Господарська ланка

Використання водних ресурсів, їх перетворення, спрямовані на поліпшення їх як одного з компонентів середовища, що оточує людей, також відбуваються в процесі кру-говорота води.

Іноді, а останнім часом все частіше висловлюється думка про те, що вода, використовувана для господарських потреб, знову потрапляє в кругообіг води. Це, звичайно, вірно і цілком відповідає висловленій вище закономірності, якщо йдеться про глобальний кругообіг, оскільки система цього процесу замкнута лише в масштабі земної кулі в цілому. Але чи виходить з цього положення висновок про те, що водні ресурси невичерпні, що, скільки б їх не витратили, вони знову повертаються в те ж місце або в той же район, де водні ресурси вилучені з цього джерела. Таке розуміння повернення води в процесі кругообігу занадто спрощено і не відповідає характеру цього процесу в природі. Вся річ у тому, що вода, що випарувалася в процесі використання для господарських потреб і що поступила в атмосферу в пароподібному стані, зовсім не обов'язково знову випаде у вигляді опадів в тому ж районі. Найчастіше атмосферна волога переноситься на великі відстані і може сконденсуватися і випасти у вигляді опадів далеко від району, де вона поступила в атмосферу. Якщо, наприклад, вода, що випарувалася в результаті зрошування в Середній Азії, дасть опади в Гімалаях, де і без того вода в надлишку, то для Середньої Азії ця вода буде втрачена. А якщо ця атмосферна волога сконденсується у вигляді опадів на акваторії океану, то у такому разі вона вже виявляється втраченою для суші в цілому.

Водний баланс землі

Характеристика якісних сторін процесу кругообігу води торкається походження різних джерел водних ресурсів, їх взаємозв'язку, але нічого не говорить про кількісну сторону кругообігу - про об'єми води, переносимі в процесі його дії. Водний баланс дозволяє кількісно представити цей грандіозний процес і в той же час служить первинною основою для оцінки водних ресурсів Землі.

Розвиток уявлень про водний баланс Землі

Я не претендую на вичерпну повноту цього огляду і бачу його мету в тому, щоб освітити шляхи, якими наука поступово прийшла до сучасних уявлень про водний баланс Землі, оскільки історичний аналіз дозволяє оцінити рівень сучасних представлень з проблеми, дає можливість краще відчути прогрес, досягнутий по цьому розділу гідрології.

Досить повне уявлення про історію досліджень водного балансу Землі можна отримати з дуже грунтовного огляду І. А. Федосеева (1967), а також з відомостей з цих питань, приведених в деяких моїх роботах (наприклад, Львович, 1945; Lvovich, 1971). У таблиці. 8 поміщені відомості про відомі розрахунки річкового стоку як елементу, водного балансу Землі.

Усю історію розрахунків світового річкового стоку можна розділити на три періоди.

1. До початку останньої третини минулого століття, коли визначення річкового стоку носили чисто оцінний характер і не виходили з яких-небудь конкретних даних. З відомих таких оцінок можна згадати оцінку, зроблену До. Джонсоном.

2. Остання третина минулого століття - перша третина поточного, що характеризується досить суб'єктивними оценочны, - мі даними для більшої частини суші, не вивченої в гідрологічному відношенні, В результаті висновки про світовий річковий стік коливалися у великих межах - від 192 до 320 мм.

Таблиця 8. Розвиток уявлень про розміри світового річкового стоку

Автор (рік видання праці)	Річковий стік
	км3	мм	м3/сік	Примітка *
Э. Реклю (1872) А. І. Воейков (1884) Дж. Меррей (1887) Э. Брикнер (1905) Р. Фрицше (Fritzsche, 1906) Г. Вюст (Wust, 1922) А. А. Каминский (1925) В. Хальбфас (Halbfass, 1934) В. Мейнардус (Meinardus, 1934) Г. Вюст (Wust, 1936) М. І. Львович (1945) Е. Рейхель (Reichel, 1957) М. І. Будыко і Л. І. Зубенок (1956) Ф. Альбрехт (Albrecht, 1960) М. І. Львович (1960) М. І. Львович (1964) И. Марчинек (Marcinec, 1964) Р. Нейс (Nace, 1968) М. І. Будыко і Л. І. Зубенок (1970) М. І. Львович (1971)	31150 18800 25000 25000 30640 37100 30640 48000 36800 37000 37100 28800 33000 33500 35500 37300 36500 42600 36200 41800	320 192 220 220 262 249 262 247 249 249 249 238 250 245 285 310 280	1000 600 790 790 974 1180 974 1170 1170 1180 1040 1130 1185 1160 1350 1150 1330	I I II II III IV III IV IV IV III IV IV II IV III IV

* * I - для периферійної частини суші без полярних льодовиків;

II - для периферійної частини суші з полярними льодовиками;

III - для усієї суші, виключаючи полярні льодовики;

IV - для усієї суші.

