Лекция на тему : ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОЕМОВ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОЕМОВ 

Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80—90 % воды в своей биомассе. Потеря 10—20 % воды живыми организмами приводит к их гибели. В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В 1 литре пресной воды может содержаться до 1 грамма солей. Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2 %. Большая часть пресных вод (85 %) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в результате круговорота воды. С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным, так как к простому явлению физического испарения (превращения воды в пар) добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов. К тому же роль человека по мере его развития становится все более значительной в этом круговороте и далеко не всегда сказывается благоприятно на

состоянии воды. Дело в том, что гидросфера служит естественным аккумулятором большинства загрязняющих веществ, поступающих непосредственно в литосферу или атмосферу. Присутствие загрязняющих веществ в водной среде, чуждых живым организмам, оказывает влияние на процессы жизнедеятельности отдельных живых организмов и на функционирование всей водной экосистемы. 

2.1. Изучение пресноводных экосистем

Пресноводные водоемы имеют огромное значение для жизни человека, что объясняется рядом причин. Bo-первых, пресноводные водоемы являются самим удобным и дешевым источником воды для бытовых и промышленных нужд. Во-вторых, они представляют собой самые удобные и дешевые системы по переработке отходов. В третьих, это узкое место планетарного гидрологического цикла. Злоупотребляя использованием этого природного средства, человек породил массу экологических проблем, которые могут привести к тому, что вода станет основным лимитирующим фактором для него как биологического вида. С изучением воды связан гидрологический мониторинг. В рамках этого мониторинга осуществляются наблюдения подземных вод, поверхностных, талых вод рек и ручьев, дренажных систем. При этом оценивается особенность динамики водообмена, водоотбора, расхода вод. Одной из таких проблем стал процесс антропогенной эвтрофикации пресноводных водоемов. Эвтрофикацией называется процесс преобразования водной экосистемы в результате привнесения в водоем минеральных и органических веществ с водосбора в таких количествах, которые не могут быть усвоены биоценозом водоемов. Эвтрофикация как естественный процесс осуществляется на протяжении длительных отрезков времени и приводит к постепенному переходу водных экосистем из олиготрофного в эвтрофное или даже дистрофное состояние. Олиготрофное состояние водной экосистемы характеризуется следующими чертами: высокая частота и прозрачность воды, бедность минеральными и органическими веществами, близкая к нейтральной реакция среды, минерализация сульфатная или гидрокарбонатная, наличие кислорода в придонном слое воды, высокое видовое разнообразие фитопланктона, небольшая его численность и продуктивность, часто доминируют зеленые водоросли, «цветение» фитопланктона наблюдается редко, животная продукция низкая.

Для эвтрофного состояния характерны: гораздо более низкая прозрачность воды, богатство минеральными и органическими веществами, щелочная реакция среды (рН = 7,5-9,0), минерализация гидрокарбонатная или карбонатная, содержание солей кальция и магния - 70 мг/л, разложение органических веществ разлагаются до усваиваемых растениями нитратов и фосфатов, отсутствие кислорода в придонном слое воды в летнее время, низкое видовое разнообразие фитопланктона, его большая численность, высокая продуктивность, доминирование цианобактерий («синезеленые водоросли»), частое «цветение» фитопланктона, высокая животная продукция. При дистрофном состоянии: темноводность, большое количество в воде детрита, бедность солями кальция и магния (меньше 24 мг/л), сульфатная минерализация, кислая реакция среды (рН = 6-7), высокое содержание биогенных элементов в трудно усваиваемой форме, дефицит кислорода, их обедненность планктоном и высшей растительностью, скудность животного мира этих водоемов. Процессам эвтрофизации мы обязаны наличию на Земле залежей угля, месторождений нефти, газа, горючих сланцев и многих других полезных ископаемых биогенного происхождения. Однако в настоящее время во многих пресноводных экосистемах наблюдается очень быстрая эвтрофизация, обусловленная интенсивной хозяйственной деятельностью человека: внесением азотных удобрений на сельскохозяйственные угодья и частичное смывание их в водоемы, а также содержание фосфатов в сточных водах. В результате этого происходит нарушение круговорота азота и фосфора. Количество вещества, вовлекаемого в активную фазу цикла, начинает превышать то, которое соответствует саморегулирующимся возможностям экосистемы. 

