Файл: Гвахария, В. К. Испарение с водной поверхности водоемов Кавказа.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 86

Скачиваний: 0

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

fnp — предельное

 

значение температуры воздуха на высоте

200 см при

неограниченно

длительном

пребывании

воздушного

потока над водоемом;

 

коэффициент,

зависящий

в основном от

длительности

пребывания воздушного потока над водной поверх­

ностью.

 

 

 

 

 

 

 

/

 

—t'

 

Для определения

/Пр и Mt~

2 0 0 ' х

t г 0 0 —/(т)

авторы при-

водят графики, аналогичные графику на рис. 22.

ГЛАВА IX

РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ В ВОДОЕМЕ,

ВЛАЖНОСТИ И СКОРОСТИ ВЕТРА НАД ВОДОЕМОМ, УЧЕТ ГЛУБИНЫ ВОДОЕМА

Для расчета испарения с водоемов необходимо знание' температуры испаряющей поверхности. Там, где ведутся наблюдения над ней, этот вопрос решается довольно легко: устанавливаются овязи .между показаниями у берега и сред­ ней из температур на вертикалях, по разрезам. Как показа­ ла практика, эти зависимости весьма тесны и вполне при­ годны для расчета средней по водоему поверхностной тем­ пературы по температуре, измеренной в .одной точке, у бе­ рега.

Что касается температуры поверхности неизученных и проектируемых водоемов, здесь приходится прибегать к кос­ венным методам определения температуры испаряющей по­ верхности.

Таких методов несколько. Среди них наиболее распро­ странены:

1. Метод аналогов. Из числа изученных водоемов выби­ рается такой, который близок по своим морфометрическим показателям, а также по температурному режиму (предпо­ ложительно) к интересующему неизученному (проектируемо­ му) объекту. Температурные характеристики изученного объ­ екта с соответствующими коррективами относятся к неизу­ ченному, либо к проектируемому объекту:.

127"

Чем ближе физико-географические условия (-климат, рас­ тительный покров, гидрология и т. д.) районов расположения іводоема аналога и неизученного объекта, тем обоснованнее

будет применение данного

метода и меньше — отклонение

рассчитанной

величины от

фактической.

 

 

 

2. Метод теплового баланса. Весьма сложный, но наи­

более физически обоснованный метод.

 

 

 

 

Уравнение теплового баланса для массы воды в водоеме

.за

безледоставный

период

запишется

следующим

образом

 

5 р + 5 а - 0 , 9 6 а 7 4

± Sk ±

E X L ±

сЕхТ

± 5r +S'n

-S'c+ S'9 =

 

 

Tep,hHkdipL-Tep,uc8

 

 

A

 

 

 

=

 

'SE

 

1££_ ,

 

(56)

где

Sp—приход тепла за счет той

части

прямой

и

рассеянной

солнечной радиации, которая поглощается водой;

Sa—приход

тепла за счет

поглощения водой направленного вниз

длинновол­

нового излучения атмосферы; 0,96 аТ4—потеря тепла путем длин­ новолнового излучения воды через ее поверхность; здесь 0,96— коэффициент лучеиспускательной способности воды; а—постоян­

ная Стефана—Больцмана, равная 0,825-10"10

кал/см2

мин. град4 ,

или в принятой системе

мер 1 • 188-Ю- 7

кал/см2

сут.

град4 ; Т—

температура поверхности воды в абсолютной

шкале,

как видно,

величина

оТ4 представляет

собой

излучение

абсолютно

черного

тела при температуре поверхности воды; 5fe—теплообмен

между

водой и воздухом

путем

конвекции, молекулярной и турбулент­

ной теплопроводности

(за

счет разности

температуры

воды и

воздуха);

Ех L—потеря тепла

при испарении

воды (—) или при­

ход тепла

при конденсации

паров

воды на поверхности

водоема

( + ) ; Fj—количество испарившейся

воды

с поверхности

водоема

в г/см2 сут., рассчитываемое

по уравнениям

типа (35), с прев­

ращением по размерности

из мм/сутки в г/см2

сутки

(мм=0,1

г/см2 ); L—теплота

испарения,

величина которой в среднем для

интервала

0—30°

принимается

равной

590 кал/г;

сЕгТ—тепло,

теряемое

водоемом вместе

с испарившейся водой (—) или при­

ходящее в водоем вместе с конденсирующимися

на поверхности

парами воды (-f); Sr

—теплообмен

с грунтом дна водоема

(знак

плюс—тепло идет из грунта в воду, минус—наоборот); S'n

—теп­

ло, приносимое водами,

питающими

водоем;

5^—тепло,

уноси-

128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•мое водой, вытекающей из данного водоема;

S'0—тепло, посту­

пающее в водоем с осадками, выпадающими

на его поверхность;

Дт—продолжительность расчетного интервала

времени.

