Реки

Реки (далее Р) водные потоки, текущие в естественных руслах и питающиеся за счет поверхностного и подземного стока с их бассейнов. Р являются предметом изучения одного из разделов гидрологии суши - речной гидрологии.   Общие сведения. В каждой р. различают место ее зарождения - исток и место (участок) впадения в море, озеро или слияния с др. р. - устье.   Р, непосредственно впадающие в океаны, моря, озера или теряющиеся в песках и болотах, называются главными; впадающие в главные Р - притоками. Главная Р со всеми ее притоками образует речную систему, которая характеризуется густотой речной сети. Поверхность суши, с которой речная система собирает свои воды, называется водосбором, или водосборной площадью. Водосборная площадь вместе с верхними слоями земной коры, включающая в себя данную речную систему и отделенная от др. речных систем водоразделами, называется речным бассейном (см. Бассейн речной).   Р обычно текут в вытянутых пониженных формах рельефа - долинах, наиболее пониженная часть которых называется руслом, а часть дна долины, заливаемая высокими речными водами, - поймой, или пойменной террасой. В руслах чередуются более глубокие места - плесы и мелководные участки - перекаты. Линия наибольших глубин русла образует фарватер, а линия наибольших скоростей течения называется стрежнем. Разность высот между истоком и устьем Р называется падением Р; отношение падения Р или отдельных ее участков к их длине называется уклоном Р (участка) и выражается в % или в ‰.   В зависимости от рельефа местности, в пределах которой текут Р, они разделяются на горные и равнинные. На многих Р перемежаются участки горного и равнинного характера. Горные Р, как правило, отличаются большими уклонами, бурным течением, текут в узких долинах; преобладают процессы размыва. Для равнинных Р характерно наличие извилин русла, или меандр, образующихся в результате русловых процессов. На равнинных Р чередуются участки размыва русла и аккумуляции на нем наносов, в результате которой образуются мелководья и перекаты, а в устьях - дельты. Иногда ответвленные от Р рукава сливаются с др. Р (см. Бифуркация рек).   По поверхности земного шара Р распределены крайне неравномерно. На каждом материке можно наметить главные водоразделы - границы областей стока, поступающего в различные океаны. Главный водораздел Земли делит поверхность материков на 2 основных бассейна: атлантико-арктический (сток с площади которого поступает в Атлантический и Северный Ледовитый океаны) и тихоокеанский (сток в Тихий и океаны). Объем стока с площади первого из этих бассейнов значительно больше, чем с площади второго. Густота речной сети и направление течения зависят от комплекса современных природных условий, но часто в той или иной мере сохраняет черты прежних геологических эпох. Наибольшей густоты она достигает в экваториальном поясе, где текут величайшие Р мира - Амазонка, Конго; в тропических и умеренных поясах она также бывает высокой, особенно в горных районах (Альпы, Кавказ, Скалистые горы и др.). В пустынных областях распространены эпизодически текущие Р, превращающиеся изредка при снеготаянии или интенсивных ливнях в мощные потоки (Р равнинного Казахстана, уэды крики Австралии и др.).   Водный режим. Скорость течения в Р колеблется в больших пределах - от нескольких см/сек (равнинные Р) до 6-7 м/сек (горные Р) и распределяется неравномерно по живому сечению Р С повышением уровня воды скорость течения, как правило, увеличивается на плесах и уменьшается на перекатах. Кроме течения, направленного в общем вдоль русла, в речных потоках наблюдаются циркуляционные, винтообразные течения, характер и направление которых зависят от конфигурации русла в поперечном разрезе и в плане. Вследствие турбулентного перемешивания на многих Р температура воды распределяется равномерно по всему живому сечению Р температура воды в Р в теплый период следует (с некоторым отставанием) за ходом температуры воздуха. Во время ледостава температура воды около 0°С.   Ледовые явления на Р наблюдаются примерно на 1/4 территории суши, почти исключительно в Северном полушарии. В СССР ледостав раньше всего наступает на Р Северо-Восточной Сибири (в конце сентября), а позднее всего на Р юго-западе Европейской части и в Средней Азии (конец декабря - начало января). Наиболее мощный ледяной покров образуется на Р Восточной Сибири (толщина льда в среднем 1,5-2 м) и сохраняется в течение 9-10 мес. Бурное течение горных Р не позволяет образоваться ледовому покрову, но многие из них зимой несут большое количество шуги.   