Водосборный бассейн — это участок земли, где все текущие поверхностные воды сходятся в одной точке, например, в устье реки , или впадают в другой водоем , например, в озеро или океан . Бассейн отделен от соседних бассейнов периметром, дренажным водоразделом , [1] состоящим из ряда возвышенностей, таких как хребты и холмы . Бассейн может состоять из более мелких бассейнов, которые сливаются в местах слияния рек , образуя иерархическую структуру . [2]
Другими терминами для водосборного бассейна являются водосборный бассейн , водосборный бассейн , водосборный бассейн , речной бассейн , водный бассейн , [3] [4] и имплювий . [5] [6] [7] В Северной Америке их обычно называют водоразделом , хотя в других англоязычных местах «водораздел» используется только в своем первоначальном смысле, а именно в дренажном водоразделе.
Границы водосборного бассейна определяются путем разграничения водоразделов , что является общей задачей в области экологической инженерии и науки.
В закрытом водосборном бассейне, или бессточном бассейне , вместо того, чтобы течь в океан, вода сходится к внутренней части бассейна, известной как раковина , которая может быть постоянным озером, высохшим озером или точкой, где поверхностные воды теряются . метро . [8]
Водосборные бассейны аналогичны, но не идентичны коду гидрологической единицы , которые представляют собой водосборные площади, очерченные таким образом, чтобы встроиться в многоуровневую иерархическую дренажную систему . Гидрологические единицы определяются так, чтобы иметь несколько входов, выходов или поглотителей. В строгом смысле все водосборные бассейны являются гидрологическими единицами, но не все гидрологические единицы являются водосборными бассейнами. [8]
Около 48,71% суши земного шара стекает в Атлантический океан . [ нужна цитата ] В Северной Америке поверхностные воды стекают в Атлантику через бассейны реки Святого Лаврентия и Великих озер , восточное побережье Соединенных Штатов, канадские Приморья и большую часть Ньюфаундленда и Лабрадора . Почти вся Южная Америка к востоку от Анд также впадает в Атлантику, как и большая часть Западной и Центральной Европы и большая часть западной части Африки к югу от Сахары , а также Западная Сахара и часть Марокко .
Два крупнейших средиземноморских моря мира также впадают в Атлантику. Бассейн Карибского моря и Мексиканского залива включает большую часть внутренних территорий США между Аппалачами и Скалистыми горами , небольшую часть канадских провинций Альберта и Саскачеван , восточную часть Центральной Америки , острова Карибского моря и Персидского залива, а также небольшую часть северной части Южной Америки. Бассейн Средиземного моря с Черным морем включает большую часть Северной Африки , восточно-центральной Африки (через реку Нил ), Южную , Центральную и Восточную Европу , Турцию и прибрежные районы Израиля , Ливана и Сирии .
Северный Ледовитый океан осушает большую часть Западной Канады и Северной Канады к востоку от Континентального водораздела , северную Аляску и части Северной Дакоты , Южной Дакоты , Миннесоты и Монтаны в США, северное побережье Скандинавского полуострова в Европе, центральную и северную часть. Россия, а также части Казахстана и Монголии в Азии , что составляет около 17% территории мира. [9]
Чуть более 13% суши в мире впадает в Тихий океан . [9] Его бассейн включает большую часть Китая, восточную и юго-восточную часть России, Японию, Корейский полуостров , большую часть Индокитая, Индонезию и Малайзию, Филиппины, все острова Тихого океана , северо-восточное побережье Австралии , а также Канаду и США. к западу от континентального водораздела (включая большую часть Аляски), а также западную часть Центральной Америки и Южную Америку к западу от Анд.
Водосборный бассейн Индийского океана также занимает около 13% суши Земли. Она осушает восточное побережье Африки, побережья Красного моря и Персидского залива , Индийский субконтинент , Бирму и большую часть Австралии . [10]
Пятью крупнейшими речными бассейнами (по площади), от самого большого до самого маленького, являются бассейны Амазонки ( 7 млн км 2 ), Конго (4 млн км 2 ), Нила (3,4 млн км 2 ), Миссисипи (3,22 млн км 2 ). ) и Рио-де-ла-Плата (3,17 млн км 2 ). Тремя реками, которые истощают больше всего воды, от большей к меньшей, являются реки Амазонка, Ганг и Конго. [11]
Бессточный бассейн - это внутренние бассейны, которые не впадают в океан. Бессточные бассейны покрывают около 18% суши Земли. Некоторые бессточные бассейны впадают в Эндорейское озеро или Внутреннее море . Многие из этих озер являются эфемерными или резко различаются по размеру в зависимости от климата и притока. Если вода испаряется или просачивается в землю на ее конце, эта территория может иметь несколько названий, например, плайя, соляная равнина, высохшее озеро или щелочной сток .
