Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

10.3: Водний баланс

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    38466

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Водний баланс - це облік входів і виходів води. Водний баланс місця, будь то сільськогосподарське поле, вододіл або континент, можна визначити шляхом розрахунку змін на вході, виході та зберіганні води на поверхні Землі. Основним надходженням води є опади, а вихід - випаротранспірація. Географ К.В. Торнтуейт (1899-1963) став піонером підходу водного балансу до аналізу водних ресурсів. Він та його команда використовували методологію водного балансу для оцінки потреб у воді для зрошення та інших питань, пов'язаних з водою.

    Водний баланс

    Щоб зрозуміти концепцію водного балансу, потрібно почати з різних його складових:

    Опади (P). Опади у вигляді дощу, снігу, мокрого снігу, граду і т.д. становлять в першу чергу подачу води на поверхню. У деяких дуже сухих місцях вода може подаватися росою і туманом.

    Фактична випаровування (АЕ). Випаровування - це зміна фази від рідини до газу, що виділяє воду з мокрої поверхні в повітря вище. Аналогічно транспірація являє собою фазову зміну, коли вода випускається в повітря рослинами. Випаровування - це комбінований перенесення води в повітря шляхом випаровування і транспірації. Фактичне випаровування - це кількість води, що доставляється в повітря від цих двох процесів. Фактичне випаровування - це вихід води, який залежить від наявності вологи, температури і вологості. Подумайте про фактичне випаровування як «використання води», тобто воду, яка фактично випаровується та транспірується, враховуючи екологічні умови місця. Фактичне випаровування збільшується з підвищенням температури, до тих пір, поки є вода для випаровування і для рослин. Кількість випаротранспірації також залежить від того, скільки води є, що залежить від польової місткості грунтів. Іншими словами, якщо немає води, ні випаровування, ні транспірація не може відбуватися.

    водний бюджет
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Водний баланс ґрунту (Після Strahler & Strahler, 2006)

    Потенційна випаровування (ПЕ). Екологічні умови на місці створюють попит на воду. Особливо у випадку з рослинами, оскільки споживання енергії збільшується, зростає і потреба у воді для підтримки життєвих процесів. Якщо ця вимога не буде виконана, можуть виникнути серйозні наслідки. Якщо потреба у воді значно перевищує ту, яка є фактичною, переважають умови вологості сухого ґрунту. Природні екосистеми адаптувалися до вимог, що пред'являються до води.

    Потенційна випаровування - це кількість води, яка б випаровувалася при оптимальному наборі умов, серед яких необмежена подача води. Подумайте про потенційне випаровування «потреби у воді». Іншими словами, це була б вода, необхідна для випаровування та транспірації, враховуючи місцеві умови навколишнього середовища. Одним з найважливіших факторів, що визначають потребу у воді, є сонячна радіація. Зі збільшенням споживання енергії збільшується попит на воду, особливо з боку рослин. Незалежно від того, чи є в грунті вода чи ні, рослина все одно вимагає води. Якщо у нього немає доступу до води, рослина, швидше за все, засохне і загине.

    Зберігання вологи в грунті (ST). Зберігання ґрунтової вологи відноситься до кількості води, що утримується в грунті в будь-який конкретний час. Кількість води в ґрунті залежить від властивостей ґрунту, таких як текстура ґрунту та вміст органічних речовин. Максимальна кількість води, яку може вмістити грунт, називається місткістю поля. Дрібнозернисті ґрунти мають більшу польову місткість, ніж крупнозернові (піщані) ґрунти. Таким чином, для фактичного випаровування з дрібних ґрунтів доступно більше води, ніж крупнозернисті. Верхньою межею зберігання ґрунтової вологи є місткість поля, нижня межа - 0, коли грунт висохла.

    Зміна зберігання вологи в грунті (ΔST). Зміна зберігання вологи в грунті - це кількість води, яка додається або видаляється з того, що зберігається. Зміна сховища ґрунтової вологи падає між 0 і місткістю поля.

    Дефіцит (D) Дефіцит вологи в ґрунті виникає, коли потреба у воді перевищує ту, яка є фактично доступною. Іншими словами, дефіцит виникає, коли потенційна евапотранспірація перевищує фактичну евапотранспірацію (PE>AE). Нагадуючи, що ПЕ - це попит на воду, а AE - це фактичне використання води (що залежить від того, скільки води насправді є), якщо ми вимагаємо більше, ніж у нас є, ми відчуємо дефіцит. Але дефіцит виникає лише тоді, коли грунт повністю висохне. Тобто зберігання вологи в грунті (ST) повинно бути 0. Знаючи величину дефіциту, можна визначити, скільки потрібно води з джерел зрошення.

    Надлишок (S) Надлишок води виникає, коли P перевищує ПЕ і грунт знаходиться на своїй польовій ємності (насиченою). Тобто у нас більше води, ніж нам насправді потрібно використовувати, враховуючи екологічні умови на місці. Надлишок води не можна додавати до ґрунту, оскільки ґрунт має свою польову потужність, тому він стікає з поверхні. Надлишковий стік часто потрапляє в сусідні потоки, що призводить до збільшення скидання потоку. Знання надлишкового стоку може допомогти прогнозувати потенційне затоплення сусідніх потоків.