Водный баланс

Водный баланс континента Северная Америка складывается из осадков, выпадающих на его территории, речного и ледникового стока, стока подземных вод, не дренируемых реками, в океан и суммарного испарения, изменения вековых запасов ледниковых и глу­боких подземных вод. Представления о характере изменения веко­вых запасов льда Арктики противоречивы, и поэтому они не могут быть учтены в водном балансе. Сработка запасов подземных вод, со­ставляющих в целом для континента 4,3*10⁶ км³, имеет место в южной части материка (Калифорния, атлантические провинции США, Мексика и пр.), где подземные воды интенсивно используются на орошение, промышленное и бытовое водоснабжение. Водозабор из некоторых подземных бассейнов во много раз превышает пополнение, вследствие чего их уровень снижен на несколько десятков метров. Од­нако интенсивная эксплуатация подземных вод носит локальный ха­рактер и доля срабатываемых подземных вод в приходной части ба­ланса континента весьма незначительна (менее 1% осадков). Континент с островами получает в среднем осадков—756 мм. Из них 324 мм, или 43%, идет на формирование речного стока в океан, а 418 мм (55%) расходуется на испарение. Приток в океан на 4%, или 355 км³, меньше величины стока на кон­тиненте вследствие естественных потерь стока (на испарение из русел рек, в областях внутреннего стока, фильтрацию в аллювиальные отло­жения на устьевых участках рек) и хозяйственной деятельности чело­века (испарение из водохранилищ, орошение и потери воды при техно­логических процессах в промышленности и пр.).

Потери на испарение в областях внутреннего стока Северной Аме­рики ввиду их незначительной площади и малой увлажненности неве­лики и составляют всего 15 км³. Влияние человека на естественный водный баланс территории наиболее сильно проявляется в аридных и полуаридных областях. По оценке американских гидрологов, безвоз­вратные потери речных вод при использовании их на орошение и дру­гие хозяйственные нужды составляли в США около 100 км³ . Потери речных вод в Мексике можно оценить при­мерно в 20 км³.

Природные условия островов, тяготеющих к материку, весьма раз­нообразны. Подавляющая часть их (84% по площади) сосредоточена севернее 60° с. ш. Осадки на территории этих островов (Гренландия, Канадский Арктический архипелаг и пр.) составляют всего 336 мм (1200 км³); сток при таких осадках довольно значительный и состав­ляет 83% их суммы—280 мм (1000 км³), так как потери стока с по­верхности островов, покрытой большую часть года снегом и льдом, невелики—56 мм (200 км³). На островах же Карибского моря соот­ношение составляющих водного баланса совершенно иное. Из выпа­дающих 1400 мм и более осадков 70—80% расходуется на испарение и инфильтрацию в широко распространенные здесь закарстованные по­роды. Самый высокий сток и низкое относительно осадков испарение на островах Тихого океана. Так, например, водный баланс о. Ванкувер следующий: осадки 2900 мм, сток 2600 мм, испарение— 450 мм, невязка баланса 150 мм.

Воднобалансовые характеристики отдельных океанических склонов континента отличаются довольно сильно из-за различия их климата, рельефа, почвенных и геологических условий.

Склон Северного Ледовитого океана увлажнен менее других. Отри­цательный тепловой баланс, характерный здесь для большей части года, широкое распространение многолетнемерзлых пород и ледников обусловливают низкое испарение и относительно высокий коэффициент стока. Из 457 мм осадков (4220 км³), выпадающих на эту территорию, 221 мм (2040 км³), или 48%, стекает, остальная часть—235 мм (2170 км³)—испаряется.

Североамериканская часть бассейна Тихого океана—почти исклю­чительно горная область, протягивающаяся узкой полосой от 80 до 66° с. ш. и являющаяся наиболее контрастной по природным условиям. В нее входят самые увлажненные и самые засушливые районы конти­нента (южная часть Аляски и так называемый полюс сухости — пу­стыня Махове). Средние величины элементов водного баланса этого склона (с островами) следующие: осадки 880 мм (4810 км³), сток по­верхностных вод в океан 465 мм (2540 км³), суммарное испарение 381 мм (2080 км³), коэффициент стока 0,53. Наиболее высокий коэффи­циент стока по сравнению со склонами других океанических бассейнов объясняется горным рельефом и большими уклонами бассейнов рек. Часть стока со склона 242 км³ не доходит до океана, теряясь в аллювиальных отложениях и главным образом на испарение в аридных районах с широко развитым орошаемым земледелием.

