Структура водного баланса озера

Под структурой водного баланса любого водоема понимают со­отношение между различными приходными и расходными состав­ляющими уравнения водного баланса.

Для характеристики структуры приходной и расходной частей уравнения водного баланса водоема К. К. Эделылтейн предложил учитывать соответственно долю осадков и испарения в обеих частях Уравнения. Рассмотрим случай равновесного состояния водного баланса сточного озера: приход вод равен их расходу и уровень водоема стабилен. В уравнении водного баланса (7.3) пренебрежем

Рис. 7.4. Простейшая схема формирования водного баланса сточного озера со стабильным уровнем воды

всеми членами, кроме х, j„_p, z_lK„ и у_ст. Тогда уравнение водного баланса такого озера с неизменным уровнем воды (рис. 7.4) будет выглядеть в объемных единицах следующим образом:

(7.6)

т. е. объемы осадков на поверхность озера и притока к озеру, с од­ной стороны, и речного стока из озера и испарения с его повер­хности, с другой, равны.

В клад осадков и испарения соответственно в приходную и рас­ходную части уравнения выразим коэффициентами:

(7.7)

(7.8)

Замена Y_CT + Z₀₃ на Y_np + X₀₃ в уравнении (7.8) оправдана тем, что в уравнении водного баланса (7.6) приходная и расходная части равны между собой.

Объем осадков на поверхность озера выразим через слой осад­ков по формуле (7.4): Х₀₃ = k_xx₀₃F₀₃. Аналогично получим: Z₀₃ = k^z_mF_m. Речной приток в озеро Y_ap выразим через слой стока на водосборе озера: Y_np = ay_npF_B или Y_np = ak_lx_BF_[i, где х_в — слой осадков на водо­сборе озера; F_B — площадь водосбора; а — коэффициент стока, рав­ный yJx_B.

При соответствующих заменах формулы (7.7) и (7.8) получат вид:

*03 -^оз

Разделим числитель и знаменатель обоих выражений на x₀₃F₀₃ и заменим отношение FJF₀₃ на (р:

К_х= 1 , (7.11)

а*_в/*озФ + 1

K_z = —^³-^А°³ . (7.12)

аХвДозФ + 1

В этих формулах ф — так называемый удельный водосбор, равный отношению площади водосбора озера к площади самого озера. К_х и К₇ могут быть выражены в долях 1 или %.

Анализ выражений (7.11) и (7.12) показывает следующее:

1. доля осадков в водном балансе озера тем больше (а доля притока в него тем меньше), чем меньше ср (т. е. больше площадь озера по сравнению с площадью водосбора); чем меньше коэффи­циент стока а, т. е. больше степень засушливости водосбора; чем меньше отношение х_в/х₀₃ (т. е. чем в более увлажненной части водо­сбора находится озеро);

2. доля испарения в водном балансе озера тем больше (а доля стока из озера тем меньше), чем меньше ф, а и х_в/х₀₃ (как и в пре­дыдущем случае); чем больше отношение z_m/x₀₃, т. е. больше так называемый «индекс сухости» в районе озера (по М. И. Будыко). При этом условно принимаем, что испарение с поверхности озера совпадает с величиной испаряемости.

Из уравнения водного баланса (7.6) можно установить условие существования бессточного озера. Приняв Y„ = 0, получим Х₀₃ + Y_np = - Z₀₃ или x₀₃F₀₃ + y_BF_B = z_a3F₀₃. Из уравнения водного баланса водосбо­ра x_n = y_B + z_B найдем у_в = х_в- z_B. Тогда получим x₀₃F₀₃ + (х_в- z_B)F_R = z₀₃F₀₃, откуда (z₀₃-xJF_o3 = (x_B-z_B)/F_B или

^z°³ ~ ^х°³ = _ф. (7.13)

*В -

Последнее выражение означает, что с ростом удельного водо­сбора для существования бессточного озера должно пропорцио­нально возрастать отношение избытка испарения над осадками на поверхности озера к избытку осадков над испарением на водосборе. Иначе говоря, в увлажненных районах бессточные озера могут су­ществовать лишь при малых значениях ф, а в засушливых — при больших значениях ф, причем чем засушливее район, тем больше должна быть величина ф.

По соотношению составляющих расходной части уравнения водного баланса все озера, согласно Б. Б. Богословскому, подраз­деляются на две группы: стоковые С и испаряющие И. У озер пер­вой группы сток превышает испарение с их поверхности: Y„>Z₀₃, У озер второй группы Y_cr < Z_Q3. По соотношению составляющих при­ходной части уравнения водного баланса озера обеих групп под­разделяют на три типа: приточные П, когда приток с водосбора

преобладает над осадками (У_пр > Х_т), нейтральные Н, когда У_пр ~ Х_т, и дождевые Д, если осадки преобладают над притоком (У_пр< Х₀₃).

Стоковые озера характерны для зон достаточного и избыточно­го увлажнения, испаряющие — для зон недостаточного увлажнения. Тип же озера зависит от величины удельного водосбора: к нейт­ральному и дождевому типам относятся, как правило, озера с ма­лой величиной ф.