Природные и антропогенные факторы формирования водного режима озер Челябинской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ

Факультет экологии

Кафедра геоэкологии и природопользования

Курсовая работа № 1

Природные и антропогенные факторы формирования водного режима озер Челябинской области

Выполнил: ст. гр. ЭЭ-301 Ульданов Р.Ф.

Научный руководитель: к.г.н. Грачева И.В.

Челябинск, 2012 г.

Содержание

Введение

1. Виды озер и их особенности

1.1 Основные понятия и определения

1.2 Классификации озёр

1.3 Основные проблемы озер

2. Типы озер в Челябинской области

2.1 Классификация озер Южного Урала

2.2 Озерные провинции и районы

3. Водный режим озер

3.1 Водный баланс

3.2 Водообмен. Колебание уровня воды в озерах

Заключение

Список литературы

Введение

В настоящее время одной из экологических проблем являться изменение уровня вод озер в результате природных процессов и антропогенной деятельности.

Это приводит подтоплению и затопление прибрежных застроенных территории и приводит к риску потери плодородных и эксплуатированных земли.

В Челябинской области колебание уровня вод связаны, прежде всего с климатическими причинами и, частности, с обусловленными климатическими изменениями приходных составляющих водного баланса. Поскольку речной сток и увлажнение территории в целом подержаны климатически обусловленными вековым, многолетним и сезонным колебаниями, аналогичные колебания имеет и уровень воды в озерах.

Колебания уровня воды в озерах во многом определяют и возможности хозяйственного использования водоемов, так как от высоты стояния уровня зависит, надежность водозабора на орошение, промышленное и коммунальное водоснабжение и т.д.

В пределах городской черты Челябинска находится озеро Синеглазово уровень которого в последнее десятилетие резко повысился, что привело затоплению участков садовых товариществ на восточном берегу

Связи с этим основной целью работы является это исследование изучение водных режимов озер челябинской области для выполнения подставленной цели необходимо решить след задачи:

1. По литературным данным рассмотреть классификации озер по различным критериям;

2. Рассмотреть характеристики (морфометрические гидрологичес-кие) озер Челябинской области

3. Рассмотреть основные факторы, оказывает влияние на водные режимы озер Челябинской области.

1. Виды озер и их особенности

1.1 Основные понятия и определения

В озерах нашей планеты содержится в четыре раза больше воды, чем в реках, но их жизнь гораздо менее продолжительна. И если озера не пополняются поступающими водами, они могут обмелеть, высохнутьили превратиться в болота. Озера среди поверхностных вод занимают особое место. Они отличаются замедленным водообменном, своеобразным термическим режимом, химическим составом, значительными изменениями уровня.

Озеро -- компонент гидросферы, представляющий собой естественный или искусственно созданный водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном). Озёра являются предметом изучения науки лимнологии.

С точки зрения географии, озеро представляет собой замкнутое углубление суши, в которое стекает и накапливается вода. Озёра не являются частью Мирового океана.

С точки зрения планетологии, озеро представляет собой существующий стабильно во времени и пространстве объект, заполненный веществом, находящимся в жидкой фазе, размеры которого занимают промежуточное положение между морем и прудом.

Озёра регулируют сток рек, задерживая в своих котловинах полые воды и отдавая их в другие периоды. В водах озёр происходят химические и биологические реакции. Одни элементы переходят из воды в донные отложения, другие - наоборот. В ряде озёр, главным образом не имеющих стока, в связи с испарением воды повышается концентрация солей. Результатом являются существенные изменения минерализации и солевого состава озёр. Благодаря значительной тепловой инерции водной массы крупные озёра смягчают климат прилегающих районов, уменьшая годовые и сезонные колебания метеорологических элементов.

Форма, размеры и рельеф дна озёрных котловин существенно меняются при накоплении донных отложений. Зарастание озёр создает новые формы рельефа, равнинные или даже выпуклые. Озёра и, особенно, водохранилища часто создают подпор грунтовых вод, вызывающий заболачивание близлежащих участков суши. В результате непрерывного накопления органических и минеральных частиц в озёрах образуются мощные толщи донных отложений. Эти отложения видоизменяются при дальнейшем развитии водоемов и превращении их в болота или сушу. При определенных условиях они преобразуются в горные породы органического происхождения.

Географы классифицируют озера по способу их образования, содержанию солей и наличию жизни. Лишь в самых соленых из них нет жизни. Большинство озер сформировались вследствие движений земной коры или извержений вулканов. Некоторые были оставлены отступающими ледниками, и только немногие появились в результате отделения от моря. Многие озера созданы людьми. Они называются водохранилищами, поскольку содержат резерв воды для гидроэлектростанций и других хозяйственных нужд.

Изменение внешнего вида озера связано с преобразованием котловины. Участвуют в этом озерные осадки, растительность, реки, климат, и прежде всего волны. Изо дня в день, из года в год на протяжении веков волны разрушают берега, истирают и сортируют обломочный материал, превращая его в гальку, песок, глину. В течение долгого времени озерная котловина благодаря всех этих процессов проходит 4 стадии развития.

Стадии развития озера - основные этапы в жизни озерных водоемов. Цикл развития каждого озера включает в себя многие процессы: заполнение котловины отложениями, приносимыми с площади бассейна, и органическими осадками из самого озера, зарастание котловины водной растительностью (рдесты, кувшинки, камыши, тростники, осоки), образование сплавин, торфа и т. д.

По совокупности признаков озера подразделяются на молодые, зрелые, старые, по стадиям развития -- олиготрофную, эвтрофную, дистрофную, пруд, болото. Для каждой стадии характерны определенные признаки, например, химические свойства воды, её цвет и прозрачность, органический мир в воде, состав и мощность донных осадков, растительность в толще воды и у берегов, наличие сплавин и др.

