Морфометрические характеристики озера показатель определение формула

1.2 Морфометрические характеристики озера

Количественное выражение размеров озер и их формы называ­ется морфометрическими характеристиками озера. К основным морфометрическим характеристикам озера относятся: площадь зер­кальной поверхности воды, объем водной массы озера (или запас воды в озере), длина и ширина (средняя и наибольшая), глубина (средняя и наибольшая), форма озерной котловины (цилиндриче­ская, полусфероидальная, конусовидная, параболоидная и т.д.), а также длина и изрезанность береговой линии.

Для определения показателя формы озерной котловины, объе­ма водной массы, средней и наибольшей глубины необходима ба­тиметрическая карта данного озера, составленная на основании топографической съемки и промеров глубин с указанием, когда и при каком горизонте воды проводились промеры и, следовательно, к какому уровню воды относится сама батиметрическая карта.

Для определения других морфометрических характеристик площади поверхности воды, длины и ширины, длины и изрезанности береговой линии достаточно топографической карты.

Точность вычисления морфометрических характеристик конкретных озер зависит от качества и масштаба карты. При морфометрических расчетах следует отдавать предпочтение крупномасштабным картам. От масштаба карты зависят размеры и количество озер, принятых к нанесению на карту. На топографическую карту наносятся только те озера, каждое из которых занимает, в мас­штабе этой карты, площадь не менее двух квадратных миллиметров. Например, на карты масштаба 1:100000 наносятся озера с площадью зеркала воды не менее 0,02 км 2 , на карту масштаба 1:500000 — 0,50 км 2 и на карту масштаба 1:1000000 — 2,0 км 2 .

Изрезанность береговой линии, очертание в плане, форма и морфометрические характеристики озерных котловин, служащих вместилищем озерной воды, разнообразны не только в разных физико-географических и гидрологических районах, но и в пределах одного и того же района, что в основном обусловлено двумя причинами: во-первых, физико-географическими условиями происхождения озерных котловин (гидрогенные, гляциогенные, суффозионные, карстовые, органогенные и т.д.) и, во-вторых, источником поступ­ления и интенсивностью текущих вод (талые снеговые, дождевые или подземные воды).

Группу гидрогенных составляют озерные котловины, возник­шие в условиях преобладающего воздействия речных и подземных вод. К этой группе относятся практически все озерные котловины в поймах рек.

Гляциогенные (ледниковые) озерные котловины образованы действием ледника.

Карстовые озерные котловины образованы воздействием движущейся воды на растворимые горные породы (известняки, до­ломиты, гипсы, мела, мергели, соли). Карстовые озера обычно фор­мируются в местах заилившихся карстовых воронок. Они плохо держат воду, и имеют большую инфильтрационную способность. В конце летнего сезона такие озера часто пересыхают.

В Центральном плоскоместном районе типичной лесостепи и Левобережном придолинно-террасовом районе типичной лесостепи на водоразделах встречаются небольшие озера провального карсто­вого и суффозионного происхождения. Суффозионные озерные котловины возникли в результате вымывания пылеватых частиц подземными водами из горных пород, вызывающих образование на поверхности земли западин, небольших суффозионных котловин и блюдец. Диаметр таких котловин обычно не превышает 300 м, а глубина — 5 м. Все они имеют округлую форму и крутые берега. Чаше всего суффозионные озерные котловины встречаются в лёсах и лёссовидных суглинках [7].

Эоловые озерные котловины возникают под действием ветра в легко развеваемых породах.

К органогенным озерам относятся вторичные озера, возникшие на высохшем озере или на обширном болоте. Часто по происхождению котловин дают название озерам.

Знание морфологии и морфометрии каждого конкретного озера необходимо: во-первых, для понимания основных физических закономерностей изменения составляющих водного баланса, дина­мики водного, ледового и термического режимов озера; во-вторых, для решения ряда практических вопросов, связанных с планирова­нием и оптимальным использованием природно-ресурсного потен­циала озера. Такое положение затрудняет в полном объеме определить статические водные ресурсы области и их вклад в суммарные водные ресурсы (динамические и статические), а так­же оценить потери воды на испарение с поверхности всех озер об­ласти, их роль в годовом гидрологическом цикле, решить вопрос о комплексной типизации озер и т.д.

