Вопрос 10 Метод водного баланса в гидрологии. Универсальное уравнение водного баланса.
Водный баланс – это соотношение между приходом и расходом воды. Физической основой водного баланса является закон сохранения вещества, а его энергетической основой – солнечная радиация и сила тяжести.
озеро
х – осадки у1 – поверхностный сток
w1 – подземный приток
x+y1+w1=z+y2+w2±∆u, ∆t
z – испарение у2 – поверхностный отток w2 – подземный отток
∆u – изменение количества воды в пределах одного водного объекта
Метод водного баланса заключается в:
составление уравнения водного баланса за промежуток времени (∆t);
в анализе вклада различных составляющих;
определение неизвестных составляющих по известным.
х=z+у, ∆t – это самое общее уравнение водного баланса для всей Земли.
Вопрос 11 Метод теплового баланса в гидрологии. Универсальные уравнения теплового баланса.
Физическая основа теплового баланса – это закон сохранения тепловой энергии, а энергетическая основа – это солнечная радиация. Тепловой баланс земной поверхности - алгебраическая сумма всех видов прихода и расхода тепла на поверхность суши и океана. Характер теплового баланса и его энергетический уровень определяют особенности и интенсивность большинства экзогенных процессов. Основными составляющими теплового баланса океана являются радиационный баланс. Радиационный баланс земной поверхности - разность между суммарной солнечной радиацией, поглощенной земной поверхностью, и ее эффективным излучением.
R – радиационный баланс
R+Qy1+Qw1+Q+атм+Qx+Qконденсации+Qледообразования+Qдис=Qy2+Qw2+Q-атм+Qиспарения+Qплавления±∆Q
∆Q = mcp∆T
Вопрос 12 Классификация видов движения воды в водных объектах по изменчивости. Турбулентный и ламинарный режимы движения воды. Число Рейнольда.
В природе существуют два режима движения жидкости, в том числе и воды: ламинарное и турбулентное. Ламинарное движение — параллельно-струйное. При постоянном расходе воды, скорости в каждой точке потока не изменяются во времени ни по величине, ни по направлению. В открытых потоках скорость от дна, где она равна нулю, плавно возрастает до наибольшей величины на поверхности. Движение зависит от вязкости жидкости, и сопротивление движению пропорционально скорости в первой степени. Перемешивание в потоке носит характер молекулярной диффузии. Ламинарный режим характерен для подземных потоков, протекающих в мелкозернистых грунтах.
В речных потоках движение турбулентное. Характерной особенностью турбулентного режима является пульсация скорости, т. е. изменение ее во времени в каждой точке по величине и направлению. Эти колебания скорости в каждой точке совершаются около устойчивых средних значений, которыми обычно и оперируют гидрологи. Наибольшие скорости наблюдаются на поверхности потока. В направлении ко дну они уменьшаются относительно медленно и в непосредственной близости от дна имеют еще достаточно большие значения. Таким образом, в речном потоке скорость у дна практически не равна нулю. В теоретических исследованиях турбулентного потока отмечается наличие у дна очень тонкого пограничного слоя, в котором скорость резко уменьшается до нуля.
Турбулентное движение практически не зависит от вязкости жидкости. Сопротивление движению в турбулентных потоках пропорционально квадрату скорости.
Экспериментально установлено, что переход от ламинарного режима к турбулентному и обратно происходит при определенных соотношениях между скоростью V и глубиной H потока. Это соотношение выражается безразмерным числом Рейнольдса. Re=(V*H)/ ν, где ν(ню) — коэффициент кинематической вязкости.
Для открытых каналов критические числа Рейнольдса, при которых меняется режим движения, изменяются примерно в пределах 300—3000. Если <300 – это ламинарный режим, если >3000 – турбулентный. Если от 300 до 3000 – переходный. Гистерезис – неоднозначность протекания процесса в одну и другую сторону.