1.2 Классификации озёр

Классификации озер происхождение озерных котловин в значительной степени - определяет их форму и размеры, которые в свою очередь, оказывает влияние на режим озер. Поэтому для понимания процессов, происходящих в озерах, изучение генезиса котловин имеет немаловажное значение. Однако вопросам возникновения и развития озерных котловин не уделялось, к сожалению, должного внимания.

Происхождение озерных котловин - один из наиболее разработанных вопросов лимнологии. Наиболее детальное классификация включает в себя описание 76 генетических типов озерных котловин. Образование озерных котловин на территории Южного Урала основную роль играли тектонические водно-эрозионные, водно-аккумулятивные процессы.

Таблица 1. Генетическая классификация озерных котловин*

Тип	Группа
	Котловинные	Запрудные	Провальные
Тектонические	дизъюнктивные мульдовые	-	-
Вулканогенные	кальдерные	лавово-запрудные;	кратерные; гейзерно-фумарольные
Гидрогенные	Водно-эрозионные (речные: русловые, древнедолинные; старичные); водно-аккумулятивные (речные)	водно-аккумулятивные (морские: лиманные)	карстовые; суффозионные
Гляцинные	экзарационные (каровые, троговые)	гляцинно-плотинные (морнные, озо-моренные)	термокарстовые
Эоловогенные	дефляционные	-	-
Органогенные	вторично-болотные; атолловые	боброво-запрудные	-
Метеоритные	астроблемные	-	-

* Примечание: выделенные типы и подтипы котловин, встречающиеся в челябинской области

Выделяют также следующие типы происхождения озёр:

1. Окраинно-ледниковое: часть края озера является ледяным листом, ледяной шапкой или ледником, лед, затруднявший естественный дренаж земли.

2. Подледниковое: озеро, которое постоянно покрыто льдом. Они могут сформироваться под ледниками и снежными шапками или ледниковыми пластами. Существует много таких озер, но озеро Восток в Антарктиде является, безусловно, наибольшим. Они сохраняют жидкость, потому что лежащий лед действует как тепловой изолятор сдерживающей энергии, интродуцируемой к его нижней стороне водой, просачивающейся через расселины в леднике, давлением массы ледяного листа сверху или геотермическим нагреванием снизу.

3. Искусственное: также называемое бассейном: озеро, созданное затоплением земли позади дамбы, археологическими раскопками, или наводнением открытой ямы шахты(иногда называемый карьером). Некоторые из самых больших в мире озер являются бассейнами. HusainSagar - бассейн в Индии, построенный в 1562 году.

4. Внутреннее: также называемое граничным или закрытым: озеро, которое не имеет существенного оттока, или через реки, или через подземное распространение. Любая вода в пределах внутреннего бассейна покидает систему только через испарение. Эти озера являются самыми распространенными в пустынях, типа озера Эйр в центральной Австралии или Аральского моря в Средней Азии.

5. Меромиктическое: озеро, которое имеет разные слои воды, которые не смешиваются. Самый глубокий слой воды в таком озере не содержит растворенного кислорода. Слои осадка у дна меромиктического озера остаются относительно безмятежными, потому что там нет живых организмов.

6. Фьордовое озеро: озеро в смытой ледником долине, которая была размыта ниже уровня моря.

7. Старичное: озеро, которое формируется, когда широкая излучина ручья или реки образует новое русло, чтобы сформировать озеро. Их называют старичными или дугообразными озерами из-за отличительной изогнутой формы, которая образуется при этом процессе.

8. Озеро разлома: озеро, которое формируется в результате раскола по геологической причине в тектонических пластинах Земли. Примеры включают озера Восточно-Африканской зоны разломов Восточной Африки и Озера Байкал в Сибири.

9. Подземное: озеро, которое сформировано под поверхностью коры Земли. Такое озеро может быть связано с пещерами и водоносными слоями и ручьями.

10. Кратерное: озеро, которое формируется в вулканических кальдерах или кратерах, после того как вулкан бездействует в течение некоторого времени. Вода в этих типах озер может быть свежей или очень кислой, и может содержать различные растворы минералов. Некоторые также имеют геотермическую деятельность, особенно если вулкан является просто бездействующим, а не потухшим.

11. Лавинное: объединение литой лавы, содержавшейся в вулканическом кратере или другом углублении. Озера лавы, которые частично или полностью образовались, также упоминаются как лавинные озера.

12. Древнее озеро: озеро, которое уже больше не существует. Такие озера включают доисторические озера, и озера, которые постоянно высыхали из-за испарения или человеческого вмешательства. Озеро Овен-с в Калифорнии, США - пример древнего озера. Древние озера - распространенная особенность области Бассейна и Диапазона юго-западной Северной Америки.

13. Высыхающее: тесно связанное с древними озерами, высыхающее озеро - то, которое ощутимо уменьшилось в размере за геологическое время. Озеро Агассиз - хороший пример высыхающего озера, которое покрывало большую часть центральной Северной Америки. Некоторые известные остатки этого озера - Озеро Виннипег и Озеро Виннипегозис.

По положению озёра делятся на (применительно к планете Земля):

1. Наземные, воды, которых принимают активное участие в кругообороте воды в природе и подземные, воды которых если и принимают в нём участие, то лишь косвенно. Иногда эти озёра заполнены ювенильной, то есть самородной водой.

2. Подземные. К числу подземных озёр может быть отнесено и подлёдное озеро в Антарктиде.

По водному балансу озёра делятся на:

1. Сточные (имеют сток, преимущественно в виде реки).

Бессточные (не имеют поверхностного стока или подземного отвода воды в соседние водосборы.Расход воды происходит за счет испарения).

