Водний баланс та стік води з суходолу

Практично всі водні об’єкти суходолу існують завдяки атмосферним опадам, які в свою чергу є складовою функціонування кліматичної системи Землі. На суходолі клімат формується у взаємодії з особливою діяльною поверхнею. Вона дуже різноманітна, мінлива, зі складними фізичними параметрами. Все це призводить до відповідної різноманітності та складності вологообігу і водного балансу територій. Наслідком додатнього співвідношення між опадами та випаровуванням є стік води з суходолу.

3.2.1. Водний баланс територій

На поверхні суходолу відбуваються складні гідрологічні процеси: випадають опади різних типів, вода рухається по поверхні, або в ґрунтах та породах, акумулюється різним чином, випаровується та конденсується, споживається рослинами і випаровується з них. Але за багаторічні періоди осереднено, генералізовано встановлюється такий вид балансу:

(3.4)

де х — загальні опади; у — загальний стік з даної території; z — загальне випаровування. Якщо розглядати більш короткі періоди і конкретні умови то рівняння балансу буде ускладнюватися, будуть виникати численні його різновиди. Різноманітність наземних фізико-географічних умов може бути відображена системою ландшафтів різних рангів (ієрархічного положення). Відповідно і водний баланс і клімат територій є складними, ієрархічно побудованими системами. Вони, визначають основні риси гідрологічного режиму водних об’єктів. Якщо ж віднести це поняття не тільки до водних об’єктів, але і для територій, то водний баланс стає його головним показником.

Не дивно, що вивченню водного балансу присвячена значна частина гідрологічних досліджень. Одною з перших ґрунтових робіт була праця Е. Ольдекопа «Випаровування з поверхні річкових басейнів» (1911 р.). Він виходив з таких положень. При малих кількостях опадів вони повинні повністю випаровуватися. По мірі збільшення опадів величина випаровування також збільшується. Але відповідність зростання поступово порушується оскільки випаровування поступово наближається до певної природної межі. Наростаюча різниця між опадами та випаровуванням створює стік.

В роботі Ольдекопа також були проаналізовані форми залежностей та . Це дозволило йому виділити два крайніх типи річкових басейнів. В одних з них (при малих опадах) залежність виражена слабо, а — добре. В других (при значних опадах) — навпаки.

В дійсності впливає не тільки кількість опадів, але і тепловий баланс. Це врахував М.І. Будико, який ув’язав водний та тепловий баланс:

, (3.5)

де R — радіаційний баланс, L — захована теплота пароутворення. В посушливих умовах — має великі значення. Обмеженість ресурсів тепла призводить до того, що швидко наближається до (випаровуваність). Тому при значному (достатньому) зростанні опадів та зменшується. Це відображає наростання зволоженості та стоку. Результати обчислень за даною методикою представлені у вигляді номограми (рис. 3.7).

В цілому методики оцінки зволоженості територій та елементів водного балансу досить різноманітні і поступово розвиваються. Найбільш складним для спостереження елементом є випаровування. (Також важко спостерігати за підземним стоком та деякими особливими процесами). Спостереження за стоком води поступово накопичуються, що дає змогу більш точно його оцінювати. Дані про опади вивчає метеорологія та кліматологія. Для суходолу вони достатньо точні. Випаровування оцінюють в основному непрямо, розрахунковими способами.

На різних ієрархічних рівнях фізико-географічних умов система факторів водного балансу та стоку — різна. Це значно ускладнює їх розрахунки. Систематизувати їх допомагає метод гідрологічного районування. Його принципи подібні до загальногеографічних та ландшафтних. По-суті це один зі способів дослідження складних природних систем.