Водосборный бассейн — это область 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, водоразделом , [1] состоящим из последовательности возвышенных объектов, таких как хребты и холмы . Бассейн может состоять из более мелких бассейнов, которые сливаются в местах слияния рек , образуя иерархическую структуру . [2]
Другие термины для водосборного бассейна — водосборная площадь , водосборный бассейн , водосборная площадь , речной бассейн , водный бассейн , [3] [4] и имплювий . [5] [6] [7] В Северной Америке их обычно называют водоразделом , хотя в других англоговорящих странах «водораздел» используется только в своем первоначальном смысле — водораздел.
Границы водосборного бассейна определяются путем разграничения водоразделов , что является распространенной задачей в области экологической инженерии и науки.
В закрытом водосборном бассейне, или бессточном бассейне , вода вместо того, чтобы течь в океан, собирается во внутренней части бассейна, известной как сток , который может быть постоянным озером, сухим озером или точкой, где поверхностные воды теряются под землей . [8]
Водосборные бассейны похожи, но не идентичны гидрологическому коду единицы , который представляет собой водосборные площади, разграниченные таким образом, чтобы вкладываться в многоуровневую иерархическую дренажную систему . Гидрологические единицы определяются так, чтобы допускать множественные входы, выходы или стоки. В строгом смысле, все водосборные бассейны являются гидрологическими единицами, но не все гидрологические единицы являются водосборными бассейнами. [8]
Около 48,71% суши мира имеет сток в Атлантический океан . [ требуется ссылка ] В Северной Америке поверхностные воды стекают в Атлантический океан через реку Святого Лаврентия и бассейны Великих озер , восточное побережье США, канадские приморские провинции и большую часть Ньюфаундленда и Лабрадора . Почти вся Южная Америка к востоку от Анд также имеет сток в Атлантический океан, как и большая часть Западной и Центральной Европы и большая часть западной Африки к югу от Сахары , а также Западная Сахара и часть Марокко .
Два крупнейших средиземных моря мира также впадают в Атлантику. Бассейн Карибского моря и Мексиканского залива включает большую часть внутренних районов США между Аппалачами и Скалистыми горами , небольшую часть канадских провинций Альберта и Саскачеван , восточную часть Центральной Америки , острова Карибского моря и Персидского залива и небольшую часть северной части Южной Америки. Бассейн Средиземного моря с Черным морем включает большую часть Северной Африки , восточно-центральной Африки (через реку Нил ), Южной , Центральной и Восточной Европы , Турции и прибрежных районов Израиля , Ливана и Сирии .
Северный Ледовитый океан омывает большую часть Западной Канады и Северной Канады к востоку от Континентального водораздела , северную часть Аляски и части Северной Дакоты , Южной Дакоты , Миннесоты и Монтаны в Соединенных Штатах, северное побережье Скандинавского полуострова в Европе, центральную и северную часть России, а также части Казахстана и Монголии в Азии , что в общей сложности составляет около 17% суши мира. [9]
Чуть более 13% суши в мире имеет выход 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 , 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 охватывает около 13% суши Земли. Он осушает восточное побережье Африки, побережья Красного моря и Персидского залива , Индийский субконтинент , Бирму и большую часть Австралии . [10]
Пять крупнейших речных бассейнов (по площади), от наибольшего к наименьшему, это 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 ). Три реки, которые выносят больше всего воды, от большего к меньшему, это Амазонка, Ганг и Конго. [11]
Бессточные бассейны — это внутренние бассейны, которые не впадают в океан. Бессточные бассейны покрывают около 18% суши Земли. Некоторые бессточные бассейны впадают в бессточные озера или внутренние моря . Многие из этих озер являются эфемерными или значительно различаются по размеру в зависимости от климата и притока. Если вода испаряется или просачивается в землю на своем конце, область может иметь несколько названий, например, плайя, соляная равнина, сухое озеро или щелочная раковина .