По типу минерализации:

1. пресные;

1. ультрапресные

2. минеральные (солёные).

1. солоноватые

2. солёные

По химическому составу воды минеральные озёра делятся на:

1. карбонатные (содовые)

2. сульфатные (горько-солёные)

3. хлоридные (солёные)

1.3 Основные проблемы озер

Мир озер чрезвычайно разнообразен. Встречаются озера - моря и озера - лужи. Глубина озер колеблется буквально от десятков сантиметров до полутора километров и больше. В одних озерах вода по содержанию минеральных веществ почти приближается к дистиллированной, в других на столько насыщена солями, что они выпадают на дно в виде осадка. Встречаются даже настоящие кислотные озера. Есть озера, скованные льдом, на протяжении сотен лет, и, наоборот, озера с горячей водой. Одни озера очень богаты организмами, другие представляют собой “водные пустыни”. А какие только полезные ископаемые не встречаются в озера! Бесценные минерал жизни - вода! Кристально чистая, пресная и минерализованная, исцеляющая человечество от множества недугов. Сода, поваренная и калийная соли, гипс, сера, газ, железная руда, известь и многое другое содержится в воде и на дне озер. Но и это еще не все. Озера - это источник электроэнергии, водные пути, здравницы, туристические объекты.

Озера являются экосистемами, в которых все компоненты взаимосвязаны. При отсутствии внешних воздействий озера достигают некоторого состояния равновесия с окружающей средой, что со временем приводит к более или менее стабильному положению, когда организмы, обитающие в озерах, приспосабливаются к существующим условиям. Однако озера редко пребывают в равновесном состоянии. Напротив, они часто используются как источники воды для орошения, питьевой воды, для сельскохозяйственных нужд или же для сброса таких продуктов современной цивилизации, как сточные воды предприятий, ливневые и сельскохозяйственные стоки. Озера загрязняются все возрастающим количеством пестицидов, гербицидов и попадающих в воду из воздуха органических соединений, таких, как полихлорированныебифенилы, а также кислотными дождями, образующимися в результате выбросов загрязняющих веществ двигателями автомобилей и тепловыми электростанциями. В них проникают чуждые им виды растений и животных, заносимые рыбаками на днищах судов и иными случайными способами. Угрожающие размеры принимает эвтрофикация, или избыточное обогащение озер питательными веществами из антропогенных источников, которое наносит значительный экологический ущерб. В некоторых случаях большие, имеющие хозяйственное значение озера находятся даже под угрозой полного исчезновения. Так, например, объем воды в Аральском море (крупном соленом озере) сократился в настоящее время вдвое вследствие разбора на орошение вод впадающих в него Амударьи и Сырдарьи. В результате его соленость возросла почти в три раза (с 9,6-10,3‰ до 27-30‰). Обнажившиеся участки морского дна развеваются пыльными бурями, что приводит к выносу солей и пестицидов и осаждению их в пределах близлежащих заселенных территорий. Загрязнение озер - очень серьезная проблема. Например, чтобы снизить эвтрофикацию водоемов, во многих странах приняты законы по ограничению концентрации фосфора в водах, прошедших через очистные станции и которые могут попасть в озера. Сформировалась целая наука о восстановлении озер, базирующаяся главным образом на эмпирических соотношениях, связывающих такие показатели, как обилие водорослей и прозрачность воды, с концентрациями фосфора в озерных водах. В некоторых регионах регулируется забор воды из озер.

2. Типы озер в Челябинской области

2.1 Классификация озер Южного Урала

Южный Урал славится своими разнообразными и красивыми озерами и живописными горными реками. Это поистине «голубой край» - общая площадь озер составляет примерно 2100 кв. км, или 2,4% от площади области. Особенно много озер в восточных предгорьях Уральских гор. Озера здесь тянутся с севера на юг почти сплошной полосой. На многих озерах построены санатории, базы отдыха и летние оздоровительные лагеря для детей. Озера активно используются для рыборазведения многочисленными рыбными хозяйствами Южного Урала, а так же являются источниками питьевой воды для городов и других населенных пунктов, которые расположены на их берегах.

Водные объекты Южного Урала входят в число главных природных богатств и главных природных ресурсов, которые определяют существование и развитие экономики и самого человека на территории Челябинской области. озеро водообмен география планетология

Южный Урал насчитывается около 3170 озер, 39 из них признаны за свою уникальность памятниками природы областного значения. Размеры озер от 1-2 га до 70-80 кв. км. В основном, преобладают малые озера, величиной менее 0,5 кв. км, из примерно 80% от общего количества. Озер площадью более 0,5 кв. км - 566, и только 98 озер имеют площадь зеркала более 5 кв. км.

В таблицу включены крупнейшие озера Южного Урала по площади зеркала, объему содержащейся в них воды и по площади водосбора.

Таблица 2. Крупнейшие озера Челябинской области.

Озеро	Площадь зеркала, кв. км	Площадь водосбора, кв. км	Объем воды, млн. м
Второе	15,6	52,2	81,1
Зюраткуль	13,2	178,0	-
Иртяш	61,8	-	-
Иткуль	30,1	124,0	234,8
Калды	17,9	54,6	93,1
Б. Кисегач	14,9	114,0	-
Б. Миассово	11,4	311,0	132,0
Смолино	21,7	67,2	77,9
Сугояк	13,4	13,4	53,6
Тургояк	26,4	49,0	507,0
Увильды	68,1	128,0	1014,0
Уелги	60,3	339,0	138,7
Чебаркуль	19,8	149,2	154,0
Шаблиш	32,0	-	67,2

Расположены озера на территории области очень неравномерно. Наибольшееколичество находится в северных и восточных районах, а именно: Верхне-Уфалейском, Каслинском, Кыш-тымском, Багарякском, Бродокалмакском, Аргаяшском, Миас-ском и других -- на севере и в Октябрьском, Каракульском и Троицком -- на востоке.Несколько меньше имеется озер в центральной части области: Сосновском, Еткульском и Чебаркульском районах. Очень мало их в южной части -- в Верхне-Уральском, Чесменском, Нагайбакском и Варненском районах. В остальных южных районах области, на юго-западе озер либо единицы, либо вовсе нет.

