13. Водний баланс річкового басейну

Водний баланс — це співвідношення за певний проміжок часу (рік, місяць, декаду тощо) припливу, витрати та акумуляції (зміни запасів) води річкового басейну, будь-якого водного об'єкта або обмеженої ділянки суші. Він кількісно відображає закономірності вологообміну в природі. Вивчення водного балансу річкових басейнів має велике наукове і практичне значення.

Воднобалансові дослідження є основним методом вивчення закономірностей формування річкового стоку як за багаторічний період, так і за конкретні роки або за періоди року. За допомогою водного балансу можна встановити і усунути можливі похибки результатів вимірювання і розрахунків, оцінити точність визначення кожної його складової. За методом водного балансу можна посереднім шляхом (за різницею між вивченими компонентами) визначити той елемент рівняння, який в даних умовах буває важко виміряти (стік, опади, випаровування тощо), але знання якого необхідне для виявлення закономірностей вологообміну на досліджуваній території. На підставі воднобалансових розрахунків можна оцінити вплив господарської діяльності на водний режим річок, що є особливо важливим у зв'язку з інтенсивним розвитком меліорації земель. За допомогою воднобалансових досліджень можна вирішувати і практичні завдання зрошуваного землеробства — прогнозувати рівень ґрунтових вод, розраховувати поливні режими і зрошувальні норми та ін.

Рівняння водного балансу річкового басейну з природним режимом за будь-який розрахунковий період часу можна записати в загальному вигляді

, (13. 1)

де — атмосферні опади, що випали на водозбір;

— річковий стік у замикаючому створі;

— загальне випаровування з річкового басейну;

— загальна зміна запасів води у басейні (в ґрунті та підґрунті, водоносних горизонтах, руслах, озерах і водосховищах, болотах і дрібних низинах).

Водні баланси складають для різних річкових водозборів або обмежених ділянок території, для місячних періодів конкретних років, для багаторічних значень, а також за гідрологічні роки і генетично однорідні періоди в середині року (повінь, паводок, межень).

У розгорнутому вигляді рівняння детального водного балансу для річкового басейну за прийнятий інтервал часу можна записати у вигляді:

, (13. 2)

де — атмосферні опади з урахуванням усіх видів поправок; - поверхневий річковий стік; - підземний річковий стік; - водозабір із русла річки; - повернення частини води, вилученої на господарські потреби і перекидання води із сусідніх басейнів; - загальне випаровування; - зміна ґрунтових во-логозапасів у верхньому метровому шарі; - зміна запасів води у водоносних горизонтах, які дренуються річкою; - зміна запасів вологи у сніговому покриві і льодовій кірці; - зміна запасів води у русловій мережі; - зміна запасів води в озерах і водосховищах; - зміна запасів води у болотах; - сума неврахованих складових рівняння водного балансу (змін запасів вологи в ґрунтах зони аерації нижче метрового шару, в дрібних низинах, а також можливого підземного водообміну) і сумарної похибки визначення усіх врахованих його елементів.

Водний баланс – це співвідношення за певний проміжок часу надходження та витрати води з урахуванням зміни її запасів.

Всі складові рівняння водного балансу (13. 2) визначаються для водозбору річки в цілому за даними спостережень або розрахунковим шляхом. Виняток становить величина, яка визначається за різницею між прибутковою та витратною частинами рівняння.

Для малого водозбору в праву частину рівняння (13. 2) вводиться величина недренованого даним басейном підземного стоку, яка визначається за рівнянням

, (13. 3)

де — стік річки-аналога, яка повністю дренує підземні води свого басейну; — стік з даного малого водозбору.

Наближене рівняння водного балансу можна записати у вигляді:

, (13. 4)

де - атмосферні опади з урахуванням поправки на змочування відра; - загальний стік річки;

- сумарні зміни запасів вологи у ґрунтах і підґрунті та підземних водах водозбору.

Усі складові рівнянь (13. 4) і (13. 5) наводяться у міліметрах шару або в об'ємних одиницях (в м³ або в км³). Якщо будь-який елемент рівняння водного балансу менш як 0,5 мм, то він не враховується, за винятком ASm ,Уи, У^ (якщо ці значення не перевищують 5 % річного стоку річки, то вони також не враховуються).

У викладених балансових рівняннях такі їх елементи, як опади, випаровування, ґрунтові волого- і снігозапаси, визначають в окремих пунктах водозбору. Залежно від інтервалу часу, за який складається водний баланс, деякі його складові не враховують. Наприклад для річних балансів за багаторічний період, який враховує посушливі й вологі роки, складові , і будуть практично дорівнювати нулю. В цьому випадку для великих замкнених річкових басейнів рівняння водного балансу буде визначатися за формулою:

, (13. 5)

де , , - норма відповідно опадів, стоку і загального випаровування.

Таким чином, розглянуті питання гідрографічної характеристики річкової мережі дозволяють визначити характеристики річкової мережі не лише в зимню пору року, а й визначитися із складовими одиницями рівняння річкового балансу.