Водная масса или объем воды озера, имеющую большую площадь водной поверхности и малую глубину, при прочих равных условиях, быстрее перемешивается под действием ветрового волнения, вследствие чего, тепло и растворенные в поверхностных слоях воды органические и минеральные вещества быстрее достигают дна озера. В тоже время водные массы озера с малой площадью и большой глубиной значительно труднее перемешиваются ветром. Поэтому структура экосистем и гидрологический режим озер с разной глубиной и разной площадью водной поверхности будут различными.

Площадь и глубина озерного ложа оказывают непосредственное и существенное влияние на тепловой режим и на распределение температуры воды, как по вертикали, так и по горизонтали, что оказывает заметное влияние на миграцию рыбы и зарастание озера.

От формы и, особенно от размеров озерной котловины, лимитирующей объем водной массы озера, в определенной степени за­висит продолжительность ледостава, сроки замерзания и вскрытия озера, толщина ледяного покрова, другие ледовые явления.

Влияние морфометрических характеристик озер на структуру экосистем сказывается следующим образом. Известно, что при одинаковом объеме водной массы процессы фотосинтеза протекают более интенсивно в мелководных озерах с большой площадью вод­ной поверхности по сравнению с глубоководными озерами, но с меньшей площадью, так как мелководные озера быстрее прогрева­ются солнечными лучами по сравнению с глубоководными.

Все выше перечисленные морфометрические характеристики зависят от высоты стояния уровня воды в озере. Для практических целей важно знать, как меняются с изменением уровня воды наибо­лее важные морфометрические характеристики: площадь водной поверхности озера F, объем водной массы V, средняя и наи­большая h_max глубины. Связи соответствующих характеристик с уровнем воды H называют кривой площадей F=f(H) или батиграфической кривой, кривой объемов V=f(Н), кривой средних глубин H _ср = f(H) и кривой наибольших глубин H _max= f(H).Такие кривые дают возможность графически определить площадь водной поверхно­сти озера, объем водной массы всего озера или отдельного его слоя, среднюю и наибольшую глубину при любом уровне воды. Эти па­раметры необходимы для оценки водных ресурсов озера, а также для расчета эффективности разного рода гидротехнических мероприятий, связанных с регулированием уровенного режима для предотвращения его обмеления или переполнения и затопления прибрежных земельных угодий. Характер всех четырех кривых F=f(H), V=f(H), Н _ср = f(H), Н _max = f(H) зависит от формы озерной котловины.

Длина. Длина озера L – это кратчайшее расстояние между двумя наи­более удаленными точками, расположенными на его берегах, изме­ряемое по водной поверхности озера. Это линия будет прямой лишь в случае сравнительно простых очертаний озера. Для озер змеевидной формы и озер сложной формы, эта линия, очевидно, будет не прямой, а состоять из нескольких прямых отрезков.

От длины озера в соответствии с направлением ветра (вдоль оси или поперек озера) зависит длина разгона воздушного потока над водоемом от которой, в свою очередь, зависят высота и другие элементы (длина, крутизна, период) ветровых волн. В конечном итоге все это влияет на интенсивность перемешивания воды, как по вертикали, так и в горизонтальном направлении, на распределение температуры воды в водной толще и на горизонтальное распреде­ление температуры, а также на интенсивность и величину испаре­ния воды.

Ширина. Ширина озера – весьма важная морфометрическая характери­стика, от которой в значительной мере зависит гидрологический режим и характер зарастания озера (при прочих равных условиях узкое озеро быстрее покроется водной растительностью, нежели широкое).

