1.2.2. Водный баланс

Для водного объекта или замкнутого контура суши и для любого интервала времени уравнение сохранения вещества (4) можно записать в виде уравнения баланса объема (его обычно называют уравнением водного баланса):

, (8)

где – атмосферные осадки на поверхность объекта; – поверхностный приток воды извне; – подземный приток воды извне; – конденсация водяного пара; – поверхностный отток воды за пределы объекта; – подземный отток воды за пределы объекта; – испарение; – изменение объема воды в пределах объекта (контура).

При использовании уравнения (8) необходимо иметь в виду следующие обстоятельства: 1) атмосферные осадки х учитываются как в жидком (дождевые), так и в твердом (снег) виде. 2) приток ( ) или отток ( ) поверхностных и подземных вод может осуществляться как естественным, так и искусственным путем (например, при подаче воды из-за пределов объекта, заборе поверхностных вод, откачке и закачке подземных вод); 3) конденсацию нередко объединяют с осадками или вычитают из испарения ; 4) испарение может складываться из – испарения с водной поверхности, – испарения с поверхности снега или льда, – испарения с поверхности почвы, – испарения растительным покровом (транспирации); 5) член уравнения представляет собой изменение объема воды в водном объекте (водоеме, водотоке) или изменение содержания воды в почве, водоносных горизонтах, снежном покрове и т. д. Определяют соотношением приходной и расходной частей уравнения водного баланса: если приход воды больше расхода, то происходит накопление воды (повышение уровня) в пределах объекта или контура и > 0; если приход воды меньше расхода, то идет сработка запасов накопленной ранее воды (понижение уровня) в пределах объекта или контура и <0.

Члены уравнения (8) обычно выражают либо в величинах слоя (мм, см, м), либо в объемных единицах (м³, км³). В первом случае для обозначения членов уравнения можно использовать строчные буквы (х, у, z….), во втором – прописные (X, У, Z….). Пересчет одних величин в другие возможен по формулам вида , где F– площадь поверхности объекта. Если F выражена в км², х– в мм, а X– в м³, то a= 10³; если же X выражен в км³, то а = 10^-6. Члены уравнения (8) иногда выражают в единицах массы (например, для ледников).

В гидрологии метод водного баланса широко применяют при изучении многих гидрологических процессов, например формирования стока воды в речных бассейнах, режима ледников, колебания уровня озер и морей и т. д. Метод заключается в составлении уравнения водного баланса вида (8) для изучаемого объекта; анализе его членов, выявлении соотношения между ними, определении главных составляющих и их вклада в водный баланс (выявлении их доли в расходной или приходной части уравнения); проверке трудно поддающихся определению членов уравнения по другим, легче поддающимся определению; оценке точности расчета отдельных членов уравнения; определении в ряде случаев неизвестных членов по известным. Так, в гидрологии довольно часто испарение (с водной поверхности, с поверхности участка суши, снега или льда) определяют как «остаточный» член уравнения водного баланса по известным остальным его членам.