стала пробиваться к одному из самых крупных оросительных каналов. Ее остановили, но через год она возобновила атаку.

Еще недавно борьба с такими коварными реками была для человека непосильной задачей. В течение долгих столетий неисчислимые беды населению приносила китайская река Хуанхэ, или Желтая река, прозванная так за обилие взвешенных частиц, которые придают ее воде желтый цвет. Твердый сток этой реки составляет 900 млн. куб. м. в год. В середине 19 века Хуанхэ изменила направление своего течения и стала впадать в море на 450 км севернее прежнего устья. Эти изменения крайне негативно отразились на всей экономике Китая того времени. Есть даже мнение историков о том, что захват Китайской империи кочевыми племенами в 12-13 веке произошел из-за аналогичного быстрого изменения русла рекой Хуанхэ, что привело к голоду в стране и резкому снижению ее обороноспособности. Между прочим, именно после завоевания Китая, кочевые племена двинулись на территории Руси, обладая многими захваченными китайскими технологиями, такими как баллисты, зажигательные снаряды, и т.п. Определенно можно сказать, что реки, и по сей день играющие огромную роль в жизни людей, способны влиять не только на производство сельскохозяйственной продукции, но и на глобальные политические и экономические процессы.

На севере Индии есть малоизвестная река, которую по числу притоков, берущих начало у подножия высочайших гималайских вершин, местное население зовет «Семь Кози». За двести лет она переместила свое русло к западу на 120 км. Несмотря на постройку дамб и плотин, ежегодные разливы и перемены русла этой реки приносят населению огромный убыток.

В США Рэд Ривер (Красная река) некогда впадала в Мексиканский залив. Изменив однажды после паводка направление течения, она стала притоком Миссисипи и лишила воды огромную область страны. Индийская река Ганг, проистекающая с горных склонов, постоянно мелеет из-за таяния ледников. В ближайшее десятилетие ледники могут растаять окончательно, оставив без воды огромную страну и около миллиарда человек.

Природные процессы способны привести к любым последствиям

Скорость течения реки зависит от уклона. Наименьший уклон в низовьях реки у впадения ее в море. Когда течение ослабевает, вода сбрасывает груз наносов, ставший для нее непосильным. Больше всего наносов откладывается рекой у впадения ее в море. Намывая илистые или песчаные острова, река здесь делится на многочисленные рукава и образует так называемую дельту. Дельта Волги, например, занимает площадь 10 тыс. кв. км.

Если река впадает в море, где у берегов сильные приливные течения, то они относят наносы от берега и образуется устье воронкообразной формы — эстуарий.

Наносы откладываются рекой везде, где замедляется течение. Оседая на дно, они образуют мели, косы, мелководные перекаты. Местами наносы из года в год повышают русло реки. Во время паводка это грозит большими наводнениями. В таких местах реки ограждают высокими дамбами, которые время от времени приходится наращивать. В результате, дно и уровень реки непрерывно повышаются, как это произошло местами с рекой Миссисипи.

Новый Орлеан в США оказался в котловине, над которой возвышается русло Миссисипи. Жители города смотрят на проходящие по реке пароходы снизу вверх. У домов в городе нет подвалов, так как их затопила бы грунтовая вода. Произошедшее в Новом Орлеане наводнение ясно показало, как слаб еще современный человек перед природной стихией и как непрочны и несовершенны технологии ее обуздания.

Аму-Дарья в 1 кубометре воды несет в среднем 2300 грамм твердого материала, Волга —100 грамм, Нева — только 10 грамм. И все же, примерно через 2 тыс. лет остров Котлин, на котором расположен Кронштадт, соединится с материком.

К числу многих удивительных свойств, которыми обладает вода, относится ее расширение при переходе из жидкого состояния в твердое (в лед). Кроме воды, затвердевая, расширяются только серебро и висмут. Лед легче воды потому, что у соеди-нений молекул льда структура более рыхлая, чем у соединений молекул воды. Будь лед тяжелее воды, он не плавал бы на ее поверхности, а тонул, и тогда реки и озера промерзали бы до дна, а животные в них гибли. В некоторых, особенно холодных районах Земли, например на севере Сибири, небольшие реки промерзают до дна. Но это не значит, что они совершенно замирают до весны: речная вода медленно сочится под слоем льда в порах донных отложений.

В быстро текущих реках вода иногда переохлаждается на несколько сотых долей градуса ниже нуля, и тогда в ней образуется внутриводный лед. Он осаждается на дно в местах, где слабее течение, создает на реке заторы, закупоривает фильтры в трубах водозаборных сооружений и уменьшает напор воды у гидроэлектростанций.

Великое множество рек на Земле

Достаточно сказать, что только в России насчитывается более 150 тыс. рек, имеющих названия и нанесенных на географические карты.

Берега рек издавна служили колыбелью культуры многих народов. В удалении от рек могли жить, да и то не круглый год, одни только кочевники, занимавшиеся охотой и скотоводством. И в наше время главная масса населения земного шара сосредоточена по берегам рек. Например, в устье Нила живет около 10 млн. человек, в нижнем течении Ганга — 40 млн., а в бассейне Рейна — около 50 млн. человек.

Реки всегда были самым удобным и дешевым путем для перевозки товаров. В 1913 г. длина природных водных путей в России составляла 65 тыс. км. Сегодня водники из года в год взрывают на реках пороги, расчищают, углубляют и расширяют русла с помощью землечерпательных машин и мощных землесосов.

Пользуясь реками как водными путями, человек уже давно убедился, что они далеко не всегда текут в желаемом направлении, и стал исправлять речную сеть, проводя каналы. Сравнительно недавно реки вращали колеса водяных мельниц, а в наше время приводят в движение мощные турбогенераторы и служат важнейшим источником электроэнергии. В Норвегии ГЭС дают 99% вырабатываемой электроэнергии.

В дореволюционной России энергия рек почти не использовалась. В 1913 г. по отношению к общему количеству вырабатываемой электроэнергии доля гидростанций составляла всего 2%. Сегодня на их долю приходится до 20% всей выработки электроэнергии в стране.


Просто о сложном – Источники энергии – Реки

  • Галерея изображений, картинки, фотографии.
  • Реки как источники энергии – основы, возможности, перспективы, развитие.
  • Интересные факты, полезная информация.
  • Зеленые новости – Реки как источники энергии.
  • Ссылки на материалы и источники – Источники энергии – Реки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2017 Чистая энергия · Копирование материалов сайта без разрешения и установки прямой обратной ссылки запрещено.