Исследователь Исследователь

Исследователь
  
новости  |  о проекте  |  карта сайта  |  форум  |  подписка на новости
Разделы сайта

Другие материалы
ПРАКТИКА
Версия для печати

Гидрология течения озера Кенозеро.


Автор: Чурсина Татьяна
Научный руководитель: Романов Андрей Михайлович

«Архангельская область не исследована в геогностическом отношении и едва ли когда-нибудь будет исследована, потому что климат, местность и безлюдность отнимают у путешественника всякую возможность делать, какие-либо наблюдения».

Архангельский сборник за 1866 г.

Введение.

Озера — это своеобразные природные водные комплексы, резко отличные от окружающих природных комплексов суши. Являясь составной частью природных ландшафтов Земли, озера оказывают заметное влияние на всю географическую оболочку. Они являются накопителями атмосферной влаги, регулируют водный режим рек, пополняют запасы подземных вод, создают озерный тип климата. Озера являются средой обитания определенных видов растений и животных.

Лимнология — наука, которая изучает озера, их динамику течений; характер; особенности; свойства вод и т. д.

Всего в озерах содержится 176400 км2 воды, т. е. 0,013% объема гидросферы (водной оболочки Земли). Если не считать объем вод Мирового океана, в котором 96% всей воды на земле, то озера занимают третье место после ледниковых и подземных вод, а если бы воду озер распределить по всей поверхности земного шара, то она покрыла бы его 35см. Но для практических целей, пожалуй, важнее всего знать не количество озер, а занимаемую ими площадь. Для этого используется понятие «озерность территории» — это показатель, определяющий, какую часть данной территории занимают озера. На всей планете они занимают приблизительно около 2.7 млн. км2 суши, т. е. примерно 1,8% поверхности. Но, правда, с учетом всех озер суши площадь может составить не менее 3млн км2, а значит, суши достигает 2%.

Образование озер.

В результате проявления внешних процессов, протекающих внутри Земли, на ее поверхности могут возникать замкнутые понижения на суше, в которых затем и образуются озера. Эндогенные процессы (т. е. внутренние) создают крупные неровности земной поверхности: горы, впадины, разломы земной коры, вулканы. Экзогенные процессы (т. е. внешние) создают более мелкие неровности ледникового, мерзлотного, эолового (в результате деятельности ветра), оползневого происхождения. Озерные котловины, в силу разнообразия их происхождения, по своему строению также отличаются большим многообразием. От происхождения зависят: свойства озерных вод, форма, величина, глубина и т. д. О происхождении можно судить также по внешнему виду озера.

Тектоническое формирование характеризуется следующими свойствами озера: большая глубина, обрывистые берега, крупные и крутые подводные склоны, неровное дно, вытянутость в длину. К такому типу относятся озера: Байкал, Онежское, Ладожское, Танганьика (Африка). Депрессивное формирование имеет также свои характерные черты: большая площадь озера, его мелководность (15—20), округло-овальная форма, низкие и плоские берега, относительно ровное дно, слабо понижающееся к центру, котловины. В таком формировании активно участвуют также ледниковые, эрозионные процессы, маскирующие их тектоническое происхождение. Примерами таких озер могут служить озера: Псковско-Чудское, Ильмень, Белое, Аральское, Чад и др.

Озера, входящие в тихоокеанское вулканическое кольцо, куда входят вулканы Камчатки, Курильских и Японских островов, Малазийского Архипелага, Филиппин, Новой Зеландии, Аляски, Анд, могут образовываться при взрывах верхних частей вулканов в кратерах, представляющих собой чашу или воронку. Они обладают следующими свойствами: небольшое по размеру, округлой формы, глубоководное, например озеро Ниос.

Кальдеровое1 формирование озер несколько отличается от кратерового. Образуются кальдеры при взрывах вулканов, когда часть вулканического конуса уничтожается, или он обрушивается. В этом случае глубина озер достигает несколько сот метров, а сами озера имеют плоское дно и крутые склоны. Самое глубокое вулканическое озеро мира — озеро Крейтер с глубиной 300м. Севан, Киву.

Течения в озерах.

Течение — определенный маршрут, по которому в озерах перемещается вода. Течения возникают под действием ветра и взаимодействующих водных потоков. Как правило, во всех крупных водоемах, в водной толще, под действием стока и притока, и внешних процессов, проявляются стабильные или кратковременные течения.

Все водные течения делятся на группы: ветровые; волновые (волноприбойные, разрывные и внутриволновые); стоковые (сточные); плотностные; дрейфовые и остаточные. Могут возникать и сейшевые волны, которыми называют стоячие волны в замкнутых водоемах с периодами от десятков часов. В озерах, под действием ветра, могут возникать также системы циркуляционных течений. Если ветер достигает скорости 5—7м/с, то образовывается замкнутая циркуляция водных масс, например, течение, которое в Ладожском и Онежском озерах. В дальнейшем, будем называть Струйным«течением такое устойчивое течение, которое захватывает не всю толщу воды в озерах, а находится на определенной глубине, как бы «в определенном слое» озера.

Описание озер Северного края России.

Жизнь рек Северного края тесно связана с озерами. Река Сухона, например, берет начало из Кубенского озера, река Онега — из озера Лача. Озерность бассейнов некоторых рек юго-западных районов Северного края достигает 5—10% и более. Соединяясь между собой реками, озера часто образуют сложные озерно-речные системы.

Наиболее богат озерами юго-запад и северо-восток Северного края. Большинство из озер занимает оставленные ледником впадины рельефа, наиболее крупные водоемы лежат в котловинах, образовавшихся еще в доледниковый период. К ним относятся озера: Кенозеро, Кубенское, Лача, Воже, Кожозеро. Много в Северном крае и болотных озер, часть из них являются остатком существовавших ранее.

На северо-востоке Северного края, в зоне многолетней мерзлоты широко распространены термокарстовые озера. Котловины их образовались в результате протаивания, и затем проседания мерзлых пород, содержащих большой процент льда.

Кенозерский Национальный Парк (далее К. Н. П.) находится на западе Архангельской области; в этом районе сильно пересеченный рельеф. На юго-западе Северного края наиболее интересна группа из трех водоемах в бассейне Онеги — Кенозера, свиного и Долгого. Озеро Кенозеро — самое глубокое из всех озер Северного края: его максимальная глубина достигает 90м. Береговая линия озера Кенозеро сильно испещрена (рис. 1). Площадь зеркала озера Кенозера составляет 68.6км2, а его водосбора — 5450км2. Ложа озера олицетворяют собой впадины, вытянутые с юга на северо-восток (рис.3).

Весной уровень воды в больших и средних по величине озерах Северного края поднимается над меженным до 1.5—3.5м, заливая низкие берега иногда на сотни метров вокруг. Медленно спадает большая часть воды, постепенно прорисовываются низкие мысы, песчаные отмели, камни и т. д. Уровень колебания воды в Кенозере рядом с д. Ряпусово составляет 3.25м (в озере Лача, рядом с д. Никола — 3.16м).

Предшествующие исследования по данной теме.

В результате проведенных учебно-исследовательской специализацией средней школы N1333 «Донская гимназия» комплексных исследований структуры течений, температуры и других гидрохимических характеристик воды было установлено, что в приповерхностных слоях озера Кенозеро присутствуют струйные течения, располагающиеся на разных глубинах, имеющие разные направления и несущие водные массы с различными параметрами. Это позволило провести ранее детальную стратификацию озера Кенозеро и выделить в различных частях его акватории несколько заметно отличающихся друг от друга горизонтальных слоев.

Было также установлено, что в основной части озера Кенозера существуют систематические и повторяющиеся течения поверхностных слоев со скоростями до 10см/с. Течения в поверхностном слое предположительно складываются в общую схему циркуляционного течения. Направления течений на различных глубинах не только не совпадают с направлениями течений вышележащих слоев на глубинах менее 1м, но и во многих случаях демонстрируют локальные противотечения, которые могут складываться в локальные циркуляционные зоны, разделенные мелкими проливами между островами.

Цели данной работы:

  1. Продолжение исследования течений на глубинах: 1м; 5м; 8м и 11м.
  2. Измерение гидрохимических характеристик воды, в зависимости от заданной глубины.
  3. Измерение и построение траекторий течений в озерах методом измерения плавательных буйков азимутов2 
  4. Получение опыта работы с научной измерительной аппаратурой (теодолит, батометр, компас и др.).

Методы и приборы измерений.

В ходе экспедиции было продолжено использование следующих приборов: батометр, теодолит, свободно плавающие буйки и др. дополнительные измерительные приборы.

Батометр — прибор для взятия пробы воды из водоема на заданной глубине. Нами применялся батометр типа Нансена самодельного изготовления, который использовался по следующему плану: плотно закрытый пробкой прибор (рис 4) опускается на основном тросе (1) на заданную глубину; затем емкость прибора открывается вспомогательным тросом (2). Вода набирается в емкость прибора с заданной глубины. После заполнения емкость плавно поднимается, и на поверхности производятся титрования взятого образца воды.

