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

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

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

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,

 

 

 

Zxвысота,

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