Водный баланс

ВОДНЫЙ БАЛАНС, соотношение между приходом, расходом и изменением запасов воды в пределах всей Земли, атмосферы, Мирового океана, континентов, части суши или водного объекта за определённый интервал времени. Водный баланс - это отражение закона сохранения вещества, количественное выражение круговорота воды на Земле, характеризуемое уравнением водного баланса. Строго говоря, единицами измерения составляющих уравнения водного баланса должны быть единицы массы, однако обычно это уравнение записывают в единицах объёма (км³) или слоя воды (мм). Допустимость замены единиц массы единицами объёма объясняется незначительными изменениями плотности воды при изменении её температуры.

Универсальное уравнение водного баланса (в объёмных единицах), пригодное для любого участка суши, водного объекта или его части:

где Х - жидкие и твёрдые осадки, включая конденсацию водяного пара для заданного контура, Y¹ и W₁ - приток соответственно поверхностных и подземных вод из-за пределов контура, Z - испарение с поверхности внутри контура (с поверхности воды, почвы, снега и льда; транспирация растительностью), Y₂ и W₂ - отток соответственно поверхностных и подземных вод за пределы контура, ΔU - изменение запасов вод (объёма) внутри контура. Если происходит накопление воды в пределах контура (в грунте, понижениях рельефа, в водных объектах, снежном покрове), то ΔU > 0. При понижении уровня грунтовых вод и уровня водных объектов, таянии снежного покрова ΔU < 0. Интервал времени, для которого составляется уравнение (1), может быть любой - сутки, декада, месяц, сезон, год; часто уравнение годового водного баланса составляют в среднем для многолетнего периода. Если составляющие уравнения водного баланса выражают в единицах слоя (х, у₁, w₁, z, у₂, w₂, Δu), то все члены уравнения (1) делятся на площадь поверхности F внутри контура. Например, слой стока будет равен у = kY/F, где коэффициент k = 10⁶, если у в мм, Y в км³, F в км².

В качестве частных случаев уравнения (1) можно привести уравнения водного баланса для речного бассейна в объёмных единицах:

и для сточного водоёма (озера) в единицах слоя:

В этих уравнениях Y - объём стока реки за расчётный интервал времени, у₁ - суммарный сток воды всех рек в водоём, у₂ - сток воды реки (обычно единственной) из водоёма, ΔН - изменение уровня воды в озере. Для больших речных бассейнов часто принимают W₁ = 0 и W₂ = 0, а для многолетнего периода также ΔU = 0. Для крупного водоёма обычно принимают w₂ = 0.

В гидрологии водного баланса рассчитывают для всего земного шара, Мирового океана, суши и её частей, отдельных континентов, океанов и морей, административных образований, речных бассейнов, ледников, озёр, водохранилищ и др.

Осреднённые многолетние данные о водном балансе Земли и её частей приведены в таблице.

Средние многолетние составляющие годового водного баланса России: осадки (х) 548 мм, испарение (z) 311 мм, сток (у) 237 мм.

В гидрологии при изучении многих гидрологических процессов, например, формирования стока в речных бассейнах, режима ледников, притока речных вод в моря, колебаний уровня бессточных озёр и так далее, широко используется метод водного баланса. Он включает составление уравнения водного баланса для изучаемого участка суши или водного объекта, анализ его составляющих, выявление соотношения между ними, определение главных составляющих и их вклада в водный баланс; проверку точности расчёта отдельных членов уравнения; определение в ряде случаев неизвестных членов уравнения водного баланса (например, испарения) по известным.

Лит.: Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. Л., 1974; Чеботарев А. И. Гидрологический словарь. 3-е изд. Л., 1978; Бабкин В. И., Вуглинский В. С. Водный баланс речных бассейнов. Л., 1982; Шикломанов И. А. Исследование водных ресурсов суши: итоги, проблемы, перспективы. Л., 1988; VI Всероссийский гидрологический съезд. 28 сентября - 1 октября 2004 г. Санкт-Петербург. Тезисы докладов. СПб., 2004; Михайлов В. Н., Добровольский А. Д., Добролюбов С. А. Гидрология. М., 2005.