Что такое верхний двигатель водного потока в растении

Бассейн реки — территория земной поверхности, с которой все поверхностные и грунтовые воды стекают в реку, включая различные её притоки.

Водосбор — часть земной поверхности, с которой вода поступает в отдельный водоток. Бассейн каждой реки включает в себя поверхностный и подземный водосборы.

Водораздел — условная топографическая линия на земной поверхности, разделяющая водосборы двух или нескольких рек, озёр, морей или океанов, направляя сток атмосферных осадков по двум противоположным склонам.

Течение — движение воды в русле водотока (реки, канала, ручья). Течение водотоков происходит под действием гравитации за счёт перепадов уровней воды.

–Течения реки бывают трёх видов:

• Верхнее течение образовывается в вершинах гор при скоплении воды из-за подземных вод и осадков, и оттуда река берёт своё начало.
• В Среднем течении река обычно повышает свою полноводность за счёт притоков.
• В Нижнем течении река обычно течёт медленно и плавно, зачастую образовывая извилины.

Расход воды — количество воды в кубических метрах, проходящее за 1 сек. через поперечное сечение русла.

Уклон — отношение разности урезов вод начала и конца данного участка реки к его длине (измеряется в м/км или записывается безразмерной десятичной дробью) .

Глубина и Скорость важные характеристики реки.

Модуль стока — количество воды в литрах, которое река получает с каждого квадратного километра площади бассейна за 1 сек., измеряется в л/сек.км2.

Урез воды — высота среднего меженного уровня ее в данной точке (принимаемая обычно за нулевую) над уровнем моря.

Тальвег (нем. Talweg, от Tal «долина» и Weg «дорога») — линия, соединяющая наиболее пониженные участки дна реки , долины, балки, оврага и др. вытянутых форм рельефа.

Стрежень — наиболее быстрая часть течения реки. Стрежень протягивается по длине реки в виде линии или полосы, соединяя точки или участки с максимальной поверхностной скоростью течения.

Фарватер (голл. vaarwater, от varen — плыть и water — вода) — судовой ход, безопасный в навигационном отношении и обозначенный на местности и/или карте проход по водному пространству, характеризующийся достаточными глубинами и отсутствием препятствий для судоходства.

Излучина — участок извилистого русла водотока между двумя смежными точками перегиба его осевой линии.

Извилина — участок русла с точкой перегиба.

• Астрономия
• Биология
• Биотехнологии
• География
• Государство
• Демография
• Журналистика и СМИ
• История
• Лингвистика
• Литература
• Маркетинг
• Менеджмент
• Механика
• Науковедение
• Образование
• Охрана труда
• Педагогика
• Политика
• Право
• Психология
• Социология
• Физика
• Химия
• Экология
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика
• Юриспруденция
• Этика и деловое общение

Биология Поступление воды в растение. Двигатели водяного потока.

Корневая система распространяется в почве в вертикальном и горизонтальном направлениях. Особенности распространения зависят от видовых особенностей растения. Так, у пустынных растений корневая система распространяются вглубь на десять (а отдельные виды и на большее количество) метров, а у теневыносливых растений, растущих в нижнем ярусе леса, корневая система в основном располагается в ярусе до 0.5 метра, но вширь может занимать несколько квадратных метров.

Поступление воды в корневую систему растения и перемещение ее по тканям корня осуществляется путем пассивной диффузии. Поступление идет по градиенту концентрации, в связи с этим если в почве концентрация почвенного раствора выше, чем концентрация клеточного сока, то вода будет диффундировать не в растение, а из него, и наступит гибель растения. Такая ситуация может сложиться в результате передозировки минœеральных удобрений, небрежного внесения минœеральных удобрений, когда они рассыпаются неравномерно.

Корневая система имеет поглощающую или всасывающую зону — это зона корневых волосков. Поступив в клетку корневого волоска вода становится частью живой системы — клетки растения — и подчиняется закономерностям, действующим в живой клетке. Передвижение по растению определяется двумя основными двигателями водного потока в растении:

нижним двигателœем водного потока или корневым давлением,

верхним двигателœем водного потока или присасывающим действием атмосферы.

