Меню

Как посчитать площадь озера



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.

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.

Читайте также:  Навигаторы гармин для озер

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.

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.

Читайте также:  Аудиокнига васюткино озеро с 124 134

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

Морфометрические характеристики озер

date image2014-02-17
views image1385

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

Практическая работа по озерам

Практическая работа 1

Определение морфометрических характеристик озера

Определить морфометрические характеристики озера (схема озера и необходимые для расчетов данные выдаются преподавателем каждому студенту в индивидуальном порядке)

Порядок выполнения работы. Важной характеристикой озера является его геогра­фическое положение (широта, долгота) и высота над уровнем моря.

Эти данные уже позволяют составить общее представление об основных чертах режима озера. Географическое положение озера в определенной мере отражает общие климатические особенности района, а высотное положение определяет также местные влияния климатических и других факторов на процессы, происходящие в озере.

При изучении озер и озерных котловин важно установить не только условия их образования, но и определить ряд числовых ха­рактеристик, дающих количественные представления об основных элементах озера и озерной котловины. Эти характеристики но­сят название морфометрических.

Площадь озера ω, м 2 , вычисляется двояко: либо вместе с площадью островов, либо отдельно площадь водной поверхности. Так как бе­рега озер не отвесны, площадь водной поверхности (зеркала озера) изменяется при изменении уровня озера.

Длина озера — L, м кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными точками, расположенными на берегах озера, измеряе­мое по поверхности озера.

Читайте также:  Рисунок красками море или озеро

Таким образом, эта линия будет прямой лишь в случае сравнительно простых очертаний озера; для изви­листого озера эта линия, очевидно, может быть и не прямой, а со­стоять из отдельных отрезков прямых и кривых линий.

Ширина озера различают:

— наибольшую ширину — В, м, определяе­мую как наибольший поперечник (перпендикуляр) к линии длины озера,

— среднюю ширину – Вср, м, представляющую отношение площади ω озера к его длине L

Коэффициент извилистости т — степень развития береговой линии — отношение длины береговой линии s к длине окружности круга, имеющего площадь, равную площади озера,

Коэффициент извилистости береговой линии может также быть выражен отношением длины береговой линии S к периметру ломаной линии S, обводящей контур озера:

В этом случае получается более правильное представление об изрезанности береговой линии.

Широкое применение при оценке водных запасов озера имеет кривая изменения площади озера с глубиной, представляющая со­бой график связи площадей горизонтальных сечений озера и соот­ветствующих им глубин, и кривая изменения объема озера в зави­симости от его глубины.

На Рис. 1 представлены кривые изменения площади и объема Онежского озера с глубиной. Такие кривые дают воз­можность определить площадь зеркала озера и объема воды для любого уровня. Эти величины необходимо знать при всех расчетах.

Рис. 1. Кривые площадей и объемов озера

Объем воды в озере W, м 3 может быть определен по карте изобат, пользуясь «методом призм». Изобатные поверхности делят объем озера на ряд слоев, каждый из которых можно рассматривать приближенно как призму, основаниями которой будут площади, ограниченные смежными изобатами, а высота равна сечению между ними. Обозначив площади, ограниченные отдельными изобатами, через ω, ω1, ω2, ω3… ωn, а сечение их через h, объем воды в озере определим по формуле

W = +++…++ W =

= W,

где W – объем, заключенный между площадью последней самой глубокой изобаты и точкой дна озера с максимальной глубиной, определяемый по формуле:

W= ,

где hмакс – максимальная глубина озера в метрах; hn – глубина, соответствующая наибольшей изобате, ωn площадь последней (самой глубокой) изобаты.

Максимальная глубина озера – hмакс, м.

Средняя глубина озера hср, м отношение объема воды в озере к площади его зеркала.

Средний уклон дна между изобатами определяется по формуле:

где l1, l2 – длины изобат, между которыми определяется уклон; h – сечение изобат, ω – площадь кольца между изобатами.

Средний уклон озера I определяется по формуле:

где n – число изобат.

Знание элементов, характеризующих форму озерной котловины, необходимо не только для того, чтобы понять основные законо­мерности режима озера, но и для решения ряда хозяйственных задач, связанных непосредственно с эксплуатацией озера. Напри­мер, при использовании озера в транспортных целях необходимо знать распределение глубин в пределах всей акватории и, в частности, в зоне бере­говой отмели. При регули­ровании стока вытекающих из озера рек необходимо иметь кривые зависимости объема воды и площадей озера от высоты стояния уровня. Для расчета элемен­тов волн важно знать рас­пределение глубин и ширин озера по различным направлениям и т. д.

Источник

Определение основных гидрологических показателей озер

Озерами называются замкнутые впадины на поверхности суши, затопленные водой. Площадь озер на Земле 2,7 млн км 2 , или 1,8% поверхности суши.

Геологическая роль озер значительно меньшая, чем роль морей и рек. Однако изучение закономерностей их географического распре-деления, характера котловин, солености воды, зарастания водной растительностью и т.п. даст ключ к пониманию процессов и изменений в земной коре и на ее поверхности. Геологическая деятельность озер зависит от их площади, глубины, минерализации воды и т.п.

1. При помощи палетки определить площадь озера, представлен-ного на рис. 18, его длину, наибольшую и среднюю ширину. Длина озера определяется как расстояние между наиболее удаленными друг от друга точками озера. Максимальная ширина – наибольшее расстояние между противоположными берегами в направлении, перпендикулярном длине. Средняя ширина определяется отношением площади озера к его длине.

2. Для озера, представленного на рис. 18, составить таблицу промеров его глубины по семи створам (табл. 18). Данные глубин указать как вероятно-возможные величины (допускается с учетом того, что работа выполняется в учебных целях).

Рис. 18. План озера с промерными створами

При составлении таблицы можно использовать следующие при-держки: 1) промеры глубин по створам производятся через каждые 6 м от начала створа; 2) максимальная глубина озера по створу 1 – 3,30 м; створу 2 – 3,80 м; створу 3 – 5,11 м; створу 4 – 7,15 м; створу 5 – 7,92 м; створу 6 – 9,00 м; створу 7 – 4,08 м.

Таблица 18

Дата добавления: 2015-08-04 ; просмотров: 1723 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник