Главная страница
Навигация по странице:

  • 2.Общая гидрология, как наука, изучающая наиболее общие закономерности гидрологических процессов , ее предмет, задачи, составные части, взаимосвязь с другими науками

  • ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ. 6. ВОДА КАК РАСТВОРИТЕЛЬ

  • 7. Газы, Биогенные и органические вещества , микроэлементы, загрязняющие вещества в природных водах.

  • Молекулярная вязкость воды (внутреннее трение).

  • Поверхностное натяжение и смачивание.

  • 12. Ламинарные и турбулентные, установившиеся и неустановившиеся, равномерные и неравномерные движения воды.

  • 13. Круговорот воды: глобальный круговорот, его материковое и океаническое звенья; внутриматериковый круговорот. Глобальный круговорот воды (гидрологический цикл). В

  • Внутриматериковый влагооборот.

  • 14. водный баланс Земного шара, Мирового Океана, суши.

  • Хмара1. Вода в природе и жизни человека. Понятие о гидросфере


    Скачать 266.5 Kb.
    НазваниеВода в природе и жизни человека. Понятие о гидросфере
    АнкорХмара1.doc
    Дата30.11.2017
    Размер266.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаХмара1.doc
    ТипДокументы
    #6276
    страница1 из 5
      1   2   3   4   5


    1. Вода в природе и жизни человека. Понятие о гидросфере.
      Вода — одно из самых распространенных на Земле хими­ческих соединений. Природные воды образуют океаны, моря, озера, реки, водохранилища, болота, ледники, в ви­де пара находятся в атмосфере, проникают в почву и гор­ные породы литосферы. Без воды невозможно существо­вание биосферы и жизни на Земле. Исключительно вели­ка роль воды в формировании географической оболочки Земли и облика поверхности нашей планеты. Вода — важ­ный компонент многих ландшафтов. Вода — не только элемент природной среды, но и актив­ный геологический и географический фактор: она служит носителем механической и тепловой энергии, транспор­тирует вещества, совершает работу. Вода используется человеком не только как необходимое сред­ство жизнедеятельности. Современная экономика основана на широком применении воды: получение энергии (гид­роэнергетика, тепловая и атомная энергетика); необходимое усло­вие существования сельского хозяйства, водного транспорта, добы­вающих отраслей промышленности, рыбного хозяйства, коммуналь­ного хозяйства, отдыха и туризма. Вода поистине пронизывает всю жизнь человека. Нехватка воды —тяжкое бедствие для людей. Вода — важнейший компонент многих экосистем, причем не только водных, но и наземных, поэтому наличие воды — непременное условие поддержания экологического равновесия и биоразнообразия как в водных объектах, так и на суше. Вода — бес­ценное богатство человечества, поэтому водные ресурсы люди долж­ны бережно и экономно использовать и охранять.


    2.Общая гидрология, как наука, изучающая наиболее общие закономерности гидрологических процессов , ее предмет, задачи, составные части, взаимосвязь с другими науками.
    Гидрология — наука комплексная и относится к циклу геогра­фических наук. На ранней стадии развития гидрологии как науки ее подраз­деляли на две части — гидрологию моря и гидрологию суши. В на­стоящее время гидрология моря выделилась в самостоятельную науку — океанологию. В задачу океанологии входит комплексное изучение процессов, протекающих в Мировом океане, изучение свойств воды как среды обитания живых организмов, установление взаимосвязи между процессами в водах океана и процессами, про­текающими в атмосфере, литосфере и биосфере. Гидрология суши подразделяется на собственно гидрологию суши (общую) и гидрографию. Собственно гидрология суши ставит своей задачей изучение общих свойств водных объектов суши, за­конов, управляющих происходящими в них процессами, и общего взаимодействия этих вод с окружающей средой, включая и те из­менения, которые происходят под влиянием деятельности человека. Гидрография суши занимается изучением конкретных водных объектов и вод отдельных территорий, основываясь на общих законо­мерностях, установленных собственно гидрологией. Подземные воды, находящиеся в земной коре, т. е. в среде» где воды не представляют собой основную массу вещества, а вхо­дят в нее как составная часть, являются предметом изучения гид­рогеологии — раздела геологии. Аналогично изучение почвенных вод является одной из задач почвоведения, а изучение воды ат­мосферы— одной из задач метеорологии и климатологии. Одним из важных свойств воды как жидкости является ее под­вижность. Изучение законов движения и равновесия жидкости — задача гидромеханики и ее прикладного раздела — гидравлики. Изучением физических свойств природной воды как жидкости и физических процессов, происходящих в водной оболочке Земли и ее объектах, занимается гидрофизика — раздел геофизики. Изуче­ние состава и химических свойств природных вод и их изменения во времени и в пространстве является содержанием раздела гео­химии — гидрохимии.