Ширина озера – расстояние между его противоположными бе­регами, проведенное перпендикулярно к оси озера в любой его час­ти (в различных частях озера ширина различна). Наибольшее зна­чение последней величины называют максимальной шириной озера В max.В ряде случаев определяется ширина озера в наиболее узких местах В_min.Среднее значение ширины (В_ср) вычисляют по форму­ле (1):

B_ср = F / L_оз , (1)

где F_m — площадь озера, км 2 ; L_оз — длина озера,км.[8]

Озера Валдайское и Ужин образуют общую озерную систему с истоком в виде р. Валдайки. Морфометрические характеристики этой системы в целом и ее составляющих (таблица 1).

Таблица 1 – Морфометрические характеристики озера Валдайское

Источник

Основные морфометрические показатели озер

Наиболее крупной является Пржевальская озерная группа, в состав которой входят около двух десятков озер с общей площадью почти 13 км3 (Сапшо, Рытое, Баклановское, Дго, Лошамье, Чистик, Лососно и др.). Располагаются они в понижениях холмисто-грядового рельефа, ослож­ненного песчаными озовыми грядами и камовыми холмами Слободской возвышенности, системой малых рек, связаны с реками Касплей и Межой. Это одна из живописнейших озерных групп. Не случайно этот край называют «Смоленской Швейцарией». Она полностью вошла в состав национального парка «Смоленское Поозерье».

Рис. 15. Озерные группы Смоленского Поозерья:

1 — Пржевальская; 2 — Микулинская; 3 — Пречистенская; 4 — Акатовская (Холмско-Преображенская); 5 — Чаплинская; 6 – Смоленская

У границ Белоруссии располагается Микулинская группа озер. В нее входят восемь озер, вытянутых почти широтно на 15 км. Рас­положены они в понижениях Руднянско-Микулинского конечно-мо­ренного комплекса (за исключением маленького оз. Ставок) и связа­ны между собой небольшими речками, протоками. Озера этой группы входят в систему р. Рутовечь, левого притока р. Каспли. Самое круп­ное и живописное из них — Большое Рутовечь. Его длина — 3,5 км, наибольшая ширина — почти 800 м. Самые глубокие озера — Едрица и Купелище (18 м). Удивительно красива котловина оз. Девино.

Данная озерная система являлась перевалочным пунктом на пути «из варяг в греки». Свидетельствует об этом тот факт, что одна из деревень между озером Б. Рутовечь и рекой Березиной (приток Днеп­ра) носит название Переволочье.

Пречистенская озерная группа, как и Пржевальская, является од­ной из крупных в области. Она включает многие озера — Щучье, Велисто, Княжево, Арбат, Сошно (с 1977 г. — водохранилище Сошнинское) и другие, которые расположены севернее Духовщинской возвышенности. Системой рек Елыни-Межи они связаны с рекой Зап. Двина. Отдельные озера расположены среди крупных торфяников: на болоте «Вервижский мох» находятся Вервижское, Пальцевское озера. На торфянике «Свитс­кий мох» — Ямно, Сутоки, Демьян. Озера этой группы неглубокие — 4— 8 м, лишь глубина озера Щучье достигает 12 м.

Юго-восточнее г. Демидова располагается небольшая Акатовская (Холмско-Преображенская) группа озер. Это преимущественно не­большие, исключая Акатовское и Диво, озера. Расположены они на гра­нице Духовщинской возвышенности и Демидовской низины, группи­руются возле д. Холм-Акатовское (Диво, Корец) и д. Преображенское (Сорокинское, Преображенское, Озерковское, Котовщинское и Малень­кое). Наиболее заметно выделяются здесь озера Акатовское и Диво. Кот­ловина Акатовского озера имеет продолговатую форму, вытянутую в на­правлении юго-запад — северо-восток. Длина озера почти 6 км, ширина -1,75 км, максимальная глубина — 10 м. Прилегающие к Духовщинской возвышенности северный, восточный и юго-восточный берега озера высокие, рельеф холмистый, грядовый. Юго-западный же берег низ­кий, ровный, заболоченный и порос лесом («Разбойный мох»). В озеро впадают несколько мелких рек, а вытекает одна р. Свадица, которая свя­зывает его с р. Касплей. Вдоль высокого берега озера тянется Щеткин-ский бор. В сосновом лесу располагаются озовые гряды, на гребнях ко­торых нередко встречаются небольшие дюны.