Корневое давление создается при переходе воды из коры корня в сосудистую систему корня при прохождении воды через пропускные клетки перицикла, из которых вода под давлением как бы впрыскивается в сосуды ксилемы. Доказательством этого служат явления гуттации и «плача растений».

Гуттация — это выделœение капельно-жидкой влаги листьями через гидатоды в условиях затрудненного испарения.

Плач растения — это вытекание пасоки (воды с растворенными в ней минœеральными веществами, находящейся в ксилеме) из стеблей растений со срезанными побегами. Механизм образования корневого давления по-видимому состоит из двух аспектов:

переноса воды по законам осмоса,

дополнительной сократительной деятельности актомиозиновых белков, находящихся в перицикле и паренхимных клетках корня.

Присасывающее действие атмосферы определяется концентрацией водяных паров в атмосфере. Этот показатель в атмосфере почти всœегда меньше, чем в листе растения, за исключением условий повышенной влажности воздуха, к примеру, во время дождя, тумана.

Определяющую роль в формировании верхнего двигателя водяного потока в растении играет водный потенциал ¥ (фэта).

Водный потенциалYвыражает способность воды в данной системе, в том числе в почвенном растворе, или в клетке растения, или в атмосфере, совершить работу по сравнению с той работой, которую при тех же условиях совершила бы чистая вода.

Водный потенциал, являясь фактически мерой активности воды, определяет термодинамически возможное направление ее транспорта. Молекулы воды всœегда перемещаются от более высокого водного потенциала к более низкому, подобно тому, как вода течет вниз. Водный потенциал имеет размерность энергии, делœенной на объем, в связи с этим его выражают в барах или паскалях (1 атмосфера = 1,013 бар = 10 5 Па.10 6 Па равны 1 мегаПа)

Химический потенциал воды — µ_{w —} это величина, производная от активности воды. Она выражает максимальное количество внутренней энергии молекул воды, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может быть превращено в работу, измеряется в ДЖ . моль -1 и рассчитывается по уравнению:

µ_w 0 _— химический потенциал чистой воды (принят равным нулю), R — газовая постоянная, T — абсолютная температура, a_{w —} активность воды в системе.

В системе «почвенный раствор — растение — атмосфера» водный потенциал изменяется от самого высокого значения в почвенном растворе до самого низкого в воздухе. Вода переходит из растения в окружающий воздух в парообразном состоянии. В мезофилле листа имеются обширные межклеточные пространства и каждая клетка мезофилла хотя бы одной стороной граничит с таким межклетником. Вследствие испарения воды с влажных клеточных стенок воздух в межклетниках насыщен водяными парами, часть которых через устьица выходит наружу.

Плюсы и минусы

В сравнении с другими теплогенераторами, кавитационные агрегаты отличаются рядом преимуществ и недостатков.

К плюсам таких устройств следует отнести:

• Куда более эффективный механизм получения тепловой энергии;
• Расходует значительно меньше ресурсов, чем топливные генераторы;
• Может применяться для обогрева как маломощных, так и крупных потребителей;
• Полностью экологичен – не выделяет в окружающую среду вредных веществ во время работы.

К недостаткам кавитационных теплогенераторов следует отнести:

• Сравнительно большие габариты – электрические и топливные модели имеют куда меньшие размеры, что немаловажно при установке в уже эксплуатируемом помещении;
• Большая шумность за счет работы водяного насоса и самого кавитационного элемента, что затрудняет его установку в бытовых помещениях;
• Неэффективное соотношение мощности и производительности для помещений с малой квадратурой (до 60м 2 выгоднее использовать установку на газу, жидком топливе или эквивалентной электрической мощности с нагревательным тэном).

Рис. 1а — V-образная струя и улова после слива;

рис. 1б — «Усы» после подводного камня;

рис. 1в — Простая шивера. V-образные структуры потока определяют линию движения;

• Улов (улово) — участок спокойной воды, защищенный от основного потока крупными надводными преградами.
• Сбойка струи — граница улова и струи.
• Шивера — относительно мелководный (глубина до 1,5 — 2 м) участок реки с беспорядочно расположенными в русле подводными и выступающими из воды камнями и быстрым течением. В отличие от порогов шиверы не имеют мощных сливов.

