Озера и их водный баланс

Озера вместе с искусственно созданными водоемами – водохранилищами образуют особый класс водных объектов, режим которых предопределен особенностями их геометрии: большими площадями зеркала и большими площадями поперечных сечений.

Вследствие этих особенностей озера и водохранилища отличаются слабостью и неупорядоченностью течений, развитым ветровым волнением и малыми амплитудами колебания уровней. Исключение в последнем отношении составляют лишь некоторые водохранилища высоконапорных гидростанций.

Озера по своему происхождению делятся на котловинные, запрудные и пойменные. Озера первого из этих видов образовались в результате заполнения водой глубоких впадин земной поверхности. Эти впадины могут быть результатами тектонической деятельности или могут быть выпаханы материковыми льдами. Наиболее глубокие озерные котловины, как, например, в нашей стране котловины озера Байкал и озера Иссык-Куль, имеют тектоническое происхождение. Котловины крупнейших пресноводных озер Европы – Ладожского и Онежского образовались в результате совместного действия тектонических процессов и движения льдов.

Запрудными называются озера, которые возникли вследствие обвала горных пород, преградившего путь речному потоку. Таково известное кавказское озеро Рида. К запрудным относят также озера, которые формируются на побережьях морей в результате перекрытия песчаной косой входа в мелководный залив. Пойменные озера – это заполненные водой старицы – остатки прежнего речного русла, утратившие связь с современным руслом реки. Пойменные озера имеют малые размеры и недолговечны.

По химическому составу вод озера делятся на пресноводные и соленые. По режиму водообмена они разделяются на проточные и непроточные.

Часть озерной котловины, заполняющаяся водой, называется ложем озера, или озерной чашей. Незатапливаемая часть котловины, т.е. часть, расположенная выше воздействия волноприбоя при наивысшем уровне, называется береговым склоном. Далее вниз идут части озерного ложа: побережье, в пределах высот которого совершаются колебания уровней, подводная береговая отмель, выполненная материалом обрушения берегов и, наконец, глубинная часть (рис. 45).

Реки, впадающие в озеро, формируют из своих наносов дельты и бары. Количество притоков озера может быть различным, но сток из него
(у проточных озер) всегда имеет только один канал.

Рис. 45. Строение озерной котловины: I – береговой склон; II – побережье; III – береговая отмель; IV – глубинная часть

Таблица 8

Площади зеркала, объемы и средние глубины крупнейших озер СССР

Геометрическими характеристиками озера служат его площадь зеркала, длина береговой линии, объем, средняя и наибольшая глубины. Все эти величины, в особенности площадь зеркала, меняются при колебаниях уровня. Однако у больших озер эти изменения относительно малы. Площадь зеркала, объемы и средние глубины крупнейших озер СССР приведены в табл. 8. По своей площади и объему Каспийское море является величайшим внутренним водоемом земного шара. Самым глубоким озером земного шара является Байкал. Его максимальная глубина составляет 1700 м. Байкалу же принадлежит первое место среди озер мира по объему пресной воды.

Баланс воды в озерах и водохранилищах за год или за другой выделенный отрезок времени выражается уравнением

, (90)

где: V_{пр. пов} – объем поверхностного притока воды в озеро;

V_{пр. подз} – объем подземного притока;

V_ос – объем осадков, выпавших на поверхность озера;

V_кон – объем влаги, сконденсировавшейся на поверхности озера;

V_ст – объем стока из озера;

V_исп – объем испарившейся воды;

DV – изменение объема воды в озере за данный отрезок времени.

Члены баланса V_{пр. подз} и V_кон обычно малы в сравнении с остальными и в расчетах ими часто пренебрегают. У непроточных озер V_ст = 0 и, если уровень воды в озере не меняется, весь приход воды теряется на испарение. Важной характеристикой водного режима озер служит отношение объема среднего годового прихода воды в озеро к среднему объему воды в озере. У проточных озер в качестве такой характеристики часто используется отношение объема стока к объему воды в озере. Эти величины называются коэффициентами водообмена. Их значения меняются у разных озер в широких пределах. У больших озер они выражаются в 10^-2 (у Ладожского озера k_в = 0; у Онежского озера k_в = 0,05), у средних и малых они могут быть значительно больше единицы (у озера Ильмень k_в = 3,8).