3. Починаючи з 40-х років поточного століття по теперішній час. Для цього періоду характерна поява складених автором світових карт річкового стоку, що служили для розрахунків стоку, а також застосування для цієї мети інших прийомів - розрахунків по випару (Будыко, Зубенок, Альбрехт) або за даними про річковий стік, згрупованими по п'ятиградусних широтних поясах (Марчинек). У минулому цей метод, застосований Реклю, Мерреем, Фрицше, грунтувався на досить мізерних даних про річковий стік, але Марчинек (Marcinec, 1964) використовував для цієї мети набагато повнішу інформацію. Проте за минулі три десятиліття величини світового стоку коливалися за результатами різних розрахунків в межах від 225 до 310 мм.

Слідує, проте, відмітити, що ці дані не цілком порівнянні між собою, оскільки частина з них відноситься не до усієї суші, наприклад виключаючи полярні льодовики. В деяких випадках автори не відмічають, яку частину суші характеризують їх висновки про стік, тому зроблене узагальнення не позбавлене услов-ности.

Цікаво, що з 20 розрахунків світового водного балансу, поміщених в таблицю. 8, половина усіх доводиться приблизно на сім десятиліть до першого розрахунку автора, причому три з них пов'язані з фундаментальними дослідженнями світового водного балансу. В той же час за минулі 25 років у пресі з'явилося десять розрахунків інших авторів, з яких шесть-семь відносяться до фундаментальних досліджень світового водного балансу, де стік розглядається як один з його елементів. Це свідчить про зростаючу увагу до кругообігу води і кількісної оцінки окремих його ланок. З моїх чотирьох варіантів, поміщених в таблицю. 8, до фундаментальних належить перший, завершений в 1941 р., другий, визначений в 1960 р. і опублікований у Фізико-географічному атласі світу в 1964 р., і, нарешті, четвертий, завершений в 1971 р. і публікований в справжній роботі. Усе ці три варіанти зажадали перерахунку усіх елементів водного балансу, причому найбільш трудомісткими і оригінальними були перший і останній. Оригінальність першого варіанту полягала в тому, що в його основу була покладена перша карта річкового стоку світу, а останнього - в застосуванні диференційованого методу вивчення водного балансу території, в основу якого покладена система рівнянь, що дозволили перейти від однієї карти повного річкового стоку до комплексу взаємопов'язаних карт, що включають генетично різні частини річкового стоку, а також характеристику ресурсів грунтової вологи.

Отже, по методу визначення річкового стоку усі варіанти розрахунків світового водного балансу діляться на три групи.

1. Розрахунки по широтних поясах, використовуючи ті, що все були на той час дані по стоку (Меррей, Фрицше, Вюст, Марчинек).

2. Розрахунки по різниці опади мінус випар, причому випар розраховувався спеціальними методами (Будыко, Зу-бенок, Альбрехт).

3. Розрахунки по картах, складених за даними спостережень стоку з використанням інтерполяційних залежностей для територій, слабо вивчених або невивчених в гидроло-ическом відношенні.

Останній метод при порівнянні з другим у меншій мірі залежить від точності спостережень над осіданнями і виключає погрішності, неминучі при розрахунках випару. Це особливо важливо, у зв'язку з тим що при обчисленні стоку по різниці опади мінус випар погрішність визначення річкового стоку (σR) пов'язана з погрішністю визначення випару (σE ) і коефіцієнтом стоку (КR) наступним співвідношенням:

Якщо, наприклад, помилка розрахунків випару по тепловому балансу складає 10%, що, поза сумнівом, слід визнати добрим результатом, то для стоку, визначеного по різниці опади мінус випар, помилка зросте в 2 рази, якщо коефіцієнт стоку дорівнює 0,5, в 3 рази при коефіцієнті стоку в 0,33 і в 4 рази при коефіцієнті в 0,25. Причому найчастіше коефіцієнти стоку бувають саме в цих межах.

Якщо врахувати, що коефіцієнт річкового стоку для усієї суші складає 0,37, то погрішність, допущена при розрахунках випару, збільшується по відношенню до стоку в 2,7 разу. До цього треба ще додати погрішність за рахунок неточностей визначення опадів.

Ще до першої чверті поточного століття, коли гідрологічних даних було мало, розрахунки стоку вироблялися шляхом обчислення випару. І хоча методи розрахунків випару були менш точні, чим сучасні, цей спосіб досить широко застосовувався через відсутність безпосередніх гідрологічних вимірів. Але у зв'язку з невигідним співвідношенням помилок відносно випару і стоку (помилки у величинах стоку, як показано вище, зростають обернено пропорційно до коефіцієнтів стоку) методи розрахунків стоку по випару в гідрології перестали застосовуватися, тим більше що в другій чверті поточного століття з'явилися гідрометричні дані для великої кількості річок. У тих же випадках, коли цих даних не було, їх заповнювали різні інтерполяційні методи, наприклад, за допомогою залежностей стоку від опадів і температури повітря, використаних мною при складанні першої карти річкового стоку, або інтерполяційних зави-имостей, заснованих на зональних структурних кривих водно-го балансу.