 СОСТАВЛЕНИЕ ПЛАНА МЕСТНОСТИ

Цель: научиться составлять план местности.

Задачи: - ознакомиться с правилами составления плана местности, отличиями плана от карты;

- составить план местности.

Оборудование: планшет (компас, прямоугольный кусок фанеры), линейка, карандаш и ластик, лист чертежной бумаги.

Новые понятия: глазомерная съемка, визирование, план местности, масштаб, условные знаки, стороны горизонта.

Комментарии

Прежде чем оценить экологическое состояние участка парка, сквера, поймы реки, необходимо составить его план. Планом местности называется чертеж, который изображает небольшую часть земной поверхности сверху в уменьшенном виде. На нем условными знаками показано, чем занята местность, какие на ней размещены объекты. По плану местности можно определить взаимное расположение этих объектов, расстояние между ними, рельеф данного места и др. Значение плана местности огромно. Он верный помощник человека при изучении природы, ведении хозяйства, для туризма и при обороне страны. В сельском хозяйстве план местности необходим для размещения сельскохозяйственных объектов, определения размеров пашен, сенокосов, пастбищ. По планам устанавливают место строительства хозяйственных объектов, зданий, прокладки дорог, путей сообщений, линий электропередач. Все эти объекты сначала намечают на плане местности. Такие планы имеют все аварийные службы. Они позволяют быстро приблизиться к месту аварии.

План местности, так же как и географическая карта - это уменьшенное изображение земной поверхности на плоскости. Однако план отличается от карты. На плане изображают небольшие участки местности, поэтому их вычерчивают в крупных масштабах, например, в 1 см - 5 км. На картах же показаны значительные участки местности - материк, государство, мир в целом, вычерчивают их в более мелких масштабах: в 1 см - 1 км, или в 1 см - 100 км, в 1 см - 250 км.

При построении планов кривизну шарообразной поверхности Земли не учитывают и считают, что участки поверхности являются плоскостью. При построении же карт кривизна земной поверхности всегда учитывается. На картах есть градусная сеть, а на плане ее нет. На планах направлением на север считается направление вверх, на юг - вниз, на восток - вправо, на запад - влево. На карте направление север-юг определяют по меридианам, а запад-восток - по параллелям. Если отсутствует карта, при работе в поле вычерчивается схема профиля в виде линии, отражающей рельеф местности с обозначением стрелкой направления сторон света. Для оформления крупномасштабных профилей на схеме наиболее приемлем масштаб 1:1000 или 1:5000 (в 1 см-10 или 50 м). Измерение производится шагами. Глазомерная съемка позволяет получить план маршрута или участка в принятых условных знаках. Направления на предметы при съемке прочерчивают по линейке, а расстояния до них измеряются шагами и откладываются по соответствующим направлениям в заданном масштабе. При проведении исследования водных объектов пользуются следующими типами масштабов: - Микроуровень исследований - масштабный ряд 1:500 -1:50. В нем выполняется подробное изучение небольших участков рек, составляются русловые планы, планы деформаций русел, план оценки воздействия деформаций русел на магистральные трубопроводы и гидротехнические сооружения и др.

- Мезоуровень - масштабный ряд 1:10 000 - 1:100 000, на котором изучаются значительные по протяженности участки рек. Это русловые карты, карты русловых деформаций, фактологические карты русловых процессов, карты динамики затопления поймы рек, навигационные карты (лоции), топографические карты внутренних водоемов (рек) и др.

-Макроуровень - масштаб 1:100 000 и мельче. Это обзорно-аналитический уровень изучения русел и пойм рек, связанный с созданием региональных атласов, типологических карт русловых процессов на крупные регионы и страны, и др.

Ход работы

1 Изготовление планшета. Возьмите прямоугольный кусок фанеры или картона 30 x 40 см; в верхнем углу прикрепите компас так, чтобы линия С - Ю была параллельна большей стороне. На планшет за уголки наклейте лист плотной чертежной бумаги.

2 Измерение ширины шага. Отмерьте расстояние, равное 50 м и подсчитайте количество шагов, соответствующее этому расстоянию. Поделите 50 м на количество шагов. Полученная величина соответствует длине вашего шага в метрах и соответствует делению линейного масштаба. В нижней части планшета начертите линейный масштаб в шагах.

3 В исходной точке сориентируйте планшет так, чтобы стрелка компаса С - Ю была параллельна большей стороне планшета, нанесите исходную точку. 

4 Завизируйте на первый поворот своего пути, прочертите это

направление на плане.

5 Завизируйте и прочертите направления на наблюдаемые предметы местности (дерево, куст, столбы ЛЭП и т.д.).

6 Идите к намеченным объектам, считая шаги.

7 Отложите пройденные расстояния по масштабу шагов, при помощи условных знаков обозначьте предметы местности.

8 В точке поворота сориентируйте планшет, завизируйте и прочертите направление на следующий поворот пути.

9 Все остальные действия выполняйте в том же порядке, как в исходной точке.

10 Оформите план маршрутной съемки:

- тщательно вычертите условные знаки;

-укажите линию меридиана С - Ю; а также район съемки, ее масштаб;

- проставьте дату и подписи исполнителей;

- для большей наглядности план раскрасьте цветными карандашами: водные пространства - голубым, леса, кустарники -зеленым, памятники, здания - красным.

 ВИЗУАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОЕМА

Цель: научиться определять основные параметры водоема.

Задачи:

- сформулировать представление о характеристиках водоемов;

-научиться определять ширину и глубину водоема и составлять план местности.

Оборудование: рейка 150 см, сантиметровая лента.

Комментарии

Тип водоема определяет сочетание факторов среды, действующих на сообщество организмов, населяющих этот водоем. Основных типов водоемов не очень много, их классификация строится на том, что они бывают пресными либо солеными, большими и маленькими, текучими и стоячими. В целом стоячие водоемы возникают во всех достаточно крупных впадинах суши; текучие - в долинах, ими же и промытых. Бессточные стоячие водоемы при долгом существовании, как правило,

становятся солеными (таков Мировой океан, и ряд крупных озер, особенно в засушливых областях); проточные - почти всегда остаются пресными.

Реки - водные потоки, протекающие в естественном русле и питающиеся за счет поверхностного и подземного стоков речного бассейна. Главная особенность - наличие течения, которое выносит и переотлагает частицы ила, детрита и песка, формирует донные субстраты и перемешивает воду. Как правило, в реках относительно небольшая глубина, достаточно света и кислорода. Течение постоянно смывает с берегов почву, детрит, опад и растворенные в воде соли. Загрязнения воды в реке собираются со всего водосбора (поэтому по состоянию реки можно судить о загрязнителях целого района), но не накапливаются, а постоянно проносятся дальше (в отличие от озер и прудов). 

Ручьи и истоки рек. Ручьи - водотоки малых размеров, не вполне четко отделенные от рек и часто представляющие их истоки. У ручьев, как правило, недоразвитые долины в виде оврагов или балок (обычно нет зоны аккумуляции, а только вымывания, нет стариц). Малый размер обусловливает резкие сезонные и погодные колебания уровня воды, силы течения и самой проточности. Уклон русла часто довольно большой (поскольку долина не выработана), но скорость течения все равно мала (при малой глубине — велико сопротивление дна), и жесткие субстраты могут не обнажаться. Иногда (по осени) русла ручьев целиком заполняет листовой опад; зато макрофиты чаще всего отсутствуют. Освещенность определяется не глубиной, а наличием деревьев по берегам и вообще очень многое зависит от окружающей местности (питание, принос органики, характер долины и т.д.). Из всех водоемов ручей в наибольшей степени связан с наземной экосистемой.

По питанию ручьи можно разделить на несколько групп:

- ручьи с преобладающим грунтовым питанием уже прорыли свою долину до водоносного горизонта, и вода в них поступает более или менее постоянно. Такие ручьи (имеющие родники) обычно не замерзают зимой и не пересыхают летом.

- ручьи с болотным питанием вытекают из понижений местности, где застаивается дождевая вода. Питание их не столь постоянно, течение обычно слабое.

- ручьи с дождевым питанием не имеют явного истока, но служат коллектором всех вод, стекающих по поверхности земли. Они при нашем климате эфемерны - существуют несколько часов или дней после сильного дождя, затем пересыхают.

Ключи и родники - водоемы, связанные с выходом на поверхность грунтовых вод из-под земли. Чаще всего встречаются на склонах гор и в долинах рек. Мелкие родники - истоки многих ручьев. Условия жизни в родниках весьма постоянны - вода не пересыхает, довольно холодная (но не замерзает), жестка (поскольку из земли)

и бедна органикой.

Озера - естественные водоемы с замедленным водообменом, на дно которых почти не проникает свет. Питание чаще всего смешанное: грунтовое (из подземных родников) и поверхностное (с впадающими ручьями и реками). Обычно чем больше по площади озеро, тем большую роль играет поверхностное питание и меньшую - грунтовое. Все мягкие грунты в крупных озерах смываются на большую глубину и образуют

илистую подушку на дне, нарастающую со временем. Все озера постепенно заполняются грунтом и органикой; малые озера живут сотни и тысячи лет, крупные - иногда и миллионы лет.

Водохранилища - крупные искусственные стоячие водоемы, создаваемые с помощью запруд (плотин) на реках. С самого начала при создании плотины водой заливается участок плодородной суши - леса, поля и луга вдоль бывшей реки. Все это вымирает и начинает резко гнить. Вода сначала несколько лет тухнет от бактерий, потом их съедают, развиваются водоросли. Но берега при этом могут оставаться голыми и прибойными еще десятки лет, пока их не освоит водная флора, а с ней - фауна. Быстрее всего зарастают тихие заливы.

Пруды и малые озера - стоячие водоемы небольших размеров, причем искусственные (пруды) в нашем регионе гораздо более распространены, чем естественные. От озер они отличаются искусственностью создания, от озер и водохранилищ - тем, что их площадь меньше 1 км2; от водохранилища - тем, что нет управляемых шлюзов на плотине. Пруды могут как питаться грунтовыми водами, так и не иметь к ним выхода. Пруды, предоставленные сами себе, подвержены быстрому зарастанию в силу малой глубины.

Лужи - стоячие водоемы малых размеров, в том числе пересыхающие и промерзающие до дна. Крайнее непостоянство условий не позволяет развиваться нормальной водной растительности, поэтому лужи слабо зарастают. Выхода к грунтовым водам не имеют, питание преимущественно дождевое и поверхностное. Как правило, лужи наполняются весной талыми водами, бурно живут в начале лета, к

концу лета пересыхают; потом с осенними дождями наполняются, замерзают и зимуют под снегом, часто промерзая до дна. Болота могут появиться двумя способами. Первый - зарастание стоячих водоемов любой глубины от озер до сырых лощин. Второй способ - естественное заболачивание переувлажненных территорий суши, так образовалось около 90 % болот России. Заболачивание земель обычно происходит, если до грунтовых вод меньше 1 м. Наиболее действенная классификация болот связана с их питанием и гидрохимией: болота делятся на низинные (с грунтовым питанием) и верховые (с дождевым питанием). 

