Файл: Кузник, И. А. Гидрология и гидрометрия учебник для сельскохозяйственных техникумов по специальности гидромелиорация.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 94

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

5. Испарение с поверхности воды и почвы

Испарением называется процесс перехода воды из жидкого со­ стояния в газообразное. Блага испаряется с поверхности воды и почвы. Небольшое количество воды испаряется с поверхности льда и снега.

Физическая сущность испарения заключается в следующем. Молекулы воды непрерывно движутся. Отдельные молекулы, скорость которых оказывается достаточной для преодоления сил молекулярного притяжения, отрываются и удаляются с поверх­ ности жидкости или твердого тела. Естественно, что чем выше тем­ пература, тем больше скорость движения молекул, тем больше и величина испарения. В дальнейшем часть оторвавшихся молекул поглощается испаряющей поверхностью, а часть отражается от нее. Получаются два потока молекул. Величина же испарения пред­ ставляет собой разность между объемами молекул, отрывающихся от поверхности и попадающих на нее обратно. Когда обе величины равны между собой, наступает с о с т о я н и е п о д в и ж н о г о р а в ­ н о в е с ия .

Известно, что при данной температуре в ъоздухе может содер­ жаться определенное количество водяного пара. Естественно, что при падении температуры ниже точки росы в воздухе появляется избыток водяного пара. Такое состояние называется п е р е н а с ы ­ ще ние м.

Состояние перенасыщения очень неустойчиво, так как пар сгу­ щается и, падая на испаряющую поверхность, конденсируется. При к о н д е н с а ц и и количество молекул, поглощаемых испаряющей поверхностью, больше количества молекул, отрывающихся от нее.

Испарение зависит от дефицита влажности воздуха и скорости ветра. Ветер усиливает перенос пара; на место увлажненного воз­ духа поступает более сухой. Чем суше воздух и больше скорость ветра, тем больше испарение.

Испарение сопровождается затратой тепла. Так, для перехода 1 кг воды при температуре 0° С з водяной пар требуется 539 кило­

калорий, или 2260 тыс. Дж/кг. Это количество

тепла называется

у д е л ь н о й т е п л о т о й п а р о о б р а з о в а н и я .

Конденсация же,

наоборот, сопровождается выделением тепла.

 

Испарение с поверхности почвы имеет свои специфические осо­ бенности. Даже при высокой температуре в жарких районах ис­ парение невелико, если почва сильно иссушена.

Взрыхленная почва испаряет влаги меньше, чем уплотненная. Это объясняется тем, что в рыхлой почве капилляры нарушены, поэтому вода слабо поступает из нижних слоев к поверхности почвы. Почвы тяжелого механического состава (глинистые и тя­ желосуглинистые) лучше увлажняются капиллярными токами и интенсивнее испаряют воду, чем почвы легкого механического со­

става (супесчаные « песчаные).

растениями, меньше ■нагре­

Поверхность земли, затененная

вается, а скорость ветра в приземном

слое незначи.тельра1,.ПРЭ1ШУ-

 

Г . .•у?ли-,На '

 

. .' - 6,ЛП &.Ч1'7 ,

здесь .испаряется влаги меньше, чем с открытой поверхности. Чем гуще растительный покров, тем меньше испарение с поверхности почвы.

Процесс испарения воды растениями называется т р а н с п и р а ­ цией. Сумма же испарения с поверхности почвы и транспирации называется с у м м а р н ы м в о д о п о т р е б л е н и е м , или с у м-

м а р н ы м и с п а р е н и е м .

Эта величина выражается в кубических

метрах иа гектар (м3/га)

или в миллиметрах (мм) слоя воды, ис­

паряющейся за определенный промежуток времени: за сутки, ме­ сяц и год.

Для изучения испарения с водной поверхности на испаритель­ ных станциях и в гидрологических обсерваториях системы ГУГМС установлены бассейны площадью 5—20 м2.

На станциях III разряда устанавливают испарители ГГИ (рис. 9). Испаритель ГГИ-3000 представляет собой цилиндрический со­ суд площадью 3000 см2. Испаритель устанавливают в грунт на ис­ парительной площадке или на плавучей раме на поверхности воды. Здесь лее устанавливают и наземный дождемер. В центре испари­ теля есть латунная трубка, верхний срез которой на 100 мм ниже борта испарителя. На трубку насаживается объемная бюретка для измерения уровня воды в испарителе (рис. 10).

Объемная бюретка диаметром 50 мм имеет боковое отверстие, через которое поступает вода. В течение 30—40 с в бюретке вода устанавливается на одном уровне с испарителем. Затем отверстие закрывают клапаном при помощи прямоугольного рычага и винта, упирающегося в крышку бюретки. Сняв бюретку, переливают из нее воду в измерительную стеклянную мензурку с делениями, со­ ответствующими 1 см3, и с мелкими делениями — 0,1 см3 (или 0,05 мм). После отсчета воду из мензурки выливают обратно в испаритель. У верхнего конца центральной трубки прикреплена

18

 

Внутригодовое

распределение

испарения с

водной

поверхности

малых

водоемов

по месяцам

Т а б л и ц а 1

 

 

 

 

 

 

 

(в долях от суммы

испарения за весь период)

 

 

 

 

№ района

I

I I

I I I

I V

V

V I

V I I

V I I I

I X

X

 

X I

I

 

 

 

 

- г

0,28

0,34

0,25

0,13

—

—

—

II

 

 

 

 

0,16

0,26

0,27

0,19

0,12

—

—

—

III

 

 

 

 

0,12

0,22

0,28

0,20

0,12

0,06

—

—

IV

 

 

 

 

0,18

0,24

0,23

0,17

0,11

0,07

—

—

V

 

