§ 32. Круговорот воды в природе. Водный баланс

Под действием солнечной радиации с поверхности океанов и морей, занимающих 71 % площади земного шара, испаряется громадное количество воды. Попав в атмосферу, пары воды при определенных условиях конденсируются и в виде осадков (дождя или снега) выпа­дают на поверхность океанов, морей и суши. Часть воды, выпавшей на сушу, по пониженным частям рельефа стекает в реки, образуя так называемый поверхностный сток. Другая часть осадков просачивается в грунт и, формируя подземный сток с под­земными водами, также возвращается в реки. Часть подземного стока расходуется на питание растений. Благодаря такому непре­рывному круговороту воды уровень воды в морях и океанах дли­тельное время сохраняется постоянным.

Выразим водный баланс земного шара урав­нением. Обозначим испарения с поверхности океана Z_o, испарения с поверхности суши Z_c, осадки на поверхность океана Х_о1 осадки на поверхность суши Z_c, сток воды через реки Y (рис. 48). Тогда можно записать:

т. е. испарение с поверхности океанов, морей и суши равно сумме осадков на эти же поверхности, если рассматривать их за длитель­ный период времени.

В атмосфере земли постоянно находится около 12 300 км³ воды; суммарное годовое количество осадков на океан и сушу составляет (Х_о + X_с) ≈ 519 000 км³. Значительное преобладание осадков над содержанием воды в атмосфере может быть объяснено только тем, что происходит непрерывный процесс влагообмена (круговорот) между океаном, атмосферой и сушей. Разделив 519 000 на 12 300, получим 42, т. е. в год вода совершает 42 круговорота, а один круговорот совершается за сут.

ворот совершается за сут. Конечно, найденная величина весьма приближенная, так как продолжительность круговорота зависит от удаленности бассейнов от океана, а часть осадков испа­ряется и выпадает в виде осадков над самими океанами.

На территорию СССР в среднем за многолетний период выпадает 500 мм осадков в год, на испарение расходуется около 60%, остальная часть воды стекает в океан через реки или просачивается в грунт.

Наряду с водным балансом всего земного шара может быть найден и баланс отдельного бассейна. Выразим его формулой

Поскольку с, q, r — малы, ими можно пренебречь, тогда урав­нение водного баланса бассейна примет вид

X_cp = Y_cp + Z_cp. (2)

Если обе части уравнения (2) разделим на Х_ср, то получим

П ервое слагаемое называется коэффициентом стока, второе — коэффициентом испарения. Уравнения (2) — (3) играют важную роль при расчетах речного стока.

§ 33. Речная система

Под речной системой понимают главную реку и сеть притоков I, II, III и т. д. порядков (рис. 49). Площадь, с которой вода стекает в данную реку, называют водосборной, или просто водосбо­ром, и выражают ее в квадратных кило­метрах. Ту часть грунта, из которой вода поступает в реку, называют бас­сейном. Площади бассейна и водо­сбора (рис. 50) могут быть различными, но, поскольку подземный сток состав­ляет лишь небольшую долю поверхно­стного, принципиального различия между этими понятиями нет.

Размеры и конфигурация бассейна— важная характеристика речной системы, поскольку они влияют на величину и характер стока.

Речным стоком называют об­щее количество воды, поступающей в реку из разных источников.

Конфигурация или форма бассейна определяется его протяженностью, ши­риной, асимметрией, характером нараста­ния площади бассейна.

За протяженность L_6ac бассейна ус­ловно принимают или длину главной реки, или длину линии А—1—2—3. . . —В (рис. 51), проведенной через середины хорд, стягивающих про­тивоположные стороны бассейна, и равномерно расположенных по длине главной реки.

Средняя ширина В бассейна находится из отношения

а асимметрия бассейна — по формуле

Здесь: — соответственно площади всего бассейна, левобережной и правобережной частей.

Х арактер нарастания площади бассейна обычно представляется в виде графика, на котором показывается постепенное увеличение площади бассейна за счет участков, непосредственно прилегающих к главной реке — межбассейновые пространства—и увеличения площади за счет площадей бассейнов притоков.

Площади бассейна и его частей обычно определяют по картам, при помощи плани­метра. Точность такого определения зависит от масштаба карты, размеров и формы обводи­мой площади; обычно она составляет 1 : 200— 1 : 400 величины площади. Для получений площади бассейна с более высокой точностью необходимо произвести комплекс полевых геодезических работ. Такие работы, в частности, приходится выполнять при определении пло­щадей бассейнов малых водотоков, для проек­тирования искусственных сооружений (мосты, трубы) на дорогах.

Касаясь характеристики самой реки, нужно прежде всего выделить ее основные части — исток, верховье, среднее течение, низовье, устье. Начало рек называется истоком. Истоком реки может быть родник, озеро, бо­лото, тающие в горах снег и ледники.

Разграничение реки на три участка (верховье, среднее течение, низовье) несколько условно и имеет смысл лишь для рек значительного протяжения.

Место, где река впадает в море, озеро или другую реку, назы- вают устьем. При впадении в море реки образуют различные по форме устья, например, дельты, лиманы, губы, фиорды.