Ход работы

Подготовка. Перед непосредственным выполнением практических исследований необходимо собрать следующую информацию об изучаемом водоеме: название, географическое положение; физико-географические особенности района, в котором расположен водоем: рельеф, геологическое строение, климат, растительный покров. После проведения этой работы переходят к изучению основных параметров, характеризующих конкретный водоем.

1 Определение ширины водоема

Первый способ. Ширину небольших водоемов измеряют с помощью шнура, натянутого с одного берега на другой. Второй способ. В основу первого способа положен принцип построения двух равных прямоугольных треугольников. Для этого

на противоположном берегу водоема выберите хорошо заметный объект и встаньте против него. Повернувшись на 90 градусов, пройдите определенное количество шагов (например 50) вдоль берега. На этом месте установите рейку не менее 150 см. Не меняя направление, от рейки отмерьте такое же количество шагов и, повернувшись на 90 градусов, то есть спиной к водоему, отойдите от берега, пока не достигните точки, из которой отмеченный объект на противоположной стороне и рейка будут видны на одной прямой. Расстояние от берега до этой точки будет равно ширине водоема. Это расстояние измерьте рулеткой. Третий способ. В основу этого способа положено построение двух подобных треугольников. Травинку или палочку длиной 10-12

см возьмите за середину и держите в вытянутой реке. На противоположном берегу выберите два объекта таким образом, чтобы травинка как бы касалась концом этих объектов (смотреть одним глазом). То место, где вы находитесь в данный момент, будет исходной точкой. Сложите травинку пополам, возьмите за середину и, удерживая ее на вытянутой руке, отходите от берега до тех пор, пока промежуток

между выбранными предметами не закроется сложенной травинкой. Эта точка будет конечной. Расстояние между исходной и конечной точкой будет соответствовать ширине. 

2 Определение глубины водоема

При наличии слабого течения для измерения глубины используйте шнур с тяжелым грузом. На шнур нанесите разметку в сантиметрах. Груз, подвешенный на шнуре, через равные промежутки опустите на дно и зафиксируйте отметку на шнуре, на уровне которой находится вода. При наличии сильного течения глубину реки измерьте шестом, который имеет разметку в сантиметрах. Измерение глубины реки принято осуществлять от левого берега к правому.

3 Определение количества воды в водоеме

Расчет этого показателя проводят посредством умножения длины, ширины и средней глубины исследуемого водоема. Количество воды выразите в м3.

4 Полученные данные отразите на плане местности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ РЕКИ

Цель: научиться определять горизонтальный профиль реки.

Задачи:

-ознакомиться с новыми понятиями «профиль реки», «створ», «устье», «пункт наблюдения»;

- повторить правила измерения глубины реки.

Оборудование: сантиметровая лента, лот.

Новые понятия: профиль реки, створ, устье, пункт наблюдения.

Комментарии

Под пунктом наблюдений следует понимать место на водоеме или водотоке, в котором производят комплекс работ для получения данных о составе и свойствах воды. В пунктах наблюдений организуют один или несколько створов. Под створом понимают условное поперечное сечение водоема или водотока, в котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды. Местоположение створов устанавливают с учетом гидрометеорологических и морфологических особенностей водного объекта, расположения источников загрязнения, количества, состава и свойств сбрасываемых сточных вод, интересов водопользователей и водопотребителей. Промерные работы на реках производятся с целью выяснения рельефа неровностей дна. По результатам промера глубин и нивелирования берегов могут быть определены для любого положения уровня воды ширина и глубина реки, площади живых сечений, а при наличии повторных измерений может быть установлена величина размывов и намывов, происходящих с течением времени в руслах многих рек. Все это отражается на профиле реки. Профиль реки - изображение вертикального разреза русла от истока до устья (устье - место впадения реки в водохранилище, озеро, море или другую реку). По горизонтальной оси откладываются расстояния от истока по реке, по вертикальной оси (всегда в более крупном масштабе) - высоты уровня воды. Построение профиля рельефа - одна из форм так называемой вертикальной съемки местности, которая в отличие от горизонтальной съемки (построение плана местности) позволяет наглядно показать рельеф изучаемого участка. Масштаб продольного профиля зависит от его назначения, длины реки, уклонов (обычно принимают горизонтальный масштаб 1:25000-1:100000, вертикальный - 1:100). На продольном профиле отмечают высоты характерных уровней реки, дна, берегов; поверхностные скорости; падение на 1 км уровней воды, высоты нулей водомерных постов и реперов; береговую речную обстановку; населенные пункты. Для получения сведений о возможных затоплениях при образовании водохранилищ наносят высоты самых низких точек населенных пунктов и сооружений.

