Природные условия Кольского полуострова

Кольский полуостров расположен на северо-западе Европейской части России. Он омывается Баренцевым и Белым морями. Имеет площадь около 100 000 кв.км. Входит в состав Мурманской области.
Рельеф. Кольский полуостров находится на северо-восточной оконечности Балтийского кристаллического щита, сложенного в основном древнейшими изверженными породами - гранитами, гнейсами. Рельеф полуострова обусловлен многочисленными разломами и трещинами кристаллического щита, а также носит следы воздействия ледников.
По характеру рельефа полуостров можно разделить на западную и восточную части. Граница между ними проходит через долину реки Вороньей (в связи с созданием каскада Серебрянских ГЭС река Воронья на значительном протяжении превратилась в водохранилище), Ловозеро, Умбозеро и долину реки Умбы. Рельеф восточной части менее сложен, чем западной: через последнюю проходит глубокая меридиональная впадина, занятая долинами рек Колы, Нивы и озером Имандра. На севере западной части высокое плато (до 250 м) круто обрывается в сторону Баренцева моря, образуя скалистые берега высотой до 100 м, изрезанные заливами-фиордами.
К юго-западу от Мурманского прибрежного плоскогорья лежит широкая Туломо-Нотозерская впадина с бассейнами рек Лотты, Туломы и Нотозера, в которое впадает крупная река Нота.
Южнее Туломо-Нотозерской впадины - Центральный горный район, расположенный между государственной Границей СССР и Ловозером. Долины рек и озера расчленяют этот хребет на отдельные массивы - тундры. Здесь выделяются своей высотой Рослим, Туадаш. Сальные, Чуна, Монче, Волчьи, Хибинские и Ловозерские Тундры.
Горы Кольского полуострова чаше всего имеют столообразную форму - высокие плоские плато круто обрываются к окружающим их низинам. Плато рассечены глубокими долинами и ущельями. Поверхность плато покрыта голыми каменными россыпями и обломками скал. Ледник, некогда покрывавший полуостров, сгладил горы и оставил валуны и морены, перегораживающие некоторые долины. Многие долины кончаются большими цирками и карами с отвесными стенами в несколько сот метров. На формирование рельефа большое влияние оказала и размывающая деятельность воды: реки сносят много обломочного материала и образуют мощные дельты в устьях. Крупные реки, образовавшиеся еще до оледенения, текут в и-образных долинах, разработанных ледником, а мелкие, появившиеся уже после оледенения, - в узких каньонообразных долинах.
К югу от горного района находится Южная озерная низина, простирающаяся от границы с Финляндией до среднего течения Умбы и занятая обширными болотами, многочисленными озерами, возвышенностями до 500 м. На северо-западе низина ограничена тундрами - Корва, Вува, Лива, Заячьей и Нявка, на юго-западе - высотами Риколатва и Келесуайв, Кандалакшскими (600 м) и Колвицкими (780 м) горами, примыкающими к Кандалакшскому берегу и круто спадающими к Белому морю. Значительная часть низины занята бассейном реки Пиренги, состоящим из озер, соединенных короткими протоками.
Восточный район Кольского полуострова по рельефу можно разделить на северную, центральную и южную части. Северную часть занимает плато, круто обрывающееся к Баренцеву морю и горлу Белого моря. Плато пересечено ущельями, но которым протекают реки Харловка, Иоканга, Восточная Лица, низовье Поноя. К югу плато постепенно повышается до 300 м и резко обрывается к центральной болотистой низине. Этот край носит название гряды Кейвы. К югу от Кейвы в центре восточного района расположена Центральная болотная равнина, занимающая верхнее и среднее течение Поноя, верховья Варзуги и Стрельны. Южная часть представляет собой равнину, плавно (а местами в виде террас) спадающую к берегам Белого моря. Равнина занята бассейнами низовьев рек Варзуги, Стрельны, Чапомы, Чаваньги.
Климат. Климат Кольского полуострова отличается от климата других северных и полярных районов нашей страны. Вторгающаяся с северо-запада Нордкапская ветвь Гольфстрима приносит с собой тепло, благодаря чему на северном побережье полуострова зимой теплее, чем в средней полосе европейской части России.
В пределах Кольского полуострова можно выделить три климатические зоны: морское побережье, центральную область и Горную часть. Климат северного морского побережья обусловлен влиянием Баренцева моря. Средняя температура воздуха наиболее холодного месяца (февраля) колеблется в пределах - 6 -12, самого теплого (июля) +12 +13. В районах центральной области климат континентальный, со сравнительно теплым летом и устойчивой зимой. От побережья в глубь континента среднегодовые температуры понижаются. Самые континентальные по климату пункты - Ена и Красношелье. Средняя температура января в Ене -14,3, в Краснощелье -13,7. Особенно низкие температуры (до -50 ) в верховье реки Поной. В горном районе более холодное лето, сравнительно мягкая зима, много осадков. Максимальная среднемесячная температура (июля) +10°, минимальная (января) -13.
Температура на Кольском подвержена частым изменениям: в любые зимние месяцы возможны оттепели, а летом - заморозки из-за столкновения масс холодного воздуха с теплыми воздушными течениями. Полуостров относится к районам избыточной влажности (около 80%). Наименьшее количество осадков выпадает на севере (до 400 мм), наибольшее - в горных районах (до 1000 мм).
Большая часть полуострова лежит севернее Полярного круга, поэтому здесь полтора месяца летом не заходит солнце, а зимой стоит полярная ночь. Весна поздняя. Снег сходит в конце мая - начале июня, в это же время вскрываются озера.
Лето наступает бурно и быстро, его приход совпадает с установлением полярного дня. В конце июня распускаются цветы, на деревьях появляется молодая листва, прекращаются ночные заморозки (иногда в течение лета бывает несколько холодных ночей). В горных районах весна и лето на некоторое время задерживаются; когда в низинах уже все деревья стоят зеленые, там только набухают почки. Полярное лето длится 2,5 - 3 месяца: с середины июня по конец августа - начало сентября. В это короткое время оживает разнообразный и богатый растительный покров гор и равнин. Летом погода в горах, где часты дожди и туманы, особенно изменчива. Большинство осадков в горах выпадает в летний период.
Осень приходит в конце августа - начале сентября. В последнюю неделю августа желтеют деревья, все чаще ночные заморозки. Снег выпадает в конце сентября, а в горах даже раньше. Однако устойчивый снежный покров ложится только к первой декаде ноября. Температура воздуха в конце сентября быстро падает. В сентябре, иногда в августе уже можно
