Реферат: Горные озера, реки и водопады, сели

Среди горных хребтов, в долинах, котловинах и даже у гребней в циркообразных углублениях скрывается много озер. Некоторые типы озер особенно характерны для гор. Наиболее крупные озера располагаются в котловинах тектонического происхождения. Широко распространены завально-запрудные, подпруженные моренами, ледниковые и каровые озера. Специфичны озера в вулканических и карстовых горных районах. Озерные котловины тектонического происхождения образовались либо вследствие опускания участков земной коры по линиям разломов (сбросовые котловины, котловины-грабены), либо в тектонических прогибах. К первому типу относится самое глубокое в мире оз. Байкал (1637 м). Его с некоторой условностью можно отнести к горным озерам, поскольку его уровень лишь немного превышает 450 м абсолютной высоты. Однако оно лежит в глубокой впадине между горными хребтами Прибайкалья и Забайкалья и своим происхождением тесно связано с соседними горами этих областей. Во многом сходное с Байкалом оз. Танганьика, относящееся к Восточно-Африканской зоне разломов, глубиной до 1435 м (второе в мире по глубине), лежит на высоте 773 м и тоже среди горных поднятий. На высоте 472 м, т. е. чуть выше Байкала, и также среди горных возвышенностей находится относящееся к той же зоне оз. Ньяса глубиной до 706 м. Сходно по происхождению и морфологии находящееся в горах Алтая Телецкое озеро, по возрасту очень молодое. Прогибы земной коры, в которых находятся тектонические озера второго типа, нередко тоже бывают осложнены сбросовыми дислокациями. В крупном тектоническом прогибе лежит наибольшее и глубочайшее (702 м) из среднеазиатских горных озер Иссык-Куль. Тектоническим прогибом является в основном котловина (частично еще подпружена лавовым потоком) крупнейшего в Закавказье оз. Севан. Котловину тектонического происхождения занимает в Андах Южной Америки оз. Титикака, самое крупное из высокогорных озер Земли (абсолютная высота уровня 3812 м). Оз. Каракуль на Памире лежит на высоте 3914 м над ур. м. В котловине тектонического происхождения, измененной воздействием древнего оледенения. Вероятно, такого же происхождения и котловины нескольких значительных высокогорных озер на Тибете. Самое высотное из них оз. Хорпа (Арпорт) лежит на высоте 5465 м [Юсов, 1952]. Многочисленные крупные озера Тибета на высотах 4500-5300 м занимают днища тектонических впадин. Характерны расположенные в узких горных долинах глубокие и длинные, всегда проточные и пресные, завально-запрудные озера. Их много, например, в горах Средней Азии. Самое крупное и известное Сарезское на Памире, возникшее в результате грандиозного обвала, вызванного землетрясением.

При образовании озер в результате больших обвалов возникают сейсмические явления, и иногда трудно бывает определить, чтo здесь является причиной и чтo следствием обвал или вызвавшие его сейсмические толчки. Небольшое плотинное оз. Зиндикуль на хр. Петра Первого возникло в результате горного обвала, заведомо вызванного землетрясением. Такого же происхождения славящееся живописностью завальное оз. Гeй-Гeль на Малом Кавказе. Есть озера, подпруженные моренами, Зоркуль на Памире, Искандеркуль в горах Гиссаро-Алая, Большое Алматинское в Северном Тянь-Шане. Иногда в горных долинах встречаются озера, подпруженные конусами выноса боковых ущелий, например оз. Гушор на р. Шинг в Гиссаро-Алае [Щукин, 1956]. Среди ледниковых озер различают эрозионные и аккумулятивные. К первым относятся крупные озера предгорий Альп, котловины которых приурочены к древнеледниковым долинам. Примером вторых могут служить небольшие озерки сыртовой области Внутреннего и Центрального Тянь-Шаня, занимающие понижения моренного рельефа былого оледенения. Приледниковые озера Мэрьеленское в Альпах и Мерцбахера у ледника Иныльчек в Центральном Тянь-Шане подпружены краями ледников. Озера в понижениях на сыртовых равнинах и плоских перевалах Тянь-Шаня образовались вследствие слабого дренажа из-за близости к поверхности слоя вечной мерзлоты. Вода в них иногда засолена. В широких горных долинах, например в том же Тянь-Шане, встречаются эрозионные, или старичные, озера, образующиеся вследствие блуждания рек. Для вулканических районов характерны кратерные и лавово-подпрудные озера, а озера карстовых районов представляют собой затопленные водой карстовые котловины разных типов, в том числе провальные. Увеличение с высотой атмосферных осадков, понижение температуры и уменьшение испарения приводят к усилению стока в горах. В горных районах Земли с абсолютной высотой более 1000 м, которые занимают около 1/5 суши, формируется почти одна треть мировых ресурсов пресных вод речного стока, подземных вод. В горах создаются своеобразные условия накопления подземных вод и дренажа. В плотных скальных породах образуются трещинные подземные воды, в растворимых горных породах известняках, доломитах и пр. карстовые (трещинно-карстовые). Воды эти обычно пресные, в известняках и доломитах жесткие. Зоны повышенной трещиноватости характеризуются усиленной обводненностью. Источники в горах отличаются постоянством дебита. В известняковых карстовых районах встречаются очень мощные источники, дебит которых в связи с чередованием влажных и засушливых сезонов (например, в Средиземноморье) может значительно колебаться.