Рис. 2а — Прямой вал;

рис. 2б — Косой вал;

рис. 2в — Пирамидальный вал;

Характеристики вала:

1. Длина;
2. Высота;
3. Направление скорости вала.

1. Стоячий;
2. Пульсирующий.

Стоячий вал – вал, в любой точке которого горизонтальная скорость воды направлена по ходу основного потока.

Стоячий вал:

1. Прямой вал;
2. Косой вал;
3. Пирамидальный вал.

Прямой вал – вал, гребень которого перпендикулярен направлению потока, и вода движется строго вдоль склонов вала вверх и вниз.

Косой вал – вал, в котором скорость течения в самом валу, до и после него имеет составляющую, параллельную гребню. Иначе говоря, поведение лодки на косом валу можно рассматривать как прохождение прямого вала плюс боковой снос.

Пирамидальный вал – крайний случай стоячего(косого) вала, т.е. если вал очень узкий, то его гребень превращается практически в точку. Такие валы возникают, например, в конце «языка» после сужающегося слива. На переднем и боковых склонах вала вода движется вверх, и только на заднем — вниз.

Пульсирующий вал – периодически возникающий вал. На реках с большим расходом или во время паводка возможно периодическое изменение формы валов. На протяжении нескольких секунд вал растет, становится более крутым, затем его верхушка опрокидывается, и процесс повторяется сначала.

Если энергия, высвобождаемая в данном месте потока на 1 м3 воды, невелика, вал имеет очень пологую форму. При увеличении удельной энергии вал становится более крутым и, при неизменной длине, более высоким. Вершина его становится все более острой. Наконец, при достижении некоторой критической величины вершина обрушивается навстречу потоку. Дальнейшая эволюция вала в этом направлении постепенно превращает его в бочку.

Бочка

Бочка — это предельный случай вала, при котором размер и энергия опрокидывающегося пенного гребня сопоставимы с размером и энергией основного потока. Бочки образуются тогда, когда вода со слива падает в стоячую воду и закручивает значительную циркуляцию в вертикальной плоскости. При этом в обратное течение подсасывается большое количество воздуха, и гребень бочки оказывается сильно вспененным.

рис.3а Эволюция формы вала при изменении глубины потока.

рис.3б Эволюция формы вала при изменении скорости потока

Поверхностные бочки (рис. 4а) могут быть очень мощными, но под турбулентной, пенящейся поверхностью скрывается мощный невозмущенный поток, называемый донной струей. Если вы перевернетесь в такой бочке, он быстро вынесет вас прочь. Такие бочки обычно бывают очень шумными и эффектными, но относительно безопасными.

Глубокие бочки (рис. 4б, 4в) образуются там, где вода падает под большим углом в глубокий бассейн ниже слива. Это часто происходит на искусственных сооружениях, таких как плотины и дамбы, и на локальных водопадных сливах при малой скорости течения до и после слива. Последняя ситуация нередко имеет место, например, на относительно простых реках Карелии.

Для такой структуры характерна большая область обратного течения, направленного к сливу, и пузырьки, поднимающиеся на поверхность, как при кипении. Донная струя проходит в этом случае очень далеко от поверхности.

Прямая бочка – бочка, направление которой строго перпендикулярно потоку, и каждая струя в ней циркулирует в одной вертикальной плоскости.

Косая бочка расположена под острым углом к основному потоку, и в ней, помимо циркуляции, существует более или менее значительный боковой снос. Вода в этом случае движется по спирали вдоль оси бочки. Такая бочка возникает, например, после слива, расположенного под острым углом к оси потока. Характерными признаками косой бочки являются также: несоосность входной и выходной струи; неравномерная глубина на кромке слива.

Пенный котел — предельный случай бочки, образуется если скорость течения невелика, а слив имеет подковообразную форму и обращен навстречу течению.