наблюдать северное сияние.
Реки замерзают в середине или конце ноября, несколько раньше покрываются льдом небольшие озера. Только на порожистых участках ледостав запаздывает на 1,5 - 2 месяца, а мощные пороги не замерзают всю зиму. Толщина льда на реках и озерах - 70 - 110 см. Снежный покров неравномерен и зависит главным образом от рельефа местности и преобладающих ветров.
Ноябрь - уже зимний месяц, когда возможны сильные морозы. День значительно сокращается, весь декабрь и начало января солнце не показывается.
В марте и апреле погода становится устойчивой, снег покрывается крепким настом, температура воздуха, особенно в юрах. повышается (в Хибинах, например, средняя температура марта -9, апреля -2). Вечером и ночью, однако, возможно понижение температуры до -30 и ниже.
В горных долинах Кольского полуострова снег держится с конца октября по май. В это время существует опасность снежных лавин, усиливающаяся при ветрах, метелях, оттепелях, снегопадах.
Реки и озера. На Кольском полуострове 18 209 рек длиной более 100 м и 111609 озер. Озера в основном мелкие, ледникового происхождения. Крупные озера - Имандра, Умбозеро и Ловозеро - тектоническою происхождения, лежат в глубоких котловинах, имеют вытянутую форму и сложную береговую линию.
Реки делятся на четыре основные группы: полуравнинные (Поной, Варзуга, Стрельна), реки-каналы (Нива, Варзина, Колвица), озерного типа (таких большинство, например Восточная Лица, Рында, Умба, Дроздовка), горного типа (Малая Белая).
Русла рек сложены скальными породами в сочетании с валунами, галькой, иногда песком. Выходы твердых кристаллических пород или вымытые из ледниковых отложений крупные камни образуют пороги и водопады.
На востоке полуострова реки располагаются радиально. Они берут начало на возвышенностях центральной части и в верховьях имеют значительный уклон; в среднем течении протекают по равнине; перед впадением в море прорезают плато: в этих местах они бурны, порожисты, уклон резко возрастает.
Реки центральной части полуострова - чисто горные, с большим количеством камней, быстрым течением и разнообразными порогами - малопригодны для водных путешествий. Они быстро выходят из берегов и так же быстро возвращаются к обычному уровню, в дождливую погоду их трудно перейти вброд. Часто реки уходят в рыхлые наносы и появляются на поверхности в новом месте. Зимой реки на одних участках не замерзают, а на других промерзают до дна, образуя наледи: вода, вытесненная льдом, течет по его поверхности, разливаясь в ширину и подмерзая. Иногда образуется большое количество донного льда, заполняющего русло и вызывающего зимний паводок. Зимой даже в мелких речках вода может подняться больше чем на метр. Если при зимнем паводке наступают сильные морозы и устанавливается нормальный ледяной покров, донный лед постепенно тает, вода возвращается к нормальному уровню, а поверхностный лед остается висеть, местами оседая и ломаясь. Такие торосы часты на реках Кольского полуострова.
Интересны реки западной части полуострова: в большинстве это короткие и бурные протоки между озерами.
Основным источником питания рек Кольского служат талые снеговые воды, составляющие >60% от годового стока. Весеннее половодье длится 2-2,5 месяца (май - июнь), после чего реки сильно мелеют. Уровень воды в них зависит от летних дождей. При увеличении количества воды некоторые пороги становятся легкопроходимыми, другие же, наоборот, - более опасными. В сухое лето многие малые реки и верховья больших напоминают булыжную мостовую.
Растительность. На Кольском полуострове три зоны растительности: тундровая, лесотундровая и лесная. Первая занимает прибрежную полосу шириной 30-60 км на севере и северо-востоке полуострова. Основная растительность здесь - мхи, лишайники, стелющиеся разновидности карликовой березы и ивы, вдоль крупных рек - древесные кустарники.
Лесотундровая зона тянется полосой от 10 до 60 км южнее тундры. Характерная растительность - березовое криволесье с примесью ели и низкорослой сосны, различные виды кустарников, мхов. В сравнительно сухих местах почву и камни толстым слоем покрывает ягель. Обширны ягодники (брусника, морошка, голубика, вороника), много грибов.
В южной части полуострова, относящейся к лесной зоне, стоят сосново-еловые леса с примесью березы, осины, рябины, ивы, ольхи. Все они сильно заболочены, поэтому в них распространены кустарники, травянистая и моховая растительность. Особенно лесист юго-запад Мурманской области, бассейны Умбы, Варзуги, Стрельны.
В горных районах наблюдается вертикальная зональность растительного покрова: до высоты 300-400 м располагается лесная растительность, высоты 400-600 м заняты березовым криволесьем и кустарниками, а выше 600-650 м растут редкий кустарник и лишайники.
Границы между зонами не имеют прямых линий, так как распределение растительности зависит не только от климатических условий, но и от целого ряда других факторов: направления и крутизны склона, защищенности его от ветра, степени увлажнения. На одном и том же склоне в одном месте зона леса может подняться очень высоко, а в другом - зона тундры может опуститься почти на дно долины. Иногда в замкнутых котловинах наблюдается инверсия температуры, т. е. повышение ее с высотой. В этих случаях существует обратное нормальному распределение растительности: на дне такой котловины - тундра, а по склонам гор - лес.
Животный мир. На Кольском полуострове водятся таежные и тундровые животные: медведь, волк, заяц, куница, лисица, белка, лось, северный олень, росомаха, песец, лемминг-пеструшка. Акклиматизированы ондатра и норка, выпущены бобры. В водах Белого и Баренцева морей живут тюлень, нерпа, лахтак и другие морские животные. На полуострове около 200 видов птиц. Очень много морской птицы: чаек, кайр, чистиков, тупиков. В тундре - белая и тундровая куропатки, в лесах - рябчик, глухарь, тетерев, на озерах - 10 видов уток, гуси, лебеди.
Кольский полуостров - район, изобилующий комарами, мошками, оводами, которые в конце августа исчезают.
Моря, омывающие полуостров, озера и реки Кольского богаты рыбой. В Баренцевом море насчитывается более 110 видов рыб, из них 22 промысловые (треска, пикша, морской окунь, сайда, сельдь, камбала и др.). В море водятся акулы, в реках и озерах щука, окунь, хариус, сиг, голец, ряпушка, семга, кумжа.

