6.5. Водны баланс

Змяненні аб’ёма вады, які знаходзіцца ў возеры, вызначаецца судносінамі паміж паступаючымі аб’ёмамі ў возера і стратамі з яго, што адлюстроўвае водны баланс. Ураўненне воднага балансу сцёкавага возера мае выгляд:

Х + У_пр +У_гр + К – У_сц - У_ф – Е – У_в +/- V_л +/- = ∆V + Н,

дзе Х - атмасферныя ападкі на люстэрка возераа, У_пр – сцёк вады з паверхні вадазбору ў возера, У_гр – падземны сцёк у возера, К – кандэнсацыя вадзяной пары на паверхню возера, У_сц - сцёк з возера, У_ф – падземны сцёк (аб’ём фільтрацыі) з возера, Е – выпарэнне з воднай паверхні, У_в – забор вады з возера на гаспадарчыя патрэбы, V_л - страты вады на утварэнне лёду і прыход аб’ёмаў вады пры таянні снегу, ∆V - змяненні аб’ёма вады возера за разліковы перыяд, які ўплывае на ваганнях узроўня вады, Н – невязка баланса. У шматгадовым разрэзе часу пры адсутнасці усыхання ці ўвільгатнення клімату, прыходная частка баланса і расходная роўныя паміж сабой, а ∆V = 0. У гэтым выпадку ураўненне воднага балансу прыймае выгляд:

Х + У_пр– У_сц - Е = 0.

Ва ўраўненні воднага балансу бязсцёкавага возера будуць адсутнічаць параметры У_гр і У_сц . Значэнне велічыні кандэнсацыі вадзяной пары (К) у параўнанні з другімі артыкуламі воднага балансу нязначны і можна не прыймаць у разлік (К = 0). Велічыня V_л мае значэнне толькі для некаторых месячных балансаў вясной і восенню. Заборы вады на гаспадарчыя патрэбы для буйных і сярэдніх азёр нязначны.

Асноўныя параметры воднага балансу вызначаюцца разліковым метадам. Так, напрыклад, аб’ём прытоку вады ў возера разічваецца па картам сцёку, а пры наяўнасці назіраннях – аналітычным метадам. Велічыня атмасферных ападкаў вызначаецца па дадзеным назіранняў на бліжэйшай метэастанцы. Сцек з возера вызначаецца па гідраметрычным дадзеным, велічыня выпарэння – разліковым метадам ці графічным метадам па намаграмам. Падземныя састаўляючыя ў прыходнай і расходнай частках воднага баланса буйных азёр не перавышае 1-3 %.

Абсалютныя значэнні і суадносіны састаўляючых воднага балансу азёр цесна звязаны паміж сабой і ў першую чаргу з геаграфічнай занальнасцю. Водны баланс азёр, якія размешчаны ў зоне лішкавага і дастатковага ўвільгатнення (тундра, лясная і лесастэпавая зоны умеранага клімата, вільготныя субтропікі і трапічны лес), у асноўным вызначаецца рачным прытокам з вадазбора ў прыходнай і сцёкам з вадаёмаў – расходнай частках. Гэтыя кампаненты баланса вагаюцца ў межах 70-90 %. Гэта, як правіла, сцёкавыя азёры. У расходнай частцы азёр сухіх стэпаў, паўпустынь і пустынь перавагае выпарэнне з паверхні вады, і яны ў большасці выпадкаў бязсцёкавыя. У прыходнай частці воднага баланса невялікіх азёр, вадазборы якіх цалкам знаходзяцца ў засушлівых раёнах, павялічваецца адносная роля атмасферных ападкаў на іх паверхню. Гэта адбываецца за кошт высокай велічыні выпарэння і страт на фільтрацыю, а ў той жа час прыток вады з вадазбора невялікі.

Акрамя геаграфічнай занальнасці, значную ролю ў водным балансе выконваюць азанальныя фактары, у тым ліку і марфаметрычныя асаблівасці азёр і іх вадазбораў. Іх уплыў на водны баланс праяўляецца праз удзельный вадазбор (∆F). Чым большае яго значэнне, тым большая доля сцёку ў прыходнай і расходнай частках воднага баланса. Так, напрыклад, у водным балансе Пяозера (∆F= 20,5) паверхневы прыток складае 91 % прыходнай і 96 % расходнай частак. У той жа час у блізкіх прыродных умовах для Анежскага возера (∆F = 5,3) яны складаюць, адпаведна, 72 і 84 %.