Колебания уровня воды в Р связаны с изменением расходов воды, под которыми понимается количество воды, протекающей в Р в м3/сек. Уровни и расходы воды и их колебания - главные характеристики водного режима Р Колебания расходов воды разнообразны и зависят главным образом от сезонной многолетней цикличности и сезонной периодичности их водности.   Р - важное звено круговорота воды на Земле. Они распределяют ресурсы пресных вод на суше и возвращают воду в Мировой океан. Речные воды обладают весьма высокой активностью водообмена. При объеме русловых вод Р мира, приблизительно равном 1200 км3, их смена происходит около 33 раз в течение года, т. е. каждые 11 сут.   Источники питания Р - жидкие осадки, снежный покров, высокогорные снега и ледники, подземные воды. Однородного питания Р в природе почти не наблюдается; оно обычно бывает смешанным (например, р. Риони в СССР в нижнем участке питается жидкими атмосферными осадками, а в верхнем - снеговыми и ледниковыми водами), с преобладанием того или иного источника. В зависимости от особенностей питания различают основные фазы водного режима Р: половодье, паводок, межень.   Р экваториального пояса многоводны в течение всего года с некоторой тенденцией увеличения стока осенью; поверхностный сток исключительно дождевого происхождения. В тропической саванне также преобладает дождевое питание, а водность пропорциональна продолжительности влажного и сухого периодов; во влажной саванне половодье на Р продолжается 6-9 мес, в сухой - уменьшается до 3; довольно существен летний сток. В субтропиках средиземноморского типа Р преимущественно средней и низкой водности, при преобладании стока зимой. В восточных приокеанических секторах этого пояса (Флорида, низовья р. Янцзы) и в обширных прилегающих к ним районах Юго-Восточной Азии режим Р находится под влиянием муссонов, с наибольшей водностью летом и наименьшей - зимой. Для умеренного пояса Северного полушария характерна повышенная водность весной - на Ю. преимущественно за счет дождевого питания; в средней полосе и на С. - половодье снегового происхождения, при более или менее устойчивой летней и зимней межени. Крайний тип режима Р умеренного пояса, формируемый в условиях резкой континентальности, - кратковременное весеннее половодье при пересыхании Р в течение большей части года (Р северного Прикаспия и равнинного Казахстана). На реках Дальнего Востока под влиянием муссонов образуется летнее половодье дождевого происхождения. В районах развития многолетней мерзлоты характерно зимнее пересыхание Р, которое иногда неточно называется перемерзанием Р На некоторых Р Восточной Сибири и Урала во время ледостава образуются наледи. В Субарктике таяние снежного покрова происходит поздно, поэтому весеннее половодье переходит на лето. На полярных покровных ледниках Антарктиды и Гренландии процессы абляции происходят на периферийных нешироких полосах, в пределах которых образуются своеобразные Р в ледяных руслах. Они питаются исключительно ледниковыми водами в течение кратковременного лета.   Особым водным режимом отличаются горные Р Их питание и водность подчиняются закономерностям высотной поясности, проявление которой меняется в зависимости от экспозиции склонов. Типы режима горных Р в общем повторяют сказанное в типах широтной зональности: от снеголедникового питания в высокогорном поясе до типа, свойственного данной широтной зоне у подножия гор. Горные Р (исключая горы Центральной Азии и горы пустыни Атакама) чаще всего весьма водоносны. Особенно это относится к северо-западному склону Скандинавских гор, южной Аляске и Южному острову Новой Зеландии, где годовой слой стока некоторых Р достигает 10-12 тыс. мм. Данные о размерах и водности главнейших Р мира приведены в табл. 1. Табл. 1.- Главнейшие реки земного шара Название Длина, км Площадь бассейна, тыс. км2 Расход воды, м3/сек Годовой слой стока, мм Р СССР Обь (с Иртышом) Енисей (с Ангарой и Амур (с Аргунью) Лена Волга Днепр Р зарубежных стран Нил (Африка) Миссисипи (с Миссури) (Северная Америка) Амазонка (с Мараньоном) (Южная Америка) Янцзы (Азия) Меконг (Азия) Парана (Южная Америка) Конго (Африка) Макензи (с Пис-Ривер) (Северная Америка) Нигер (Африка) Юкон (Северная Америка) Св. Лаврентия (Северная Америка) Инд (Азия) Дунай (Европа) Ориноко (Южная Америка) Ганг (Азия) Муррей (Австралия) 5410 5075 4410 4400 3530 2200 6671 6420* 6400 5800 4500 4380 4320 4250 4160 3700 3350 3180 2850 2730 2700 2570 2290 2580 1855 2490 1360 504 2870 3268 7180 1808,5  810 4250 3691 1804 2092 855 1269 980 817 1086 2055 1160 12300 19800 10800 17000 8060 7000 2600 19000 175000 34000 4600 15000 39000 14000 12000 6300 9800 3850 6430 29000 38000 470 130 219 185 216 188 - 29 163 770 596 180 170 335 247 182 255 300 124 255 850 588 405   * Собственно Миссисипи - 3950 км.   