Водный баланс

Для Японских островов характерна своеобразная «экспозиционная полосчатость» в распределении осадков, связанная сопредельным расположением горных хребтов -- северо-западные и юго-восточные склоны получают их много (порядка 2000--3000 мм в год), а внутригорные депрессии и долины в том числе и берега Внутреннего ^с моря -- менее 1000 мм.

В тропической и субтропической зонах Южной Азии больше всего влаги получают гористые западные окраины Индостана и Индокитая, а также южные склоны Гималаев и юго-западные районы островов Суматра, Ява и Шри-Ланка.

Годовое количество осадков порядка 2000--3000 мм выпадает на Малайских (за исключением восточных участков Явы и Сулавеси) и Филиппинских островах, в пределах значительной части Индокитая (за исключением внутренней Бирмы и юго-восточного побережья), на южном склоне восточных Гималаев и Ассама, на западном побережье полуострова Индостан и на юго-западе острова Шри-Ланка.

Большое количество осадков в области Малайского архипелага объясняется сезонной миграцией экваториальной зоны западных ветров. В течение года на узко ограниченном участке островов одни и те же склоны оказываются то в наветренном, то в подветренном положениях. В итоге острова получают большое количество осадков почти во все сезоны года.

В тех же зонах к относительно сухим областям с годовой суммой осадков порядка 500--1000 мм относятся внутренний Индостан и западная половина Индо-Гангской равнины, замкнутые внутренние части Индокитая

Общие сведения о водоразделах и реках

Вода всегда играла в жизни человека огромную роль, и с ростом культуры человечества его отношение к воде все осложнялось и обогащалось. Для первобытного человека вода была лишь составной частью его собственного питания; затем человек научился пользоваться естественными водоемами для примитивного транспорта, а через много тысячелетий - пользоваться ею для сельского хозяйства, энергетики, водоснабжения. Систематизированные знания о естественных водоемах в течение последних десятилетий образовали самостоятельную науку - гидрологию.

Гидрология в современном понимании - это учение о всей совокупности деятельности воды на поверхности земли, об использовании воды для культурных нужд человечества.

В природе происходят сезонные и многолетние колебания процессов и различных явлений. Причина таких колебаний во многом связана с приходом тепла на земную поверхность, определяющего смену времен года и различные по годам величины радиационного баланса.

Совместно с другими физическими процессами, происходящими на Земле в литосфере и атмосфере, формирование и распределение ресурсов гидросферы подчиняется определенным закономерностям. Речь идет о физических закономерностях, создающих сток какого-то периода, а с накоплением данных за много лет - многолетний сток, состоящий из различных по водности лет, имеющий свои колебания от года к году.

Само по себе изучение того, каким образом накапливаются водные ресурсы на различных участках земной поверхности, кроме познавательного интереса, имеет и прикладное значение. Так, строительство любого сооружения на водных объектах требует не только знания количества воды в нем, но и знания качественного процесса - условий образования притока к водному объекту. Понятно, чем быстрее притекает вода к расчетному месту от выпавшего дождя или снеготаяния, тем быстрее формируется наибольший расход воды. Знание этих процессов необходимо, например, при прогнозе притока воды к водохранилищу в период его наполнения. Формируемый наибольший расход воды необходимо знать также при проектировании и эксплуатации мостовых переходов через реки, различного рода водопропускных сооружений. Режим работы насосной станции, забирающей воду без подпорного сооружения из водного объекта, во многом зависит как от притока воды к станции, так и от высотного положения водной поверхности в водотоке. С положением уровня воды в реке или озере связано затопление территории, прилегающей к водному объекту, и образование самого низкого уровня воды, ограничивающего водопользование. В летний и зимний периоды реки переходят на подземное питание, при недостатке которого может происходить пересыхание и перемерзание рек.Знание особенностей движения подземных вод вообще и питания рек в частности также оказывает влияние на технические решения.

Главные водоразделы

Территория суши по условиям стока делится на две части [7]: область внешнего стока (78%) и область внутреннего стока (22%).

Главный водораздел делит сушу на две покатости: первая--со стоком рек в Атлантический и Северный Ледовитый океаны (60%) и вторая--со стоком рек в Тихий и Индийский океаны (40%).

Второстепенные водоразделы--это водоразделы бассейнов океанов Тихого, Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого и областей с внутренним стоком или бессточных областей.

Главный водораздел земного шара проходит по Южной и Северной Америке, Азии и Африке; он тянется от мыса Горн по Андам, Скалистым горам до Берингова пролива, по восточному нагорью Азии, пересекает его в широтном направлении, а затем продолжается вдоль восточной окраины Африки к ее южной оконечности.

Водоразделы бассейнов океанов по отдельным материкам расположены следующим образом.

В Европе водораздел рек, принадлежащих к бассейну Северного Ледовитого океана, проходит от юго-западного побережья Норвегии по Скандинавскому нагорью, возвышенности Манселькя, между озерами Сегозеро и Онежским, Белым и Кубенским и далее по Северным Увалам, Уральскому хребту, хребту Пай-Хой.

Водораздел бассейнов рек Атлантического океана от юго-западного побережья Норвегии до озер Сегозеро и Онежского совпадает с водоразделом бассейнов рек Северного Ледовитого океана. Далее линия водораздела проходит между озерами Онежским и Белым, по Валдайской, Среднерусской и Приволжской возвышенностям, Ергеням и Главному Кавказскому хребту.

В Азии водораздел бассейнов рек, впадающих в Тихий океан, проходит от мыса Дежнева по хребтам Чукотскому, Колымскому, Джуг-джур, Становому, Яблоновому, Хэнтэй, по возвышенностям северной части пустыни Гоби и далее по хребтам Большой Хинган, Иныпань, Наныиань, Кукушили, Тангла, Хэндуаныпань, Билау (п-ов Малакка).

Водораздел бассейнов рек, текущих в Индийский океан, в Азии проходит от южной части Суэцкого канала к истоку р. Евфрат, по горам Загрос, плоскогорью Серхед, Гиндукуш, южной части Тибета до хребта Кукушили и далее по водоразделу Тихого океана.

Водораздел Северного Ледовитого океана в Азии проходит от северной оконечности суши в проливе Маточкин Шар, по хребтам Пай-Хой и Уральскому, междуречью рек Тобола, Тургая, Ишима, Казахскому мелкосопочнику, хребтам Тарбагатай, Монгольскому Алтаю, Танну-Ола, Хангай, Хэнтей и далее совпадает с водоразделом Тихого океана.

В Африке водораздел между бассейнами рек Индийского и Атлантического океанов проходит от Суэцкого канала (Суэцкий залив) по вершинам гор, расположенным вдоль Красного моря, по восточной части Абиссинского нагорья, далее к востоку от оз. Виктория, между озерами Танганьика и Ньяса, по горам Мучинга, между реками Конго и Замбези, Кубанго и Кунене, западнее и южнее оз. Этоша, по хребту Дамараленд, возвышенностям юго-западной и южной окраин пустыни Калахари, Драконовым горам до мыса Игольного.

В Северной Америке водораздел между Северным Ледовитым океаном и Тихим и Атлантическим океанами проходит от мыса Принца Уэльского (Аляска) по горным хребтам Брукс, Ричардсон, Селуин, Скалистые горы, по возвышенностям между реками Миссисипи и Нельсон, севернее озер Верхнего и Гурон, по полуострову Лабрадор.

Водораздел между Тихим и Атлантическим океанами проходит по Скалистым горам, верховьям рек Миссисипи и Саут-Саскачеван, по перешейку Теуантепек и далее до Панамского канала.

В Южной Америке водораздел Тихого и Атлантического океанов проходит от Панамского канала по Андам, через Магелланов пролив по о. Огненная Земля.

В Австралии водораздел между бассейнами рек Тихого и Индийского океанов проходит от мыса Йорк по Большому Водораздельному хребту до мыса Юго-Восточного.