    3. МЕТОДЫ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
    Важнейшее место в гидрологии занимают методы полевых иссле­дований. Полевые исследования подразделяют на экспедицион­ные и стационарные. Первые из них заключаются в про­ведении относительно кратковременных экспедиций на водных объектах. Вторые состоят в проведении длительных наблюдений в отдельных местах водных объек­тов — на специальных гидрологических станциях и постах.

    В последнее время стали широко применяться так называемые нетрадиционные дистанционные методы наблюдения и измерения с по­мощью локаторов, аэрокосмические съемки и наблюдения, автономные регистрирующие системы.

    С помощью радиолокаторов ведут наблюдения за дождевыми облаками; этот метод в будущем позволит прогнозировать атмо­сферные осадки и вызываемые ими дождевые паводки. Снимки со спутников позволяют вести наблюдения за замерзанием и вскрытием рек, разливами и наводнениями, ледяными заторами, состоянием ледников, тече­ниями в океане и т. д..

    Широко используют в гидрологии и методы экспериментальных исследований. Различают эксперименты в лаборатории и экспери­менты в природе. В первом случае на специальных лабораторных установках проводят эксперименты в условиях. Во втором случае наблюдения проводят на небольших участках природных объектов, специально выбранных для детальных исследований.

    Установить связи между различными гидрологическими харак­теристиками или между ними и другими определяющими фактора­ми в конкретных природных условиях, а также оценить вероятность наступления того или иного гидрологического явления помогают статистические методы, использующие современные приемы об­работки данных наблюдений и математической статистики. Теоретические методы в гидрологии базируются, с одной стороны, на законах физики, а с другой — на географических закономерностях простран­ственно-временных изменений гидрологических характеристик.

    5. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ. 6. ВОДА КАК РАСТВОРИТЕЛЬ

    Вода — слабый электролит, диссоциирующий по уравнению

    Н20<->Н+ + ОН

    Уравнение (1.1) характеризует так называемое ионное равновесие воды. Состояние ионного равновесия природных вод отражает во­дородный показатель рН.

    Величина рН характеризует кислотную или щелочную реакцию воды. Величина рН = 7 харак-к-ризует нейтральную, рН > 7 — щелочную, рН < 7 — кислую реак­цию воды. Благодаря особенностям молекулярного строения вода обладает свойством хорошо растворять различные химические вещества. Природная вода представляет собой слабый раствор.

    Суммарное содержание в воде растворенных неорганических веществ выражают либо в виде минерализа­ции М (мг/л, г/л), либо в относительных единицах. По содержанию солей (минерализации или солености) природ­ные воды подразделяют на четыре группы: пресные — менее 1, со­лоноватые—\—25, соленые (морской солености) — 25—50, высокосо­леные (рассолы) — свыше 50 %о.

    К числу главных ионов солей, находящихся в природных водах, относятся отрицательно заряженные ионы (анионы): HCO — гид­рокарбонатный, SO4 — сульфатный, С1

    — хлоридный и положи­тельно заряженные ионы (катионы) — кальция Ca2t, магния Mg2+, натрия Na+ и калия К+.

    Все природные воды делятся по преобладающему аниону на три класса: гидрокарбонатный, сульфатный и хлоридный; по пре­обладающему катиону на три группы: кальциевую, магниевую, натриевую.


    7. Газы, Биогенные и органические вещества, микроэлементы, загрязняющие вещества в природных водах.
    Газы хорошо растворяются в воде, если способны вступать с ней в химические связи. Прочие газы мало растворимы в воде. При понижении или, повышении температуры и увеличении солености раствори­мость газов в воде уменьшается. Наиболее распространенные газы, растворенные в природных водах,— это кислород, азот, диоксид углерода С02, сероводо­род H2S. Источниками поступления газов в воду служат атмосфера, жизнедеятельность растений, разложение органического вещества .

    К числу так называемых биогенных веществ, растворенных в воде и потребляемых в процессе жизнедеятельности организ­мов, относятся соединения азота N, фосфора Р, кремния Si. Эти вещества поступают в воду из атмосферы, грунтов, а также при разложении сложных органических соединений. Их источником служат также промышленные, сельскохозяйственные и бытовые стоки.

    Содержатся в воде и различные растворенные органические ве­щества: углеводы, белки и продукты их разложения, липиды — эфиры жирных кислот, гуминовые вещества и др.

    Микроэлементами называют вещества, находящиеся в воде в ма­лых количествах (менее 1 мг/л). Многие микроэлементы в очень малых концентрациях необходимы для жизнедеятельности организ­мов, а в повышенных концентрациях могут стать ядами. К микроэлементам в природных водах относятся и радиоактив­ные вещества естественного или смешанного происхождения.

