Лекция 14. Водный баланс озер

Водный баланс и в данном случае определяется приходом и расходом воды. Приход воды в озеро осуществляется как с атмосферными осадками, так и за счет подземного питания, а иногда и за счет конденсации водного пара с поверхности озера.

Расход воды происходит в виде испарения, поверхностного и подземного стоков.

Уравнение водного баланса для озера выглядит так:

Х + У пр + У гр + К - У ст – У ф – Е –У в = +- ∆ Y, где

Х - атмосферные осадки;

У пр – приток поверхностных вод;

У гр - приток грунтовых вод;

К – конденсация пара;

У ст – сток поверхностных вод;

У ф – сток подземных вод или фильтрация;

Е – испарение с поверхности;

У в – водозабор для хозяйственных целей;

∆Y – изменение объема воды в озере за расчетный период.

По условиям формирования водного баланса все озера делятся на две группы:

Бессточное озеро – когда поступающая вода полностью расходуется на испарение;

Сточное озеро - когда есть стекающий излишек воды.

В водном балансе водохранилищ, кроме указанных для озер элементов, существенное значение могут иметь: сброс воды через гидротехническое сооружение, водозабор, потери воды на насыщение или фильтрацию грунтов.

Уровневый режим озер определяется комплексом природных условий:

а) соотношением между приходной и расходной частями водного баланса;

б) морфометрическими характеристиками озерной котловины ( соотношение между высотой стояния воды и площадью водного зеркала);

в) размерами озера, его формой, характером берегов и ветровой деятельности.

Колебания уровня озера можно свести к трем видам:

Сезонные – происходят в течение года и обусловлены различными соотношениями между приходными и расходными частями водного баланса;

Годовые – зависят от климатических условий и характера питания, площади водосбора и размера озера, геологических условий озерного ложа.

Кратковременные – обусловлены ветровыми волнениями, нагонами и сгонами вод, сейшем;

Вековые колебания – вызываются геологическими факторами, то есть поднятием и опусканием озерной котловины или отдельные ее частей.

14.1 Термический режим озер

Наряду с элементами теплового баланса на температуру поверхности воды и ее распределение по вертикали оказывают влияние: глубина водоема, размеры водной поверхности, расчленение береговой линии бухтами и заливами, наличие островов.

За период, свободный ото льда, наблюдается сравнительно устойчивое соотношение между частями теплового баланса, испарением, эффективным излучением , конвекцией, поглощением водой суммарной солнечной радиации. Смена нагревания и охлаждения воды происходит неравномерно. Наиболее резкие изменения температуры наблюдаются на поверхности водоема, откуда они под влиянием динамического и конвекционного перемешивания распространяются по всей толще воды. В зависимости от направления конвективного перемешивания воды, происходящего под влиянием разности температур на разных глубинах, различают явления обратной термической стратификации ( у поверхности находится вода с более низкой температурой) и прямой термической стратификации (у поверхности вода теплее).

В зависимости от характера термической стратификации озера делятся на три типа:

1. теплые – с постоянной прямой стратификацией;

2. холодные – с постоянной обратной стратификацией;

3. смешанные – с переменной стратификацией по временам года.

При продолжительном понижении температуры воздуха с момента установления обратной стратификации верхние слои воды охлаждаются до 0 ° С и начинается процесс замерзания озера.

С установлением положительного теплового баланса происходит таяние и разрушение льда, а затем вскрытие озера. Обычно в озерах лед тает на месте, в проточных озерах он может увлекаться течением, вытекающим из озера.

Озера оказывают влияние на климат прилегающей к ним территории. Крупные незамерзающие водоемы, обладающие большой тепловой инерцией, смягчают климат.