Крупнейшие бессточные бассейны находятся в Центральной Азии , включая Каспийское море , Аральское море и многочисленные более мелкие озера. Другие бессточные регионы включают Большой Бассейн в Соединенных Штатах, большую часть пустыни Сахара , водосборный бассейн реки Окаванго ( бассейн Калахари ), высокогорья около Великих африканских озер , внутренние районы Австралии и Аравийского полуострова , а также части Мексики и Анд . Некоторые из них, такие как Большой Бассейн, не являются едиными водосборными бассейнами, а представляют собой совокупности отдельных, смежных закрытых бассейнов.
В бессточных водоемах , где испарение является основным способом потери воды, вода обычно более соленая, чем в океанах. Ярким примером этого является Мертвое море . [ требуется цитата ]
Водосборные бассейны исторически имели важное значение для определения территориальных границ, особенно в регионах, где торговля по воде была важна. Например, английская корона предоставила Компании Гудзонова залива монополию на торговлю пушниной во всем бассейне Гудзонова залива , районе, называемом Землей Руперта . Биорегиональная политическая организация сегодня включает соглашения штатов (например, международные договоры и, в пределах США, межгосударственные соглашения ) или других политических образований в конкретном водосборном бассейне для управления водоемом или водоемами, в которые он впадает. Примерами таких межгосударственных соглашений являются Комиссия по Великим озерам и Агентство регионального планирования Тахо .
В гидрологии водосборный бассейн является логической единицей фокуса для изучения движения воды в пределах гидрологического цикла . Процесс нахождения границы водосбора называется разграничением водораздела . Нахождение площади и протяженности водосборного бассейна является важным шагом во многих областях науки и техники.
Большая часть воды, которая сбрасывается из водосброса бассейна, образовалась в результате выпадения осадков на бассейн. [12] Часть воды, которая попадает в систему грунтовых вод под водосборным бассейном, может течь к водосбросу другого водосборного бассейна, поскольку направления потока грунтовых вод не всегда соответствуют направлениям их вышележащей дренажной сети. Измерение сброса воды из бассейна может производиться с помощью водомерного устройства, расположенного на водосбросе бассейна. В зависимости от условий водосборного бассейна, по мере выпадения осадков часть ее просачивается прямо в землю. 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 грунтовых вод. [13]
По мере того, как вода течет через бассейн, она может образовывать притоки, которые изменяют структуру земли. Существует три различных основных типа, на которые влияют скалы и грунт под ними. Скала, которая быстро разрушается, образует дендритные узоры, и они видны чаще всего. Два других типа узоров, которые образуются, — это решетчатые узоры и прямоугольные узоры. [14]
Данные дождемеров используются для измерения общего количества осадков в водосборном бассейне, и существуют различные способы интерпретации этих данных. Если дождемеров много и они равномерно распределены по области с равномерными осадками, использование метода среднего арифметического даст хорошие результаты. В методе полигонов Тиссена водосборный бассейн делится на полигоны, при этом дождемер в середине каждого полигона предполагается репрезентативным для осадков на площади земли, включенной в его полигон. Эти полигоны создаются путем проведения линий между дождемерами, а затем путем проведения перпендикулярных биссектрис этих линий, образующих полигоны. Метод изогиеты предполагает, что контуры равных осадков рисуются над дождемерами на карте. Расчет площади между этими кривыми и сложение объема воды занимает много времени.
Изохронные карты можно использовать для отображения времени, необходимого для того, чтобы сток воды в пределах водосборного бассейна достиг озера, водохранилища или водостока, при условии постоянного и равномерного выпадения эффективных осадков. [15] [16] [17] [18]
Водосборные бассейны являются основной гидрологической единицей, рассматриваемой в речной геоморфологии . Водосборный бассейн является источником воды и осадка , которые перемещаются с более высоких высот через речную систему на более низкие высоты, изменяя формы русла.
Водосборные бассейны играют важную роль в экологии . Поскольку вода течет по земле и вдоль рек, она может собирать питательные вещества , осадок и загрязняющие вещества . Вместе с водой они переносятся к выходу из бассейна и могут влиять на экологические процессы по пути, а также в принимающем водоеме .