По оценке Совета по водным ресурсам США, водозабор речных и подземных вод в тихоокеанских штатах составлял 115 км³, из которых 54 км³ безвозвратно терялось на испарение.

Атлантический склон Северной Америки охватывает районы муссонного климата, в большинстве случаев хорошо увлажненные, с широким распространением осадочных пород и интенсивным развитием карста. Эти природные особенности сказываются на водном балансе данного склона, обусловливая низкий коэффициент стока поверхностных вод и значительный подземный сток в океан. При средней величине осадков 978 мм (9280 км³) сток поверхностных вод равен всего 344 мм, коэффи­циент стока 0,35, испарение 617 мм (5860 км³). Потери речных воднасклоне составляют 12 мм (113 км³).

Наименьшие потери осадков на испарение наблюдаются на юге Аляски в Тихоокеанском побережье Канады. Короткие, но многовод­ные реки этого района—Коппер, Насс, Скина—сбрасывают в океан 70—80% осадков, выпадающих в их бассейнах. При среднем количе­стве осадков 1350—1770 мм сток в бассейнах этих рек составляет 1000—1450 мм, а потери на испарение—всего 290—360 мм.

В обильно увлажненных речных бассейнах на юге континента (реки Грихальва, Тераба) баланс влаги иной. Большое количество солнечной радиации, получаемой этими широтами, обусловливает большие потери осадков на испарение (1000 мм и более). Так, например, в бассейне р. Грихальвы при осадках 2050 мм речной сток составляет 860 мм (ко­эффициент стока 0,54), а потери на испарение—1300 мм. В южных аридных районах, где энергетические возможности испарения значи­тельно превышают осадки, сток очень мал, коэффициенты стока сни­жаются до 0,10—0,15 и менее и распределение влаги в бассейнах рек в основном происходит между осадками и испарением (реки Рио-Гранде-де-Сантьяго, Бальсас, Рио-Браво-дель-Норте, Миссури).

Бассейны рек Атлантического склона США, от р. Миссисипи до р. Св. Лаврентия, характеризуются умеренными условиями увлажне­ния, стока и испарения (реки Мобил, Апалачикола, Саскуэханна, Св. Лаврентия). Осадки здесь колеблются от 1000 до 1500 мм, сток 350—500 мм, испарение 600—1000 мм, коэффициенты стока 0,30—0,70.

В северных районах испарение практически равно испаряемости. При относительно небольших осадках происходит переувлажнение реч­ных водосборов, интенсивное развитие озер, болот. Заболачивание бас­сейнов ухудшает условия стока. С другой стороны, наличие здесь многолетнемерзлых пород приводит к увеличению коэффициентов стока. В озерных и заболоченных бассейнах на западном побережье Гудзонова залива (реки Черчилл, Телон) осадки равны 350—500 мм, сток 130—150 мм, испарение 240—360 м,м, коэффициенты стока 0,30—0,40. На арктических островах, на ледниках, коэффициенты стока возра­стают до значений, близких к единице (некоторые потери на испарение компенсируются конденсацией).

Экономическое освоение природных ресурсов континента, сопровож­дающееся интенсивным водопотреблением, оказало влияние на соотно­шение элементов водного баланса ряда речных бассейнов. Наиболее сильно это влияние проявляется на аридном Юго-Западе США, основ­ной водной артерией которого является р. Колорадо. Сток этой реки в настоящее время полностью зарегулирован многочисленными водо­хранилищами. Интенсивное гидротехническое строительство в бас­сейне р. Колорадо началось в 1922 г. после заключения договора между использующими ее сток штатами США и Мексикой. Согласно договору, бассейн разделен на два водноресурсных района: Верхне-Колорадский и Нижне-Колорадский, каждому из которых представля­ется право на 9,2 км³ воды в год; Мексика получает 1,8 км⁵ в год.

Средний годовой сток р. Колорадо в океан, учитывая использование его вод почти на 100%, снизился с 23 до 0,15 км³. Основным потребите­лем (94% водозабора) является орошение, безвозвратные потери на испарение при котором достигают 60%. Безвозвратным для бассейна р. Колорадо является и водозабор на водоснабжение городов Лос-Анд­желес и Сан-Диего (около 1 км³ в год) с дальнейшим сбросом сточных вод в океан.

