Файл: Гвахария, В. К. Испарение с водной поверхности водоемов Кавказа.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 91
Скачиваний: 0
туры испаряющей поверхности, ее расчет можно произвести по зависимостям t0 = f (t2oo), построенной по данным испа рительных площадок (рис. 9).
По многим работам [32, 51 и др.] известно, что данные метеорологических элементов, полученные на метеостанциях, вполне мопут быть использованы для расчета испарения, при
внесении в них |
соответствующей |
поправки, |
обусловленной |
|||||||
неоднородностью |
хода « Ь |
и |
«е» |
над почвой |
и |
над |
водной |
|||
поверхностью. |
Значение |
этих |
поправок |
меняется |
из |
месяца |
||||
в месяц и, как |
правило, |
не выходит за |
пределы |
10% о й ве |
||||||
личины. Лишь в отдельных случаях поправка бывает |
более |
|||||||||
значительной |
[32]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопоставление годового хода температуры воздуха над |
||||||||||
испарительным |
|
бассейном, |
температуры |
воды,в нем, |
а так |
же температуры воздуха, измеренной на ближайшей к бас сейну метеорологической станции, показало, что разницы в годовом ходе этих элементов не наблюдается — очертания кривых полностью идентичны. Наблюдается лишь незначи
тельное смешение кривой температуры воды |
пг> отношению |
- - — |
2 |
|
J |
' - — •
s
У
' |
Ш |
IV |
V VI |
V« |
ѴШ IX |
X |
XI XII |
|
Рис. 14. |
Кривые |
хода температуры |
воздуха |
и |
воды по |
испа |
||
рительному бассейну |
Самгори. |
1—10, 2—t2B0 |
|
Тбилиси |
ГМО, |
|||
|
|
|
3—^2оо |
Самгори. |
|
|
|
к кривой температуры воздуха. В период прогрева разница
между температурой воды |
и воздуха |
неоколько |
больше, |
чем |
|
в период спада температур |
— ближе |
к |
осени |
и зиме |
(рис. |
14). Это говорит о том, что кривые связи |
to — f (£200) должны |
83
иметь восходящую |
и нисходящую ветви, даже для бассейнов |
с малым объемом |
воды. |
Как показали контрольные расчеты испарения, при ко торых использовались во, подсчитанные по ^о, снятыми с ука занных выше кривых to = f (t2oo), в периоды прогрева воды рассчитанная величина испарения оказывалась меньше на блюденной, тогда как во второй половине года, наоборот, фактическое испарение оказывалось меньше рассчитанного. Что касается полностью сезона, то рассчитанная сумма ис парения за сезон, обычно совпадает с наблюденной, т. е. смещение температур не влияет на расчет испарения за от резок времени, охватывающий как период прогрева, так и период охлаждения воды в бассейнах. Происходит взаимное гашение отклонений, имеющих почти одинаковые абсолют ные величины, но противоположный знак.
Для того, чтобы избежать ошибки при расчете месячных сумм испарения, -обусловленной температурным сдвигом, можно пойти либо по пути определения поправочных коэф фициентов с последующим их применением, либо построить •крупномасштабные кривые t0 = f (t2oo), на которых будут ясно проступать восходящие и нисходящие ветви и по этим кривым снимать значения t0 в каждом отдельном случае.
|
Для изучаемого |
района было построено 15 |
кривых |
|
to = |
f (two) в крупном |
масштабе. |
Репрезентативность |
кри |
вых |
определялась путем сравнения |
хода метеорологических |
элементов (температуры воздуха и влажности) на испари тельной площадке и на метеостанциях, находящихся в из вестной степени в одинаковых с нею физико-географических
условиях. На основе такого анализа определялись |
границы |
||||||
территории, |
внутри |
которой |
допустимо |
считать |
связь |
||
to = f (t2oo) |
аналогичной связи, |
имеющейся у |
бассейна, |
|
рас |
||
положенного на данной территории. Всего |
на Кавказе |
об |
|||||
разовалось 3 таких района с однозначной связью to = f |
(^200) • |
||||||
На исследуемой |
территории |
располагается |
более |
500 |
метеорологических станций, имеющих более или менее про должительные периоды наблюдений над интересующими нас метеорологическими элементами. Средние многолетние ве-
84
личины этих элементов помещены в «Справочниках по кли- L\iaTy СССР», выпуски 13, 14, 15 и 16.
