3. По величине ф из таблицы 15 определяется значение устано­вившейся температуры воды для условного водоема при допу­щении, что разность значений температуры воды и воздуха равна нулю.

.

Таблица 15

Значения tou в зависимости от Ф (Вт/м2)
tou	Десятые доли градуса
	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
-10	218
-9	235	234	232	230	228	227	225	223	222	220
-8	252	250	249	247	245	244	242	241	239	237
-7	269	268	266	264	262	261	259	257	256	254
-6	286	284	283	281	279	277	276	274	273	271
-5	301	299	298	296	295 -	293	292	290	289	288
-4	320	318	316	314	312	310	308	306	305	303
-3	335	333	332	330	329	327	326	324	323	322
-2	354	352	350	348	346	344	342	340	338	337
1	373	371	369	368	366	364	362	360	358	356
<0	393	391	389	387	385	383	381	379	377	375
>0	393	394	396	399	401	403	404	406	408	410
1	412	414	416	418	420	422	424	426	428	430
2	432	434	436	438	439	441	443	445	447	449
3	451	453	455	458	460	462	464	467	468	470
4	473	475	477	479	480	483	484	486	488	490
5	492	495	497	499	504	503	505	507	510	512
6	514	516	519	521	524	526	529	531	533	536

Продолжение табл.15

7	538	540	543	.545	547	549	551	554	556	558
8	560	563	565	567	570	572	575	577	580	582
9	584	587	590	593	595	598	600	603	604	608
10	611	614	616	618	621	623	626	628	630	633
11	635	638	641	643	646	649	651	654	657	660
12	662	664	667	670	673	675	678	681	683	686
13	689	692	694	696	699	702	705	707	710	713
14	715	718	721	724	727	730	733	736	739	742
15	744	747	750	753	755	758	760	763	766	768
16	771	774	777	780	784	787	790	793	796	799
17	803	806	809	812	815	819	822	824	828	831
18	834	837	840	844	847	850	853	857	859	862
19	866	869	872	876	879	882	886	889	893	896
20	900	903	907	910	914	918	921	925	929	932
21	936	939	943	946	950	953	956	960	963	967
22	970	974	978	982	986	989	993	997	1001	1005
23	1009	1013	1016	1019	1023	1027	1031	1034	1038	1042
24	1045	1050	1053	1057	1062	1066	1070	1074	1078	1082
25	1086	1090	1095	1098	1103	1107	1111	1116	1119	1123
26	1028	1132	1136	1145'	1145	1149	1154	1158	1162	1167
27	1171	1176	1180	1183	1188	1192	1196	1200	1204	1209
28	1212	1217	1222	1227	1232	1237	1242	1246	1251	1256
29	1261	1266	1271	1276	1280	1285	1290	1295	1300	1305

4. Определяется поправка к температуре воды условного водо­ема на различие в значениях температуры поверхности воды и воздуха:

=0,14( ), ⁰С (17)

5. Вычисляется окончательное значение установившейся тем­пературы поверхности воды условного водоема при действитель­ных соотношениях значений температуры воды и воздуха:

, ⁰С (18)

Расчет производится за все месяцы безледоставного периода, а также за первый (после установления ледостава) и последний (перед вскрытием) месяцы с ледоставом.

6.Определяется начальная ( ) и конечная ( ) температура по­верхности воды за каждый месяц безледоставного периода. Начальная температура воды первого расчетного месяца в первый день после очищения водоема ото льда принимается равной 2,5 ⁰С. В том случае, когда расчет производится для незамерзающего во­доема, начальная температура принимается по водоему-аналогу. При отсутствии данных по водоемам-аналогам расчет температуры поверхности воды начинают с июля, принимая в качестве началь­ной значение установившейся температуры воды за июль.

Конечная температура поверхности воды за расчетный интер­вал времени рассчитывается по формуле

,⁰С (19)

где —начальная температура поверхности воды, ⁰С ;

—коэффи­циент, зависящий от произведения ;

Н—средняя глубина водо­ема,м;

— коэффициент для перехода от средней на вертикали тем­пературы к температуре поверхности воды, т, е. и от величины ;

—поправка, зависящая от и интенсивности из­менения установившейся температуры воды в данном месяце ( ).

Значения и определяются по графикам на рис. 2. Величина находится по графику на рис. 3 в зависимости от средней глубины и длины разгона воздушного потока над ре­альным водоемом.

Определение средней длины разгона воздушного потока изложено в лабораторной работе №2.

Рис. 2. Графики .

Рис.3. Зависимость от средней глубины и длины разгона воздушного потока над водной поверхностью

Рис.4. Графики

Интенсивность изменения установившейся температуры для данного месяца вычисляется по формуле:

, ⁰С (20)

где - установившаяся температура воды последую­щего и предыдущего месяцев.

Расчет ведется последовательно от месяца к месяцу. Для по­следующих месяцев начальная температура воды принимается равной конечной температуре предшествующего месяца.