Прямой слив (рис. 5а) представляет собой однородную вертикальную ступеньку через все русло. За ним, как правило, образуется столь же однородная бочка. Чем меньше начальная скорость потока и чем выше слив, тем более круто падает вода в конце него и тем более глубокой и жесткой оказывается бочка. Под ступенькой может образовываться полость — карман — в которой существует своя собственная циркуляция. Выбраться из такого кармана крайне сложно.

Рис. 5а — Прямой слив.

Наклонный слив (рис. 5б) дает потоку достаточный разгон. Если бассейн под сливом достаточно глубок и не засорен скальными обломками, в нем образуется мощная бочка во всю ширину слива.

Рис. 5б — Наклонный слив.

Ступенчатый слив (рис. 5в) состоит из нескольких прямых или наклонных сливов, расстояние между которыми сравнимо с их высотой. Вместе они образуют единую структуру, соединенную в одно целое прямыми и обратными течениями бочек, отбойными валами, поганками и другими структурами. Прохождение каждого из таких сливов в отдельности может не представлять большого труда; сложность состоит в том, чтобы преодолеть их подряд друг за другом.

Рис. 5в — Ступенчатый слив.

Ломаный ступенчатый слив — слив, в котором сливы с разных ступеней могут быть повернуты под углом друг к другу.

V-образный или подковообразный слив по течению (рис. 6а). Если ступенька слива имеет выступ, направленный по течению, то по обе стороны от нее образуются косые бочки с боковым сносом к вершине этого выступа. В этой точке, как правило, и выходит основная струя.

Рис. 6а — V-образный или подковообразный слив по течению.

V-образный или подковообразный слив против течения (рис. 6б). Под такими сливами образуется котел, а по обеим сторонам слива возникает мощный боковой снос в направлении вершины слива. Дно под таким сливом часто бывает засорено скальными обломками.

Рис. 6б — V-образный или подковообразный слив против течения.

Г-образный слив (рис. 6в) состоит из двух частей, повернутых друг к другу примерно под прямым углом. Такой слив образуется, когда часть русла перегорожена крупным камнем немного ниже основной ступеньки. Под сливом образуется единая бочка с боковым сносом сначала поперек основного слива под самую сбойку, а затем поперек бокового — вниз по течению. Она очень несимметрична, и поэтому выбрасывает плывущие предметы достаточно быстро.

Рис. 6в — Г-образный слив.

Наклонный сходящийся слив (рис. 6г). Если V-образный слив, обращенный против течения, достаточно пологий, а скорость течения велика, то вместо котла образуется сбойка двух примерно равновеликих струй.

Рис. 6г — Наклонный сходящийся слив.

Вертикальная турбулентность

При большой скорости течения возникает большая разность средних скоростей потока на его оси и вблизи берегов. Из-за этого поверхностные слои воды начинают смещаться к центру. Возникают спиральные течения, которые выталкивают все плывущие предметы на середину основного потока.

7а — Спиральные течения.

Самое обычное место для образования воронок — это граница улова и струи. Когда две параллельные струи текут в разные стороны на небольшом расстоянии друг от друга, вода, заключенная между ними, вовлекается в водоворот и уходит вертикально вниз.

Если вода в каком-то месте уходит вертикально вниз, то неподалеку должно быть и обратное движение. Такое восходящее течение называется поганкой. Вода поднимается со дна вертикальным фонтаном и затем растекается по поверхности. Иногда на очень мощных реках уровень такой поганки превышает уровень окружающей воды на 30–40 см.

Камни

Если камень подходит близко к поверхности воды, то энергия набегающего потока оказывается достаточной, чтобы вода переливалась поверх камня. Тогда этот камень называется обливным камнем. Ниже камня, в зависимости от его размеров и скорости потока, вода может либо срываться с его поверхности тонкой пленкой («петушиным хвостом»), под которой образуется большая воздушная полость, либо падать отвесно вниз, образуя глубокую и жесткую бочку.

Рис. 8а — Обливной камень.