Интенсивная расчлененность горного рельефа создает условия для дренажа подземных вод, активно участвующих в питании рек, протекающих по горным долинам. Густота речной сети в горах, как правило, значительно больше таковой на прилегающих равнинах. Особенно резкие контрасты создаются в аридных областях, равнины которых характеризуются исключительной бедностью поверхностными водотоками. Речной сток увеличивается с возрастанием высоты водосбора и зависит от экспозиции: на северных склонах он, как правило, больше, чем на южных (в северном полушарии, естественно, в южном наоборот). Реки, начинающиеся в высокогорье, питаются за счет талях ледниковых и снеговых вод, ниже зоны вечных снегов и ледников водой от позднего стаивания сезонного снежного покрова. Половодье у них летнее. Реки, начинающиеся в более низких ярусах гор, увенчанных снегами и ледниками, питаются талыми водами сезонного снега (где таковой выпадает), дождевыми и подземными водами. Такие же источники питания у рек средневысотных гор и низкогорий. Таяние сезонного снега дает весеннее (в низкогорье) и весенне-летнее (в среднегорье) половодье. Дождевые осадки вызывают на реках паводки (паводочный режим). При этом вследствие больших уклонов тальвегов долин, лощин и промоин происходит быстрый сток с водосборов во время ливней, и паводки бывают резки, а порой принимают катастрофический характер. Паводки могут происходить в течение всего года или в дождливые сезоны в зависимости от климатической обстановки. Подземные воды участвуют в питании рек постоянно, но особую роль играют в поддержании меженных расходов. Внутригодовой режим стока рек зависит от климатических особенностей территории от режима осадков и сезонной смены тепла и холода. Горные реки вследствие большого размаха высот отличаются значительными уклонами русла, порожистостью, наличием водопадов, быстротой течения, зачастую препятствующей образованию льда при достаточно суровых (для замерзания спокойной воды) зимах. Воды горных рек имеют громадное значение для орошения полей во внутригорных долинах и котловинах, а также на соседних равнинах, особенно в областях с засушливым климатом. Позволяя развивать продуктивное орошаемое земледелие, они служат источником жизни в пустынных и полупустынных районах Средней и Центральной Азии, северо-западной части Индостана (подгорные равнины западного отрезка Гималаев), на востоке Кавказа и севере Африки, в Большом Бассейне Северной Америки, на западном склоне южной половины Анд Южной Америки. Повсеместно велика роль горных рек в гидроэнергетике. Их гидроэнергетический потенциал обусловлен высокой удельной водностью рек (на единицу площади), сочетающейся с большими падениями русел.

Особенно благоприятны для получения электроэнергии реки, вытекающие из горных озер (Раздан в Закавказье и др. ), так как озера служат естественными регуляторами стока. Многочисленные водопады на горных реках связаны с большим падением русел рек, которое предопределено значительной амплитудой неотектонических поднятий, и вместе с тем они служат прекрасной иллюстрацией положения об энергетической роли потенциальной энергии тяготения экзогенного источника, полученной за счет лучистой энергии солнца в результате незавершенности круговорота воды в атмосфере (см. выше). Наиболее высокий водопад в мире Анхель на массиве Ауян-Тепуи, в бассейне Ориноко (Венесуэла, Гвианское плоскогорье). Высота его 1054 м. Горные водопады широко используются для гидроэнергетического строительства. Даже в районах с неравномерным сезонным распределением стока, например, в условиях муссонного климата Западных Гат в Индии водопады служат важнейшим источником получения электроэнергии. Сели широко распространенные в горах стихийно-разрушительные явления. Это стремительные потоки большой разрушительной силы, состоящие из смеси воды, каменных глыб, более мелких камней и мелкозема в разных пропорциях. В зависимости от преобладания либо каменного, либо мелкоземнистого материала различают водокаменные, грязекаменные и грязевые селевые потоки. От речных паводков сели отличаются кратковременностью прохождения, высокой насыщенностью обломочным материалом, резким подъемом уровня потока, наличием крутого переднего фронта селевой волны. Эта волна, 5-15 м высотой, образующая голову селя, двигается сплошной стеной. За один сель иногда проходит несколько десятков таких волн. Расход руслового потока при селе может возрасти в десятки и сотни раз по сравнению с меженным. Многообразные механизмы образования селей составляют две группы: сели эрозионного формирования сели, образующиеся в результате нарушения равновесия горных пород К первой группе относятся потоки, которые вызваны склоновым и русловым (донным, боковым) размывом и смывом, ко второй сели, образовавшиеся в результате оползней, оплывин, обрушений в русло масс обломочного материала, а также прорывов запруд и русловых перемычек обвальных, моренных и т. п. Из этого следует, что в формировании селей играют роль оба источника потенциальной энергии тяготения, как эндогенный (движение масс горных пород под действием собственного веса), так и экзогенный, поставляющий водные массы, которые устремляют вниз по склонам и руслам.