    Особую категорию содержащихся в воде соединений составля­ют так называемые загрязняющие вещества (ЗВ), оказывающие вред­ное воздействие на живую природу и жизнедеятельность человека. Это прежде всего нефтепродукты, ядохимикаты, удобрения, моющие средства, некоторые мик­роэлементы . и кадмий), радиоактивные вещества.

    8. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ. Агрегатные состояния воды и фазовые переходы

    Вода может находиться в трех агрегатных состояниях— твердом (лед), жидком (собственно вода), газообразном (водя­ной пар). Очень важно, что при реально существующих на Земле диапазонах атмосферного давления и температуры вода может на­ходиться одновременно в разных агрегатных состояниях. В этом отношении вода существенно отличается от других физических веществ, находящихся в естественных условиях преимущественно либо в твердом (минералы, металлы), либо в газообразном (02, N2, С02 и т. д.) состоянии. Температура, при которой происходит плавление льда (или кристаллизация воды), называется температурой или точкой. Температура, при которой давление насыщенного водяного пара равно внешнему давлению, называется температу­рой или точкой кипения. Температура замерзания Тшм и температура кипения воды ТКИЛ зависят от давления. Аномально высокие значения температуры замерзания и кипе­ния предопределяют возможность существования воды на планете как в твердом, так и в жидком состоянии и служат определяющими условиями основных гидрологических и других природных процес­сов на Земле. Да и сам облик нашей планеты есть следствие этих осо­бенностей свойств воды. Земля, по-видимому, единственная планета в Солнечной систе­ме, где вода находится в жидком состоянии

    9. Плотность воды

    Плотность — главнейшая физическая характеристика любого ве­щества. Она представляет собой массу однородного вещества, при­ходящуюся на единицу его объема:

    p = m/V,

    Плотность воды, как и других веществ, зависит прежде всего от температуры и давления и скачкообразно изменяется при фазовых переходах. При повышении температуры плотность воды, как и любого другого вещества, в большей части диапазона изменения температуры уменьшается, что связано с увеличением расстояния между молекулами при росте температуры. Эта законо­мерность нарушается лишь при плавлении льда и при нагревании воды. Здесь отмечаются еще две очень важные «аномалии» воды:
    1) плотность воды в твер­дом состоянии (лед) меньше, чем в жидком (вода), чего нет у подавляющего большинства других веществ.
    2) в диапазоне тем­пературы воды от 0 до 4 °С плотность воды с повышением темпе­ратуры не уменьшается, а увеличивается. Особенности изме­нения плотности воды связаны с перестройкой молекулярной струк­туры воды. Эти две «аномалии» воды имеют огромное гидрологи­ческое значение: лед легче воды и поэтому «плавает» на ее поверхности; водоемы обычно не промерзают до дна, так как охлаж­денная до температуры ниже 4 °С пресная вода становится менее плотной и поэтому остается в поверхностном слое.

    10. Тепловые свойства воды

    К важным особенностям изменения агрегатного состояния воды или так называемых фазовых переходов относятся большая затрата теплоты на плавление, испарение, кипение, возгонку и большое выделение теплоты при обратных переходах. В сравне­нии с другими веществами удельная теплота плавления льда и удельная теплота парообразования аномально высоки. Они пред­ставляют две очередные «аномалии» воды.

    Удельная теплота плавления пресного льда Lm- количество теп­лоты, затрачиваемое при превращении единицы массы льда при температуре плавления и нормальном атмосферном давлении в воду. Удельная теплота парообразования (испарения) - количество теплоты, необходимое для превращения единицы массы воды в пар зависит от температуры. Удельная теплота испарения льда (возгонки) складывается из удельной теплоты плавления и удельной теплоты испарения.. Удельная теплоемкость воды - количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы воды на один градус.

    Теплоемкость чистого льда почти в два раза меньше теплоемкости воды, а чистого сухого снега меньше теплоемкости воды, больше тепло­емкости воздуха. С увеличением содержания в воде солей удельная теплоемкость воды слабо уменьшается. Поэтому теплоемкость морской воды немного меньше, чем пресной. Отмечается также небольшое умень­шение удельной теплоемкости воды с увеличением давления, что также имеет некоторое значение для тепловых процессов в толще океана. Отмеченные особенности тепловых свойств воды — аномально большие удельная теплота плавления, удельная теплота испарения и удельная теплоемкость воды, а также аномально высокие темпе­ратура плавления и температура кипения — объясняются одной и той же причиной: наличием сильных межмолекулярных взаимодействий в жидкой воде и льде, о которых речь шла выше. Поэтому для плавления льда, нагревания и испарения воды, при которых пре­одолеваются водородные связи, необходимы гораздо большие затра­ты энергии, чем для других веществ. Из других тепловых свойств воды важное значение имеет тепло­проводность.