Ход работы

1 При небольшой ширине реки измерение глубины можно произвести с лодки, либо с места. Глубину замерьте лотом (веревка, размеченная на сантиметры, на конце которой прикреплен груз).

2 Для составления профиля дна реки выберите произвольный участок. На этом участке реки от одного берега к другому натяните размеченную через 1 м веревку и начинайте проводить измерения, опуская в каждой точке лот.

3 На реках шириной до 10 м промеры проводятся через 50  см, на более широких реках (до 50 м) - через 1-2 м.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ВОДЫ

Цель: научиться определять скорость течения воды.

Задачи:

- познакомиться с характеристиками рек;

- освоить 3 метода оценки скорости течения воды;

- провести измерения скорости течения воды.

Оборудование: L-образная трубка высотой 50 см, секундомер, поплавки (12 шт.), рулетка, вешки высотой 150 см (8 шт.).

Новые понятия: потамология.

Потамология (от греч. potamos - река, logos - учение) - наука о реках, один из крупнейших разделов гидрологии. Предмет изучения - гидрологические процессы рек, строение речных сетей; русловые процессы, режим рек; испарение и инфильтрация воды в речном бассейне; водный, термический, ледовый режим рек; режим наносов; источники и виды питания рек, различные химические и физические процессы в реках. Определение скорости течения производится или при помощи простых поплавков, например бутылок, или при помощи более точных приборов, называемых вертушками. Наблюдения показывают, что скорость течения в реке обычно уменьшается от верховьев вниз по течению. Причина этого заключается в том, что вода при своем движении испытывает трение как внешнее о дно берега и о воздух, так и внутреннее, вследствие неодинаковой скорости и различного направления движения частиц воды. В конце концов препятствия, испытываемые водой при ее движении, настолько велики, что поглощают все ускорение, приобретаемое водой при падении от истоков к устью. Вследствие трения наибольшая скорость находится в середине, но не на поверхности, а на некоторой небольшой глубине, так как на поверхности вода испытывает трение о воздух. Если ветра нет и шероховатость дна обычна, то наибольшая скорость будет находиться от поверхности на расстоянии приблизительно 1/5 глубины. Увеличение шероховатости дна повлечет за собой уменьшение придонной скорости и соответствующее приближение точки с наибольшей скоростью к поверхности. Встречный ветер, усиливая трение, уменьшает поверхностную скорость и удаляет наибольшую скорость от поверхности. В случае, если поверхностная скорость равна при этом придонной, наибольшая скорость окажется по середине вертикали. Зимой подо льдом, с сильно шероховатой нижней поверхностью, наибольшая скорость перемещается ближе ко дну. Ветер, дующий по направлению течения, будет не тормозить поверхностные слои воды, а подгонять их, поэтому наибольшая скорость по вертикали поднимется на поверхность. Таким образом, скорость течения определяется: уклоном поверхности реки; формой русла; шероховатостью русла. При этом нужно иметь в виду, что скорость определяется уклоном поверхности воды в реке, а не уклоном русла. Если поверхность воды горизонтальна (например перед плотиной), то течения не будет.