Нами были использованы данные по 403 пунктам, по ко торым (существуют наблюдения по всем интересующим эле ментам. У большинства из неиспользованных метеостанций отсутствуют данные по ветру, а ва некоторых нет данных по абсолютной влажности.
Эти станции по административному делению располага ются следующим образом: на автономные республики, края и области Северного Кавказа, (на территорию, охваченную
выпуском 13 климатич. |
справочника) |
приходится |
115 |
ме |
|||
теостанций, на |
Дагестан |
и Азербайджан |
(«выпуск |
15») |
— |
||
90, на Армению |
(«выпуск' 16») и на |
Грузию |
(«выпуск |
14») |
— |
||
198 метеостанций. |
|
|
|
|
|
|
|
По графикам связи |
t0 = f {t2oo) |
для |
этих пунктов |
было |
расчпгано значение температуры испаряющей поверхности и,
затем, по психрометрическим |
таблицам |
определялась на |
|||
сыщающая |
упругость паров |
«ео». |
|
|
|
Наибольшую сложность, |
как |
известно, |
представляет |
||
определение |
скорости ветра |
на высоте |
200 |
ом по данным |
скоростей, измеренных на высоте флюгера. Многочисленными опытами установлено, что в приземном
слое, в толще воздушной массы, от подстилающей |
поверх |
|||||||
ности и |
до 10—20 метров |
над нею, распределение скоростей |
||||||
ветра имеет логарифмический характер. Основной |
прирост |
|||||||
скоростей ветра происходит от поверхности до 2—3 |
метров |
|||||||
над нею, а далее прирост |
резко |
замедляется. |
|
|
|
|||
Исходя из этого, ряд |
авторов указывает на |
возможность |
||||||
расчета |
ветра |
для |
стандартной |
(2-х метровой) |
высоты |
с по |
||
мощью |
формулы |
типа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lg — |
|
|
|
|
|
|
|
Ц 7 1 = = _ | а . . Ц 7 . , |
|
|
(47) |
||
где №х —скорость ветра на искомой высоте, |
|
|
|
|||||
Zx—высота, |
для которой рассчитываем скорость ветра, |
в см, |
||||||
№2 —скорость ветра по флюгеру на высоте Z 2 см, |
|
|
||||||
Z0—коэффициент шероховатости в см, |
|
|
|
85
либо по материалам параллельных наблюдений .на высоте 200 см и на высоте флюгера. В этом последнем случае най
денный коэффициент „Ко", равный |
отношению ^ 8 0 0 - , |
рас |
||||
|
|
|
|
ами |
|
|
іпространлют па |
другие |
станции |
и |
с ело помощью |
пересчи |
|
тывают скорость |
ветра |
с высоты |
флюгера на высоту |
200 |
см. |
Как первый метод, так и второй являются приемлемыми дл.я пересчета скоростей ветра, но каждому присущ ряд не
достатков, |
осложняющих их |
применение. |
|
|
|
|
|
Основной трудностью, связанной с применением |
форму |
||||
лы |
(47), является определение коэффициента |
шероховатости |
||||
Z0. |
ЕСЛИ для водной поверхности этот івопрое |
можно |
считать |
|||
более или |
менее удовлетворительно решенным, то для |
суши, |
||||
особенно для горных стран подбор коэффициента для |
каж |
|||||
дой отдельной точки на местности связан с известными |
труд |
|||||
ностями. |
|
|
|
|
|
|
|
В главе VIИ приводится |
таблица 19, в |
которой |
|
даны |
значения коэффициента шероховатости для разной подсти лающей поверхности. Как видно из указанной таблицы, над
юнепом |
величина ZQ меняется в |
пределах от 0,02 |
см |
до |
|
2,0 см, над сушей — от 0,3 см до |
7,0 см, и над |
водой |
— |
0,01 |
|
до 2,0 |
см. |
|
|
|
|
Таким образом, если величина коэффициента |
шерохо |
||||
ватости |
над снегом и над водой |
имеет почти |
одинаковые |
границы .изменения, то пределы, в которых колеблется этот коэффициент над сушей, весьма широки.