Можно привести данные по некоторым характерным озерным районам области. Они дают представление об озерноститого или иного района, величине озер и их количестве). Рассматривая эти данные, можно установить, что наибольшая абсолютная величина озер по площади и наибольшая средняя их величина наблюдается в северных и восточных частях области, как и общее число озер, и наибольший процент озерности (т. е. отношение площади всех озер кплощади района). Наименьшее число озер наблюдается в южных районах. Здесь и процент озерности районов и средняя величина озер так же имеют наименьшие значения.

Такая закономерность объясняется, главным образом, количеством годовых осадков, величиной испарения в этих районах и орографией местности. Эти компоненты резко отличны в северных и западных районах от южных районов. Самыми большими по площади озерами являются Аргази (87,5 кв. км) и Увильды (68,2 кв, км). Обычная же средняя величина озер от 1 до 6 кв. км. Большое количество озер занимает территорию меньше 0,5 кв. км

В расположении озер Челябинской области, а именно: в предгорных районах (Уфалейском, Каслинском, Кыштымском, Кулуевском, Миасском, Чебаркульском и Кундравин-ском) озера расположены между 54°50' и 56° 12' с. ш. по направлению линии на северо-восток под углом 22° вдоль Ильменских гор', хребта Сугомак и Вишневых гор. Эта цепь озер на юге начинается от озера Кундравы. Далее, следуя на северо-восток, расположены озера Чебаркуль, Кисегач, Миассово, Аргази, Увильды, Иртяш, Б. Касли, Сунгуль, Силач, Синара. Оканчиваются они на севере озерами Иткуль и Окун-Куль. Все указанные крупные озера окружены множеством мелких. В пределах между 60° и 61° в. д. мелких озер насчитывается более 50. Расположение данной группы озер зависит от их происхождения, связанного с тектоникой данного района. Это горные озера области.

Другие озера, находящиеся в северных, лесных, лесостепных и степных районах, могут быть разделены на следующие группы.

Первая группа на северо-востоке области в Багарякскомрайоне. Озера Шаблиш, Большой Куяш, и другие.

Вторая группа в Кунашакском и Бродокалмакском районах. Озера Уелги, Чебаркуль, Тугумяк, Беликуль, Терикульи др.

Третья группа в центральных районах области (Аргаяшскйй, Сосновский, Красноармейский). Озера Курги, Урефты, Касар-ги, Сугояк, 1, 2, 3 и 4-е Челябинские, Смолино, Синеглазово и другие.

Четвертая группа. Более мелкие озера в восточных и южных степных районах области--Октябрьском, Увельском, Каракульском и Чесменском -- Буташ, Картабыз, Селиткуль, Дуванкуль, Хомутинские, Таузаткуль, Камышиное и другие. В этих районах имеется и много мелких озер. Например, только в одном Октябрьском районе их более 150. Здесь же находится и наибольшее количество соленых озер (35 из 56 соленых озер, имеющихся в области).

Такое размещение и особенности строения озер во всех этих районах опять-таки связаны с геологическим строением и геоморфологией местности, представляющей собою денудационно-эрозионную платформу и ее переходную зону к Западно-Сибирской низменности. Следует отметить, что и конфигурация озер первой группы от остальных очень отличается. Берега озер первой группы изрезаны, береговая линия их сильно развита (ср. коэффициент 1, 85), удлинены с северо-востока на юго-запад и более значительны по своей площади. В то же время берега озер другой группы (центральных районов) менее изрезаны, береговая линия их развита слабо (ср. коэффициент 1,18). По площади они значительно меньше, конфигурация их приближена к кругу или эллипсу, немного вытянутому по большой оси, в направлении с севера на юг. Третья группа озер (южные районы) имеет мало изрезанные берега, по площади они незначительны, приближаясь по конфигурации к форме круга или мало растянутых эллипсов. Коэффициент развития береговой линии этих озер малый (всего 1,04).

Озера Челябинской области. Все озера, имеющие разнообразный гидрологический режим и происхождение, принято подразделять с учетом их месторасположения на три группы или провинции: горные и предгорные, равнинные, степные.

Средние морфометрические данные по всем этим, группам озер характеризуются следующим образом:

Таблица 3. Морфометрия озер Челябинской области

Группа озер	Средняя площадь в км І	Средняя глубина в метрах	Наибольшая глубина в метрах	Средний коэффициент линии
Предгорные	15,0	3,9	38,5	1,85
Лесные, лесостепные	12,0	1,5	15,0	1,18
Степные	5,0	1,25	5,0	1,04

Следовательно, озера предгорной группы отличаются наибольшей площадью, наибольшими глубинами и наибольшей извилистостью берегов от озер степной группы. Явление это в различных районах области зависит от геологического происхождения озер, геоморфологии местности и ее климатических условий. Это и способствует развитию столь различных форм озер.

К первой группе относятся озера Тургояк, Увильды, Суну- куль, Миассово, Синара, Ильменское, Чебаркуль, Кисегач, Иртяш, Иткуль и другие. Эти озера расположены в основном на восточных склонах Уральских гор. Все они отличаются большой площадью водного зеркала и глубиной (до 30 метров). Большинство этих озер пресные. Озера имеют четко выраженную береговую линию. Зарастание различными видами растительности здесь незначительное и встречается только на мелководьях, в заливах и курьях. Для обитания водоплавающих птиц и полуводных (околоводных) животных большинство озер этой группы малопригодны. 