Ход работы

1 Вариант Самым простым методом определения скорости течения воды служит измерение времени, необходимого какому-нибудь плавающему предмету, для того чтобы пройти определенное расстояние. Чтобы исключить влияние ветра, лучше использовать предмет, который большей своей частью погружен в воду.

2 Вариант Поместите в поток воды L-образную трубку высотой 50 см, длиной 10 см и диаметром 2 см таким образом, чтобы ее короткий конец был обращен навстречу течению. Измерьте высоту, на которую поднялась вода в длинном конце трубки и определите скорость течения, используя следующую формулу: 

V= √2hg,

где v — скорость течения воды, см/с;

g — ускорение силы тяжести (981 см/с );

h — высота столба воды, см.

3 Вариант. Определите скорость течения реки с помощью поверхностных поплавков, которые представляют собой деревянные диски диаметром 10-12 см и толщиной 4-6 см.

- Перпендикулярно оси реки вешками (высота не менее 150 см) отметьте 4 створа вниз по течению. Каждый створ представляет собой 4 вешки, расположенные на одной прямой: 2 вешки на своем берегу и 2 вешки — на противоположном. Первый створ называется пусковым, второй - верхним, третий -главным, четвертый -нижним.

- Через главный створ обязательно натяните промерную веревку (с одного берега на другой) со свешивающимися над водой, хорошо заметными метками, которые указывают определенное расстояние от уреза воды. Расстояние между створами должно быть примерно равно ширине реки.

-Поплавок бросьте в реку перед пусковым створом. Расстояние между пусковым и верхним створами служат для того, чтобы поплавок принял скорость течения реки.

- С помощью секундомера отметьте время прохождения поплавка от верхнего до главного створа и от главного до нижнего. Следующий поплавок пустите только тогда, когда предыдущий пройдет нижний створ. В процессе пуска поплавки равномерно распределите по ширине русла реки в следующем порядке: у левого берега, между

левым берегом и серединой, на середине реки, между серединой и правым берегом, у правого берега реки.

-Для вычисления скорости реки в конкретном месте расстояние между верхним и нижним створами поделите на продолжительность хода поплавка.

-Средняя скорость реки равна среднему арифметическому скоростей движения всех поплавков.

4 Сравните полученные результаты.

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ИЗМЕНЕНИЕМ УРОВНЯ ВОДЫ В РЕКЕ

Цель: провести наблюдения за изменением уровня воды в реке.

Задачи:

- выяснить причины изменения уровня воды в реке;

- закрепить приемы измерения глубины водоема;

- ознакомиться с новыми понятиями.

Оборудование: рейка.

Новые понятия: водомерный пост.

Комментарии

Водомерный пост предназначен для мониторинга уровня воды в водохранилищах, водяных накопительных резервуарах, озерах, реках, каналах, инженерно-геологических скважинах. Уровень воды уменьшается при интенсивном испарении, которое в свою очередь зависит от температуры воздуха и воды. Сильно влияют на уровень воды ливневые или продолжительные осадки, выпавшие в бассейне водоема. Большое влияние на уровень воды в реке оказывает ветер. Если ветер направлен против течения, вода задерживается и может вызывать некоторый подъем уровня. Если направление ветра совпадает с течением, наоборот, уровень понижается. Высоту уровня воды в реки измеряют с помощью водомерной рейки, на которую нанесена шкала, разделенная на сантиметры, дециметры и метры. Высоту уровня воды в реке измеряют два раза в сутки, утром и вечером. Если уровень воды меняется очень быстро, например во время паводков, отсчеты делают через каждые 2-4 часа или ежечасно. Материалы наблюдений уровня воды в реке широко используются в водном транспорте, в гидротехническом строительстве, например, при постройке мостов, набережных, дамб.

Ход работы

1 Необходимо организовать водомерный пост. Для этого установите на реке сваю, к ней прикрепите рейку, размеченную на сантиметры, так чтобы 0 см соответствовал дну реки.

2 Наблюдения за уровнем ведите два раза в сутки, например в 7 и 19.00, и записывайте результаты.