Крупнейшие бессточные бассейны находятся в Средней Азии , включая Каспийское море , Аральское море и множество более мелких озер. Другие бессточные регионы включают Большой бассейн в США, большую часть пустыни Сахара , водосборный бассейн реки Окаванго ( бассейн Калахари ), высокогорье возле Великих африканских озер , внутренние районы Австралии и Аравийского полуострова , а также части Мексики. и Анды . Некоторые из них, такие как Большой Бассейн, представляют собой не отдельные водосборные бассейны, а совокупность отдельных, смежных закрытых бассейнов.
В бессточных водоемах , где испарение является основным средством потери воды, вода обычно более соленая, чем в океанах. Крайним примером этого является Мертвое море . [ нужна цитата ]
Водосборные бассейны исторически играли важную роль для определения территориальных границ, особенно в регионах, где водная торговля имела важное значение. Например, английская корона предоставила компании Гудзонова залива монополию на торговлю мехом во всем бассейне Гудзонова залива , в районе, называемом Землей Руперта . Биорегиональная политическая организация сегодня включает в себя соглашения государств (например, международные договоры и, в США, межгосударственные соглашения ) или других политических образований в конкретном водосборном бассейне по управлению водоемом или водоемами, в которые он стекает. Примерами таких межгосударственных соглашений являются Комиссия Великих озер и Агентство регионального планирования Тахо .
В гидрологии водосборный бассейн является логической единицей изучения движения воды в гидрологическом цикле . Процесс нахождения границы дренажа называется разграничением водораздела . Определение площади и протяженности водосборного бассейна является важным шагом во многих областях науки и техники.
Основная часть воды, сбрасываемой из устья бассейна, образовалась в виде осадков , выпавших на бассейн. [12] Часть воды, поступающей в систему подземных вод под водосборным бассейном, может течь к выходу другого водосборного бассейна, поскольку направления потока подземных вод не всегда совпадают с направлениями потока вышележащей дренажной сети. Измерение расхода воды из бассейна может производиться расходомером, расположенным на выходе из бассейна. В зависимости от условий водосборного бассейна, по мере выпадения осадков часть их просачивается непосредственно в почву. Эта вода либо останется под землей, медленно спускаясь вниз и в конечном итоге достигнув бассейна, либо она проникнет глубже в почву и консолидируется в водоносных горизонтах подземных вод. [13]
Протекая по бассейну, вода может образовывать притоки, изменяющие структуру суши. Существует три основных типа, на которые влияют камни и земля под ними. Порода, которая быстро разрушается, образует дендритные структуры, и они наблюдаются чаще всего. Два других типа узоров, которые образуются, — это решетчатые узоры и прямоугольные узоры. [14]
Данные дождемера используются для измерения общего количества осадков в водосборном бассейне, и существуют разные способы интерпретации этих данных. Если датчиков много и они равномерно распределены по площади с равномерным количеством осадков, хорошие результаты даст использование метода среднего арифметического . В методе многоугольников Тиссена водосборный бассейн разделен на многоугольники, при этом дождемер в середине каждого многоугольника считается репрезентативным для количества осадков на площади земли, включенной в этот многоугольник. Эти многоугольники создаются путем рисования линий между датчиками, а затем серединных перпендикуляров этих линий, образующих многоугольники. Изогетальный метод предполагает нанесение на карте контуров равного количества осадков . Вычисление площади между этими кривыми и сложение объема воды отнимает много времени.
Карты изохрон можно использовать, чтобы показать время, необходимое для того, чтобы сточные воды в водосборном бассейне достигли озера, водохранилища или водовыпуска, при условии постоянного и равномерного эффективного количества осадков. [15] [16] [17] [18]
Водосборные бассейны являются основной гидрологической единицей, рассматриваемой в речной геоморфологии . Водосборный бассейн является источником воды и наносов , которые перемещаются с возвышенностей по речной системе на понижения по мере изменения формы русла.
Водосборные бассейны имеют важное экологическое значение . Когда вода течет по земле и вдоль рек, она может собирать питательные вещества, отложения и загрязняющие вещества . Вместе с водой они переносятся к выходу из бассейна и могут влиять на экологические процессы как на пути следования, так и в принимающем водном источнике.