7. Средняя месячная температура поверхности воды для ус­ловного водоема ( = 5 км, =4 м/с) с фактической средней глубиной вычисляется по формуле

, ⁰С (21)

где значения находят по графикам на рис.4 в зави­симости от .

Величина характеризует температуру поверхности воды ре­ального водоема.

В том случае, когда даты очищения водоема ото льда весной и замерзания осенью не совпадают с началом или концом месяца, при расчете и значения принимаются за неполный месяц. Средние значения за периоды от начальной даты вскрытия во­доема до конца месяца и от начала месяца до даты замерзания определяются графической интерполя-цией между средними месяч­ными значениями по трем точкам — за предыдущий, текущий и по­следующий месяцы. Аналогичным образом определяют за непол­ные месяцы значения и . Значения за периоды менее месяца, например за п суток, определяют умножением их месячных значений на 30,4/ для и на для и .

Вопросы к лабораторной работе:

1.Какая солнечная радиация преобладает при ясном небе и покрытом облаками?

2.Как влияет облачность на тепловой баланс водоема?

3.От каких факторов зависит интенсивность изменения температуры поверхностного слоя вод.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. ЗАЖОРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Цель работы: расчет ледовых явлений при установлении ледостава.

Занятие 1. Рассчитать среднесуточные расходы шуги за время образования затора теплобалансовым методом.

Исходные данные:

1. В нижнем бьефе в 150 км от ГЭС 16 и 17 января образовался зажор льда.

2. Участок нижнего бьефа расположен на широте 58°.

3. Данные по метеорологической и гидрологической обстановке в период формирования зажора выдаются индивидуально преподавателем по форме таблицы 16.

4. Метеостанция расположена в безлесном рай­оне в нижней части долины реки в 300 м от уреза воды. Расти­тельность на берегах травянистая.

5. Длина разгона воздушного потока над водной поверхностью равна 2 км.

6. Скорость течения воды v = 0,85 м.

Таблица 16

Исходные данные наблюдений за метеорологической и гидрологической обстановкой в период формирования зажора

Дата

Расстояние от ГЭС до зажора , км

Шири-на реки, м

Глуби-на реки,м

Рас-ход реки м3/с

Про-доль ный ук лон i %0

Коэфшеро- хова- тости русла, n

Температура воды в ниж нем бьефе ГЭС, 0С

Тем пера тура возду-ха, 0С

Влаж- ность возду -ха, , мбар

Ско- рость ветра м/с

Об- лач- нос.

Осад -ки ,мм

14/1

15/1

16/1

Порядок выполнения работы:

Исходным уравнением для расчета является выражение А. Н. Чижова, учитывающее изменение густоты покрытия вод­ной поверхности льдом за время добегания ледяных образований от нулевой изотермы до кромки ледяного покрова:

, кг/с (22)

где - плотности теплового потока на водной поверхности за период охлаждения и замерзания, Вт/м²;

—время добегания ледяных образований от нулевой изотермы до кромки ледяного покрова, с;

—теплота ледообразования, Дж/кг;

а—количество льда на единицу поверх­ности шуговых скоплений, кг/м²; —средняя скорость шугохода на участке ледообразования, м/с;

В — ширина реки, м.

Множитель, стоящий в скобках, характеризует степень покрытия водной по­верхности льдом.

Расчет плотности теплового потока на водной поверхности за период охлаждения и замерзания производится по уравнению теп­лового баланса

, Вт/м² (23)

где — турбулентный теплообмен на поверхности воды;

—затраты тепла на испарение;

—радиационный теплообмен на поверхности воды ;

—приход тепла за счет сил трения движущейся воды;

— приход тепла от грунта дна;

— расход тепла на таяние твердых осадков.

Все компоненты уравнения выражаются в ваттах на квад­ратный метр и методика расчета аналогична методике, изложеной в лабораторной работе №1, за исключением :

а) Затраты тепла на испарение для периода охлаждения и за­мерзания водной поверхности рассчитываются по формуле В. А. Рымши и Р. В. Донченко :

, Вт/м² (24)

где -коэффициент, зависящий от разности значений темпера­туры воды и воздуха ( ) (таблица 17).

Таблица 17

	0	1	2	3	4	5	8
К	1,28	1,54	1,80	2,10	2,30	2,56	2,80
	10	12	15	20	25	30	40
к	3,08	3.33	3,56	3,84	4,10	4,35	4.60

б) Количество тепла, выделивше­гося в потоке за счет сил трения движущейся воды, опреде­ляется по формуле

= 9,81 , Вт/м² (25)

где - плотность воды кг/м³;

- скорость потока, м/с;

- уклон потока;

- глубина потока.

в) Количество тепла, отдаваемого грунтом дна воде определяется по таблице 14.

Полученные расчетные значения метеорологических данных и теплопотерь за 14.15 и 16 января оформляются в форме таблицы 18.

Таблица 18