Крупнейшие реки

Развитие речной сети связано с климатом, рельефом и геологическим строением местности. Распределение речной сети на Земле находится в тесной зависимости от степени расчлененности ее поверхности.

В зависимости от площади водосбора, длины и объема протекающей воды реки условно делятся на большие, средние и малые.

В табл.1 приведены сведения о крупных и средних реках, впадающих в моря и океаны, а также о крупных реках, впадающих во внутренние замкнутые моря (Волга, Амударья, Сырдарья и др.), озера (Или, Шари, Куперс-Крик и др.) и другие бессточные понижения местности (Сарысу, Окованго и др.).

Основные морфометрические сведения о крупных и средних реках, впадающих в океаны, моря и внутренние водоемы

Водный баланс материковой Азии и островов

водный азия орография климатический

Современный водный баланс Азии при относительном постоянстве вековых запасов воды определяется количеством поступающих на поверхность континента атмосферных осадков и соотношением величин расхода их на испарение и на сток поверхностным и подземным путем в океан. В среднем за многолетний период годовая сумма осадков составляет около 26 тыс. км³ (с учетом островов--32 тыс. км³), из них примерно 40--45% поступает в океан, а остальное тратится на испарение в пределах суши. Наблюдающиеся изменения вековых запасов воды практически не отражаются на водном режиме территории (отступание ледников в последние десятилетия) носят локальный характер (увеличение запасов подземных вод в районах интенсивного орошения; их уменьшение, главным образом вблизи больших городов, из-за чрезмерных водозаборов).

Таблица 3

Запасы пресных вод на территории Азии

Отличительной чертой водного баланса Азии являются заметные различия между величинами формирующегося в ее пределах речного стока и притока в океан как из-за наличия обширных замкнутых областей внутреннего стока, так и из-за потерь воды реками, текущими в океан транзитом через засушливые территории. Естественный процесс потерь русловых вод на испарение (непосредственно или после просачивания их в почву, а также с поверхности питаемых реками бессточных водоемов) усугубляется разбором воды на орошение. В Азии, где сосредоточено свыше 80% поливных земель мира, орошение существует с незапамятных времен. Поэтому естественные потери русловых вод на испарение в большинстве случаев трудно отделимы от потерь, связанных с орошением.

При среднем слое осадков, равном 631 мм (25,7 тыс. км³), формирующийся в пределах континента поверхностный сток составляет 265 мм, или 10,8 тыс. км³. Средний коэффициент стока для континента, рассчитанный исходя из количества стекающих за его пределы речных вод, равняется 0,39. Потери речных вод на испарение в области внутреннего стока, а также в засушливой части южного материкового склона составляют в среднем для континента 17 мм.

Рис. 3 Внутригодовое изменение условий водообеспеченности в различных районах Азии [ ]

а -- экваториальные, избыточно увлажненные районы

б -- муссонные, сезонно избыточного увлажнения (г. Калькутта),

в -- умеренных широт, достаточного увлажнения (г. Тобольск)

1 -- избыток водных ресурсов;

2 -- недостаток водных ресурсов;

3 -- речной сток;

4 -- дефицит влаги.

Подземный приток в океан, судя по полученным данным для области внешнего стока континента и островов, составляет примерно 570 км³, или 1,8% осадков. Для его формирования, помимо глубокой фильтрации атмосферных осадков, по-видимому, некоторое значение имеют потери речных вод на просачивание в пределах аллювиальных равнин, сложениях мощной толщей рыхлых отложений.

Водный баланс речных бассейнов

Исследования водного баланса отдельных речных водосборов имеют значение для понимания общих закономерностей водного режима континента.

Расчеты водного баланса речных бассейнов произведены выборочно, причем предпочтение отдавалось большим рекам.

Для областей внутреннего стока расчеты баланса в основном ограничены горными районами формирования стока, поскольку при выходе рек на равнины очертания их бассейнов становятся неопределенными. Невязки баланса, включающие, помимо погрешностей расчета, в ряде случаев также неучтенные потери стока, не выходят, как правило, за пределы 5--7% количества осадков.