Ко второй группе относятся озера, расположенные на Зауральской возвышенной равнине. Глубина озер не превышает, как правило, 10 метров. Площадь водного зеркала колеблется от 54 км2 (озеро Уелги) до 12 км2 (озеро Синеглазово). Озера имеют низкие, иногда песчаные, заросшие растительностью берега. К озерам этой группы относятся: Уелги, Тишки, Маян, Смолино, Сугояк, Синеглазово, Первое, Второе, Айдыкуль и другие. Большинство озер соленые. Многие озера этой группы являются хорошими угодьями для обитания водоплавающих птиц и ондатры. 

К третьей группе относятся озера, расположенные в пределах Западно-Сибирской низменности, в восточной части Челябинской области. Эти озера отличаются значительно меньшими размерами. Глубина озер обычно не превышает трех метров. Группа этих озер наиболее многочисленна. Большинство озер являются ценными угодьями для обитания водоплавающих птиц и околоводных животных. 

Озера этой группы имеют, как правило, пологие берега, очертание которых обычно плохо просматриваются из-за обильных зарослей тростника и камыша. На многих озерах заросли покрывают до 90 процентов площади водоема. По качеству воды озера этой группы представлены пресными, солеными и горько-солеными.

2.2 Озерные провинции и районы

Если до этого момента мы условно делили Челябинскую область на горную и равнинную части, то озёрное районирование области будет несколько иным. Озёрная провинция представляет собой территорию, в которой наблюдается сходство ведущих процессов образования и основных черт морфологии озёрных котловин (т.е. близким показателем строения дна и берегов); озёра в пределах провинции характеризуются близкими чертами водного режима, определяющего степень и характер внешнего водообмена; однотипным гидрохимическим режимом. Провинция может подразделяться на озёрные районы. Озёрный район представляет собой местность с характерным расположением озёр (редкое, обильное, групповое).

В пределах озерного района озера имеют ярко выраженные особенности (морфологические характеристики), отличающие данные озера соседних районов.

Детальное районирование Челябинской области с четким выделением районов и озерных групп, в связи с разнообразием типов озер и их обилием до сих пор не произведено.

Также следует помнить что, несмотря на общие черты, обусловленные происхождением и последующим развитием озерных экосистем, каждое озеро обладает своими индивидуальными особенностями. Выявление таких особенностей представляет собой благородное поле краеведческой деятельности.

1. Провинция горных озер и озера восточного предгорий

Горные озера, расположенные собственно в межгорных прогибах и горных долинах, встречаются единично (Тургояк, Аракуль, Иткуль, Чусовское и др.). За исключением озера Зюраткуль, все они расположены к востоку от главного водораздельного хребта - Уральского. Западнее Урал-Тау немногочисленные карстовые озера. Озера восточного предгорий Чашковского и Ильменского хребтов, Сугомакских гор отличаются своей приручённостью к тектоническому предгорному прогибу и имеют субмеридиональное простирание от озера Кундравинского в Чебаркульскому районе до озера Синары. Здесь же расположены самое большое озеро края - озеро Увильды (площади с островами до 75кв.км, максимальная глубина - около 40 м, объём вод превышает (1000 млн куб.м.). Озёра горной части и озёра предгорий в научной литературе ещё с конца ХIХ века называются «горными», и, при несомненной принадлежности их к разным озёрным районам, наверное, нет существенных причин делить их на различные провинции. Для всех этих озёр отличительными чертами будут изрезанные скалистые берега, покрытые горными южноно-таёжными лесами, прозрачные воды (там, где человек ещё не сильно набезобразничал), многочисленные каменистые острова и большие (как правило, более 10 м) глубины. Воды этих озёр мягкие и пресные, обладают наивысшим качеством. Именно здесь расположены наиболее ёмкие озёрные котловины, именно здесь озёра имеют важное хозяйственное значение. Водоснабжение городов Чебаркуль, Карабаш, Кыштым, Касли осуществляется озёрными водами, в зоне предгорных озёр расположены старейшие курорты и здравницы Челябинской области.

2. Провинция озёр Зауральского пенеплена

Озёра, расположенные на Зауральской всхолмленной равнине, имеют определенное сходство в происхождении озёрных котловин (эрозионно-тектоническое), относительно небольшие глубины - как правило, не глубже 5-7 м). У этих озёр более-менее ровные берега, их водная гладь значительно заросла водными растениями, воды менее прозрачные, каменистые острова отсутствуют. Воды по химическому составу различаются достаточно сильно от умеренно-жёстких и относительно слабоминерализованных до солоноватых (до 5 г/л) и жёстких. Озёра этой провинции тяготеют в своём положении к северной части области. Котловины некоторых озёр связаны с просадочными процессами или приурочены к ложбинам древнего стока. Обособленная область данной провинции представлена озёрами Урало-сибирского уступа (граница между Уралом и Западной Сибирью). Но преимущественное значение в образовании котловин имели тектонические процессы. Некоторые озёра окрестностей г. Челябинска (Первое, Смолин) приурочены к данному тектоническому сдвигу

3. Провинция озёр Западной Сибири

Озера расположены в Восточных (Красноармейский, Октябрьский районы) частях области, отличаются мелководностью 9 глубины не более 3-4), незначительной солёностью вод. Имеют пологие ровные берега, ровный характер дна. Большое значение в формировании химического состава озёрных вод данной провинции имеют близкорасположенные к дневной поверхности солёные подземные воды, дренирующие третичные морские отложения. Увлажнение этой территории недостаточное, это также способствует накоплению солей в пониженных частях рельефа, где и расположены большинство озёр. В пределах провинции отмечена интересная особенность: если озеро не испытывает воздействия солёных подземных вод, то его минерализация относительно невелика (1-3г/л). Особо повышенной солёностью обладают озёра, расположенные в бессточном междуречье среднего течения рек Миасс и Уя (до 100 км и более), а также в Уйско-Тогузакском междуречье. Происхождение подавляющего большинства озёрных котловин суффозионное или древне долинное.