    11. Вязкость воды. Поверхностное натяжение.
    Молекулярная вязкость воды (внутреннее трение). По сравнению с вязкостью других жидкостей вязкость воды невелика, что также относится к специфическим свойствам воды. Вязкость жидкости характеризуется кинематическим коэффициентом вязкости и динамическим коэффициентом вязкости

    Вязкость воды уменьшается с повышением ее температуры. Поэтому в холодное время года вязкость воды несколько больше, чем в теплое. Благодаря малой вязкости вода текуча, и даже небольшие по величине внешние силы приводят ее в движение. Вода способна переносить большие количества растворенных и взвешенных ве­ществ, а также теплоты. Лед — твердое тело, обладающее пластичностью, которая позво­ляет ему в некоторых условиях, например в ледниках, двигаться.

    Поверхностное натяжение и смачивание. У воды по сравнению с другими жидкостями очень высокое поверхностное натяжение. С ростом температуры поверхностное натяжение воды немного уменьшается. Лишь ртуть в жидком состоянии обладает более высоким поверхностным натяжением.

    Необычайно высокое поверхностное натяжение воды способ­ствует размыву почв и фунтов: дождевые капли благодаря поверх­ностному натяжению упруги и обладают относительно большой кинетической энергией и разрушительной силой.

    Вода как хорошо смачивающая жидкость обладает, кроме того, способностью подниматься в порах и капиллярах почвы и расте­ний.

    Поверхностное натяжение играет роль и в процессах волнооб­разования на поверхности воды, обмена теплотой и веществом между водой и атмосферой.


    12. Ламинарные и турбулентные, установившиеся и неустановившиеся, равномерные и неравномерные движения воды.
    Движение воды считают установившимся (стационарным), если скорость течения во времени не изменяется, и неуста­новившимся (нестационарным), если скорость течения во време­ни—величина переменная . Установившееся движение, в свою очередь, подразделяют на равномерное, если скорость течения вдоль потока остается неизменной, и нерав­номерное, если скорость течения вдоль потока изменяется. При равномерном движении равна нулю и полная производ­ная скорости .

    Выделяют два гидродинамических режима движения воды: ла­минарный и турбулентный. Слово «ламинарный» происходит от ла­тинского слова, означающего «слоистый», слово «турбулентный» — от латинского слова, означающего «беспорядочный». И действи­тельно, при ламинарном режиме частицы воды движутся по парал­лельным траекториям без перемешивания; при турбулентном режи­ме их движение имеет хаотический характер, в потоке формируют­ся вихри и активизируются процессы перемешивания воды, скоро­сти течения непрерывно изменяются по величине и направлению. Ламинарный режим может переходить в турбулентный при увели­чении скорости течения.

    13. Круговорот воды: глобальный круговорот, его материковое и океаническое звенья; внутриматериковый круговорот.
    Глобальный круговорот воды (гидрологический цикл). В глобаль­ном круговороте воды выделяют два звена: океаническое звено,, представляющее собой многократно повторяющийся цикл: испарение с поверхности океана — перенос водяного пара над оке­аном — осадки на поверхность океана — океанические течения — испарение и т. д. ; материковое звено, представляю­щее собой многократно повторяющийся цикл: испарение с поверх­ности суши — перенос водяного пара — осадки на поверхность су­ши — поверхностный и подземный сток — испарение и т. д. Оба звена связаны между собой переносом водяного пара с океана на сушу и, наоборот, поверхностным и подземным стоком с суши в океан.

    Внутриматериковый влагооборот. Осадки на любом участке суши складываются из «внешних», сконденсировавшихся из водяного пара, пришедшего извне, и «внутренних» (или местных), сконденсиро­вавшихся из влаги, испарившейся с поверхности данного конкрет­ного участка суши. Этот сложный многократно повторяющийся процесс называется внутриматериковым влагооборотом.

    14. водный баланс Земного шара, Мирового Океана, суши.
    ВО́ДНЫЙ БАЛА́НС ЗЕМЛИ́, соотношение, связывающее количество воды, поступающей на поверхность земного шара в виде осадков, и количество воды, испаряющейся с поверхности суши и Мирового ок. за определенный период времени. В средний многолетний период годовое количество осадков равно 1020 мм, испарение с поверхности Мирового океана 880 мм и с суши 140 мм. Водный баланс Земли — количественное выражение влагооборота на Земле. Он тесно связан с тепловым балансом и наряду с ним — один из важных показателей для характеристики природных зон.
      1   2   3   4   5
    написать администратору сайта