5. Питание и водный баланс озер

Питание озер происходит поверхностными и подземными водами. Поверхностное питание включает атмосферные осадки, выпадающие на поверхность озера, приток речных вод и кон­денсацию водяных паров воздуха на поверхности озера. Под­земное питание осуществляется за счет притока подземных вод. Значение каждого вида питания (поверхностного или подзем­ного) различно для разных озер. Атмосферные осадки и при­ток речных вод являются основными источниками питания озер. Конденсация водяных паров из атмосферы в питании озер со­ставляет ничтожную долю и наблюдается в то время, когда температура поверхностных слоев воды в озере ниже темпера­туры воздуха. Подземное питание бывает значительным для озер, расположенных в карстовых районах.

Расход (убыль) воды из озера происходит путем испарения, а также путем поверхностного и подземного стока. Кроме того, часть воды из озера может быть изъята для удовлетворения хозяйственных потребностей. Испарение зависит от климатиче­ских условий, оно тем больше, чем суше климат. Для некото­рых озер испарение является основным видом потерь воды (на­пример, озера Каспийское, Аральское и др.). Поверхностный сток из озера определяется количеством воды, выносимой из него реками. Подземный сток из озер зависит от гидрогеологи­ческих условий: он велик при наличии карстовых и рыхлых вулканических пород (пористые лавы и туфы).

Соотношение прихода воды в озеро и убыли ее за некоторое время может быть выражено уравнением водного баланса, ко­торое имеет следующий вид:

X + с + Q + q = Z + Y + r + B ± ΔV

где X — атмосферные осадки; с — конденсация, Q — приток реч­ных вод; q — приток подземных вод; Z—испарение; Y — речной сток из озера; r—подземный сток; В — потребление воды на хозяйственные нужды; ± ΔV — изменение объема озера, завися­щее от соотношения приходной и расходной частей водного ба­ланса.

Повышенное питание озера весной (снеготаяние, дожди) вы­зывает увеличение приходной части уравнения водного баланса, и в это время происходит увеличение объема воды в озере. В засушливое время года расход воды из озера превышает при­ход ее и в озере происходит уменьшение ранее накопленных запасов воды. Поэтому член уравнения водного баланса ΔV имеет знак плюс или минус. Изменение запасов воды в озере определяется из соотношения ΔV = ω · ΔV, где ω — площадь зеркала озера, а ΔV — изменение уровня воды, соответствующее изменению объема ΔV.

Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность озера, оп­ределяются по данным наблюдений островных, береговых и при­брежных гидрометеорологических станций.

Поверхностный приток в озеро включает речной сток (опре­деляемый гидрометрическим путем), сток временных водотоков (логов, балок, оврагов) и склоновый сток с частей бассейна, не имеющих четко выраженной гидрографической сети. Для этих участков сток определяется приближенно с помощью, на­пример, карты среднего годового стока.

Подземный приток в озеро состоит из подземных вод его бассейна, непосредственно дренируемых озером, и обычно не­велик. Непосредственное определение его требует проведения обширных дорогостоящих гидрогеологических исследований и организации стационарных наблюдений за подземными во­дами. Ввиду затруднительности таких исследований применя­ются приближенные способы определения подземного притока воды в озеро (например, метод аналога), исходя из гидрогео­логических условий в прибрежных районах озера, устанавли­ваемых путем рекогносцировки.

Испарение (с поверхности воды, снега и льда) определяется по эмпирическим формулам, при использовании которых необ­ходимо иметь данные о температуре поверхности воды и метео­рологических элементах над испаряющей поверхностью (абсо­лютная влажность, температура воздуха, скорость ветра). Эти данные устанавливаются на основании систематических наблю­дений береговых и островных гидрометеорологических станций, а также периодических наблюдений в открытом озере на рей­довых вертикалях.

Подземный сток или фильтрация из озера может происхо­дить через коренные породы котловины и породы, образующие перемычки плотинных котловин. Универсальные приемы рас­чета фильтрации из озер отсутствуют, и в каждом отдельном случае задача решается в зависимости от местных гидрогеологическпх условий, устанавливаемых рекогносцированием.

Потребление воды на хозяйственные нужды зависит от ха­рактера водозабора (орошение, водоснабжение и др.). Так, на­пример, если вода используется для орошения, то количество забираемой из озера воды определяется видом орошаемых куль­тур, поливными нормами и площадью орошаемых полей.

Все озера по характеру водообмена делятся на сточные и бессточные. Сточные озера имеют постоянный сток в виде вытекающих из них рек. Они располагаются в основном в рай­онах влажного и умеренного климата, например Байкал, Ла­дожское, Виктория, Великие озера США и др.

Озера, находящиеся в карстовых областях, имеют не поверх­ностный, а интенсивный подземный сток и называются подземно-сточными.

Некоторые сточные озера имеют сток в течение всего года, некоторые—только в период наибольшего накопления воды и называются временносточными.

Бессточные озера не имеют вытекающих рек, и расход влаги из них происходит путем испарения. Располагаются в засуш­ливых районах, например Каспийское, Аральское, озера Север­ного Казахстана и др.

По условиям питания поверхностными водами все озера разделяются на:

1) приточные, имеющие поверхностный приток в виде рек и ручьев;

2. бесприточные, не имеющие притоков;

3. приточно-сточные, имеющие впадающие и вытекающие реки.

Частным случаем такого рода озер являются проточные озера, например Зайсан, Кубенское, Боденское, Чудское; Чуд­ское озеро является как бы расширением р. Великой.