Значительную часть водного потока составляют растворенные соли и твердые вещества. Весь переносимый рекой твердый материал называют твердым стоком. Выражают его массой или объемом материала, который переносит река за определенное время (сезон, год). Это чрезвычайно большая работа рек. Средний годовой твердый сток, например, Амударьи составляет около 100 млн. т твердого материала. Речные наносы засоряют оросительные системы, заполняют водохранилища, затрудняют работу гидротурбин. От объема твердого стока зависит мутность воды, которая измеряется в граммах вещества, содержащегося в 1 м3 воды. На равнинах мутность речных вод наименьшая в лесной зоне (в тайге - до 20 г/м3), а наибольшая - в степной (500 - 1000 г/м3).
Важнейшей характеристикой рек является их питание. Выделяются четыре источника питания: снеговое, дождевое, ледниковое, подземное. Роль каждого из них в разные сезоны года и в разных местах неодинакова. Большинство рек имеет смешанное питание. Дождевое характерно для рек экваториальных, тропических и муссонных областей. Снеговое питание отмечается у рек умеренных широт с холодными, снежными зимами. Ледниковое питание получают реки, начинающиеся в высоких, покрытых ледниками горах. Почти все реки в той или иной мере питаются подземными водами. Благодаря им реки не пересыхают летом и не иссякают подо льдом.
От питания в значительной мере зависит режим рек. Режим рек - это изменение величины расхода воды по сезонам года, колебание уровня, изменение температуры воды. В годовом водном режиме рек выделяются периоды с типично повторяющимися уровнями, которые называются меженью, половодьем, паводком.
Межень - наиболее низкий уровень воды в реке. В межени расход и сток рек незначительны, главный источник питания - подземные воды. В умеренных и высоких широтах бывает летняя и зимняя межень. Летняя межень наступает в результате поглощения осадков почвой и сильного испарения, зимняя межень - в результате отсутствия поверхностного питания.
Половодье - высокий и длительный подъем уровня воды в реке, сопровождающийся затоплением поймы. Наблюдается ежегодно в один и тот же сезон. В половодье реки имеют наибольшую водность, на этот период приходится большая часть годового стока (до 60-80%). Половодья вызываются весенним таянием снега на равнинах или летним таянием снега и льда в горах и в полярных областях. Нередко половодья вызывают длительные и обильные дожди в теплый период года.
Паводок - быстрое, но кратковременное поднятие уровня воды в реке. В отличие от половодья паводок возникает нерегулярно. Образуется обычно от дождей, иногда от быстрого таяния снега или сбросов воды из водохранилищ. Вниз по реке паводок распространяется волной, которая постепенно затухает.
Наводнения - наиболее высокие подъемы воды, затопляющие местности, расположенные в речной долине, и прилегающие низинные территории. Наводнения образуются в результате обильного притока воды в период снеготаяния или ливней, а также вследствие загромождения русла льдом в период ледохода. В Калининградской области (р.Преголя) и Санкт-Петербург (р.Нева) они связаны также с ветровым нагоном воды со стороны моря и подпора речного потока. Наводнения часты на реках Дальнего Востока (муссонные дожди), на Миссисипи, Огайо, Дунае, Ганге и др. Они причиняют большой вред.
Реки холодных и умеренных широт в холодный период года замерзают и покрываются льдом. Мощность ледяного покрова может достигать 2 м и более. Однако некоторые участки рек не замерзают, например, на мелком участке с быстрым течением, или при выходе рек из глубокого озера, или на месте большого количества источников. Эти участки называются полыньями.
Вскрытие реки весной, при котором наблюдается движение разломанных льдин вниз по течению реки, называется ледоходом. Ледоход нередко сопровождается заторами и зажорами. Заторы - скопление плывущего льда, вызванное какими-либо препятствиями. Зажоры - скопление внутриводного льда. Те и другие вызывают резкий подъем уровня воды, а при прорыве - быстрое ее движение вместе со льдом.
§ 5. Использование рек. Каналы. Водохранилища
Из поверхностных вод наибольшее значение в жизни и хозяйственной деятельности человека имеют реки. Реки способствуют экономическому развитию государств. По берегам рек издревле люди создавали свои поселения, с незапамятных времен и до сих пор реки служат путями сообщения. Воды рек используются для водоснабжения населения питьевой и технической водой, для рыболовства и гигиены человека, а в последние годы все более активно - для отдыха и лечения. Реки широко используются для орошения и полива полей, заключают в себе огромный запас дешевой энергии и благодаря созданию электростанций являются важнейшим источником электроэнергии. С полным правом можно вспомнить древнее изречение: “Вода - это жизнь!”
