Максимальный сток рек весеннего половодья на территории Тюменской области

Антропогенные факторы формирования максимального весеннего стока рек Тюменской области. Граница распространения многолетнемерзлых пород. Радиационный баланс, температура воздуха. Гидрографическая сеть. Зональное распределение количества тепла и влаги.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Максимальный сток рек весеннего половодья на территории Тюменской области

1. Факторы формирования максимального весеннего стока рек Тюменской области

1.1 Понятие максимального стока рек

Максимальные расходы весеннего половодья - одна из основных гидрологических характеристик, необходимая как для расчета гидротехнических сооружений и сети, так и для оценки увеличения выноса минеральных и органических веществ в реки.

Применительно к расчетам максимального стока талых вод реки делятся на две группы: равнинные и горные. Реки Тюменской области относятся к первой группе, водосборы которых расположены в пределах равнин и плоскогорий, где относительное колебание высот не превышает 400 метров и снеготаяние поэтому охватывает почти одновременно весь водосбор или большую его часть. Расчетными характеристиками весеннего половодья являются максимальный расход и объем.

Расчетные формулы, применяющиеся для определения максимальных расходов весенних половодий, можно разделить на 2 группы:

1) Редукционные, отражающие в явной форме уменьшение модулей максимального стока с увеличением площади водосбора;

2) Объемные формулы, выражающие максимальный расход как функцию объема половодья, его продолжительности и геометрической формы.

Объемные формулы основаны на той или иной геометрической схематизации гидрографа весеннего половодья.

,

где h-слой стока половодья, tв - продолжительность водоотдачи, - время добегания, -коэффициент размерности, Кф - коэффициент формы [5].

Более широкое применение получили формулы редукционного типа, основанные на эмпирических зависимостях вида , выражаемых аналитически как

,

где и n представляют собой параметры, определяемые по графикам связи [7].

1.2 Геология

В Тюменской области развиты отложения от докембрийских до четвертичных. Западно-Сибирская равнина представляет молодую платформу, покрытую мощной толщей четвертичных отложений. Палеозойские породы выступают на поверхность на окраинах Западно-Сибирской равнины у предгорий Уральских гор. Они представлены известняками, гранитами, диабазами. Более широко распространены в горных районах кембрийские породы. Их мощные отложения представлены известняками, впоследствии частично превратившимися в мраморы. В течении мезозоя в морских бассейнах накапливались мощные толщи осадков. Меловые отложения в южной части представлены красноцветными глинами, песчаниками, конгломератами. Третичные отложения обнажаются в долине р. Иртыша и ее правобережных притоков. Палеогеновые зеленовато-серые глины выходят на поверхность по правобережью Тобола и южнее. Морские палеогеновые отложения встречаются в бассейнах рек Сев. Сосьвы, Казыма, Надыма, Пура. Мощность их 15-20 м, а к западу от Тобола она достигает 160 м, а на Тобол-Ишимском междуречье 200 м. неогеновые отложения широко распространены в южных районах Тюменской области. Они представлены преимущественно континентальными песчано-глинистыми толщами с пресноводной фауной и флорой.

Геология Тюменской области четвертичного времени тесно связана с покровными оледенениями. В распространении четвертичных отложений наблюдается ясно выраженная широтная зональность. Выделяется ледниковая и внеледниковая области. Ледниковая область являлась ареной деятельности покровных оледенений (Самаровское, Тазовское, Зырянское). Ледниковый покров спустился во время Самаровского оледенения на юг до 58° с. ш. В конце Зырянского оледенения произошло опускание северных прибрежных районов Западно-Сибирской равнины. Опустившиеся участки были затоплены водами Карского моря и покрыты морскими отложениями. Затем после регрессии моря в южной половине равнины началось новое врезание рек. Из-за малых уклонов русла и широкого распространения многолетней мерзлоты в большинстве речных долин преобладала боковая эрозия, углубление долин шло медленно, поэтому они имеют значительную ширину и небольшую глубину. В этой зоне развиты широкие речные террасы. Южнее располагается внеледниковая зона Обь-Иртышского междуречья, представляющая громадную аллювиально-озерную равнину. В настоящее время продолжает развиваться боковая эрозия рек. Современные отложения представлены аллювием, аллювиально-делювиальными образованиями. Широкое распространение рыхлых отложений четвертичного возраста обеспечивают высокую естественную зарегулированность максимального стока, следовательно невысокие его максимумы [4].