Когда скорость потока оказывается недостаточной для того, чтобы поднять уровень воды выше камня, перед камнем образуется отбойный вал (рис.8б)

Рис. 8б — Отбойный вал.

Препятствия при повороте реки

Если река делает крутой поворот, то центробежная сила отбрасывает воду и все, что по ней плывет, к внешнему берегу поворота. При этом могут образовываться:

1. Если такой берег покрыт лесом, то возле него образуется залом из наполовину упавших деревьев, подмытых водой, но еще не вырванных окончательно корней и застрявшего в них плавника (В общем, как правило так и бывает);
2. Если же внешний берег поворота — скальная стенка, то возле нее образуется один или несколько отбойных валов (Одна из наиболее приятных ситуаций на повороте);
3. Также если же внешний берег поворота — скальная стенка, может образовываться подводный грот — карман(Наименее благоприятная ситуация при повороте, если есть подозрения — ЛУЧШЕ ОБНЕСТИ);

Прочие препятствия

Завал – большое количество деревьев, перегораживающие частично или полностью русло реки

Сифон — подводный туннель естественного или искусственного происхождения, по которому протекает вода. Представляет значительную опасность для пловцов, так как сифон может быть значительной длины, не иметь подходящего диаметра для проплыва в нём человека и т. д.

На этом все. Помните о препятствиях и не бойтесь их. Ведь, что известно — уже не страшно 🙂

Как называются подземные воды по видам

Классификация, которую мы приведем ниже, зависит от глубины залегания ресурса. Кроме того, используют разделение на три класса, их называют горизонтами:

• Верхний. Гидродобыча проходит в пласте от 25 до 350 метров. Обычно это пресноводные ключи, которые идут на бытовые и промышленные нужды.
• Средний. По глубине это 60-600 м, но по качеству – высокое содержание минеральных примесей, солей.
• Нижний. Самый глубокий горизонт – от 400 до 3 тысяч метров. Обычно уровень минералов здесь зашкаливает.

Еще одна интересная классификация затрагивает в основном глубинные слои. Там жидкость может быть молодой, только что созданной, или реликтовой. Вторая не значит, что она испорченная. Содержащиеся в ней вещества могут ее отлично законсервировать.

А теперь переходим к видам вод, в зависимости от глубины залегания.

Почвенные

Это влага, которая находится в верхнем слое почвы. Ее также называют верховодка. Она буквально питает грунт. Ее частицы пребывают в подвешенном состоянии, то есть они не имеют твердую опору, поэтому у них нет течений. Особенно большое количество такой жидкости скапливается при весеннем таянии снега. Она является самой полезной, чистой, необходимой для сельскохозяйственных культур и для лесных растений.

Грунтовые

Они тоже находятся в верхнем слое земной коры, но на небольшом углублении. Они пополняются не источниками изнутри, а дождевыми осадками. Если их выпало избыточное количество, то местность часто подтапливается, что можно обнаружить по повышенной влажности в погребах. Если они выходят на поверхность, то мы говорим о том, что бьет ключ, течет ручей. Обычно они пригодны для питья. При избыточном количестве потоки скапливаются в одном месте, где они образуют водоем – болото или озеро, пруд естественного происхождения.

Основные течения Мирового океана

Тихий океан

Мощнейшие течения Тихого океана сформированы пассатами — постоянными ветрами, дующими от тропиков к экватору. Северное и Южное пассатные течения гонят массы воды в сторону Евразии и Австралии.

Достигая восточных берегов континентов, воды расходятся вдоль побережья. Часть воды возвращается на восток, образуя Межпассатное противотечение. Основная масса воды Северного пассатного течения устремляется к северу, образуя тёплое течение Куросио, а воды Южного движутся на юг, становясь Восточно-Австралийским течением.

В умеренных широтах течения подхватывают западные ветры и направляют их на восток. В Северном полушарии возникает тёплое Северо-Тихоокеанское течение, а в Южном — Течение Западных Ветров.

Достигнув восточных краёв океана, воды возвращаются к экватору, двигаясь вдоль побережья Северной Америки (Калифорнийское течение) и Южной Америки (Перуанское течение).