Современное использование искусственных удобрений , содержащих азот (в виде нитратов ), фосфор и калий , повлияло на устья водосборных бассейнов. Минералы переносятся водосборным бассейном к устью и могут там накапливаться, нарушая естественный минеральный баланс. Это может вызвать эвтрофикацию , когда рост растений ускоряется дополнительным материалом.
Поскольку водосборные бассейны являются едиными образованиями в гидрологическом смысле, стало обычным управлять водными ресурсами на основе отдельных бассейнов. В американском штате Миннесота правительственные органы, которые выполняют эту функцию, называются « водосборными округами ». [19] В Новой Зеландии они называются водосборными советами. Аналогичные общественные группы, базирующиеся в Онтарио, Канада, называются органами охраны природы . В Северной Америке эта функция называется « управление водосборными бассейнами ». В Бразилии Национальная политика водных ресурсов, регулируемая Законом № 9.433 от 1997 года, устанавливает водосборный бассейн как территориальное подразделение бразильского управления водными ресурсами.
Когда речной бассейн пересекает хотя бы одну политическую границу, будь то граница внутри страны или международная граница, он определяется как трансграничная река . Управление такими бассейнами становится обязанностью стран, разделяющих его. Инициатива бассейна Нила , OMVS для реки Сенегал , Комиссия по реке Меконг — вот несколько примеров соглашений, включающих управление общими речными бассейнами.
Управление общими водосборными бассейнами также рассматривается как способ построения прочных мирных отношений между странами. [20]
Водосбор является наиболее значимым фактором, определяющим величину или вероятность наводнения .
Факторами водосбора являются: топография , форма, размер, тип почвы и землепользование (мощеные или крытые участки). Топография и форма водосбора определяют время, необходимое дождю , чтобы достичь реки, в то время как размер водосбора, тип почвы и развитие определяют количество воды, достигающей реки.
Как правило, топография играет большую роль в том, как быстро сток достигнет реки. Дождь, выпадающий в крутых горных районах, достигнет основной реки в водосборном бассейне быстрее, чем в плоских или слегка наклонных районах (например, > 1% градиента).
Форма будет способствовать скорости, с которой сток достигает реки. Длинный тонкий водосбор займет больше времени для осушения, чем круглый водосбор.
Размер поможет определить количество воды, достигающей реки, поскольку чем больше водосбор, тем больше вероятность затопления. Он также определяется на основе длины и ширины водосборного бассейна.
Тип почвы поможет определить, сколько воды достигает реки. Сток с водосборной площади зависит от типа почвы. Некоторые типы почв, такие как песчаные почвы, очень свободно дренируются, и осадки на песчаных почвах, скорее всего, будут впитываться землей. Однако почвы, содержащие глину, могут быть почти непроницаемыми, и поэтому осадки на глинистых почвах будут стекать и способствовать объемам наводнений. После продолжительных осадков даже свободно дренируемые почвы могут стать насыщенными, что означает, что любые дальнейшие осадки достигнут реки, а не будут поглощены землей. Если поверхность непроницаема, осадки создадут поверхностный сток, что приведет к более высокому риску затопления; если почва проницаема, осадки будут просачиваться в почву. [5]
Землепользование может способствовать увеличению объема воды, достигающей реки, 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 периметра защиты вокруг источников и упреждающим регулированием землепользования на водосборной площади источника («impluvium»).
Чтобы сохранить долгосрочную стабильность и чистоту природной минеральной воды, производители бутылок ввели "политику защиты" для имплювиумов (или водосборных зон) своих источников. Водосборная зона - это территория, на которой часть осажденной дождевой воды и/или
талой снеговой воды
, которая просачивается в недра, питает минеральный водоносный горизонт и, таким образом, способствует возобновлению ресурса. Другими словами, осажденная капля на территории имплювия может присоединиться к минеральному водоносному горизонту; ...
Некарстовый имплювий включает все элементы поверхности земли и почвы, которые плохо проницаемы, по части которых течет вода, а также просачивается по другой меньшей части. Этот поверхностный имплювий, если он существует, составляет первый уровень организации дренажной системы карстового бассейна.