1.3 Рельеф

Западно-Сибирская равнина представляет сочетание самостоятельных низменностей и возвышенностей, достигающих на самостоятельной территории высоты 250-285 м. Широтным повышением, простирающимся от предгорий Урала в области Тоболо-Сосьвинского водораздела через так называемые Сибирские увалы к северному продолжению Енисейского кряжа, равнина разделяется на две части (котловины): северную (Нижнеобскую) и южную (Среднеобскую). Поверхность обеих котловин - низменная равнина с приподнятыми краями с общим очень незначительным падением на север. Обе котловины соединены между собой широким понижением, по которому протекает река Обь.

Наиболее пониженные части Нижнеобской котловины приурочены к устьевому участку Оби и южной оконечности Обской губы. К этому месту направляются реки Таз, Пур, Надым, Обь. От наиболее пониженной части область повышается во все стороны, и высоты быстро возрастают, достигая на левобережье Оби 200-220 м. Повышенные участки представляют плоские массивы, разделенные долинами рек и заболоченными понижениями. По равнинным сильно заболоченным депрессиям с огромным количеством маленьких озерков спокойно протекают в болотистых берегах сильно меандрирующие реки (Ляпин, Сев. Сосьва и др.). Сибирские увалы представляют плоские возвышенности средней высотой в 160-180 м. С севера Нижнеобскую котловину замыкают возвышенности Гыдана и Ямала, разделяющиеся Обской губой.

Наиболее пониженные части (около 20 м. над ур. м.) части Среднеобской котловины находятся в среднем течении Оби, близ устья р. Иртыша. Приподнятые окраины котловины образуют возвышенные равнины, которые с запада, юга и востока окаймляют котловину. Поверхность внутренней части Среднеобской котловины также образует ряд приподнятых участков (Ишимская, Кондинская возв.), перемежающимися со впадинами (Барабинская, Ханты-Мансийская, Обь-Иртышская и др.) В пределы описываемой территории входят восточные склоны Северного, Приполярного и Полярного Урала, составляющие единую горную систему. Здесь выделяется три геоморфологические области. Область высокогорья занимает в пределах рассматриваемой территории небольшую площадь, охватывая главным образом наиболее высокие водораздельные участки гор Приполярного Урала. Высоты колеблются от 1000 до 1900 м. рельеф отличается сильной расчлененностью. В области среднегорья высоты находятся в пределах 500-1000 м. Для рельефа характерны сглаженность вершин, глубокой расчленение. Долины рек обычно плоскодонны и имеют крутые склоны. Область холмисто-увалистых предгорий охватывает увалистую полосу восточного склона Урала. Высоты здесь порядка 100-500 м. Рельеф характеризуется общей сглаженностью, широко распространены отдельные округлые возвышенности, холмы и увалы. Плоский, слабо расчлененный рельеф способствует зарегулированности стока. [1,2,3].

1.4 Многолетняя мерзлота

Южная граница распространения многолетнемерзлых пород проходит примерно в пределах 61-62° с. ш. Вдоль нее многолетнемерзлые породы залегают редкими островками на безлесных участках, главным образом на торфяниках. Севернее примерно у 65-66° с. ш., эти породы занимают большую площадь, чем талые породы и встречаются даже на участках, поросших лесом. Еще севернее породы в основном имеют сплошной распространение и отсутствуют только под руслами крупных рек (Обь, Пур, Таз и др.) и под глубокими большими озерами. Под менее крупными водоемами и водотоками верхняя поверхность мерзлых пород залегает на глубине нескольких десятков метров. Вблизи южной границы области многолетнемерзлых пород располагается широкая (100-200 км) зона, в пределах которой температура грунта близка к 0 °С, к северу температура многолетнемерзлых пород понижается и в заполярных районах достигает -7, -10 °С. Глубина сезонного протаивания многолетней мерзлоты уменьшается с юга на север. В подзоне северной тайги мощность сезонного слоя протаивания достигает 2 м. Минимальные глубины сезонного протаивания установлены на торфяниках, максимальные в песчаных отложениях. Мощность мерзлой толщи у полярного круга колеблется от 400-450 до 250-300 м. Южнее полярного круга мерзлые толщи имеют двухслойное строение: верхний слой прослежен до глубины 30-80 м, ниже до глубины 90-150 м залегают талые породы, отделяющие верхний слой от реликтовой толщи мерзлых пород, нижняя граница которой отмечена на глубинах до 300 м и более. К югу от 63-64° с. ш. многолетнемерзлые породы с поверхности не встречаются, мерзлые толщи залегают на большой глубине от 150-200 до 300-400 м. Многолетняя мерзлота является хорошим водоупором и способствует увеличению максимального стока. [12].

1.5 Климат

Большая протяженность тюменской области с севера на юг дает возможность наблюдать здесь четко выраженную зональность распределения тепла и влаги. Последнее в свою очередь определяет и широтный характер размещения и последовательное чередование...