Жизнь рек

Болдаков Е. В.

Кругооборот воды и питание рек

В природе постоянно совершается кругооборот воды. С поверхности суши и всех водоёмов испаряется вода. Испарения эти поднимаются в воздух и собираются в облака. Облака возвращают воду на землю в виде осадков — дождя, снега, — питающих реки, озёра, моря.

Какое же количество воды участвует в этом кругообороте?

Ответ на этот вопрос даёт следующая таблица.

Таблица 4

Около 520 000 куб.

км воды в течение года испаряется с поверхности земного шара и столько же воды приносят на землю снег и дождь. Это — куб со стороной почти в 80 км. Если эту воду распределить по всей поверхности земного шара равномерно, получится слой толщиной около одного метра. Но в действительности осадки распределяются весьма неравномерно. Это можно видеть из таблицы 5.

Таблица 5

В Европейской части Советского Союза снег составляет до 70 % годовых осадков, а дожди — до 30 %. На Дальнем Востоке около 20 % годовых осадков — снег, а 80 % приходятся на долю дождей.

Почти все реки Европейской части Советского Союза и Сибири, а также Висла, Дунай, Эльба, Одер и другие реки, текущие в северо-западной части Европы, питаются со своего бассейна главным образом за счёт таяния снега.

На Дальнем Востоке, в Китае и Индии реки питаются преимущественно за счёт дождей; паводки идут там летом и осенью, в то время, когда выпадает много дождей. В основном дождевое питание имеют реки Франции, где паводки идут зимою, многие реки США, а также ряд рек в Африке и в Австралии.

Реки Кавказа и горных районов Средней Азии питаются главным образом за счёт таяния ледников.

Река Чуна, текущая с Саянского хребта, имеет и ледниковое и дождевое питание. Притоки Чуны на Сибирской равнине имеют главным образом снеговое питание и сильные весенние паводки, а на Чуне паводки бывают летом, когда в Саянских горах идут дожди и тают ледники. Смешанное питание имеют многие реки Средней Азии, Кавказа, Индии, река Нил и другие.

После половодья реки питаются за счёт дождей и грунтовой воды, то есть той части осадков, которая просочилась в землю и образует выходящие к руслу реки ключи. Когда реки скованы льдом, питание их бывает исключительно грунтовым. Наши северные реки питаются за счёт грунтовой воды на 30 %, реки средней полосы — на 10–20 %, а реки южной части СССР — на 5–10 %.

Водоносность рек

Количество воды, которое проходит через русло реки за большой промежуток времени (сезон, год), мы называем водоносностью реки.

От водоносности рек зависят их судоходность, использование рек для целей орошения и т. д. В зависимости от водоносности реки на ней строятся гидроэлектростанции той или другой мощности.

В таблице 6 приведена средняя годовая водоносность некоторых рек в устьевой части.

Водоносность рек в течение года неравномерна. Наибольшая масса воды проходит через русло реки весной, в половодье.

Водоносность каждой реки зависит от величины её бассейна и количества атмосферных осадков. Чем больше осадков и чем больше площадь бассейна, тем больше водоносность.

Если посмотреть на карту Средней Азии, то видно, что весьма много рек теряется в песках.

Правда, многие из них используются для орошения, но тем не менее даже в половодье река Чу, текущая с Киргизского хребта, никогда не доходит до Сыр-Дарьи. Также теряются в песках реки Мургаб и Теджен, текущие с хребта Гиндукуш. Подобных рек много в Центральной Азии, в Африке и в Австралии.

Таблица 6

Многие реки в половодье доходят до главных рек, но потом пересыхают. По данным советского гидролога профессора Б. В. Полякова на юге Украины и в Заволжье летом пересыхают реки с бассейнами до 20 000 кв. км, а на Северном Кавказе — до 10 000 кв. км. В северо-восточной части Якутской АССР, в районе, где выпадает мало осадков — около 200 мм в год, есть много рек с бассейнами до 10 000 кв. км, которые также пересыхают летом.

Расходы воды и скорости течения

При строительстве многих инженерных сооружений на реках необходимо знать количество воды, протекающей в том или ином месте в секунду, или, как говорят, расход воды. Это нужно для определения длины мостов, плотин, а также для орошения и водоснабжения.

Расход воды измеряется обычно кубическими метрами в секунду. Расход воды в половодье сильно отличается от расхода в межень, то есть при низких летних уровнях. В таблице 7 для примера приведены расходы по некоторым рекам.

Таблица 7

Если мы разрежем мысленно реку поперёк течения, то получим так называемое «живое сечение» реки. Распределение скорости течения по живому сечению реки весьма неравномерно. На скорость течения влияет и глубина русла, и форма его, и препятствия, которые встречает на своём пути река, например опора моста, остров и т. д.

Обычно у берегов скорость меньше, а на середине, в более глубокой части реки, скорость значительно больше, чем в мелкой. В верхней части потока скорости бывают больше, а чем ближе ко дну, тем меньше. На ровном участке реки наибольшая скорость бывает обычно несколько ниже поверхности воды, но иногда наибольшая скорость наблюдается и на поверхности.

Если течение наталкивается на препятствие, например на опору моста, островок, то наибольшие скорости могут переместиться ближе ко дну реки. На старицах в половодье скорости вблизи дна падают до нуля.

На рисунке 14 показано распределение скоростей течения по живому сечению Волги около Саратова в половодье. Скорость на поверхности в левом рукаве 1,3 м в секунду, а в правом 1,7 м в секунду. Над островом, который в половодье покрыт водой, скорости падают до 0,5 м в секунду. На дне реки скорости падают до 0,4 м. Летом наибольшая скорость на этом участке в главном русле была не более 0,4 м в секунду.