 

 

 

0,21

0,22

0,20

0,16

. 0,12

0,09

—

—

VI

 

 

 

0,10

0,18

0,20

0,20

0,16

0,10

0,06

—

—

VII

 

 

 

0,13

0,18

0,17

0,15

0,14

0,12

0,11

—

—

VIII

 

 

 

0,08

0,17

0,19

0,20

0,17

0,12

0,07

—

—

IX

 

 

 

0,11

0,19

0,21

0,18

0,14

0,10

0,07

—

—

X

 

 

 

0,10

0,18

0,19

0,18

0,15

0,10

0,07

0,03

—

XI

 

 

 

0,07

0,15

0,18

0,20

0,18

0,12

0,07

0,03

—

XII

 

 

0,05

0,09

0,17

0,17

0,16

0,15

0,11

0,07

0,03

—

XIII

 

 

0,04

0,09

0,15

0,15

0,18

0,17

0,12

0,07

0,03

—

XIV

 

 

0,05

0,09

0,13

0,14

0 , 17.

0,16

0,12

0,08

0,04

0,02

XV

0,02

0,03

0,05

0,08

0,12

0,15

0,16

0,15

0,11

0,07

0,03

0,03

игла, острие которой на 75 мм ниже борта испарителя. По мере снижения уровня воды в испарителе в него доливают воду вровень

с острием иглы.

Дождемер служит для учета атмосферных осадков, выпадаю­ щих на поверхность воды в испарителе.

По изменению уровня воды (между двумя сроками наблюде­ ний) с учетом выпадающих осадков определяется величина испа­

рения

 

 

 

z = x-\- hx— h>,

 

 

(4)

12°

2 4 °

3 6 °

4 8 °

где z — слой испарения в миллиметрах; л;— слон осадков в милли-

метрах; hl и ho— уровни воды

в первый

и второй сроки наблю­

дений.

ведутся два

раза в сутки. Величина

Наблюдения за испарением

испарения по показаниям испарителей ГГИ завышена по сравне­ нию с большими испарителями. Поэтому для получения действи­

тельной величины испарения с поверхности водоемов

надо

ввести

п о п р а в о ч н ы й ,

или р е д у к ц и о н н ы й , к о э ф ф и ц и е н т .

Этот

коэффициент (меньший

единицы)

для разных типов

испарителей

6 0 ° 72° 84° 9 6 ° 108° 120° 132°

144° 156°

168°

1 8 0 °

 

 

Рис. 11. Испарение с водной поверхности малых водоемов

и районы

по внутригодовому распределению испарения.

1 — изолинии испарения в сантиметрах;

2 — границы

районов по табл. 1.

20

21

определяется в различных гидрометеорологических условиях на основании наблюдений, выполняемых одновременно на большом испарительном бассейне и на испарителе ГГИ-3000.

Можно определить величину

испарения с водной

поверхности

н при отсутствии наблюдений.

Б. Д. Зайков, а

впоследствии

А. П. Браславский и 3. А. Викулина установили, что испарение зависит от разности между максимальной упругостью пара, вычис­ ленной по температуре поверхности воды в водоеме, и средней уп­ ругостью на высоте 200 ом и от скорости ветра на той же высоте. На основании этого определены средние многолетние величины ис­

парения с малых водоемов.

Эти величины

показаны на

карте

 

 

 

 

 

(рис. 11) в виде линий рав­

 

 

 

 

 

ных значений

(и з о л ии и й)

 

 

 

 

 

испарения с водной поверх­

г1--12-- Wr?

 

,

if

ности. Зная координаты про­

 

 

 

 

 

ектируемого

сооружения

'■г

 

\

iMIn

 

(например, пруда), по этой

 

 

1

s

карте можно определить вы­

 

 

k

 

 

соту

слоя испарения

путем

~ч^ j—|—J

 

 

 

интерполяции

между

бли­

 

 

 

 

жайшими изолиниями (см.

■3

 

 

 

 

упражнение 4).

районов,

Рис. 12. Весовой испаритель ГГИ-500.

Для отдельных

границы которых

показаны

Слева в собранном

виде:

1 — внешний

сосуд:

2 — внутренний сосуд;

3 — сосуд для

сбора

на этой же карте,

в табл. 1

просочившейся

воды; 4 — ручка.

 

дано

распределение испаре­

Испарение

с поверхности почвы

ния по месяцам.

весовым

обычно

определяют

методом. Для этого пользуются весовым испарителем ГГИ-500 с площадью испаряющей поверхности 500 см2 и глубиной 50 или 100 см (рис. 12). Испаритель состоит из двух сосудов: внутрен­ него, заполняемого монолитом почвы, и внешнего, служащего фут­ ляром для внутреннего. Сосуды устанавливают в почву так, чтобы края внутреннего сосуда 4 находились выше поверхности почвы на 5 см. Дно внутреннего цилиндра съемное и имеет отверстие, через которое вода, просочившаяся через монолит, стекает в со­ суд 3. Испарение с поверхности почвы определяется по разности весов монолита между двумя наблюдениями с учетом количества

выпавших за это время осадков.

Иопарение с поверхности почвы и суммарное водопотребление при значительной глубине грунтовых вод можно определить по из­ менению запасов влаги в почве. Для этого в определенные сроки берут образцы почвы с различных глубин и определяют их влаж­ ность; через некоторый промежуток времени на этих же глубинах образцы берут повторно. .Иопарение равно изменению влажности с учетом осадков за время между двумя определениями.

Испарение с поверхности суши, помимо метеорологических фак­ торов, зависит от запасов влаги в почве и затененности ее расти­ тельностью.

22

Смотрите также файлы