Непременным условием формирования селей служит наличие на склонах селевых бассейнов значительных масс рыхлого обломочного материала. Крутизна горных склонов, тальвегов русел, промоин и т. д. Также является важнейшим фактором. Переносящая сила грязекаменного селевого потока огромна. Об этом можно судить по размерам отложенных селем глыб. При наблюдении селя в одном из районов центральной части северного склона Большого Кавказа огромные валуны, плывшие в полужидкой массе, казались пустыми или деревянными. Часто сели возникают в аридных низкогорьях и среднегорьях, например, в Средней Азии, где постоянно накапливающийся в результате термического выветривания каменный материал смывается внезапно выпадающими редкими дождями. Но селевые потоки образуются и в горах, получающих значительное количество осадков. Важно, однако, наличие засушливого периода, когда за счет физического (термического и морозного) выветривания могут накопиться массы обломочного материала. Примером может служить классический район Закатало-Нухинского участка южного склона Большого Кавказа. Сели здесь образуются при сильных ливнях, внезапно наступающих после засушливого периода в июле августе. Сели зарождаются не только при интенсивных ливнях, но и при бурном таянии снега. В высоких горах с оледенелыми гребнями каменным материалом селей часто служат размываемые водными потоками морены. Очень опасны сели, возникающие при прорыве естественных плотин запруженных водоемов. Именно такого селя опасались, когда искусственным путем спускали воду через плотину от сползшего в 1964 г. возле Айни в русло Зеравшана огромного оползня, запрудившего реку. При катастрофе 1963 г. в долине р. Иссык, на северном склоне Заилийского Алатау (Северный Тянь-Шань), вызванный потоком ледникового происхождения сель из ущелья, открывающегося в котловину оз. Иссык, низвергнулся в... озеро, выплеснул всю его воду через подпиравшую озеро плотину и заполнил грязекаменной массой всю впадину этого живописного озера, привлекавшего массу туристов [Щукин, 1983, с. 236]. Сель произвел большие разрушения. Объем твердых пород, вынесенных иссыкским селем, составил почти 6 млн куб. м. Сейчас принимаются меры к восстановлению оз. Иссык. Очагами селевых потоков открывающейся к Алма-Ате долины Малой Алматинки на том же хребте также служат ледники. К селевым катастрофам приводят прорывы плотин приледниковых озер. Иногда сели в горах возникают при сильных землетрясениях. В Сурхобской долине Гиссаро-Алая в 1949 г. в результате сейсмических толчков произошел горный обвал в ущелье Дарайхауза.

Обломки пород смешались с водой горного озерка в этом ущелье и устремились вниз в виде каменистого селя, похоронившего расположенный в устье ущелья древний таджикский город Хаит. В развитии селей большая роль принадлежит антропогенным факторам: сведению лесов на горных склонах, неумеренному, разрушающему почвенно-дерновый слой выпасу скота, созданию отвалов отработанной горной породы на крутых склонах и в руслах водотоков при разработке месторождений полезных ископаемых и пр. На территории бывшего СССР сели распространены почти во всех горных районах от Карпат и Горного Крыма до гор Восточной Сибири и Дальнего Востока. Особенно широко развиты селевые очаги в южных районах бывшего СССР в Закавказье (Закатало-Нухинский район уже упоминался), Копетдаге, в горах востока Средней Азии в западной части Гиссаро-Алайской системы, на Тянь-Шане. В этой горной системе наиболее известны сели Заилийского Алатау. На северном склоне хребта Терскей-Ала-Тоо нам пришлось проезжать в 1957 г. по долине р. Чонкызылсу, загроможденной свежим селевым наносом, состоящим из обломков гранита и пропитанной водой гранитной дресвы. Сели широко распространены в Альпах, где они впервые подверглись изучению, в Пиренеях, в Карпатах и в других горах зарубежной Европы, в горах Малой Азии, пригималайских районах Индии и Китая, в горных районах Японии. В Кордильерах Северной Америки, особенно у Лос-Анджелеса, в Андах Южной Америки и т. д. Для борьбы с селевыми потоками применяются закрепление селеопасных склонов и русел растительностью (в первую очередь лесопосадками), террасирование склонов, упорядочение распашки склонов и выпаса скота, отведение водотоков с целью обезвоживания опасных участков, профилактическое опорожнение ледниковых и моренных озер, сооружение систем (каскадов) русловых запруд, дамб и стенок, отводящих сели на безопасные для хозяйства участки, пропускных лотков, задерживающих дамб, сквозных защитных сооружений в виде решетчатых плотин и т. д. В местах зарождения селей теперь устанавливаются автоматизированные системы селевого предупреждения.