1. Общий круговорот воды в природе; водный баланс суши

Преобладающий объем воды содержится в Мировом океане, в литосфере и ледниках. Объем поверхностных вод суши составляет всего только 0,2% общего объема воды на земном шаре.

Воды атмосферы, поверхностные и подземные тесно связаны между собой и находятся в постоянном движении. Под влиянием солнечной энергии и действием силы тяжести в природе происходит непрерывный (вечный) круговорот. Испаряясь с поверхности океанов, морей, рек, озер, суши и растительного покрова, вода переходит в атмосферу в виде шара. В процессе перемещения воздушных масс водяные пары переносятся над поверхностью земли, при определенных условиях сгущаются и выпадают на землю в виде дождя или снега.

Выпавшие на поверхность земли атмосферные осадки частью стекают в реки, моря и океаны, некоторое их количество расходуется на питание растений, частично просачивается через почву в пласты горных пород, достигая уровня подземных вод, а некоторый их объем вновь испаряется в атмосферы. Через какое-то время просочившиеся осадки на пониженных участках поверхности могут снова появиться на поверхности в виде источников. Воды таких источников также сте­кают в реки и моря и расходуются на испарение.

В общей схеме выделяют несколько круговоротов воды: большой, малый и внутренний.

При большом круговороте часть водяных паров, образовавшихся в результате испарения воды океанов и морей, переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, некоторое количество из которых вновь стекает в моря и океаны в виде поверхностного и подземного стоков. В процессе малого круговорота часть испарившейся с поверхности океанов и морей влаги выпадает здесь же в виде осадков. Внутренний круговорот обеспечивается водой, которая испаряется в пределах материков — с водной поверхности рек и озер, с суши и растительности и там же выпадает в виде осад­ков. Эти осадки снова расходуются на сток и испарение, причем, часть испарившейся влаги вновь выпадает на материке.

Количественное выражение круговорота воды для речных бассейнов, отдельных регионов или земного шара в целом называется водным балансом. В общем виде уравнение водного баланса для замкнутого речного бассейна за произвольно взятый период времени было предложено А. М. Великановым (1948 г.): x = y+z+u+ω, где х — осадки на площади водосбора, мм; у — речной сток, мм; z — испарение за вычетом конденсации, мм; u — положительное или отрицательное значение сумм всех изменений запасов влаги, мм;ω — положительное или отрицательное значение водообмена данного бассейна с соседними.

Учитывая различные геоструктурные и гидрогеологические осо­бенности, Б. И. Куделин предложил следующее уравнение водного баланса замкнутого речного бассейна для многолетнего периода: x₀ = y₀+z₀±W₀, где W₀ — среднемноголетняя величина питания глубоких водонос­ных горизонтов за счет атмосферных осадков или поступление под­земных вод из глубоких горизонтов на поверхность в пределах реч­ного бассейна, мм.

Для Мирового океана уравнение большого круговорота воды имеет вид: z_м= x_м + y, где z_м — годовое испарение с поверхности океанов и морей, мм; х_м — годовые осадки на поверхности океанов и морей, мм. Обычно при определении водного баланса для всего земного шара расчет ведется для среднего года, когда изменение запасов влаги на поверхности земли и породах принимается равным нулю, а также не учитывают, возможность поступления ювенильных (юных, пер­вичных) вод, образование дегидратациоиных вод и расход воды на гидратацию.