3. Водный режим озер

3.1 Водный баланс

Озеро живет, пока получает воду. Объем водной массы озера и его изменения зависят от поступления и потерь воды, т.е. от водного баланса озера. Приходная часть водного баланса озера складывается из поступления поверхностного и подземного стока с озерного водосбора и атмосферных осадков, выпадающих на поверхность самого озер. Расходная часть водного баланса складывается из поверхностного и подземного стока из озера, испарения с его поверхности.

Водный режим озера - это закономерное изменение его водности, выражающееся в колебание уровня озерных вод, которое, в свою очередь приводит к уменьшению или увеличению объема водной массы.

Различают сезонные годовые и многолетние колебания водного режима.

Изучая водный режим, можно определить составляющие водного баланса, узнать скорость внешнего водообмена озера и даже составить представление о многолетних климатических колебаниях конкретной местности.

Без изучения водного режима (хотя бы на протяжения 10 лет) и при отсутствие гидрологического поста использование водных ресурсов озера в хозяйственной деятельности недопустимо. Уровенный режим, зависит от сезонных изменений климата, проточности, строения котловины, физ. - географ.условий водосбора. По особенностям уровненного режима в Челяб. обл. можно выделить 2 группы озер: Крупные и Средние водоемы, для которых характерно интенсивное половодье (2-3 м), относительно резкое понижение уровня в последующем сильно проточные озера.

Водный баланс - сложившийся режим прихода и расходы воды в одном объекте. Годовой водный баланс рассчитывается по количеству осадков, объему притока в водоем, а так же по величине испарения и стока из него. В условиях среднего по увлажненности года в озера наблюдается равновесие приходной и расходной части, уровень озера остается неизменном. В реальности может наблюдаться добегание подземных вод прошлого года или, наоборот, повышенная разгрузка озерных вод в подземных водоносные горизонты, обусловленная понижением уровня грунтовых вод (предыдущая сухая осень).Поэтому расчет годового водного баланса проводятза достаточно большой период (3-10 лет), чтобы взять выявить средние показатели всех величин баланса. Вдальнейшим учитывают водно-климатические особенности местности (модуль стока), водную обеспеченность года и делают соответствующие корректировки.

3.2 Водообмен. Колебание уровня воды в озерах

Водообмен - совокупность физических процессов, приводящих к смене воды в водном объекте, замещению одних водных масс, находящихся в нем, другими водными массами (с иными свойствами), поступающими в него из сопредельных объектов гидросферы. Различают В. внешний и внутренний. Внешним В. логично называть обмен водного объекта (например, водоема) с атмосферой, с грунтами ложа (это его вертикальная составляющая) и с соседними участками гидрографической сети (горизонтальная составляющая). Интенсивность внешнего В. характеризуется всем количеством воды, учитываемым либо суммой приходных, либо суммой расходных компонентов водного баланса объекта. Они имеют размерность расхода воды (V км³/год или Q м³/c в среднем за расчетный период) либо удельной скорости поступления воды или ее потерь с единицы поверхности водного объекта в виде слоя h мм за год, месяц и т.д. Приводимое здесь определение термина «внешний» отличается от используемого некоторыми гидрологами, которые называют им соотношение величины V и запаса воды W в объекте гидросферы. Это соотношение имеет размерность времени R = W / V (год, секунда), а обратная ему величина К _в = V / Wхарактеризует кратность замены воды в объекте. Эти соотношения справедливы лишь в случае допущения фронтального вытеснения одних водных масс (см.) другими без какого-либо их смешения между собой. В действительности, вследствие их частичного перемешивания при движении в водном объекте период внутреннего т.е. среднее время пребывания частиц воды в водном объекте, в 1,5--3 раза больше величины R, которую поэтому можно условно считать минимальным временем пребывания воды в водном объекте или периодом условного возобновления запасов воды в нем. Коэффициент В. K _в однозначен только при установившемся режиме внутреннего водообмена, когда величина притока V и величина стока Y воды из водного объекта равны, поэтому лучше пользоваться уравнением В.Н.Штефана (1975) К _в = (V + Y) / 2W (здесь W -- средний объем воды в объекте в течение расчетного периода), применимым для неустановившегося режима и обращающимся в традиционное выражение К _в при V = Y. Таким образом, внутренний В. -- это совокупность динамических процессов, протекающих в водном объекте и приводящих к обмену вод как внутри, так и между отдельными его районами, участками и слоями. Интенсивность внешнего и внутреннего В. в водоемах взаимосвязана, поскольку горизонтальная составляющая первого из них проявляется в форме стокового течения (см.), одного из главных видов внутри водоёмных динамических процессов. С увеличением горизонтальной составляющей внешнего В. растет интенсивность внутреннего В., проточность водоема. И наоборот, в водоемах, где превалирует вертикальная составляющая внешнего В. над горизонтальной (например, бессточное озеро (см.), океан) роль стоковых течений во внутреннем В. минимальна в сравнении с конвекцией (см.), дрейфовыми течениями (см.), интенсивность которых непосредственно связана с водо- и энергообменом водоема с атмосферой.

