3.6.2. Метод водного баланса

Уравнение баланса вещества (энергии) для любой системы имеет следующий общий вид:

Полагаем, что речной бассейн замкнутый, т.е. отсутствует естественный водообмен с соседними бассейнами и в него не поступает и не изымается дополнительная вода с помощью искусственных водоводов (каналы, трубы, пополняющие речной сток или подающие воду на орошение). Уравнение водного баланса бассейна реки для интервала времени t в этом случае получит вид

x - y –z=W, _. (3.29)

где W=W₂ – W₁

Здесь х – жидкие осадки и запасы воды в снеге, поступающие на поверх­ность речного бассейна; у – сток реки в замыкающем створе; z – суммарное испарение с поверхности бассейна (испарение с поверхности почвы, транспирация, а также испарение с поверхностей, покрытых водой, снегом и льдом); W – изменение запасов воды в бассейне (в руслах рек, водоемах, почве, водоносных горизонтах, в снежном покрове и т. д.) за интер­вал времени t; W₁ – запас воды в бассейне в конце расчетного интервала t); W₂ – то же в его начале.

Атмосферные осадки составляют приходную часть уравнения водного баланса; сток реки в замыкающем створе и испарение объединяются в расходную часть водного баланса. Если приходная часть превышает расходную (например, зимой, когда снежный покров накапливается, но не тает; или в период выпадения обильных дождей), то запасы воды в бассейне увеличиваются, и W >0. Если, наоборот, расходная часть больше приходной (например, в межень, когда река питается в основном подземными водами), то запасы воды в бассейне истощаются («срабатываются»), и W < 0. Единицами измерения составляющих уравнения водного балан­са речного бассейна обычно служат либо величины слоя (мм), либо объемные величины (м³, км³), подсчитанные за расчетный интервал времени (t, месяц, сезон, год и т.д.).

В тех случаях, когда используются системы межбассейнового перераспределения («переброска») стока, в уравнение баланса вводят составляющие, учитывающие дополнительную водоподачу (т.е. поступающий объем воды извне) или водоотбор (т.е. изъятие воды).

Чтобы учесть величину переходящих от года к году за­пасов воды в снежном покрове, вместо календарного года рассматривается гидрологический год, начало которого в климатических условиях России приходится на осенние месяцы (1 октября или 1 ноября). В этом случае за­пасы воды в снежном покрове формируют сток весеннего половодья соответствующего гидрологического года.

Наконец, при осреднении составляющих уравнения водного баланса за длительные периоды, измене­нием запасов воды в бассейне (W) можно пренеб­речь. В этом случае уравнение водного баланса записывают в самом простом виде:

. (3.30)

Здесь – соответственно средние за многолетний период годовые осадки, испарение и сток. Распределение величин на земном шаре носит зональ­ный (широтный) характер и зависит от климатических условий.

Разделим уравнение водного баланса для многолетнего пе­риода (3.22) на осадки:

1= = . (3.31)

Отношение стока к осадкам называется коэффициентом стока (а=у/х). Этот коэффициент показывает, какая доля осадков стекает. Отношение z/x можно по аналогии назвать коэффициентом испарения и обозначить через β.