Озеро Диво — одно из живописнейших озер области — лежит в глубо­кой котловине (максимальная глубина 21,5 м). Берега высокие, чаще пес­чаные, поросшие лесом.

Чеплинская группа включает ряд слабопроточных, небольшой площа­ди и средних глубин озер, расположенных на юго-востоке Велижского рай­она. Приурочены они к древнему, довольно широкохму и глубокому ледни­ковому протоку, унаследовавшему дочетвертичные понижения рельефа. Вытянутые в цепочку почти в меридиональном направлении озера Чеплинское, Рябиковское, Гатчинское, Залюбище, Хаменковское и другие систе­мой малых заросших протоков связаны с р. Западная Двина.

В состав Смоленской озерной группы входит небольшое количество водоемов, несколько обособленных друг от друга водораздельными простран­ствами: Каспля, Купринское, Пениснарь, Глубокое (Грядянское), Щукуневское, Жорновское (Лущенское), Пеньковое, Черное и Заозерское. Все эти озера находятся в непосредственной близости от города Смоленска — к севе­ру и северо-западу от него. За исключением оз. Купринского, связанного с р. Днепром, все озера этой группы принадлежат бассейну р. Кастой.

На территории Поозерья можно встретить и единично расположен­ные в понижениях рельефа ледниковые озера: Святое у г. Демидова, Бык у д. Рокот и др.

Есть ледниковые озера и на остальной территории области — в зоне днепровского оледенения. Большая часть существовавших здесь в про­шлом крупных озерных водоемов в результате медленных тектонических движений земной коры оказались спущенными реками, были занесены глинами, песками, превратились в болота. Сейчас на территории Смолен-ско-Московской возвышенности сохранилось около полусотни озер. При­надлежат они преимущественно бассейну рек Вазузы, Днепра и Угры, не отличаются большим разнообразием. Это озера небольшой площади, ма­лых и средних глубин, единично расположенных в разных местах, в ос­новном как окнища среди торфяных массивов (остаточные). Пологие вы­тянутые берега некогда крупных котловин незаметно переходят в водораздельное пространство. Наиболее крупными из них являются: Гавриловское (Сычевский район), Семлевское, Улицкое и Козлово (Вя­земский район), Озерещенское (Сафоновский район), Лаговское и Ко-шелевское (Починковский район), Селезневское (Новодугинский район).

Карстовых (провальных) озер на территории области немного. Пос­ледними исследованиями установлено шесть карстовых озерных водоемов: Круглое, Глубокое (Пржевальская группа), Калыгинское (Новодугинский район), Большое и Малое Стоячие (Вяземский район) и Чертановское (Тем-кинский район). Их площадь колеблется от 3—5 до 14 га, а максимальная глубина от 8 до 19,0 м. В основном это слабо проточные озера с пологими склонами. Их возникновение на Смоленщине могло происходить в раз­ное время и обусловлено близостью к поверхности легко карстующихся известняков девонской и каменноугольной систем.

Старичные (пойменные) озера широко встречаются в долинах многих рек области, особенно крупных. Только в долине Днепра из­вестно около 180 озер. Размеры этих озер небольшие, чаще от 0,3 до 10 га, форма округлая, подковообразная, вытянутая. Глубины колеб­лются чаще в пределах 1-3 м. Озера эти часто зарастают камышом, тростником, лилиями, кубышками. Слабой протокой могут иметь связь с основным руслом реки.

Источник



Морфометрические характеристики озер

2014-02-17
1394

Объем озера — объем воды, содержащейся в озере.

Площадь озера S_оз — площадь его поверхности вместе с островами.

Площадь водного зеркала — площадь водной поверхности озера (акватории).

Длина озера L_оз — кратчайшее расстояние по водной поверхности между наибо­лее удаленными точками береговой линии.

Максимальная ширина озера — наибольшее расстояние между противополож­ными берегами по перпендикуляру к линии измерения длины озера. Средняя ширина озера В_ср = S_оз / L_оз .

Максимальная глубина озера — наибольшая из измеренных глубин. Средняя глубина .