Изменчивость коэффициента шероховатости зависит не
только от характера подстилающей поверхности |
(голая |
поч |
|||||||||
ва, луг, |
ровный |
снег, всхолмленный |
снег |
и т. д.), но |
и |
от |
|||||
скорости самого |
ветра — |
чем выше |
скорость |
|
ветра, |
|
тем |
||||
меньше |
ZQ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В работе А. Р. Константинова |
[32] приведены графики |
за |
|||||||||
висимости Z 0 |
от |
скорости |
ветра, |
а |
также |
от |
устойчивости |
||||
стратификации |
атмосферы. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Над |
снегом |
и почвой |
коэффициент |
шероховатости |
Z 0 |
||||||
уменьшается при росте скорости ветра во |
всем |
диапазоне |
|||||||||
скоростей; над водой же Z0 сперва уменьшается, а после то |
|||||||||||
го, как |
скорость |
ветра перевалит за 3 м/сек, |
начинает |
|
на |
||||||
растать. |
Это |
явление — |
рост коэффициента шероховатости |
86
с ростом скорости ветра — объясняется образованием волн над водной поверхностью и нарастанием их высоты. Убывает коэффициент шероховатости также при неустойчивой стра
тификации |
атмосферы |
и возрастает |
с ростом |
устойчивости. |
|
Это явление имеет место лишь при наличии |
вертикальных |
||||
темп еір атуриыX гр ад иентов. |
|
|
|
||
Из вышесказанного следует, что применять формулу |
(47) |
||||
для расчета |
скоростей |
ветра следует |
весьма |
осторожно. |
В |
особенности, когда требуется пересчитать ветер при единич ных наблюдениях.
Осреднение ветровых данных за большой период време ни может снять ряд моментов, вызывающих изменение z0 (например, влияние стратификации), тогда как другие фак-. торы сглаживанию не поддаются — например, применение осредненного коэффициента шероховатости для всего года может вызвать занижение скорости ветра зимой, при нали чии снежного покрова на почве и завышение летом, когда земля в той же точке может оказаться занятой высоким тра востоем.
Очевидно, что осреднять коэффициент шероховатости до пустимо лишь для отрезков времени, имеющих общие приз наки (за время залегания снежного покрова, за время нали чия голой почвы, или вспаханной поверхности, за вегетацион ный период и т. д.). В отношении водной поверхности боль шинство указанных здесь затруднений отпадает, однако при расчете испарения для крайне малых водоемов, типа испари тельных бассейнов, они вновь выступают на передний план.
Незначительная площадь бассейнов почти не влияет |
на |
про |
|||||
филь |
ветра. |
|
|
|
|
|
|
В условиях Кавказа только на Севанском озере про |
|||||||
водились |
специальные |
градиентные наблюдения |
над |
ветром, |
|||
с целью |
определения |
коэффициента шероховатости. |
Как |
||||
указывает А. М. Мхитарян [43] с этой целью было |
обработа |
||||||
но десятки тысяч записей ветра, на ряде пунктов |
наблюде |
||||||
ния, расположенных как вокруг самого озера, |
так |
и в |
его |
||||
акватории. |
|
|
|
|
|
||
В |
расчет принимались записи ветра лишь |
тех |
румбов, |
которые совпадали с направлениями от озера, т. е. учитывал ся лишь тот ветер, который дул с озера. Ясно, что коэффи-
87