РЕЧНАЯ СИСТЕМА И ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

2.1. Влагооборот на земном шаре

Гидросфера занимает 71% поверхности Земли, а вода является одним из наиболее распространенных химических веществ в природе. Обладая уникальными физическими свойствами, вода играет важнейшую роль в геологической истории планеты. Без воды невозможно также существование живых организмов на земле.

На земном шаре непрерывно осуществляется водообмен между сушей, мировым океаном и атмосферой. Этот обмен, или влагооборот, осуществляется посредством трех процессов: испарения, выпадения осадков и стока воды с суши в океан.

В основе процесса испарения лежит обмен молекулами воды между поверхностью водного объекта и воздухом. При испарении в воздух переходит большее количество молекул воды, чем возвращается обратно. Это является источником поступления водяного пара в атмосферу. Интенсивность испарения зависит от ряда факторов и в первую очередь от температуры, влажности воздуха и скорости ветра. В природе наблюдается также и обратное явление – конденсация. Она заключается в переходе водяного пара в жидкое или твердое состояние с образованием капелек и кристаллов. Происходит это при охлаждении воздуха до точки росы.

Поднимаясь вверх, водяные пары увлекаются воздушными течениями, попадают в область пониженных температур, конденсируются и выпадают в виде осадков. При этом большая доля осадков выпадает на поверхность океанов и морей, а другая часть переносится воздушными течениями на материки и выпадает на сушу.

Примерно 60% осадков, выпавших на поверхность земли, с течением времени испаряется в атмосферу. Остальная доля осадков или просачивается в землю, пополняя запас грунтовых вод, или образует реки и ручьи и стекает с поверхности суши в океан. Основной объем стока происходит по поверхности Земли. Доля подземного стока меньше и составляет не более 30% общего объема стока.

Уравнения водного баланса имеют вид:

для поверхности океана

(2.1)

для поверхности суши

(2.2)

где: Z₀ – испарение с поверхности океанов и морей;

Z_с – испарение с суши;

Х₀ – осадки на поверхность океанов и морей;

Х_с – осадки на поверхности суши;

Y – сток воды с суши в океаны и моря.

Все эти величины представляют собой среднегодовые значения за многолетний период.

Суммируя правые и левые части выражений (2.1) и (2.2), получим

(2.3)

Из уравнения (2.3) следует, что среднегодовое количество воды, испаряющееся с поверхности океана и суши, равно суммарному количеству выпадающих на них осадков.

Примерный водный баланс земного шара (в тыс. км ) составляет по М.И. Львовичу

По этим данным среднемноголетний объем стока воды с поверхности суши составляет

(2.4)

Реки представляют собой водные потоки, текущие в естественных руслах и питающиеся за счет поверхностного и подземного стока с их бассейнов.

Вода, поступающая в виде осадков на поверхность бассейна, попадает в русловую сеть посредством поверхностного стекания и фильтрации через грунт. Фильтрация обеспечивает меньшую, но относительно устойчивую слагаемую питания рек. Поверхностное питание может быть трех видов: дождевое, снеговое и ледниковое.

Большинство рек в нашей стране имеют смешанное питание – дождевое и снеговое. Причем доля последней составляющей больше и достигает в среднем 65-80% от общего объема стока.

Дождевое питание преобладающее значение имеет в тропических областях земного шара. На главных реках нашей страны его величина не превышает 15-20% общей величины стока.

Ледниковое питание характерно для рек, берущих начало в горных районах, где имеются ледники. В летний период при повышении температуры нижняя оконечность ледника интенсивно тает, что обеспечивает питание рек водой.

Объем воды, поступающий в реку с поверхности бассейна, в значительной степени изменяется в течение календарного года. Например, равнинные реки России весной преимущественно питаются талыми водами, а в летний период – подземными водами. Осенью, в период дождей, реки получают смешанное питание: поверхностное и подземное. Зимой, когда поверхностное питание прекращается, жизнь реки обеспечивается лишь за счет подземного питания. Его величина составляет в среднем 25-35% от объема речного стока и в меньшей степени подвержена сезонным изменениям.

Наука, изучающая природные воды оболочки земного шара, называется гидрологией. Она занимает промежуточное положение между смежными науками – метеорологией и геологией. Гидрология делится на две самостоятельные дисциплины: океанологию и гидрологию суши или собственно гидрологию. Гидрология исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов. Помимо этого, гидрология дает оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов.