7. Водний баланс і рівневий режим озер

Об'єм води в будь-якому озері постійно змінюється: частина води витрачається з озера, частина надходить до нього. Рівновага, котра існує між зміною об'єму води в озері за якийсь час, і кількістю води, що надходить до озера і витрачається за той самий час, називається водним балансом. Від співвідношення між притоком води та її витратами за один і той же проміжок часу залежить величина водної маси водойми та її зміни в часі. Це зумовлює основні риси гідрологічного режиму озера.

За водним балансом озера поділяються на безстічній стічні. Безстічні озера — це озера, які не мають а ні поверхневого, а ні підземного стоку, а витрачають воду лише на випаровування. Стічні озера — це такі озера, з поверхні яких вода витрачається на випаровування і на поверхневий та підземний стік. Серед стічних озер виділяються проточні озера, в яких стік становить значну частку водної маси. В цих озерах добре спостерігається течія, пов'язана з режимом річок які впадають та витікають.

Окрему групу складають озера з перемінним стоком. Вони мають стік під час водопіль та паводків, а в межень належать до безстічних озер, або без притоків, які витікають з них, пересихають.

Вода в озеро може надходити за рахунок атмосферних опадів на поверхню озера та притоку річкових і підземних вод з водозбору. Втрачання води відбувається внаслідок випаровування з поверхні озера, руслового й підземного 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.

Основними джерелами живлення озер є атмосферні опади і притік річкових вод. Частка підземного притоку й конденсації водяної пари здебільшого незначна. Співвідношення між атмосферними опадами і притоком річкових вод в озера посушливої зони та зони надмірного зволоження різні. В посушливих областях існування озер залежить від притоку води з водозбору. В Той же час у зоні надмірного зволоження озеро може існувати без притоку річкових вод в озеро, бо опади тут перевищують випаровування з водної поверхні.

Співвідношення між елементами видаткової частини водного балансу для озер різні і залежать від зони розташування. У зоні надмірного зволоження стік з озера в стічних озерах перевищує випаровування (Онезьке озеро). У безстічних озерах, котрі знаходяться в зоні недостатнього зволоження, втрати води з озера відбувається шляхом випаровуванням (Аральське море).

Втрати води з озера шляхом фільтрації незначні. Об’єм води в озері, а отже, й рівень її змінюються залежно від співвідношення надходження і втрат води. Чим більша різниця між прибутковою і видатковою частинами водного балансу, тим швидше відбуваються коливання рівня і тим більшої амплітуди вони досягають. У стічних озерах амплітуда коливання рівня води менша, ніж у безстічних. У безстічних озерах збільшення чи зменшення різниці між надходженням і втратами води відбивається лише на зміні її рівня, а в стічних озерах — і на зміні стоку води поблизу витоку річки з озера.

Амплітуда коливання рівнів води протягом року в різних озерах неоднакова і змінюється від кількох сантиметрів до 2 … 3 м і більше. Крім кліматичних умов і характеру водообміну, на амплітуду коливань рівнів води значною мірою впливає морфометрія озера, а також співвідношення між площею водозбору Р_в і площею дзеркала озера Р_от. Зі збільшенням відношення Р, / Р_га збільшується середня річна амплітуда рівнів.

Багаторічна амплітуда коливання рівнів деяких озер значна, наприклад, для Ладозького озера вона становить — 2,9 м, Аральського — 3,2, Телецького — 4-5, Ільменю — 7,4 м.

Водний баланс озер та їх вплив на режим річкового стоку, за умовами водного режиму озера можна поділити на дві категорії: стічні та безстічні.

Безстічні це такі озера, в яких вся вода, що поступає, витрачається на випарування. Із стічних озер має місце постійного скидання води у формі витікання із них водотоків чи шляхом підземного відведення у сусідні водозбори.

За умовами живлення поверхневими водами виділяють озера:

1) безпритоків, що не мають постійних притоків у вигляді річок та струмків;

2) приточні, що мають притоки, але не мають поверхневого стоку;

3) приточно – стічні озера, в які впадають і з яких витікають річки.

Водний режим озера безпосередньо визначається процесами притоку та витратами води.

Вода в озеро може поступати в результаті таких явищ:

1) випадання опадів безпосередньо на поверхню озера, Х_оз;

2) конденсація водяних парів на поверхні озера, К_оз;

3) притоку води з поверхні водозбору озера, у_пр;

4) підземного притоку, у’_пр;

Витрати вологи, яка поступає, в озеро здійснюється внаслідок:

1) випарування з поверхні озера Е_оз ;

2) поверхневого відтоку з озера у_ст;

3) підземного стоку з озера у’_ст.

В залежності від співвідношення між притоком та витратою води буде змінюватися запас води в озері ΔV. Рівняння водного балансу матиме вигляд:

. (7. 1)

Озера являються своєрідними природними акумуляторами стоку. Тобто вони зменшують максимальні величині стоку в період повеней та паводків і підвищують стік річок в маловодний період. Щодо впливу озер на сумарну величину річкового стоку, то він залежить від співвідношення між випаруванням водної поверхні та з суші.

В зоні достатнього та надлишкового зволоження, де випарування з водної поверхні близьке до випарування з суші, додаткові витрати на випарування з поверхні озер відносно невеликих і зниження величин річного стоку під дією озер складає незначну долю по відношенню до зональної величини стоку в цьому районі.

В умовах недостатнього зволоження, де випарування з водної поверхні значно перевищує величину випарування з суші, озера можуть не тільки суттєво зменшити сумарну величину річного стоку, але й збільшити його мінливість, внаслідок значного зниження стоку маловодних років і збільшення таким чином амплітуди коливання річного стоку.

Створення штучних водосховищ в зоні недостатнього зволоження веде до значних втрат води на випарування та зменшення річкового стоку. Саме це необхідно враховувати при проектуванні штучних водосховищ.