Средний многолетний период условного возобновления запасов воды R наиболее продолжителен для подземных льдов зоны многолетнемерзлых пород (10000 лет) и для ледников (9700) криосферы Земли. Главными географическими факторами интенсивности В. водоемов, в соответствии с формулой К _в = V / W = (y / H) phi, служат азональные: удельный водосбор (см.) водоема phi и средняя глубина Н, а также средний годовой слой стока (см.) с водосбора y, распределение которого подчиняется законам географической зональности и высотной поясности. Интенсивность В. в реках и проточных водоемах суши сильно меняется от года к году и от сезона к сезону, так как зависит от водности фаз стока: максимальна в половодье и минимальна в межень. Таким образом, В. -- важнейшая интегральная абиотическая характеристика состояния водной экосистемы. Подтверждением этого служит зависимость трофического состояния озер от величины их В. и притока соединений фосфора с водосбора, и широко используемая лимнологами для оценки опасности антропогенного эвтрофирования (см.) водоемов суши.

Колебания уровня воды - это главнейшая характеристика режима озера. Применительно к озерам их водным режимом считаются закономерные изменения уровня воды, площади, объема вод, а так же характеристик течения волнения. Водный режим озера вместе с изменениями ледотермических, гидрохимических, гидробиологических и других характеристик озера формирует совокупность закономерных изменений всех компонентов озера, называется гидробиологическим режимом.

Колебания уровня воды в озерах во многом определяют и возможности хозяйственного использования водоемов, так как от высоты стояния уровня зависит эффективность работы водного транспорта, надежность водозабора на орошение, промышленное и коммунальное водоснабжение и т.д.

Колебание уровня воды в озерах по причина, вызывающим их, могут быть подразделены на две группы: 1) колебание уровня, связанное с изменением объема воды в озере и определяемые, таким образом, в основным изменениями уровня иногда называют (объемным или водно-балансовыми)и 2) колебания уровня, не связанные с изменениями объема вод в озере, а определяющиеся перераспределением неизменного объема по пространству озера (такие колебания уровня часто называют деформационными)

Колебание уровня первой группы связаны прежде всего с климатическими причинами и, частности, с обусловленными климатическими изменениями приходных составляющих водного баланса. Поскольку речной сток и увлажнением территории в целом подержаны климатически обусловленными вековым, многолетним и сезонным колебаниями, аналогичные колебания имеет и уровень воды в озерах. В последние 40-50 лет в связи с антропогенными изменениями стока рек в объемных колебаниях уровня озер заметное влияние приобрел и антропогенный фактор

Колебание уровня второй группы связаны прежде всего с так называемыми сгонно-нагонными денивеляциями уровня, обусловленными. Такие колебания имеют кратковременные характер.

Вековые и многолетние колебания уровня озер. Колебания уровня озер вековые и многолетние - наиболее яркое проявление гидрологического режима водоемов; они же оказывают и наиболее сильное воздействие на хозяйственное использование озер и сопредельных территорий. Как уже отмечалось, основная причина таких колебаний - климатическая, может служить и косвенным доказательством существования климатических изменений увлажненности территорий.

Сезонные колебания уровня озер также в основном связаны с изменениями составляющих водного баланса озер. Повышение уровня озер происходит в период повышенного притока вод в озере, определяемые типом внутригодового режима речного стока.

Величина сезонного колебания уровня вод в озере зависит от площади поверхности озера и удельного водосбора ?:с уменьшением площади озера и возвращением? она увеличивается.

А так же естественным или искусственным увеличением приходной части их водного баланса приводит повышение уровня подземных, обычно грунтовых, вод это называется - подтопление.

Часто причиной служит подпор поверхностных вод. В естественных условиях подтопление имеет временный, сезонный характер, напр. в период весеннего половодья или наступления многолетней фазы повышенной увлажнённости. Явление подтопления обычно наблюдается при создании водохранилищ, прудов, нарушении путей естественного движения подземных вод в ходе строительных работ. Подтоплению способствует утечка воды из водопроводных и канализационных сетей, фильтрация воды из искусственных водоёмов, каналов, на орошаемых землях. в осн. неблагоприятное явление для хозяйства, поскольку приводит к заболачиванию тер., снижает продуктивность с.-х. культур, особенно в р-нах достаточного и избыточного увлажнения, сказывается на устойчивости инженерных сооружений и т.п. Основные. средства борьбы с подтоплением - осушение, дренаж территории.

Подъем уровня грунтовых вод, вызванный повышением горизонта вод в реках, водохранилищах; затопление водой участка дороги, транспортных тоннелей, части территорий от: атмосферных осадков; снеготаяния; некачественно уложенного асфальтобетонного покрытия дорог, тротуаров, сброса или утечки воды из инженерных систем и коммуникаций; неисправности либо нарушения правил обслуживания водоприемных устройств и сооружений поверхностного водоотвода, препятствующее движению пешеходов, автотранспорта, городского пассажирского транспорта. Подтопленной считается территория площадью свыше 2 кв. м и глубиной более 3 см. Рассматривая проблем безопасности территории Челябинской области, связанная с подтоплением и затоплением зданий и сооружений. Приводятся данные о влияние природных циклов Земли, на безопасность застраиваемых территории. Предложен подход для решения проблемы прогнозирования риска возникновения чрезвычайной ситуации.

Челябинской области является густо населенных и промышленно развитым районом страны. На территории области расположены экологически опасные предприятия, большое количество промышленных и гражданских объектов. В настоящие время представляется актуальная задача оценки влияния процессов, происходящих в земной коре и на земной поверхности урбанизированных территории на механическую безопасность инженерных объектов. Эти процессы снижают устойчивость техно сферы и жилого сектора, когда даже малые воздействия на объекты могут привести к кажущим беспричинным авариям и катастрофам.