Опыт постоянного обитания человека на берегах рек подсказал пути кратчайшего перехода из одной реки в другую. Это как бы соединяло разные реки и значительно расширяло возможности их использования для плаваний. В засушливых районах воды рек также с древних времен активно использовались для орошения с помощью отводов части вод на поля (арыки).
Позднее в интересах хозяйственной деятельности человеком стали создаваться постоянные и более грандиозные гидротехнические сооружения. Стали сооружаться каналы, предназначенные для орошения, водного транспорта, обеспечения населения питьевой и технической водой. Каракумский канал несет часть вод Амударьи в Ашхабад, Саратовский канал - воды Волги в заволжские степи, а Северо-Крымский канал - в степи Крыма. Судоходные каналы соединяют естественные морские и речные пути. Они обеспечивают кратчайший водный путь между морями. Главнейшие судоходные каналы России: Волго-Донской (соединяет Волгу и Дон), Беломоро-Балтийский (Белое море и Онежское озеро), Волго-Балтийский водный путь (Волга - Рыбинское водохранилище - Онежское озеро), канал Волга - Москва. Система этих каналов образует сквозной водный путь между Белым и Балтийскими морями на северо-западе и Каспийским, Азовским и Черным на юге.
Каналы перераспределяют сток рек, резко увеличивают расход воды, что может привести и к негативным последствиям: увеличение расхода воды в Амударье уменьшило поступление ее вод в Аральское море. В результате море пересыхает, повысилась его засоленность, а береговая линия отступила на 20, в отдельных местах на 150 км.
Строительство каналов, многочисленных гидроэлектростанций потребовало перераспределения речного стока этих рек во времени, создания запасов воды для нормального функционирования всей системы. С этой целью стали создавать искусственные водохранилища. Крупнейшими водохранилищами в нашей стране являются: Братское на Ангаре, Куйбышевское, Рыбинское, Волгоградское на Волге, Киевское, Кременчугское и Каховское на Днепре, Воткинское и Камское на Каме, а также Цимлянское, Вилейское и другие. Водохранилища имеют черты сходства с озером и рекой: с первым - по замедленному водообмену, со второй - по поступательному характеру движения вод.
Как крупные сооружения водохранилища нарушают природный баланс местности: происходит затопление плодородных земель, заболачивание прилегающих территорий, вырубка лесов, в реках прерываются генетические миграционные пути рыб, нередко непрогнозируемо меняется погода.
§ 6. Озера
Озеро - это замкнутое углубление суши, заполненное водой и не имеющее непосредственной связи с океаном. В отличие от рек озера - водоемы замедленного водообмена. Общая площадь озер Земли около 2,7 млн. км2, или около 1,8% поверхности суши. Озера распространены повсеместно, но неравномерно. На географическое размещение озер большое влияние оказывает климат, обусловливающий их питание и испаряемость, а также факторы, содействующие образованию озерных котловин. В районах с влажным климатом озер много, они полноводны, пресны и в основном проточные. В районах с сухим климатом при прочих равных условиях озер меньше, зачастую они маловодны, чаще бессточные, а в связи с этим нередко соленые. Таким образом, распределение озер и их гидрохимические особенности обусловлены географической зональностью.
Самое крупное озеро - Каспийское (площадь 368 тыс. км2). Крупнейшими являются также озера Верхнее, Гурон и Мичиган (Сев. Америка), Виктория (Африка), Аральское (Евразия). Самыми глубокими - Байкал (Евразия) - 1620 м и Танганьика (Африка) - 1470 м.
Озера принято классифицировать по четырем признакам:
- происхождение озерных котловин;
- происхождение водной массы;
- водный режим;
- соленость (количество растворенных веществ).
По происхождению озерных котловин озера подразделяются на пять групп.
1. Тектонические озерные котловины образуются в результате образования трещин, разломов и опусканий земной коры. Они отличаются большой глубиной и крутизной склонов (Байкал, Великие Североамериканские и Африканские озера, Виннипег, Большое Невольничье, Мертвое море, Чад, Эйр, Титикака, Поопо и др.).
2. Вулканические, которые образуются в кратерах вулканов или в понижениях лавовых полей (Курильское и Кроноцкое на Камчатке, многие озера о.Явы и Новой Зеландии).
3. Ледниковые озерные котловины образуются в связи с выпахивающей деятельностью ледников (размывом) и скоплением вод перед ледниковыми формами рельефа, когда ледник при таянии отлагал переносимый материал, образуя холмы, гряды, возвышенности и понижения. Эти озера обычно узкие и длинные, сориентированные по линиям таяния ледника (озера Финляндии, Карелии, Альп, Урала, Кавказа и др.).