1.6. Водний баланс як метод вивчення вр

Водний баланс кількісно описує всі форми надходження і витрат води та виражає колообіг води на Землі. Основний закон водного балансу: кількість атмосферних опадів, що випадають на даній території, рівна сумі випаровування, стоку і накопичення (або витрат) води в літосфері. Останній доданок в середньорічній оцінці для всієї Землі близький до нуля; цей висновок справедливий і для окремих територій, тільки для більших періодів часу.

Співвідношення елементів водного балансу – опадів, стоку і випаровування – в певних фізико-географічних умовах для багаторічного періоду практично постійне і визначає середню водоносність річок або водні ресурси даного району. На основі аналізу залежності елементів водного балансу від місцевих некліматичних факторів можуть встановлюватись можливі зміни величини стоку річок, наприклад після проведення агротехнічних і лісомеліоративних заходів. Закономірність зміни запасів вод звичайно виражається рівнянням водного балансу.

Рівняння водного балансу – це математичний вираз, який визначає співвідношення між кількістю води, що надходить за якийсь час у певний контур (наприклад, річковий басейн), і кількістю води, що виходить за його межі з урахуванням зміни запасів води в об’ємі, обмеженому цим контуром (наприклад, вододілом).

В загальному випадку для будь-якої території це рівняння за певний інтервал часу має такий вигляд:

,

де – опади;

– конденсація вологи;

– притік річкових вод із інших районів;

– стік річок за межі даної території;

– випаровування;

– зміна вологозапасів у ґрунтах і підстилаючих породах;

– акумуляція води в природних і штучних водоймах;

– притік підземних вод із суміжних районів;

– стік підземних вод у сусідні райони нижче рівня дренування їх річковими руслами.

Залежно від завдань, для яких використовується це рівняння, його компоненти можуть бути диференційовані. Так, за необхідності для різних сезонів року опади можуть поділятися на дощові й снігові, стік – на поверхневий та підземний. В інших випадках деякі члени рівняння об'єднуються або прирівнюються нулю. Наприклад, унаслідок практичних труднощів у визначенні конденсації вона умовно враховується разом із опадами чи випаровуванням.

Притік річкових вод при розрахунку водного балансу річки від її витоку до певного створу не враховується. Величини акумуляції вологи і , а для досить великих басейнів також і підземного водообміну і за багаторічний період майже врівноважуються.

Для розрахунку середнього багаторічного водного балансу території в адміністративних межах можна використати рівняння:

,

а для водозбору річки або всього басейну моря – рівняння виду

.

У цих рівняннях , , з указаних вище причин вилучені.

Термін «водний баланс» не зовсім точний в тому відношенні, що передбачувана ним рівність опадів сум річкового стоку і випаровування в природі має місце не завжди, тому що багато річкових і навіть морських басейнів, строго кажучи, не є замкнутими. Загалом, чим менший водозбір, тим звичайно менше підстав вважати, що його водний баланс є замкнутим. І навіть якщо розглядати водний баланс дуже великих територій (наприклад, континентів), то і тоді повного збалансування очікувати не можна.

У найширшому значенні під водним балансом розуміють сумісний розгляд і зіставлення характеристик прибутку, витрачання і зміни запасів вологи в межах певної обмеженої території за якийсь інтервал часу. Для річкового басейну, наприклад, водний баланс відображує процеси колообігу води в межах цього басейну і складається з ряду елементів, які прийнято поділяти на прибуткові, видаткові та результуючі.

До прибуткових належать атмосферні опади й інші види надходження вологи із атмосфери, а також притік із-за меж річкового водозбору у вигляді річкових або підземних вод.

До видаткових належать усі види випаровування, а також відтік води за межі водозбору по річковому руслу або підземним шляхом.

Результуючим елементом водного балансу звичайно вважають зміни запасів вологи річкового водозбору, які проявляються в їх накопиченні або втратах.

Водний баланс розглядають також як метод наукового дослідження, який надає можливість глибоко вивчати процеси формування гідрологічного режиму і встановлювати їх закономірності; як систему, що складається з окремих взаємозв'язаних процесів перенесення вологи і перебуває у стані динамічної (рухомої) рівноваги; як узагальнюючий результат комплексного вивчення водного режиму конкретного водного об'єкту або території за допомогою водно-балансового методу, який вміщує кількісну характеристику окремих компонентів цього режиму в їх взаємозв'язках.

Поряд із терміном «водний баланс» останнім часом набув значного поширення термін «гідрологічний цикл», під яким розуміють поширення та переміщення всіх видів вод разом із розчиненими і нерозчинними домішками над поверхнею землі, по поверхні і під нею. Стосовно цього поняття водний баланс слід розглядати як метод вивчення гідрологічного циклу.

Водно-балансові дослідження широко проводять у сучасній гідрології. На їх основі найповніше вирішуються такі завдання, як вивчення умов і встановлення закономірностей формування поверхневих і підземних водних ресурсів, їхня структура та кількісна оцінка, розробка заходів з управління водним режимом території і його перетворення в інтересах водного господарства. Вони дають можливість оцінити вплив антропогенних факторів на водний режим річок і скласти прогноз наслідків водогосподарських заходів, що здійснюються на річкових водозборах.

Таблиця 1.4