Из рассмотренных четырех крупнейших рек бассейна Северного Ледовитого океана существенно выделяется р. Обь, для водного баланса которой характерен при сравнительно больших осадках низкий сток и повышенное испарение (коэффициент стока 0,24). К востоку от нее при таких же и даже меньших осадках условия стока существенно улучшаются в результате увеличения суровости климата, преобладания гор и широтного распространения многолетнемерзлых пород. В этом направлении коэффициенты стока резко возрастают, составляя для Енисея 0,42 и для Колымы 0,50.

Водный баланс бассейнов рек Тихоокеанского склона при большой меридиональной его протяженности существенно различен. Для речных бассейнов Крайнего Севера (реки Камчатка, Анадырь) характерен весьма высокий процент осадков, идущих на формирование стока (60-- 70%). Южнее расположенные большие реки (Амур, Хуанхэ), начинающиеся в глубине материка, в пограничных с полупустынями районах или даже частично пересекающих их (р. Хуанхэ), отличаются пониженными средними коэффициентами стока (0,30--0,15). В бассейне Хуанхэ значительны потери речного стока, как естественные, так и связанные с интенсивным использованием вод на орошение.

Фактически потери стока достигают большей величины, так как в верхней засушливой части бассейна ряд притоков не доносит своих вод до Хуанхэ. При переходе в пределы субтропической муссонной области величины всех составляющих водного баланса речных бассейнов резко возрастают, коэффициенты стока при этом повышаются до 0,40--0,50 (реки Янцзы, Чжуцзян, Хонгха, Меконг). Исключением является р. Менам, для бассейна которой характерно расходование более 80% осадков на испарение, что связано в основном с наличием здесь внутренних засушливых равнин. Низкий сток реки в устье объясняется, кроме того, большими естественными потерями речных вод на испарение (возможно, также на глубокое просачивание в пределах аллювиальной прибрежной низменности и плато Корат, сложенного пористыми песчаниками); около 6 км³ воды, или 15% стока, тратится на орошение рисовых полей.

Для речных бассейнов Индийского океанического склона наблюдается определенная тенденция понижения всех составляющих водного баланса (осадков, стока, испарения) в направлении с востока на запад и наряду с этим изменение самой структуры баланса из-за повышения удельного веса испарения в результате как особенностей природных условий, так и влияния хозяйственной деятельности человека. Если в бассейнах рек восточной части склона (Салуина, Иравади, Брахмапутры) более половины осадков идет на формирование стока, в центральной (Ганг и реки полуостровной Индии) --около 35%, то в западной части склона примерно лишь 20% осадков поступает в океан в виде речного стока (реки Инд, Шатт-эль-Араб).

Для значительного числа рек имеет место существенное несовпадение общей величины стока, формирующегося в пределах бассейнов, с расходами воды в устьях из-за потерь речных вод на испарение, а также на просачивание ниже зоны дренирования гидрографической сетью. К числу таких рек принадлежат рассмотренная ниже речная система Ганга, Брахмапутры и Мегхны и реки Инд и Шатт-эль-Араб.

В бассейне Ганга, Брахмапутры и Мегхны, согласно выполненным расчетам, не достигает общего их устья 170 км³ воды в год. Примерно 80 км³ воды можно с достаточным основанием отнести к потерям на испарение, связанным с использованием ежегодно около 150 км³ воды Ганга на орошение 11 млн. га земель. Остальная часть потерь стока (примерно 90 км³ в год), по-видимому, является следствием просачивания речных вод (во время паводочных разливов) в мощную толщу (до 500--600 м) песчано-галечных отложений, распространенных по долинам Ганга, Брахмапутры и их притоков. Значительная часть просочившихся вод, вероятно, подземным путем попадает в океан. Ориентировочная величина потерь речных вод на глубокое просачивание и отток подземным путем в океан входит в невязку баланса, достигающую в данном случае 104 мм (7% осадков).

