Водный и вещественный балансы

Уравнение водного баланса геосистем имеет следующий вид:

Х₁ + Х₂ + r = S_n – S_b + E + T + B_x + U ± W ± g, где

Х₁ – атмосферные осадки в жидкой фазе, Х₂ – атмосферные осадки в твёрдой фазе (снег); r – роса, S_b – поверхностный сток, S_n – внутрипочвенный сток, U – подземный сток, B_x – аккумуляция влаги в годовом приросте биомассы, W – накопление влаги в геосистеме, либо расход запасов, накопленных в предыдущий момент времени, Е – физическое испарение, Т – транспирация, g – фильтрационный поток поток воды из геосистемы и поток глубинных напорных вод.

Рисунок – Схема потоков вещества в лесной геосистеме. Обозначение потоков дано в тексте

Геофизический анализ движения воды в геосистеме включает рассмотрение осадков в жидкой и твердой фазе, перехват их кронами, метелевый перенос, физическое испарение и транспирацию, фильтрацию в почву, поверхностный, внутрипочвенный и грунтовый сток и т. д.

Как показатели структуры теплового баланса, так и отдельные члены водного баланса и показатели его структуры характеризуются тесной связью с зональными физико-географическими условиями и специфичны для каждого типа и подтипа ландшафта. Важнейшие показатели структуры водного баланса – коэффициент стока (Z/X, где Z – суммарный русловой сток ) и соотношение поверхностного и подземного стока .

Методы изучения водного баланса в основном экспериментальные или расчётные. Для изучения водного баланса относительно простых геосистем (фаций, подурочищ) организуют наблюдения на стоковых площадках (площадью 0,1 – 10 км²). На них помощи испарителей, индикаторов влажности, лизиметров (прибор для измерения глубины просачивания воды), инфильтрометров (для измерения скорости фильтрации), почвенных дождемеров и др. приборов определяют поверхностный, внутрипочвенный, почвенный сток, осадки, испарение, величину инфильтрации влаги и т. д. Массовые данные Гидрометеослужбы страны позволяют определить основные составляющие водного баланса более крупных физико-географических единиц – ландшафтов, провинций, подзон и зон.

Вещественный баланс. Его уравнение в геосистемах может быть записано так:

Mx + Mp + M t = Нп + Hs + Hu + Нр + Hδ +Hg,

где Мх – приход вещества с атмосферными осадками, Мр – приход вещества с воздушными потоками (турбулентным теплообменом), Мt – приход вещества автохтонного происхождения, с современными тектоническими движениями, G – приход (вынос) вещества с подземными водами, Нп – вынос вещества с поверхностным стоком, Hs – вынос вещества с внутрипочвенным стоком, Ни – вынос вещества с подземным стоком, Нр – вынос вещества с воздушными потоками, Hδ – вынос вещества с транспирацией, Hg – гравитационные (обвально-осыпные) потоки. Важной внутренней составляющей баланса вещества, указывающей на его перераспределение внутри геосистемы, является опад. Распределение указанных потоков вещества в геосистеме показано на рисунке.

Изучением составляющих балансового уравнения вещества (а для различных типов геосистем уравнения могут быть записаны и различной детальности и сложности) занимаются представители многих географических наук, особенно хорошо этот вопрос изучен и эрозиоведении. Перечислим лишь основные. Определение поступления вещества с осадками, в том числе со снегом, метод шпилек, основанный на замере уровня поверхности почвы в результате выноса вещества; метод микронивелирования, фотопрофилирования, метод короткодистанционной стереофотометрической съемки, метод стоковых площадок, оценка интенсивности выноса вещества по заилению небольших прудов, определение стока взвешенных и влекомых наносов и т. д.

Заключительным этапом геофизического изучения геосистем является построение общих вещественно-энергетических моделей функционирования природных и природно-антропогенных геосистем, выявление изменений в потоках вещества и энергии под воздействием антропогенной нагрузки на геосистемы.

ТЕМА: ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ГЕОЭКОЛОГИИ

1. Основы геохимии ландшафтов.

2. Фоновый геохимический мониторинг природной среды.

3. Использование методов геохимии ландшафтов для оценки состояния окружающей среды.

Дата добавления: 2014-01-07