Уравнения для многолетнего периода

 

Если уравнения (1.4) – (1.6) отнести к периоду (году), среднему из последовательного ряда большого числа лет, когда изменения средних многолетних запасов влаги будут очень малы и стремиться к нулю (), то для каждой группы бассейнов они получат вид:

1) для замкнутых бассейнов

 

; (1.4′)

 

2) для промежуточных бассейнов

 

; (1.5′)

 

 

3) для суходолов

 

. (1.6′)

 

Черта означает, что каждая характеристика имеет среднее многолетнее значение.

Из уравнения (1.4') следует, что среднее многолетнее значение, или норма стока , с водосборов, которые представляют собой замкнутые системы, зависит от нормы осадков и нормы на испарение .

Средний многолетний сток двух других групп водосборов зависит не только от зональных климатических условий (осадков и потерь на испарение), но и от других факторов: характера почво-грунтов, залегания водоносных горизонтов, вреза русел.

Глубина вреза русел определяется мощностью водотоков и данных климатических и прочих физико-географических условий зависит от размеров водосборных площадей.

Из приведенных выше уравнений водного баланса водосборов разных размеров и рис. 1.3 а вытекает, что сток малых и элементарно малых водосборов представлен только поверхностными снеговыми и дождевыми водами. По мере возрастания водосборной площади увеличивается ручейковая, тальвежная и русловая сеть, дренирующая почвенно-грунтовые и подземные воды, за счет которых увеличивается и общий сток. Переход от незамкнутых водосборов (систем) к замкнутым, русла которых дренируют все водоносные горизонты, характеризуется определенной площадью, которую назовем критической площадью F _кр. Сток рек, водосборы которых F_i > F _кр при прочих равных условиях, остается примерно одинаковым и равным зональному слою или модулю . Значение F _крявляется зональной характеристикой и зависит главным образом от глубины залегания грунтовых вод. В зонах избыточного и достаточного увлажнения значение – F _кр примерно равно 1–5 км², в лесостепной и степной зонах – от 50 до 2000 км²

 

а

б

 

а – неполное дренирование грунтовых вод малыми водотоками,

б –уменьшение общих потерь с малых водосборов.

Рис. 1.3 Общий вид зависимости .

 

В пустынных и полупустынных зонах, а в некоторых южных районах и степной зоны грунтовые воды залегают очень глубоко и, как правило, не дренируются руслами даже больших водотоков. В этих районах большие реки имеют пониженный сток по сравнению с малыми водотоками вследствие дополнительных потерь с водосборов и плёсов на испарение, дренирования воды из русел на периферию и питание грунтовых вод, а также за счет повсеместного изъятия воды на различного рода потребление. Поэтому сток малых водосборов оказывается выше по сравнению со стоком больших рек, т. е. в этих районах наблюдается обратная зависимость (рис, 1.3 б).

Кроме глубины залегания грунтовых вод, на общий сток (годовой и средний многолетний) малых водосборов существен влияние оказывают характер почво-грунтов и растительного покрова, агротехнические мероприятия, уклон, т. е. те факторы, которые способствуют снижению поверхностного стока талых и дождевых вод и увеличению влаги почво-грунтов и подземных вод.

Пользуясь уравнениями (1.4'), (1.5'), (1.6') и рис. 1.3 а, б, можно определить норму годового стока для водосборов разных размеров, зная норму осадков и потери на испарение.

 

Водный баланс озер

 

Озера делятся на бессточные и проточные. Средний многолетнийводный баланс бессточных озер относительно постоянного среднегомноголетнего уровня записывается уравнением

 

(1.7)

 

– осадки на зеркало озера; – суммарный приток воды, отнесенный к площади зеркала озера, – испарение с зеркала озера.

Частные случаи:

l) если ≥ что, может быть в районах избыточного увлажнения, тогда > – в озере появился излишек воды, повышается уровень и оно превращается из бессточного в проточное;

2) если F₆ >> F –площадь водосборного бассейна озёра очень велика по сравнению с площадью его зеркала тогда даже при < может иметь место ()> – уровень озёра повышается и в этом случае из бессточного оно превратится в проточное.

Для проточных озер уравнение водного баланса имеет вид

 

, (1.8).

 

где – сток из озера, отнесенный к площади зеркала озера.

 

 

Пример 1.1.

 

Пользуясь данными табл.1.1, установить методом водного баланса среднюю за период 1987 – 1994 гг. величину испарения с поверхности озера, F= 1400 км².

Таблица 1.1

Элементы водного баланса озера за отдельные годы, см

 

Год	Осадки х	Приток воды в озеро y1пов +y1подз	Сток из озера	Изменение уровня Δu
Поверхностный y2	Подземный y2
					-5
					-12
					-12
					-18

 

х + y1 + ω1 = z + y2 + ω2 + Δu

z = (х + y1 + ω1) – (y2 + ω2 + Δu)

х = 388 мм, y1 + ω1 = 561 мм, y2 = 46 мм, ω2 = 60 мм, Δu = 2

z = (388+561) – (46+60+2) = 841 мм.

Пример 1.2.

Пользуясь данными табл.2, установить ежегодные величины сработки или накопления запасов воды в Каспийском море и составить средний годовой за шестилетие 1995-2000 гг. водный баланс.

Таблица 1.2

Элементы водного баланса Каспийского моря за отдельные годы, мм