У экватора течения вновь подхватываются пассатом, завершая круговорот.

Атлантический океан

Поскольку Атлантический океан вытянут по вертикали, его основные течения также направлены с севера на юг и обратно.

Как и в случае с Тихим океаном, течения Атлантики образуют кольца в Северном и Южном полушариях.

В Северном полушарии Северное пассатное течение гонит воду к берегам Центральной Америки, где зарождается тёплое течение Гольфстрим, движущееся в сторону Европы к Северному полюсу, откуда воды возвращаются к экватору холодным Канарским течением. Так в северной части Атлантики происходит циркуляция течений по часовой стрелке.

В Южном полушарии потоки океанических вод направлены против часовой стрелки: Южное пассатное течение, достигая берегов Южной Америки, движется на юг вдоль континента, становясь тёплым Бразильским течением. У берегов Антарктиды оно разворачивается на восток, вливаясь в течение Западных Ветров. Затем вода возвращается к экватору вдоль западного берега Африки, гонимая холодным Бенгельским течением.

Индийский океан

Особенность Индийского океана — изменчивые течения в его северной части. Они подчинены муссонам — ветрам, которые меняют направление в зависимости от сезона.

Зимой северо-восточный муссон несёт воды из Бенгальского залива к Африке, где течение поворачивает на юг, и достигнув области экватора, возвращается на восток, создавая Экваториальное противотечение. Затем, достигнув Суматры, течение разделяется на два потока: первый движется на север, замыкая круговорот, а второй устремляется в Тихий океан.

Летом течения направляются в обратную сторону, с запада на восток, при этом противотечения не возникает. Юго-западный муссон гонит воду на север, образуя холодное Сомалийское течение, которое впоследствии объединяется с Южным пассатным.

Южный круговорот не зависит от сезона и действует без изменений. Южный пассат направляет воду к Мадагаскару, где образует два потока, огибающие остров. При этом часть воды возвращается на восток через противотечение.

Затем южный поток направляется в Атлантический океан и вливается в Течение Западных ветров. У западного побережья Австралии от него отделяется течение, возвращающее воду в район экватора, где её вновь подхватывает Южный пассат.

Северный Ледовитый океан

Поскольку большая часть Северного Ледовитого океана находится подо льдом, о его течениях известно немного.

Основным проводником тепла является Норвежское течение — продолжение Гольфстрима. В районе 67 параллели оно разделяется на Нордкапское и Шпицбергенское течения.

Нейтральное Трансарктическое течение формируется благодаря стоковым водам с Аляски и севера Азии. Оно движется от Чукотского моря к полюсу по направлению к Гренландии. Примечательно, что его температура такая же, как у окружающей воды.

Холодное Восточно-Гренландское течение берёт начало от моря Лаптевых и движется вдоль восточного берега Гренландии, после чего через Датский пролив устремляется в Атлантический океан.

Краевая зона разгрузки пото­ка артезианского бассейна с возвратно-поступательным движением

где, 1— пески; 2 — уровень подземных вод; 3

суглинки; 4 — зона застойного режима (с прак­тически нулевыми скоростями движения); 5 — направление движения подземных вод; 6 — породы фундамента.

Потоки напорных вод крупных зон тектонических разломов харак­теризуются блоковым типом гидрогеологической структуры, нали­чием систем трещин с разными ориентировкой, раскрытостью и про­тяженностью, что Создает трещинно-жильный глубинный тип цирку­ляции воды.

В заключение отметим, что математическая постановка задач ди­намики подземных вод наиболее разработана для элементарных, ло­кальных потоков и для макро- и мезопотоков зоны активного водообмена. Практически отсутствуют расчеты для мегапотоков в целом, когда математическим описанием одновременно должны быть охва­чены зоны замедленного и весьма замедленного водообмена. Для этих зон еще не установлены те основные законы движения, на которых должно строиться такое описание. Имеются трудности и в мате­матической постановке задач применительно к потокам крупных зон разломов с блоковой структурой.