Современное применение искусственных удобрений, содержащих азот, фосфор и калий, повлияло на устья водосборов. Минералы переносятся по водосборному бассейну в устье и могут накапливаться там, нарушая естественный минеральный баланс. Это может вызвать эвтрофикацию , когда дополнительный материал ускоряет рост растений.
Поскольку водосборные бассейны представляют собой целостные образования в гидрологическом смысле, стало обычным управлять водными ресурсами на основе отдельных бассейнов. В американском штате Миннесота правительственные учреждения, выполняющие эту функцию, называются « водораздельными округами ». [19] В Новой Зеландии их называют водосборными панелями. Сопоставимые общественные группы, базирующиеся в Онтарио, Канада, называются природоохранными органами . В Северной Америке эта функция называется « управление водоразделом ». В Бразилии Национальная политика водных ресурсов, регулируемая Законом № 9.433 от 1997 года, определяет водосборный бассейн как территориальное подразделение управления водными ресурсами Бразилии.
Когда речной бассейн пересекает хотя бы одну политическую границу, будь то внутринациональную или международную границу, он определяется как трансграничная река . Управление такими бассейнами становится ответственностью разделяющих его стран. Инициатива бассейна Нила , OMVS для реки Сенегал , Комиссия по реке Меконг – вот несколько примеров механизмов, включающих управление общими речными бассейнами.
Управление общими водосборными бассейнами также рассматривается как способ построения прочных мирных отношений между странами. [20]
Водосборный бассейн является наиболее важным фактором, определяющим количество или вероятность наводнений .
Факторами водосбора являются: топография , форма, размер, тип почвы и землепользование (мощеные или крытые площади). Топография и форма водосборного бассейна определяют время, необходимое дождю для достижения реки, а размер водосборного бассейна, тип почвы и развитие определяют количество воды, достигающей реки.
Как правило, топография играет большую роль в том, насколько быстро сток достигнет реки. Дождь, выпадающий на крутых горных участках, достигнет основной реки в водосборном бассейне быстрее, чем на равнинных или слегка наклонных участках (например, с уклоном > 1%).
Форма будет способствовать скорости, с которой сток достигает реки. Для осушения длинного и тонкого водосбора потребуется больше времени, чем для осушения круглого водосбора. Водосборники благоприятны для окружающей среды
Размер поможет определить количество воды, попадающей в реку, поскольку чем больше водосбор, тем выше вероятность наводнений. Он также определяется исходя из длины и ширины водосборного бассейна.
Тип почвы поможет определить, сколько воды попадает в реку. Сток с водосборной площади зависит от типа почвы. Некоторые типы почв, такие как песчаные , очень хорошо дренируются, и осадки на песчаной почве, вероятно, будут поглощаться землей. Однако почвы, содержащие глину, могут быть почти непроницаемыми, и поэтому осадки на глинистых почвах будут стекать и увеличивать объемы паводков. После продолжительных дождей даже свободно дренируемые почвы могут стать насыщенными, а это означает, что любые дальнейшие осадки будут достигать реки, а не поглощаться землей. Если поверхность непроницаема, осадки создадут поверхностный сток, что приведет к более высокому риску наводнений; если почва проницаемая, осадки будут проникать в почву. [5]
Землепользование может способствовать увеличению объема воды, попадающей в реку, аналогично глинистым почвам. Например, осадки на крышах, тротуарах и дорогах будут собираться реками, практически не впитываясь в грунтовые воды . Водосборный бассейн — это участок земли, где все текущие поверхностные воды сходятся в одной точке, например, в устье реки, или впадают в другой водоем, например, в озеро или океан.
Эффективное управление тесно связано с правильным определением защитного периметра вокруг источников и активным регулированием землепользования на территории водосбора источника («имплювиум»).
Чтобы сохранить долгосрочную стабильность и чистоту природной минеральной воды, производители бутылок внедрили «политику защиты» имплювиумов (или водосборных территорий) своих источников. Водосборная площадь – это территория, на которой часть осажденной дождевой воды и/или
талого снега
, проникающая в недра, питает минеральный водоносный горизонт и, таким образом, способствует возобновлению ресурсов. Иными словами, выпавшая капля на территории имплювия может присоединиться к минеральному водоносному горизонту; ...
Некарстовый имплювий включает в себя все элементы земной поверхности и почвы, которые плохо проницаемы, по части которых вода течет, а в другой, в меньшей степени, просачивается. Этот поверхностный имплювий, если он существует, представляет собой первый уровень организации дренажной системы карстового бассейна.