Сток Инда в устье в два с лишним раза меньше общего стока, формирующегося в бассейне. Основное питание река получает в горных областях Гималаев и Гиндукуша. Здесь при средних осадках 900 мм суммарный сток, складывающийся из расходов собственно Инда по выходе из гор (пункт Калабаг) и его гималайских притоков, составляет 503 мм, или 208 км³. Общий объем стока в бассейне равняется 220 км³, из которых только 94 км³ поступает в океан. Основная причина больших потерь стока--интенсивный разбор речных вод на орошение. Бассейн Инда занимает первое место в мире по размерам орошаемой площади (свыше 12 млн. га) и по количеству используемой для этой цели воды (примерно 70% годового стока). Потери на орошение составляют около 100 км³/год, или 77% общей их величины, равной 126 км³/год. Естественные потери речных вод на испарение во время паводочных разливов составляют примерно 28 км³.

Оценка водного баланса отдельных рек Атлантического склона континента, являющихся сравнительно небольшими водотоками, выполнена сугубо приближенно. Судя по данным для рек Эль-Аси (Оронт), Кызыл-Ирмак и Риони, воднобалансовые характеристики заметно меняются в зависимости от географического положения водосборов. Наиболее благоприятными условиями увлажнения отличаются реки Кавказского Причерноморья. В бассейне Риони при осадках 1700 мм на долю стока приходится примерно 55% их величины. Резко снижаются коэффициенты стока рек, стекающих с подветренных склонов хребтов и на своем пути к морю пересекающих засушливые равнины, в пределах которых, помимо естественных потерь речных вод, имеет место разбор на орошение (р. Кызыл-Ирмак).

В присредиземноморской части Ближнего Востока, характеризующейся жарким климатом, более 70--80% осадков расходуется на испарение. При средних осадках в бассейне р. Эль-Аси, равных 500 мм, коэффициент стока составляет 0,23.

В областях внутреннего стока, как указывалось, границы бассейнов по выходе рек из гор на равнины становятся неопределенными. Поэтому для рассмотренных рек приведены данные только для горных частей водосборов, где формируется их сток. Для горных областей Амударьи и Сырдарьи характерны сравнительно высокие значения коэффициентов стока (в среднем около 0,45). При осадках 600--650 мм суммарный объем стока этих рек составляет примерно 115 км³/ год. Вследствие большей засушливости климата формирование стока рек Аксу, Хотана, Яркенда (составляющих р. Тарим) происходит в основном только в высокогорной части хребтов Каракорум, Куньлунь и Памир на сравнительно небольшой площади. Общая величина стока этих рек--около 30 км³/ год, или примерно 170 мм, при количестве осадков 450 мм. При почти таких же осадках сток р. Гильменд (с притоками) значительно меньше--около 120 мм, что объясняется меньшими высотами области формирования стока (отроги Гиндукуша) и более южным ее положением.

Довольно четкое представление о соотношении элементов водного баланса как внутри рассмотренных бассейнов больших рек, так и по территории континента в целом дает карта коэффициентов стока. Наиболее высокие коэффициенты стока (0,60-- 0,70 и более) характерны для хорошо увлажненных наветренных склонов горных систем. По мере уменьшения количества осадков и при наличии благоприятных условий для их испарения коэффициенты стока заметно снижаются, достигая в полупустынях и пустынях почти нулевых значений. Граница между областями преимущественного расходования осадков на формирование речного стока и на испарение, совпадающая с изолинией коэффициента стока 0,50, имеет довольно сложные очертания. Преобладание в расходной части баланса стока над испарением наблюдается примерно только на 25% площади континента (главным образом юго-восточная часть Азии с прилегающими островами и горные районы). Однако эта сравнительно небольшая по площади, но сильно увлажненная территория оказывает определяющее влияние на соотношение элементов водного баланса всей Азии, выражающееся, в частности, в высоком среднем значении коэффициента стока (0,42).

Размещено на Allbest.ru