Суадносіны састаўляючых воднага балансу, якія абумоўлены ўздзеяннем занальных і азанальных фактараў, пакладзены ў аснову воднабалансавай класіфікацыі азёр. Па суадносінам састаўляючых воднага балансу азёры дзеляцца на две групы: сцёкавыя (С) і выпаральныя (В). У першай групе азёр сцёк перавагае выпарэнне з воднай паверхні (У_сц > Е). Азёры другой групы адрозніваюцца адваротнымі суадносінамі (Е >У_сц). Ва ўнутры кожнай групы выдзяляецца па тры тыпы азёр, якія адрозніваюцца прыходнай часткі баланса.

Сцёкавыя азёры падзяляюцца на прыточныя (П), дажджавыя (Д) і нейтральныя (Н). У сцёкавых прыточных азёрах прыток з вадазбора перавагае велічыню выпадзення атмасферных ападкаў на водную паверхню (У_пр >Х). У сцёкавых нейтральных азёр назіраецца прыкладная раўнавага паміж прытокам і атмасфернымі ападкамі на паверхню возера (У_пр ≈ Х). Сцёкавыя дажджавыя азёры адрозніваюцца перавагай атмасферных ападкаў над прытокам (Х > У_пр).

Выпаральныя азёры падзяляюцца на выпаральна-дажджавыя (В-Д), выпаральны (В) і выпаральна-прыточныя (В-П). У выпаральна-дажджавых азёр велічыня выпарэння з паверхні возера перавагаюць атмасферныя ападкі (Е > Х). Выпаральны азёры характэрызуюцца значнай велічынёй выпарэння, перавагаючай паверхневы прыток (Е > У). У выпаральна-прыточных азёрах велічыня выпарэння і сцёку з вадазбора прыкладна роўныя (Е = У).

Размеркаванне азёрных груп і некаторых тыпаз азёр па тэрыторыі мае занальны характар. Гэта дазваляе раяніраваць азеры па воднаму балансу. Сцёкавыя азёры характэрны для ўвільгатнённых, выпаральных – для засушлівых зон. Да сцёкава-прыточных азёр адносіцца большасць азёр увільгатнённых раёнаў, да выпаральна-прыточных – у асноўным да буйных азёр арыдных абласцей, якія жывяцца з гумідных зон ці з горных раёнаў.Да нейтральных і дажджавых адносяцца азёры з невялікім значэннем удзельнага вадазбору.

З водным балансам азёр цесна звязаны знешні вадаабмен – змена вады возера новымі водамі. У якасці асноўнай характарыстыкі знешняга вадаабмену сцёкавых вадаёмаў прыняты ўмоўны вадаабмен (К_в), які вызначаецца суадносінамі сцёка з вадаёма за некаторы прамежак часу (V_сц) да сярэдняга аб’ёму вады возера за той жа перыяд (V_в):

К_в = V_сц / V_в.

Велічыня К_в паказвае колькі разоў на працягу года ці некаторага адрэзку часу змяняецца агульны аб’ём возера. Адваротныя суадносіны (V_в / V_сц) называецца перыядам вадаабмену і характарэзуе час, за якіадбываецца поўны вадаабмену.

Паказчык умоўнага вадабмену разлічваецца з умовай, што весь аб’ём возера замяняецца новы за разглядаемый прамежак часу. Аднак, на самой справе ў залежнасці ад марфалогіі азёрных катлавін, гідрадынмічных асаблівасцей акваторыі, наяўнасці застойных зон, вада асобных раёнаў і глыбінных слаёў азёр абменьваецца з рознай інтенсіўнасцю. З павялічэннем удзельнага вадазбора (∆F) узрастае доля прытока і сцёку ў водным балансу, у сувязі з гэтым, і знешні вадаабмен. Аднак залежнасць К_в ад ∆F мае свае асаблівасці для азёр з рознай формай катлавіны. Для параўнання вадаабмену розных па структуры воднага баланса азёр, у тым ліку і бязсцёкавых азёр, і ацэнкі агульнай колькасці вады, які ўдзельнічае ў вадаабмене, прняты паказчык К_вб:

К_вб = V_б / V_в,

дзе V_в - аб’ём вады, які ўдзельнічае ў вадаабмене за некаторы прамежак часу. Для азёр ён прыймаецца роўным суме прыходных (проток вады плюс ападкі) ці расходных (сцёк плюс выпарэнне) элементаў воднага балансу.

Паказчыкі ўмоўнага вадаабмену азёр змяняюцца ў залежнасці ад воднаг балансу ў шырокіх межах. Значэнне умоўнага вадаабмену добра праточных азёр, напрыклад азёр Карэліі, перавышае 1000 (вадаабмен адбываецца некалькі разоў у суткі). Умоўны вадаабмен буйных азёр (Ладажскае, Анежскае) 15-20 год, а возера Байкал 300 (К_в =0,2-0,3).