Водосбор озера F₀₃ — часть земной поверхности и толщи грунта, откуда озеро получает питание.

Береговая область озера включает следующие элементы.

Береговой (абразионный) уступ — крутой или обрывистый склон, сформировав­шийся в результате разрушительного воздействия волн (абразии).

Береговая отмель (литораль) — мелководная часть озера, сложенная в основном продуктами разрушения берега.

Подводный откос — относительно крутой склон дна от края литорали к глубоко­водной части озера. Распространение высшей водной растительности, как правило, ог­раничено литоралью.

4.3 Колебания уровня воды в озерах (самостоятельно –ф.).

4.4 Ледовые явления на озерах (самостоятельно –ф.).

Источник

Определение морфометрических характеристик озера

Практическая работа 1

ЗАДАНИЕ:

Определить морфометрические характеристики озера (схема озера и необходимые для расчетов данные выдаются преподавателем каждому студенту в индивидуальном порядке)

Порядок выполнения работы.Важной характеристикой озера является его геогра­фическое положение (широта, долгота) и высота над уровнем моря.

Эти данные уже позволяют составить общее представление об основных чертах режима озера. Географическое положение озера в определенной мере отражает общие климатические особенности района, а высотное положение определяет также местные влияния климатических и других факторов на процессы, происходящие в озере.

При изучении озер и озерных котловин важно установить не только условия их образования, но и определить ряд числовых ха­рактеристик, дающих количественные представления об основных элементах озера и озерной котловины. Эти характеристики но­сят название морфометрических.

Площадь озера ω, м 2 ,вычисляется двояко: либо вместе с площадью островов, либо отдельно площадь водной поверхности. Так как бе­рега озер не отвесны, площадь водной поверхности (зеркала озера) изменяется при изменении уровня озера.

Длина озера — L, м — кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными точками, расположенными на берегах озера, измеряе­мое по поверхности озера.

Таким образом, эта линия будет прямой лишь в случае сравнительно простых очертаний озера; для изви­листого озера эта линия, очевидно, может быть и не прямой, а со­стоять из отдельных отрезков прямых и кривых линий.

Ширина озера – различают:

— наибольшую ширину — В, м, определяе­мую как наибольший поперечник (перпендикуляр) к линии длины озера,

— среднюю ширину – В_ср, м, представляющую отношение площади ω озера к его длине L

Коэффициент извилистости т — степень развития береговой линии — отношение длины береговой линии s к длине окружности круга, имеющего площадь, равную площади озера,

Коэффициент извилистости береговой линии может также быть выражен отношением длины береговой линии Sк периметру ломаной линии S’, обводящей контур озера:

В этом случае получается более правильное представление об изрезанности береговой линии.

Широкое применение при оценке водных запасов озера имеет кривая изменения площади озера с глубиной, представляющая со­бой график связи площадей горизонтальных сечений озера и соот­ветствующих им глубин, и кривая изменения объема озера в зави­симости от его глубины.

На Рис. 1 представлены кривые изменения площади и объема Онежского озера с глубиной. Такие кривые дают воз­можность определить площадь зеркала озера и объема воды для любого уровня. Эти величины необходимо знать при всех расчетах.

Рис. 1. Кривые площадей и объемов озера

Объем воды в озере W, м 3 может быть определен по карте изобат, пользуясь «методом призм». Изобатные поверхности делят объем озера на ряд слоев, каждый из которых можно рассматривать приближенно как призму, основаниями которой будут площади, ограниченные смежными изобатами, а высота равна сечению между ними. Обозначив площади, ограниченные отдельными изобатами, через ω, ω₁, ω₂, ω₃… ω_n, а сечение их через h, объем воды в озере определим по формуле

W = + + +…+ + ∆W =

где ∆W – объем, заключенный между площадью последней самой глубокой изобаты и точкой дна озера с максимальной глубиной, определяемый по формуле:

где h_макс – максимальная глубина озера в метрах; h_n – глубина, соответствующая наибольшей изобате, ω_n – площадь последней (самой глубокой) изобаты.

Источник