5.9.2. Строение озерных систем

Все процессы, происходящие в озере, его гидрологический режим, ре­жим функционирования экосистемы, эволюция котловины и т.д., нераз­рывно связаны с водосбором. С водосбора вместе с водой в озеро поступа­ет различное количество веществ разного состава. Поэтому озеро и его водосбор необходимо рассматривать как единую при­родную систему. Таким образом, в озерную систему входят: озе­ро и его водосбор.

Как уже отмечалось выше, важнейшей составной частью озерных систем являются котловины. Котловина озера – это углубление в поверхности суши, не имеющее уклона, заполненное до некоторого уровня водой. В большинстве случаев водой заполняется только часть котловины. Котловины чрезвычайно раз­нообразны как по своим размерам, так и по форме. Глубины котловин меняются в широких пределах. Самое глубокое озеро в мире – Байкал (до 1720 м). Котловины озер в засушливых районах при площадях в сотни квадратных километров имеют глубины, не превы­шающие 1-2 м. Особенности котловин зависят от множества факторов, главными из которых являются местоположение, происхождение, геоло­гическое строение местности, эволюция, возраст озера, а в последние десятилетия еще и хозяйственная дея­тельность.

В каждом озере (котловине) различают по глубине три части:

Литораль - мелководная часть, как правило, сложенная продуктами разрушения береговой зоны и выноса твердых частиц по рекам (аналог в океанах – шельф). Размеры литорали могут быть разнообразны­ми, и в крупных озерах она может простираться на десятки километров. Лито­раль является местом обитания высшей водной растительности.

Сублитораль - продолжение литорали при резко увеличивающихся уклонах. Литораль и сублитораль составляют прибрежную часть озера.

Пелагиаль - глубинная область. Глубина ее зависит от происхожде­ния котловины и времени ее существования.

5.9.3. Водный баланс водоемов

Водный баланс - это совокупное воздействие всех факторов, влияющих на запас воды в водоеме. Своего рода результирующая баланса - уровень воды в водоеме, характеризующий водные ресурсы водоема. Уровень же водоемов меняется практически постоянно. На основе водного баланса изучаются водооб­мен, физические и химические процессы, происходящие в водоемах, оце­нивается уровень антропогенной нагрузки.

Водный баланс состоит из приходных, расходных и аккумуляционных составляющих. Эти составляющие не остаются постоянными во времени и пространстве, а их величины определяются особенностями климата и строения озерных систем. Непостоянство составляющих приводит к из­менчивости уровня, а следовательно, меняются размеры озера, его глуби­ны, водные ресурсы и т.п. Все это приводит к изменению целого ряда эле­ментов, формирующих озерную экосистему (минерализация, прозрач­ность воды и т.п.). Поэтому изучение водного баланса, его структурных особенностей, совершенствование способов расчета составляющих явля­ются очень важными задачами.

К основным приходным составляющим относятся поверхностный и подземный приток воды, осадки, выпадающие на зеркало водоема, и кон­денсация водных паров. Расходные составляющие - поверхностный и подземный сток, испарение с поверхности. Алгебраическая сумма приходных и расходных составляющих представляет изменение объема воды в водоеме.

В отличие от озер, водный баланс которых обусловлен в первую оче­редь природными факторами, баланс водохранилищ определяется преи­мущественно характером регулирования стока, а в уравнении баланса по­являются составляющие, которые не играют заметной роли в балансе озер (приток и сток через гидротехнические сооружения, забор воды для шлюзо­вания судов, хозяйственных нужд и т.п.). Водный баланс можно пред­ставить в виде уравнения, причем для водоемов разного типа структура баланса будет различной. Уравнение водного баланса (в объемных едини­цах, м³) имеет вид:

V_пр + V_ос + V_исп + V_ст = ±V_ак ±σ , где (5.24)

V_пр – приток воды по рекам и подземным путем, V_ос – осадки, выпадающие на зеркало, V_исп – испарение с поверхности водоемов, V_ст – сток воды по вытекающей из озера реке и подземным путем (для во­дохранилищ – сток через гидротехническое сооружение и фильтрация через плотину), V_ак – изменение объема воды, σ – невязка баланса, зависящая от степени точности расчета составляющих и не­учета других источников прихода и расхода. Для бессточных водоемов V_ст = 0. Уравнение составлено за многолетний период Т. При определенной длине этого периода, когда достигается равенство приход­ной и расходной частей баланса, V_ак равен нулю. Такой баланс назы­вается равновесным, а уровень воды, при котором это условие достигает­ся – уровнем равновесия.

Удельный вес различных составляющих неодинаков и определяет­ся климатическими условиями системы, морфологическими особенностя­ми водоема, величиной удельного водосбора, уровнем хозяйственной дея­тельности на водоеме и в его бассейне, продолжительностью периода, за который составляется баланс, водностью этого периода.

Соотношение составляющих водного баланса лежит в основе вод­но-балансовой классификации водоемов. По соотношению со­ставляющих расходной части баланса они делятся на стоковые и испаряющие. Распределение групп и типов по территории имеет зональный харак­тер. Стоковые озера характерны для увлажненных зон, испаряю­щие – для засушливых.