3 Проанализируйте полученные данные, выясните причины изменения уровня воды.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОДЫ В РЕКЕ

Цель: научиться определять расход воды в реке в полевых условиях.

Задачи:

- ознакомиться с показателем характеристики водоема - «расход воды в реке»;

- продолжить знакомство с характеристиками рек;

-Оборудование: секундомер, шнур или шест для измерения глубины реки, поплавки (12 шт.), рулетка, вешки высотой 150 см (8 шт).

Новые понятия: расход воды, поперечное сечение реки, сток.

Комментарии

Расход воды (в водотоке) - количество воды, протекающей через поперечное сечение водотока. Измеряется в расходных единицах (м³/с). Расход воды за продолжительное время называется стоком. Обычно различают сток годовой, месячный, суточный. Зная массу воды, протекающей рекой в разные времена года, мы можем составить представление о ее режиме. Для наглядности можно выразить изменение расхода воды графически, обозначая количество воды, протекающее в данное время, прямоугольниками, пропорциональными соответствующим массам воды. Так как определение расхода сопряжено с большими трудностями и произведено для небольшого числа рек, то часто ограничиваются лишь наблюдениями по водомерной рейке над колебанием уровня реки и на основании этих колебаний судят и об изменении расхода, получая эмпирические формулы зависимости расхода от высоты уровня. Эти формулы теряют смысл, если русло неустойчиво (размывается или заносится). это значит, что из общего количества выпавших осадков 30 % стекли, а остальные 70 % испарились. Величина коэффициента стока определяется общей географической обстановкой - климатом, рельефом, растительностью. Так, для рек северной Европы - Невы, Северной Двины, Печоры - коэффициент стока больше 60 %, для Дона около 15 %, для Нила - около 4 %, для Амазонки -около 30 %. Громадное испарение в бассейне Нила и слабое на севере Европы и дает такой резкий контраст. В разные годы для одной и той же реки коэффициент стока меняется в зависимости от количества осадков. Во влажные годы коэффициент стока больше, а в засушливые - меньше. В бессточных областях коэффициент стока равен нулю. Среди причин, обусловливающих коэффициент стока, на первое место надо поставить климат данной местности. Температура влияет на форму выпадающих осадков и на ход испарения. Высокая температура и малая влажность уменьшают поверхностный сток и прекращают действие неглубоких источников. Во время зимнего покоя прекращается испарение растительности, промерзшая почва мешает проникновению воды в глубину. В местностях с продолжительными холодными зимами выпавший на зиму снег остается лежать до весны. Весной же коэффициент стока сильно повышается талыми водами. Рельеф тоже оказывает влияние на величину коэффициента стока: значительной величины склон облегчает сток даже на проницаемых породах. Горные потоки после дождя несут громадное количество вод, а в бездождливое время почти пересыхают, но не вследствие недостатка осадков, а потому, что воды их слишком быстро стекают. Проницаемые породы обусловливают более равномерный сток, непроницаемые - режим потоков. В горных местностях лес благотворно действует на режим рек, замедляя сток воды и предохраняя горные склоны от размыва. Вообще лес имеет регулирующее влияние на речной сток, уменьшая размер половодья и сохраняя запасы влаги к началу лета. Живое (поперечное) сечение реки (потока) - плоскость сечения потока, перпендикулярная направлению течения.

Ход работы

1 Приблизительный расход воды в реке можно определить посредством умножения ширины реки на максимальную глубину и на скорость течения реки с последующий делением полученного результата на 2

2 Для получения более точных результатов: а) рассчитайте площадь сечений реки, исходя из промеров глубин, береговые участки принимаются за треугольники, а остальные имеют вид трапеции. Используя соответствующие формулы, найдите площадь каждого участка.

б) Сумма всех этих площадей равна площади сечения реки.

в) Величину расхода воды в реке за единицу времени получают в результате умножения площади сечения реки на среднюю скорость (м3/с).