4.2. Морфология и морфометрия озер
Во
всех озерах более или менее четко
выделяют основные морфологиче- ские
элементы: котловину, т. е. естественное
понижение земной поверхности самого
различного происхождения, в пределах
которого и расположено озеро; ложе (или
чашу) озера 2 непосредственно занятое
водой (рис. 40, а).
11
10
Рис. 40. Схема озерной котловины (а) и ее береговой области (б): 1 − котловина; 2 – ложе
(чаша); 3 − береговая область; 4 − береговой уступ; 5 − побережье; 6 − береговая отмель;
7, 8 − абразионная и аккумулятивная части береговой отмели; 9 − подводный откос;
10, 11 − низший и высший уровни воды; 12 − коренные породы;
13 − начальный профиль берега
Важным элементом озерной котловины является береговая область (рис. 40, б), которая при абразионном характере берега включает береговой ус- туп, побережье и береговую отмель. Последние два элемента озерной котлови-
ны часто называют литоралью, к характерным чертам которой относятся мел- ководность и воздействие волнения. За пределами литорали находится подвод- ный откос (или сублитораль). Глубоководная часть озера – это пелагиаль; дно озера называют профундалью.
Развитие высшей растительности (макрофитов), как правило, ограничено литоралью.
В пределах озера выделяют также такие морфологические элементы, как плесы, заливы, бухты.
Основными морфометрическими характеристиками озера служат
(рис.
41): площадь озера Fоз; объем воды в озере
Vоз; длина береговой линии Lбер. л.,
проведенной по урезу воды; длина озера
Lоз – кратчайшее расстояние по поверхности
воды вдоль оси озера между наиболее
удаленными точками бере- говой линии;
ширина озера Воз – расстояние между
противоположными берега- ми озера,
измеренное по линии, перпендикулярной
оси озера в любой его части. Наибольшее
значение последней величины называют
максимальной шириной озера Воз. мах.
Среднюю ширину озера вычисляют по
формуле:
B = Fоз / Lmаx.
Lбер. л
Рис. 41. Морфометрические характеристики озера
Важными морфометрическими характеристиками озера являются его глубина hоз (в разных частях озера она различна), максимальная глубина hоз. max, средняя глубина hоз. ср, определяемая по формуле:
h оз. ср = Vоз / Fоз
Все перечисленные выше морфометрические характеристики озера зави- сят от высоты стояния уровня воды в нем или от выбранного в толще воды от- счетного горизонта (или глубины). Наиболее важно знать, как изменяются с изменением уровня (или глубины) такие характеристики, как площадь озера, объем воды в нем, средняя и максимальная глубина.
4.3. Водный баланс озер
Составляющими приходной части уравнения водного баланса любого озера служат атмосферные осадки х, поверхностный приток уповр, конденсация водяного пара на поверхность озера zконд, подземный приток wпр. Поверхност- ный приток может быть как естественным (речной сток упр), так и антропоген- ным (сброс отработанных вод, например возвратных вод орошения, а также промышленных и коммунальных сточных вод, ycбp).
Составляющие расходной части уравнения водного баланса сточного озе-
ра
– это поверхностный отток из озера
упов.ст, подземный отток (фильтрация)
из озера wcт, испарение с поверхности
озера zисп. Поверхностный отток складыва-
ется из стока вытекающей из озера реки
и искусственного водозабора на хозяй-
ственные нужды увдзб (на орошение,
водоснабжение и т. д.). Изменение запасов
воды в озере обозначается через ± u.
Исходя из общего уравнения водного баланса любого водного объекта и учитывая принятые обозначения, уравнение водного баланса сточного озера принимает вид:
х + у пр + y c6p + z ко нд + w пр = у ст + у вдзб + z ис п + w c т ± u.
Для бессточного озера уравнение водного баланса будет таким же, но только без члена уст в расходной части.
Как и для других водных объектов, члены данного уравнения относят к
некоторому интервалу времени t (месяц, год, в среднем за несколько лет и т. д.) и выражают либо в величинах слоя (м, см, мм), либо в объемных едини- цах (км3, м3).
При представлении членов уравнения в объемных единицах используют заглавные буквы и изменение запасов воды в озере (±U) понимают как изме- нение объема воды в озере (±V) за интервал времени t.
Если же члены уравнения заданы в величинах слоя, то ±u – это не что иное, как изменение уровня воды в озере (т. е. ±Н) за тот же интервал времени t.
Для озер изменения уровня (а также слоев стока, осадков, испарения)
обычно задают в сантиметрах. Тогда пересчет изменения объема озера V в изменение его уровня осуществляют по формуле:
AH=k2AV/F,
где Н − в см;
V − в км3; F − в км2
и к2 = 105.
Когда сумма приходных членов уравнения превышает сумму расходных,
то u >0, и объем вод в озере увеличивается (V >0), а его уровень повышается
(Н >0); когда же приходная часть уравнения меньше расходной, то u <0, и объем вод в озере уменьшается (V <0), а уровень воды в нем понижается (Н <0).
При анализе водного баланса бессточных озер нередко используют поня- тие уровень равновесия или уровень тяготения. Это тот уровень, при котором приходные составляющие водного баланса бессточного озера равны расход- ным. При уменьшении, например, речного стока, поступающего к бессточному озеру, сразу же изменяется уровень равновесия. Уровень в озере начинает сни- жаться, приближая водный баланс водоема к равновесному состоянию. По- скольку все составляющие водного баланса постоянно изменяются, уровень равновесия практически никогда не достигается.
Соотношение между различными приходными и расходными составляю-
щими уравнения водного баланса называют структурой водного баланса. Для характеристики структуры приходной и расходной частей уравнения водного баланса водоема учитывают долю осадков и испарения в обеих частях уравнения.
По соотношению составляющих расходной части уравнения водного ба-
ланса все озера, согласно Б. Б. Богословскому, подразделяются на две группы: стоковые (С) и испаряющие (И). У озер первой группы сток превышает испа- рение с поверхности: Yст > Zоз, у озер второй группы Yст < Zоз. По соотношению составляющих приходной части уравнения водного баланса озера обеих групп подразделяют на три типа: приточные (П), когда приток с водосбора преобла- дает над осадками (Yпр > Xоз), нейтральные (Н), когда Yпр ~ Xоз, и дождевые (Д), если осадки преобладают над притоком (Yпр < Xоз).
Стоковые озера характерны для зон достаточного и избыточного увлаж-
нения, испаряющие – для зон недостаточного увлажнения.