Ощутимо влияние человека и на водный баланс отдельных участ­ков бассейна крупнейшей реки континента—Миссисипи. Бассейн реки богат природными ресурсами и играет ведущую роль в экономике США. В пределах его территории сосредоточено около половины насе­ления Соединенных Штатов, здесь расположены плодороднейшие сельскохозяйственные районы—центры хлопководства, производства риса, кукурузы, многочисленные промышленные предприятия. Миссисипи— «отец вод» (так называли ее еще индейцы) — является основной вод­ной артерией континента.

Интенсивное экономическое освоение природных ресурсов бассейна началось в 30-х годах нашего столетия. Для удовлетворения нужд про­мышленности и транспорта был создан комплекс водохранилищ на ре­ках Теннесси и Камберленд. В 1945 г. приступили к реализации гран­диозного проекта комплексного водохозяйственного строительства в бассейне р. Миссури. Этот комплекс предусматривал сооруже­ние на р. Миссури и ее притоках 52 крупных водохранилищ общей ем­костью 135 км³. По оценке Совета по водным ресурсам США годовая величина водозабора в бассейнах рек Теннесси и Огайо соста­вила 47 км³, а в бассейнах рек Миссури и Арканзаса —40км³. Воды левобережных притоков, используемые в основном для нужд промышленности и теплоэнергетики, в значительной степени возвра­щаются обратно в реки; большая часть водозабора из бассейнов рек Миссури и Арканзаса, поступающих в оросительные системы, теряется на испарение. Суммарные безвозвратные потери в бассейне р. Мисси­сипи составили в 1965 г. 28 км³ (9 мм).

Наиболее сильно изменен водный баланс в бассейне р. Миссури: средний слой годового стока здесь снизился с 82 до 51 мм, а испарение возросло с 492 до 523 мм.

Своеобразен водный баланс р. Св. Лаврентия. Богатейшие природ­ные ресурсы, громадные запасы пресных вод и хорошая связь с океа­ном способствовали концентрации населения и интенсивному экономи­ческому развитию этого района. В настоящее время здесь сосре­доточено около 11 % населения Северной Америки и такие крупные промышленные и населенные центры, как Чикаго, Детройт, Кливленд, Буффало, Монреаль и пр. Верхняя и центральная части бассейна (40% площади) заняты системой Великих озер, оказывающих большое влия­ние на его водный баланс. Река Св. Лаврентия практически является дренирующей артерией этой системы, сбрасывающей избыток воды в океан. Из 1036 мм (1330 км³) получаемых бассейном осадков 340 мм (439 км³), или 33%, составляет речной сток, а большую часть (67%) — испарение, равное 625 мм (805 км³).

Испарение с водной поверхности озер выше, чем с примыкающей к ним суши. Поэтому Великие озера являются своеобразным расточи­телем влаги, поступающей с их бассейна. Расчеты показали, что сред­ний слой стока с поверхности бассейна р. Св. Лаврентия (исключая площадь зеркала озер) составляет 416 мм, т. е. на 76 мм выше факти­ческого их стока.

Бассейн р. Колумбии — один из важнейших в хозяйственном отно­шении на материке Северная Америка. Расположенный целиком в вы­сокогорной части Кордильер бассейн обладает громадными запасами гидроэнергии, освоение которой было начато в 1933 г. сооружением крупнейших ГЭС Гранд-Кули и Бонневил суммарной мощностью около 3 млн. кВт. В настоящее время в бассейне сооружено 75 ГЭС общей мощностью около 20 млн. кВт. Водозабор в бассейне Колумбии, в ос­новном на нужды орошения, составлял в 1965 г. 41 км³ год, а безвозвратные потери—15 км³. В переводе в средний слой стока это составляет 22 мм. Таким образом, развитие поливного земледелия ока­зало ощутимое влияние на водный баланс бассейна, снизив речной сток и соответственно увеличив испарение. Величины элементов вод­ного баланса этого бассейна в настоящее время составляют: осадки 780 мм (522 км³), речной сток 375 мм (251 км³), испарение 350 мм (234 км³), коэффициент стока 0,48.

Дата добавления: 2015-07-02