5.4 Водний баланс озера. Елементи водного балансу

Водний баланс - це рівновага, яка існує між зміною об’єму води в озері за певний час і кількістю води, що надходить до озера і витрачається за той же час.

Складовими прибуткової частини водного балансу озера є атмосферні опади (х), поверхневий притік (у_пов), конденсація водяної пари на дзеркало озера (Z_конд), підземний притік ( _пр). Складовими витратної частини водного балансу стокових озер є поверхневий стік з озера (у_ст), підземний стік (фільтрація) з озера ( _ст), випаровування з поверхні озера (Z _вип). Зміна запасів води в озері позначається через ±∆u.

Отже рівняння водного балансу для стокових озер має такий вигляд:

х + у_пов + _пр + Z_конд = у_ст + Z_вип + _ст ±∆u. (5.4)

Для безстічних озер рівняння водного балансу має такий само вигляд, але без поверхневого стоку з озера.

Величина окремих елементів водного балансу і співвідношення між ними залежать від кліматичних умов, характеру водообміну, розмірів улоговини озера та його водозбірної площі.

5.5 Рівневий режим

Водний режим озер – це закономірні зміни рівнів, площі поверхні й об’єму води в озері, а також характеристик течій і хвилювання.

Водний режим разом з льодовотермічним, гідрохімічним і гідробіологічним режимами утворюють гідрологічний режим озера.

Режим рівнів. Коливання рівнів залежно від причин, які їх викликають, поділяють на об’ємні, пов’язані із зміною об’єму води в озері, і денівеляційн, пов’язані з перерозподілом незмінного об’єму водної маси в межах улоговини.

Крім кліматичних умов і характеру водообміну, на амплітуду коливань рівнів значний вплив має морфометрія озера, а також співвідношення між площею водозбору і площею дзеркала озера. Із збільшенням питомого водозбору збільшується середня річна амплітуда рівнів. Амплітуда коливання рівнів на протязі року змінюється від кількох сантиметрів до 2…3 м і більше. Багаторічна амплітуда коливання рівнів деяких озер більш значна, наприклад, Ладозького - 2,9 м, Аральського моря -3,2 м, Телецького - до 5 м, Ільменю - 7,4 м.

Залежно від тривалості коливання рівнів поділяють на вікові, багаторічні, сезонні, короткочасні. Об’ємні коливання рівнів переважно вікові, багаторічні та сезонні.

Денівеляційні коливання зумовлені тривалими вітрами, горизонтальними градієнтами атмосферного тиску, сезонною нерівномірністю розподілу густини води вздовж поверхні озера, менше значення мають тектонічні рухи (землетруси, виверження вулканів тощо). Під дією вітру виникають неперіодичні згінно-нагінні коливання рівнів. Ці коливання залежать як від напрямку вітру (рівні збільшуються вздовж вітру), так і від швидкості.

На малих озерах згінно-нагінні коливання відносно невеликі і вимірюються сантиметрами, на них швидше виникає глибинна протитечія, яка сприяє вирівнюванню вільної поверхні. На великих озерах коливання сягають іноді 1…2 м. Амплітуда коливань рівнів збільшується біля мілких берегів, у затоках і бухтах. Тривалість згінноагінних явищ в озерах - від кількох годин до двох-трьох діб.

Внаслідок горизонтальної температурної неоднорідності, яка виникає на великих озерах завдяки тому, що вода біля берега літом прогрівається краще, ніж посередині озера, а зимовий період навпаки - температура біля берегів нижча, ніж посередині, виникають горизонтальні градієнти густини. Відповідно, вільна поверхня набуває увігнутої або випуклої форми.