Вопрос 2. Баланс влаги.

Вода в природе находится в непрерывном движении, совершая круговорот. Основная роль в этом принадлежит солнечной энергии. Под влиянием солнечного тепла часть воды на поверхности земли превращается в пар, который поднимается в атмосферу, охлаждается, конденсируется и вновь выпадает на поверхность в виде атмосферных осадков.. Выпавшая в виде осадков вода, частично испаряется, частично впитывается в почву, а некоторое ее количество стекает по поверхности земли или подземными потоками в ручьи, реки и далее в океан.

При составлении уравнения водного баланса для небольшой суши (мелиорируемой территории) необходимо в нем более подробно определить приходные и расходные статьи. Водный баланс водного массива следует определить так: ∆W+∆V= (P+V-S)+(G+A-O)-E

Где ∆W – прибыль (убыль) запаса почвенно-грунтовой воды в расчетной толще грунта данного массива;

∆V – прибыль или убыль поверхностной воды на данном массиве

P – атмосферные осадки, выпавшие на массив

V – приток поверхностных вод на массив

S – сток поверхностных вод с массива

G – приток грунтовых вод на данный массив

A – конденсационная влага из атмосферы

O – отток почвенно-грунтовых вод

E – испарение влаги с почвой и растительностью.

Для сравнительно небольшой территории водный баланс определяется водным режимом почвы. Совокупность процессов поступления влаги в почву, ее передвижения и расходования называют водным режимом. В зависимости от величины отдельных источников прихода и расхода влаги выделяют три основных типа водного режима: промывной, непромывной, выпотной.

В зоне таежных лесов влага атмосферных осадков промачивает почву до грунтовых вод, потери влаги на испарение незначительные – это промывной тип. В степных районах сквозного промачивания не происходит, за летний же период испаряется вся поступившая влага – это непромывной тип;

При неглубоком залегании грунтовых вод и небольшом количестве осадков в некоторых районах страны происходит капиллярный подток влаги к зоне испарения. Воды больше испаряется, чем поступает с осадками – это выпотной тип водного режима.

2.1. Атмосферные осадки

Под ними понимают всю воду, которая выпадает из атмосферы на земную поверхность в жидком или твердом состоянии. Распределение осадков как по территории, так и по времени крайне неравномерно. В России наибольшее количество осадков выпадает на южных склонах Главного Кавказского хребта, в районах Черноморского побережья Кавказа. Наименьшее – характерно для центральных районов Якутии. Установлено, что отсутствие естественных осадков в течение определенного времени вызывает засуху. Периоды засухи бывают различной длительности. В Тюменской области чаще всего встречаются кратковременные весенне-летние и летние засухи до 10-15 дней.

2.2. Испарение

Это процесс отрыва молекул воды от испаряющей поверхности и переход их в атмосферу. Испарение происходит только в том случае, когда атмосфера не полностью насыщена водяными парами. При определении количества испаряющейся воды определяют испарение и испаряемость. Испаряемость – это максимально возможное или потенциальное испарение при неограниченном поступлении влаги к испаряющей поверхности.

Испарение зависит не только от дефицита влажности воздуха, но и от скорости ветра, температуры, влажности почвы, ее гранулометрического состава и окраски. Чем выше влажность почвы, тем больше испарение.. Плотные почвы испаряют воды больше, чем рыхлые. Испарение с поверхности почвы, покрытой растительностью меньше, чем с обнаженной, однако в совокупности с растениями она испаряет воды больше, чем непокрытая. Испарение происходит в течение всего года. Максимальные значения определяются летом (50-60 % годовой суммы), наименьшие – зимой.

На величину испарения влияет рельеф местности. Волнистые неровные поверхности испаряют больше влаги, чем плоские и гладкие. Поэтому в засушливых районах важное значение приобретает планировка полей. Испарение также зависит от глубины залегания грунтовых вод и степени минерализации, а также от засоленности почв. Лес уменьшает испарение с поверхности почвы, т к затеняет и покрывает ее листвой и лесной подстилкой. Кроме того, кроны деревьев задерживают и испаряют около 30 % осадков.

2. 3. Сток и инфильтрация.

Под стоком понимают количество воды от атмосферных осадков, которое стекает по поверхности и в почвогрунте и поступает обратно в океан. Сток складывается из поверхностного (дождевые осадки и при таянии снега) и подземного ( вода стекает внутри почвы) Формирование стока обусловлено избытком осадков над испарении на суше.

Сток принято выражать в слое воды h (мм) за год или за период (слой стока). Для перевода слоя воды в объемные единицы надо значение h умножить на 10 (1 мм слоя равен 10 м/га). Под объемом стока (W) понимают количество воды (м), которое поступает с водосборной площади (F) за расчетный период, т.е. W=hF (м/га или м/км). Зная объем воды можно вычислить ее расход за расчетный период (Q) по формуле:

Q= W*1000/86400t , где W объем стока, м³

86400 – число секунд в сутках,

t – расчетный период, сут.

Расход и объем стока – абсолютные характеристики стока, позволяющие сравнить водоносность различных речных бассейнов.

Отношение общего расхода воды поверхностного стока Q (м³/с или л/с) к площади водосбора F (км²) называется модулем поверхностного стока и обозначается q (м³/км² или л/(с*га))

q=Q/F q=W/Ft86400

Зная модуль стока и площадь водосбора, общий расход воды можно определить по формуле: Q=q*F (л/с.).