Примечание. Все измерения длины рек и площади их бассейнов производятся по картам. Имеющиеся в этом случае расхождения в цифрах объясняются главным образом следующими причинами: различной точностью измерений, зависящей от применяемой методики и от масштаба используемых карт; различной точностью карт; условностью понятий начальной и конечной точек реки, а также главных рукавов (в случае ветвления); фактическим изменением длины реки, в результате естественного и искусственного спрямления русла (достигает десятков и даже сотен км).     Р производят огромную эрозионную работу: линейную - речными потоками в руслах и на пойме, а на водосборах смыв почвы поверхностным (склоновым) стоком. Сведения о наносах, транспортируемых Р (т. н. твердом стоке), и ионном стоке (растворенных водой веществ) приведены в табл. 2. Современная механическая и работа Р, выраженная в годовом слое продуктов твердого и ионного стока, для всей суши составляет 0,077 мм в год, при максимальном значении для Азии (0,16 мм) и минимальном для Африки (0,014 мм).   Табл. 2.-Речные водные ресурсы, твердый и ионный сток рек континентов и СССР Континент Годовой объем речного  стока, км3 Твер- дый сток, млн. т Ионный сток, млн. т Объем речного стока, зарегулиро- ванного водохрани- лищами, км3 Устой- чивый речной сток, км3 Объем стока на душу населения, м3/год полно- го подзем- ного повер- хност- ного устойчивый полный Европа 3110 1065 2045 350 240 200 1325 2100 4850 Азия 13190 3410 9780 16800 850 560 4000 1960 6465 Африка 4225 1465 2760 600 310 400 1900 5500 12250 Северная Америка1 5960 1740 4220 2030 410 500 2400 7640 19100 Южная Америка 10380 3740 6640 975 550 160 3900 21100 56100 Австралия2 1965 465 1500 1600 120 35 500 27500 109000 Вся суша3 38830 11885 26945 22355 2480 1855 14025* 3955 10963 в том числе СССР5 4350 1020 3330 594 384 280 1300 6050 17800 1 Исключая Канадский Арктический архипелаг и включая Центральную Америку и Вест-Индию. 2Включая острова Тасманию, Новую Гвинею и Новую Зеландию. 3Исключая Гренландию, Канадский Арктический архипелаг и Антарктиду, общий сток льда и воды с которых оценивается приблизительно в 2200 км3. 4 Включая сток, зарегулированный озерами. 5 Исключая около 300 км3 транзитного стока.   Речной сток является важнейшим источником ресурсов пресных вод (см. Водные ресурсы). По годовому объему речного стока (1/8 часть объема стока Р земного шара) Советский Союз после Бразилии наиболее богат речными водными ресурсами, но на единицу площади (по слою стока) относится к странам, небогатым водой. Объясняется это прежде всего тем, что по среднему количеству осадков, выпадающих на территории СССР (около 500 мм в год), он ощутимо уступает остальной площади земного шара, что сказывается на стоке Р Из полного речного стока выделяют 2 части, различные по происхождению и хозяйственному значению: подземный сток и поверхностный сток (см. табл. 2). Важнейшая черта первого - естественная зарегулированность, благодаря чему он может быть использован в течение всего года. Второй вид чаще всего становится доступным для использования после регулирования его с помощью водохранилищ.   Ежегодный объем зарегулированного стока оценивается в 1855 км3, что увеличивает мировой устойчивый речной сток на 15% (соответствующие значения по СССР 280 км3 и 28%). Его преобразования происходят также под влиянием различных мер по увеличению продуктивности земледелия и лесного хозяйства, способствующих повышению инфильтрационной способности почвы, аккумуляции воды в почве и росту расходования почвенной влаги на испарение; в результате этого речной сток уменьшается (например, в ФРГ по этой причине в 1931-60 приблизительно на 15% в сравнении с периодом 1891-1930).   Органический мир. Флора и фауна Р слагается из бентоса, планктона и нектона. В зависимости от характера дна в Р обитают различные бентические (донные) животные, состав которых зависит от характера дна и особенно разнообразен на плотных грунтах. Заросли высшей водной растительности (фитобентос) встречаются преимущественно на участках Р с медленным течением. Эти заросли, а также камни, обрастающие водорослями (а иногда и мхами), служат местом обитания и пищей многочисленных мелких животных. Свободно плавающие взвешенные в воде организмы (планктон) представлены полумикроскопическими и микроскопическими животными (зоопланктон: рачки, коловратки) и водорослями (фитопланктон). К нектону, т. е. подвижным организмам, способным двигаться против течения, относятся рыбы. Беспозвоночные животные, а также некоторые растения, как плавающие, так и придонные, служат пищей для рыб. Наиболее богаты рыбой низовья Р и их дельты.   