Как видам, 'формула баланса тепла водоема

.имеет до­

вольно

сложный

вид.

 

 

 

 

Проведя ряд допусков и превращений,

ее можно значи­

тельно

упростить

 

 

 

 

'

0- 96ст(273,16+*)*+а 3 '+ а Б в о

+

с

t+^

=

 

 

 

 

Дт

 

 

= 5

р + 5 а + а 3 4 о + аве'2ао + 5Г

+ 2 р , Я

с 5

tH,

(57)

где

 

 

 

Дт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д 8

= 5 . 07(1+0,72^ 8 0 0 )(1 - М < , с р ) >

 

 

 

 

а 4 = 2 , 0 3 ( 1 + 0 , 7 2 1 Г 2 0 0 ) М „ с р ,

 

 

 

 

05 = 7-67(1 +0,72 Wwo)(l-0,8

 

Мв,ер),

 

 

 

а

=7,67(1+0,72 №2 0 0 )

( 1 - М е , с р ) .

 

Здесь М0ср

и Ме,ср

коэффициенты трансформации, зависящие в

основном от длительности пребывания воздушного потока над водоемом J54, 55]; 273,16+<=Т—перевод из шкалы Кельвина в шкалу Цельсия; t—температура поверхности воды, средняя за

расчетный интервал Дт; е0—максимальная упругость

паров по t;

Коо—температура воздуха над сушей, на /і=200 см,

е'2т—абсо­

лютная влажность воздуха на суше на Л = 200 см; /„—темпера­ тура поверхности воды в начале интервала Дт; І і = ~ —коэффи­ циент, характеризующий отношение средней по вертикали тем­

пературы к поверхностной, и Я—средняя глубина

водоема.

Остальные обозначения

те

же, что и в предыдущей

фор­

муле (56).

 

 

 

 

 

Найдя числовые значения

левой или правой

части уравне­

ния (57), обозначим их одной и той же буквой Ф.

С помощью

этой величины и скорости ветра

W200

находят температуру

воды

t0 по специальным графикам

Ф = / ( / 0 ,

W200).

 

 

Как видно, этот метод

расчета

температуры воды

весь­

ма громоздок и, к сожалению, невысокая точность результа­ тов (вызванная низкой точностью расчета целого ряда коэф-

9. В. К. Гвахария

129

фициѳнтов, входящих в расчетную формулу), делает пробле­ матичным выгодность практического его применения.

Некоторую модификацию этого метода представляет т. н. комплексный метод, который учитывает факторы, обус­ ловливающие формирование температуры воды и основан на совместном применении .методов теплового баланса и турбу­ лентной диффузии. Окончательный вид расчетной формулы и в этом случае весьма сложен и содержит большое число

переменных

и коэффициентов, что

естественно,

сильно ос­

ложняет ее

применение.

 

 

 

 

 

 

Экономя

место, мы не воспроизводим здесь эту

форму­

лу

(желающие могут найти ее в [3], на стр. 122), и

приводим

лишь мнение

самих авторов о ее

пригодности для

расчета

температуры

воды в водоеме: •комплексный метод

расчета

«не

получил

широкого

распространения

главным

'образом

по

следующим причинам:

1) распределение

температуры во­

ды по вертикали недостаточно исследовано, 2) ряд

слагаемых

теплового баланса определяется по эмпирическим формулам,

достоверность

которых во многих случаях спорна, 3)

техни­

ка вычисления

температуры по методу теплового

баланса

трудоемка, так как в некоторых случаях требует применения метода подбора».

Но, главный недостаток, из-за которого теряется смысл

применения данного метода для расчета температуры

сос­

тоит в том, что в исходное балансовое уравнение

 

R = LE+P+B,

(58)

из которого выводится формула «комплексного метода», сле­ дует подставлять, фактически, значение испарения Е,. через определяющие ее элементы. Обычно для этой цели использу­ ют формулу расчета испарения по методу турбулентной диф­ фузии

£ = 0 , 6 2 2

J-

- ^

Ь -

(е0-ео).

(59)

 

Р

In2

^ 2 -

 

 

 

 

 

Z0

 

 

Если мы в состоянии определить

все элементы, входящие

в правую часть этого уравнения

(т. е. рассчитать испарение),

то, очевидно, отпадает

всякая

надобность определения

тем- .

130

Смотрите также файлы