Рис. 7.1. Схема озерной котловины (а) и ее береговой области (б):

/ — котловина; 2—ложе (чаша); 3 — береговая область; 4 — береговой уступ; 5—побережье;

6 — береговая отмель; 7, 8— абразионная и аккумулятивная части береговой отмели; 9 — подвод­ный откос; 10, // — низший и высший уровни воды; /2—коренные породы; 13 — начальный

Профиль берега

Важным элементом озерной котловины является береговая об­ласть (рис. 7.1, б), которая при абразионном характере берега вклю­чает береговой уступ, побережье и береговую отмель. Последние два элемента озерной котловины часто назы­вают литоралью, к характерным чертам которой относятся мелко- водность и воздействие волнения. За пределами литорали находит­ся подводный откос (или сублитораль). Глубоководная часть озера — это пелагиаль; дно озера называют профундалью.

Развитие высшей растительности (макрофитов), как правило, ограничено литоралью.

В пределах озера выделяют также такие морфологические эле­менты, как плесы, заливы, бухты.

Основными морфометрическими характеристиками озера служат (рис. 7.2): площадь озера F₀₃; объем воды в озере V₀₃; длина береговой аинии £_берл, проведенной по урезу воды; длина озера L₀₃ — кратчай­шее расстояние по поверхности воды вдоль оси озера между наи­более удаленными точками береговой линии; ширина озера В₀₃ — расстояние между противоположными берегами озера, измеренное по линии, перпендикулярной оси озера в любой его части. Наи­большее значение последней величины называют максимальной шириной озера В_озтт. Среднюю ширину озера вычисляют по фор­муле

^берл

Рис. 7.2. Морфометрические характеристики озера

Важными морфометрическими характеристиками озера являют­ся его глубина h₀₃ (в разных частях озера она различна), максималь­ная глубина h_OSmax, средняя глубина h_03c, определяемая по формуле

h_03c=VJF₀₃. (7.2)

Все перечисленные выше морфометрические характеристики озера зависят от высоты стояния уровня воды в нем или от выб­ранного в толще воды отсчетного горизонта (или глубины). Наибо­лее важно знать, как изменяются с изменением уровня (или глу­бины) такие характеристики, как площадь озера, объем воды в нем, средняя и максимальная глубина. Связи соответствующих характе­ристик с уровнем (глубиной) называют кривой площадей, кривой объемов и кривой средних глубин (рис. 7.3). Характер упомянутых кривых зависит от формы ложа озера.

1. 20 40 60 80 100 120 140 160 180 F,10V

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Кривая площадей показывает, какая площадь поверхности озе­ра соответствует данной высоте стояния уровня или глубине, кри­вая объемов показывает, какой объем воды находится ниже любого заданного уровня (или глубины). Эти две кривые широко исполь­зуют при расчетах многих гидрологических процессов, происходя­щих в озерах и зависящих от высоты стояния уровня воды,— эле­ментов водного баланса озера и, в частности, потерь воды на испа­рение с поверхности озера, характеристик водообмена, регулирующей роли водоема, и т. д.

4. Водный баланс озер

1. Уравнение водного баланса озера

Составляющими приходной части уравнения водного баланса лю-

эого озера служат атмосферные осадки х, поверхностный приток j_n0B,np, конденсация водяного пара на поверхность озера £_конд, подземный при­ток w_np. Поверхностный приток может быть как естественным (реч- нгой сток у_пр), так и антропогенным (сброс отработанных вод, на­пример возвратных вод орошения, а также промышленных и ком­мунальных сточных вод, >>_сбр).

Составляющие расходной части уравнения водного баланса сточ- яого озера — это поверхностный отток из озера _у_пов.ст> подземный отток (фильтрация) из озера w_CT, испарение с поверхности озера £_исп. Поверхностный отток складывается из стока вытекающей из озера зеки у_ст и искусственного водозабора на хозяйственные нужды _у_вдзб 'на орошение, водоснабжение и т.д.). Изменение запасов воды

з озере обозначается через ±Ди.

Исходя из общего уравнения водного баланса любого водного объекта (см. разд. 2.2) и учитывая принятые обозначения, урав­нение водного баланса сточного озера представим в следующем зиде:

.Упр З^сбр ^конд ^пр ^— Уст Увпзб £исп ^ст — ДИ. (*7-3)

Для бессточного озера уравнение водного баланса будет таким ке, но только без члена j_CT в расходной части.

Как и для других водных объектов, члены уравнения (7.3) от­носят к некоторому интервалу времени At (месяц, год, в среднем за несколько лет и т. д.) и выражают либо в величинах слоя (м, см, мм), шбо в объемных единицах (км³, м³).

Для удобства при расчетах и анализе в дальнейшем в данной лаве в случае представления членов уравнения (7.3) в объем­ных единицах будем применять заглавные буквы (X, Y, Z и т.д.), j случае же использования величин слоя сохраним строчные бук- зы (х, у, z и т. д.). Перевод величин слоя в объемные величины

и наоборот осуществляется с учетом площади озера. Например, для объема осадков X, км³, имеем:

X=k_{Fx, (7.4)

где х в мм, a F в км² и к_х = 10^-6.

Если члены уравнения (7.3) представлены в объемных едини­цах, то ±Д U в уравнении (7.3) — это не что иное, как изменение объема вод в озере (т. е. ±Д V) за интервал времени At. Если же члены уравнения (7.3) заданы в величинах слоя, то ± Аи — это не что иное, как изменение уровня воды в озере (т. е. ± АН) за тот же интервал времени At. Для озер изменения уровня (а также слоев стока, осадков, испарения) обычно задают в сантиметрах. Тогда пересчет изменения объема озера AV в изменение его уровня осу­ществляют по формуле

AH=k₂AV/F, (7.5)

где АН в см, AV в км³, F в км² и к₂ = Ю⁵.

Когда сумма приходных членов уравнения превышает сумму расходных, то Аи > 0, и объем вод в озере увеличивается (ДК>0), а его уровень повышается (АН> 0); когда же приходная часть урав­нения меньше расходной, то Аи < 0, и объем вод в озере уменьша­ется (АУ< 0), а уровень воды в нем понижается (АН< 0).

В качестве наглядных и в то же время весьма актуальных при­меров в разд. 7.10 будут специально рассмотрены водные балансы Каспийского и Аральского морей и их многолетние изменения.

При анализе водного баланса бессточных озер нередко исполь­зуют понятие уровень равновесия или уровень тяготения. Это тот уровень, при котором приходные составляющие водного баланса бессточного озера равны расходным. При уменьшении, например, речного стока, поступающего к бессточному озеру, сразу же изме­няется уровень равновесия. Уровень в озере начинает снижаться, приближая водный баланс водоема к равновесному состоянию. Поскольку все составляющие водного баланса постоянно изменя­ются, уровень равновесия практически никогда не достигается.