Под влиянием планомерного или стихийного воздействия хозяйственной деятельности человека на Р биологическая продуктивность их значительно изменяется. Создание водохранилищ увеличило площадь водного зеркала многих Р, изменило их режим и кормность (не только по составу кормовых организмов, но и по биомассе), увеличилось количество планктона, который в руслах Р обычно развит слабо. Т. о. появляются новые рыбохозяйственные угодья, позволяющие получить дополнительную продукцию. Но с созданием плотин и гидроузлов ухудшаются условия миграции и размножения наиболее ценных проходных рыб (особенно лососевых и осетровых). Отрицательно влияет на биологическую продуктивность загрязнение промышленными и бытовыми сточными водами, отходами лесосплава, а также за счет выноса с полей удобрений и ядохимикатов. Для компенсации урона широко применяется искусственное разведение проходных и пресноводных рыб, проводятся опыты по акклиматизации отдельных видов, расширяется прудовое рыборазведение.   Хозяйственное значение. Р - важнейший элемент природной среды, тесно связанный с др. ее компонентами. Р издавна привлекали к себе население как источник питьевой и промышленной воды, естественный водный и санный (в зимнее время) путь (см. Речной транспорт), постоянно возобновляемый источник гидроэнергии (см. Гидроэнергетика), коллектор для вод при осушении прилегающих заболоченных земель. Р - ценнейшие рыбные угодья. Поймы обладают, как правило, плодородными почвами и богатейшими заливными лугами, часто используемыми под огородные культуры. По долинам Р в большинстве случаев проходят основные наземные транспортные артерии ( и автодороги); вдоль Р располагается преобладающая часть городов и населенных пунктов.   Речные воды служат главнейшим источником водных ресурсов. Ежегодный мировой водозабор из Р, отчасти из подземных горизонтов, в начале 70-х гг. 20 в. достиг почти 3600 км3, более 75% этого объема расходуется на орошаемое земледелие. Из 600 км3 воды, отбираемой из источников водных ресурсов на все виды водоснабжения, безвозвратный расход (вода, включаемая в состав продукции и потери воды на испарение) составляет 150 км3, т. е. менее 1% устойчивого речного стока. Но при этом образуется 450 км3 отработанных сточных вод, которые после предварительной очистки или без нее сбрасываются в Р и водоемы и загрязняют около 5-6 тыс. км3 речного стока, что уже достигает 15% всех ресурсов полного речного стока. В результате этих неблагоприятных явлений воды многих Р особенно в периоды между паводками загрязнены настолько, что использование их для питьевых и бытовых целей уже невозможно без трудоемкой предварительной очистки. В связи с этим в районах существенных загрязнений для водоснабжения используются подземные воды (см. Водное хозяйство).   Вопрос о загрязнении речных вод стоит очень остро в Европе и Северной Америке, особенно на В. США, и в некоторых районах Азии. Для борьбы с загрязнением Р предпринимается ряд мер законодательного, технического и санитарного направлений, которые в конечном счете должны привести к постепенному прекращению сброса сточных вод в Р и водоемы, т. е. к изоляции загрязненных вод от источников водных ресурсов. В числе этих мер - развитие технологии безводного и безотходного промышленного производства, повторное использование специально подготовленных сточных вод в промышленности и сельском хозяйстве, снижение расходования воды на единицу промышленной и с.-х. продукции, тщательная очистка сточных вод с развитием методов их полной регенерации и др. Существенное значение имеет также регулирование речного стока поверхностными и особенно подземными водохранилищами, отчасти переброска речных вод из районов, где они в избытке.   Лит.: Лопатин Г. В., Наносы рек СССР, М., 1952; Давыдов Л. К., Гидрография СССР, ч. 1-2, Л., 1953-55; Жадин В. И., Герд С. В., Р, озера и водохранилища СССР, их фауна и флора,М., 1961: Воскресенский К. П., Норма и изменчивость годового стока рек Советского Союза, Л., 1962; Аполлон Б. А., Учение о реках, 2 изд., М., 1963; Алекин О. А., Бражникова Л. В., Сток растворенных веществ с территории СССР, М., 1964; Великанов М. А., Гидрология суши, 5 изд., Л., 1964; Глушков В. Г., Вопросы теории и методы гидрологических исследований, М., 1961; Соколов А. А., Гидрография СССР, Л., 1964; Авакян А. Б., Шарапов В. А., Водохранилища гидроэлектростанций СССР, 2 изд., М., 1968; Г. П., Проблемы глобальной гидрологии, Л., 1968; Соколовский Д. Л., Речной сток, Л., 1968; Шнитников А. В., Внутривековая изменчивость компонентов общей увлажненности, Л., 1969; Львович М. И., Р СССР, М., 1971; Давыдов Л. К., Дмитриева А. А., Конкина Н. Г., Общая гидрология, Л., 1973; Львович М. И., Мировые водные ресурсы и их будущее, М., 1974; Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли, Л., 1974.   М. И. Львович.