1.2. Круговорот воды в природе и понятие о водном стоке

Прерывистая водная оболочка Земного шара носит название гидросферы. Она включает в себя воды Мирового океана и воды суши в жидком и твердом состоянии. Верхняя граница гидросферы условно проводится по поверхности раздела с атмосферой; нижнюю границу с литосферой проследить невозможно вследствие глубокого проникновения гидросферы в толщу земной коры. Понятие «гидросфера» включает в себя все свободные воды Земли, т.е. воды, не связанные химически и физически с минералами земной коры.

Между водными объектами гидросферы – океанами, морями, реками, озерами, болотными и подземными водами земной коры – осуществляется непрерывный водообмен, благодаря которому утрачивается дискретный характер гидросферы. Круговорот воды связывает воедино все воды Земли (рисунок 1). Механизм круговорота действует повсеместно и непрерывно. Энергетической основой его являются тепловая энергия Солнца и гравитационная энергия. Влияние тепла обусловливает испарение, конденсацию водяных паров и другие процессы, под действием силы тяжести происходит выпадение дождей, течение рек, движение почвенных и подземных вод.

Под действием солнечной радиации с поверхности Мирового океана испаряется 505 тыс. км³ воды в год, а с суши – 72 тыс. км³ воды; всего с поверхности Земного шара в среднем испаряется 577 тыс. км³ воды за год.

Р исунок 1. Круговорот воды в природе

Вода, испарившаяся с поверхности океанов, большей частью конденсируется и возвращается в виде атмосферных осадков непосредственно в океан. Меньшая ее доля переносится воздушными течениями на сушу, принимая участие в большом или мировом кру­говороте. Большой круговорот представляет собой процесс перемещения, расходования и возобновления влаги на земной поверхности, в недрах Земли и атмосфере.

Атмосферные осадки, выпавшие на сушу, частично просачиваются в почву, образуя грунтовые воды, частично стекают по земной поверхности, образуя ручьи, реки, озера, болота, а остальная часть снова испаряется. Влага, поступившая в атмосферу в результате испарения с поверхности суши и водоемов, дополняет то количество ее, которое поступает с океана. Воздушными течениями она переносится вглубь материка и, выпадая в виде дождя и снега, орошает территории, более или менее отдаленные от океана. Выпавшие осадки вновь испаряются, просачиваются в почву, стекают по земной поверхности. Таким образом, влага, принесенная с океанов и морей, делает несколько оборотов в пределах материка, прежде чем попасть в реки и стечь в Мировой океан, т. е. завершить большой круговорот воды в природе.

Часть вод объемом порядка 7,7 тыс. км³, стекающих по земной поверхности, не попадает в океаны и моря. Замкнутые пространства, не имеющие связи с океаном, сток с которых не достигает океана, называют бессточными или областями внутреннего стока. Воды этих областей расходуются на испарение либо по пути стока, либо с поверхности конечных замкнутых водоемов, куда они стекают.

Водный сток

Виды стока:

• Климатический

• Гидрологический

• Бытовой

• Грунтовый

Схема взаимодействия речного стока с основными физико-географическими факторами

Растительность

Климат сток Почва

Рельеф

Основные гидрологические характеристики:

1. Расход воды, Q, м³/с

Характеризует водность реки в данный момент времени и представляет собой количество воды, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени.

2. Объем стока, W (км³)

Объем воды, прошедшей через данное поперечное сечение речного потока за какой-либо интервал времени Δτ.

3. Слой стока, h (мм)

Количество воды, стекающее с водосбора за какой-то интервал времени. Слой стока равен толщине слоя воды, равномерно распределенного по площади водосбора и выраженного в мм.

H= W (м³)*10^-3/ F (см)

4. Модуль стока, М, м³/км²*с

Это количество воды, стекающее с единицы водосбора в единицу времени.

М=10³Q/F

5. Коэффицент стока, η

Это отношение величины объема стока к количеству выпавших на площадь водосбора атмосферных осадков, обуславливающих возникновение этого стока.

η = x/y