В связи с этими необходимо рассматривать и оценивать подверженность определенной территории какому-либо виду опасности, то есть осуществлять прогнозирования-выявлять все возможные для природные источники воздействия на инженерных сооружения, оценивать вероятность их возникновения на данной территории и возможные масштабы последствий

По данным многолетним наблюдений, на территории Челябинской области серьезное воздействие на здания, сооружения и территории могут оказать такие природные явления, как землетрясения оползни, ураганы, сильные снегопады, подтопления и затопления.

Наиболее часто из природных опасностей регистрируют случаи подтопления и затопления территорий грунтовыми и поверхностными водами. Причем уровень грунтовых вод в различных годы претерпевает значительные колебания. Проследить многолетние колебания уровней воды можно на озерных с естественным режимом.

Из практических наблюдений за колебаниями за колебаниями уровней озер в течение 20-огостолетия, удалось сделать вывод, что в режим озер расположенных в пределах Зауральского региона, включающего и Челябинскую область, отмечается хорошо выраженная цикличность. Циклические изменения уровней воды представляют собой периодическое чередование многоводных и маловодных периодов. Продолжительность полного цикла колебания, охватывающего фазы подъема и спада уровней воды, составляет в среднем 20-24 года, длительность полуцикла колебания составляет в средним 10-12 лет. Подъем уровня воды продолжается 6-8 лет, спад 10-12 лет. Период неустойчивость максимумов и минимумов может изменяется от 3-4 до 6-8 лет.

На территории Челябинской области наиболее ярко выражено колебаний уровней воды на озере Аргаяш, которое является озером естественным режимом. Отчетливо прослеживается 12-летний полуцикл, который разбивается на 5-летний многолетний цикл, затем идет 2-3 год стабильной водности,сменяющих 4-5 летним маловодным периодом.

Анализ ежемесячных колебаний уровней воды озера Синеглазово (озеро естественным режимом питания), показывает что в настоящие время тенденции повешения уровня грунтовых вод сохраняется. Например на оз. Синеглазово уровень воды на 2003-2006 годы поднялся на 28 см, в связи чем уже произошли случаи подтопления и затопления объектов инфраструктуры Челябинской области. В зоне затопления оказались водозаборные скважины поселка Октябрьский, участки жилых домов села Синеглазово нефти- и нефтепродуктопроводы, садовые участки в садовых сообществ. Органы исполнительной власти Челябинской области обследовала затопленные территории коллективных садов было отмечено заболачивание участков. Данное обстоятельство дает основание утверждать, что строительство домов и освоение участков происходили в пределах регулярно заболачиваемой озерной террасы, то есть территория коттеджного поселка и садов ранее - до момента застройки - неоднократно подтапливалась. Таким образом, при выборе участка под застройку факт случаев подтопления, имевших место ранее, не учитывался. Предоставление таких территории в долгосрочное или бессрочное пользование граждан для приусадебного хозяйства или строительство домов является грубейшей градостроительной ошибкой. Результате ошибки - огромный ущерб гражданам, потерявшим свои затопленной водой участки и дома.

Таких ошибок можно избежать, если градостроительство планировании осуществляет выбор вида использования территории на основе прогнозных инженерно-гидрогеологических карт, составленным учетом многолетних природных циклов.

Заключение

В ходе выполнения работы нами были, рассмотрены характеристики озер и типы происхождения озер представленной в Челябинской области, а так же изучили водный режим озер и колебание уровней вод в озерах естественным режимом.

Колебание уровней воды в озере является экологической проблемой для одного из озер. В результате изучения колебаний уровней воды в озерах были выявлены проблемы, из-за которых возникают серьезной угрозы на прибрежные территории. Происходит заболачивание участков и затопление прибрежных территории, это приводит к подтоплению застроенных участков

Дальнейшие исследование озера нам даст прогнозировать уровень вод в озере, учитывая высокие темпы освоения и застройки новых территорий, чрезвычайно актуальной является задача выявления наиболее подверженных подтоплению-затоплению участков территории прибрежных районов озер, в том числе по фактически данным и по прогнозной оценке. Составление таких прогнозировании позволит улучшить обоснованность градостроительных решений, снизить риск возникновения чрезвычайной ситуации, а также сократить затраты на ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Список литературы

1. Андреева М.А. Биологические типы озер Южного Урала. //redbook.ru/newprints-579.html.

2. Захаров С.Г. Озера Челябинской области: учеб.пос./ С.Г. Захаров.-Челябинск: АБРИС, 2010. - 128 с.

3. Лагунов А.В. Значение особо охраняемых природных территорий Челябинской области в сохранении биологической и экологической стабильности региона. //redbook.ru/article544.html

4. Михайлов В.Н. Гидрология: Учебник для вузов / В.Н. Михайлов, А.Д. Добровольски, С.А. Добровольская. - 3-е изд.,стер. - Высш.шк., 2008. - 463 с.: ил.

5. Оленьков В.Д. Вестник ЮУрГУ №22, 2007.60-63 стр.

6. Орлова М. Водный ренессанс. // Российская газета - Южный Урал. 2007, №4325

7. Памятники природы Челябинской области. Сб. / Сост. Моисеев А.П., Николаева М.Е. - Челябинск: Южного Урала кн. изд-во, 1987.

8. Положение о памятнике природы Челябинской области озере Увильды: Утв. Постановлением правительства Челябинской области №112-П от 18.05.2006 г. //redbook.ru/article274.html.

9. Челябинская область. Краткий справочник: Авторы-составители Гитис М.С., Моисеев А.П. - Челябинск: Абрис, 2006.

Размещено на Allbest.ru