Также, в ходе экспедиции, был использован еще один самодельный прибор — это свободноплавающие буйки, которых было сделано несколько одинаковых экземпляров. (рис 5). Они были сделаны каждый для определенного слоя воды, а именно: для погружения на 1м; 5м; 8м; 11м., они помогали выяснить направления течений в определенных районах озера Кенозера. Строились они так: полый поплавок — сделан из пластмассовой бутылки определенного цвета; веревка — между поплавком и парусами, заданной длины; паруса — сделаны из двух палок одинаковой длины, скрепленные между собой крест на — крест, каждая пара (две палки) скреплены между собой пленкой — таких парусов (две пары) на один поплавок. Способ их применения: все поплавки выпускались на середине акватория и имели одну точку старта; каждый поплавок, в зависимости от своей заданной глубины, которую определяла длина веревки, при помощи парусов (3) начинал двигаться с той скоростью и с тем же направлением, что и течение в этом определенном слое; за ним можно было наблюдать по плавающему на поверхности поплавку определенного цвета (1).

Теодолит — прибор для измерения угла азимута. Метод использования: теодолит N1 ставится на берегу у озера, желательно на мысу острова, теодолит N2 переносится на противоположенный берег, измеряется направление с 1-оготеодолита на второй и наоборот, измеряется точка старта поплавков, перед этим выпущенные на середину акватория. В течение 3—4 часов, через каждые 15—20мин, производится измерение и запись угла азимута каждого поплавка. После измерений все данные записываются в виде графиков (рис 6).

Для измерения гидрохимических характеристик воды: температуры, кислотно-щелостного баланса и электропроводности применялся специализированные приборы: универсальный потенциометр и рн-метр. Сразу же, после изъятия пробы с глубины, измерялись все вышеперечисленные характеристики. Применялись также и другие приспособления для измерений: компас, мерная веревка.

Результаты и их обсуждения.

В К. Н. П. летом 1999 года было осуществлено 17 гидрохимических станций, из которых 8 — по измерению гидрохимических характеристик.

Направления течений на нижележащих слоях, в большинстве случаев, противолежит течениям, лежащих на поверхности.

Наблюдалась так же зависимость гидрохимических характеристик воды от заданной глубины, например, температура воды, становится меньше с увеличением глубины (рис.7), кислотно-щелостной баланс температура становится ниже ближе ко дну, да к тому же, резко падает на последних метрах, до этого она медленно понижается (рис. 7а); кислотно-щелочной баланс незначительно изменяется с глубиной, вода становится несколько щелочной (рис. 7в). Электропроводность — с глубиной понижается (рис. 7б).

Выводы.

  1. проведено большое количество исследований на всей акватории Кенозера по измерению скорости и направлению течений на глубинах 1м; 5м; 8м; 11м.
  2. Были сделаны так же измерения по гидрохимическим параметрам: электропроводность; температура; кислотно-щелочной баланс. Выведена зависимость этих характеристик от глубины.
  3. Выяснено, что существуют струйные течения в районе стоков, из озера.

Список литературы.

  1. Лесненко В. К. «Мир озер». «Просвещение» М.1989.
  2. Ильина Л. Л. Грахов А. Н. «Реки севера» разд. «Озера». С.-П. Гидрометеоиздат 1987.
  3. Лойко Е. А. «Путь познания Байкала» «Наука» Новосибирск 1987.
  4. По материалам Кенозерского Национального Парка.

Приложение


Рисунок 2. Профиль рельефа оз. Кенозеро.

Рисунок 3. Профиль дна оз. Кенозеро в районе зал. Судорская Лахта.

Рисунок 4. Батометр.

Рисунок 5. Поплавок.

Рисунок 7а

Рисунок 7б

Рисунок 7в

Примечания

1 Кальдер — отличается от кратеров большими размерами. Это огромные вулканические впадины округлой формы, достигающие в поперечнике 25—30 км, дно плоское, склоны крутые.

2 Азимут — угол между географическим меридианом и заданным направлением, отсчитываемым от меридиана по часовой стрелке.

на первую страницу | наверх

© 2002-2011 Разработка сервера: Межвузовский "Физтех-центр". Администратор сайта : admin@researcher.ru
При создании сервера использованы АРП-технологии.

Arp.site