Определение параметров ГЭС

Схема напоров

Зная пропускную способность всех агрегатов, можно определить расход через 1 агрегат:

Q_1агр = Q_ГЭС/n = 120/3 = 40 м³/с.

По заданным расходам и пропускной способности агрегатов, определим минимальный и расчетный напоры ГЭС и построим схему напоров (Приложение №2).

Для этого по кривой связи расходов и уровней воды (Приложение №1) определяем отметки воды в НБ:

Отм h_Qmax = 113,9 м;

Отм h_Qmin = 108,7 м;

Отм h_Qгэс = 109,3 м;

Отм h_Q1агр = отм h_Qmin = 108,7 м.

Зная уровни НПУ и УМО, определяем необходимые напоры ГЭС:

Максимальный напор: H_max = отм НПУ – отм h_1агр = 188 – 108,7 = 79,3 м;

Минимальный напор: H_min = отм УМО – отм h_Qгэс = 182 – 109,3 = 72,7 м.

Расчетный напор: H_р = отм НПУ – 1/3*(отм НПУ – отм УМО) – отм h_1агр = 188 – 1/3*(188 – 182) – 108,7 = 77,3 м.

Выбор типа гидротурбины

Выбор турбины производится по максимальному напору и мощности ГЭС. По таблице 1.1 [1] выбираем подходящие типы турбин. Таким образом, для напора H_max = 79,3 м выбираем гидротурбину РО115, универсальная характеристика которой представлена в Приложении №3.