4.14 Термічний режим річок та його фактори

4.14.1 Річний термічний режим. Розподіл температури води за живим перерізом та за його довжиною. Тепловий стік.

В умовах помірного клімату найбільш типові сезонні зміни температури води в річках. Взимку під льодовим покривом вода у поверхні річки має температуру близько 0 °С. Навесні в період підвищення температури повітря і восени в період її зниження температури води слідують з деяким відставанням за зниженням

температури повітря. Максимальна температура води за величиною менше максимальної температури повітря і настає дещо пізніше максимальної температури повітря. У зв'язку з тим, що температура води в річках, як правило, не може набувати від'ємного значення, середня річна температура води в річках помітно вище, ніж середня річна температура повітря. Крім сезонних коливань температура води в річках випробовує і добові зміни, які також відстають від зміни температури повітря. Мінімальна температура води спостерігається зазвичай в ранкові години, максимальна - в 15-17 годин (максимум температури повітря зазвичай буває на 1-2 год раніше). На великих річках добовий хід температури води зазвичай не більше 1-2 ˚С, на малих річках він може бути і вище. На річках з швидкою течією відмінності в температурі в різних ділянках поперечного перерізу потоку зазвичай не перевищують 0,1 ˚С, на річках з повільною течією - 1-2 ˚С. Однак іноді можна помітити відмінності в температурі води на поверхні і у дна , на стрижні і біля берегів. Влітку у дна температура трохи нижче, ніж на поверхні, а біля берегів вище, ніж у середині річки. Восени біля берегів і на поверхні температура води виявляється трохи нижче, ніж в решті частини поперечного перерізу потоку. Разом з поточними водами річки переносять і тепло. Кількість теплоти, яку переносять річковими водами за якої інтервал часу, називається тепловим стоком. Його можна розрахувати за формулою

W_T = c_ppTW, (4.23)

де W_T — тепловий сток, Дж, за інтервал часу Δt;

с_р — питома теплоємність води;

ρ— її щільність;

Т — середня температура води;

W — стік води (в м³) за той же інтервал часу Δt.

4.14.2 Тепловий баланс

Зміна температури річкової води – це наслідок зміни складових теплового балансу даної ділянки річки. Рівняння теплового балансу має такий вигляд:

S_в + S_ср + S_ва - S_ів ± S_ma ± S_вк ± S_лр + S_гв ± S_ос ± S_л + S_ке - S_н =

= S_t, (4.24)

де S_в - тепло, що надходить разом із водою через верхній створ;

S_ср - сумарна сонячна радіація;

S_ва - зустрічне випромінювання атмосфери;

S_ів - витрати тепла поверхнею води шляхом довгохвильового випромінювання;

S_ma - турбулентний обмін тепла з атмосферою;

S_вк - тепло, що витрачається на випаровування або виділяється при конденсації;

S_лр - теплообмін із ложем річки;

S_гв - тепло, що надходить із ґрунтовими водами;

S_ос - тепло, що надходить із рідкими опадами або витрачається на танення твердих опадів;

S_л - тепло, що виділяється під час утворення льоду або витрачається під час його танення;

S_ке - тепло, що виділяється при розсіюванні кінетичної енергії;

S_н - тепло, що виноситься разом із водою через нижній створ;

S_t - зміна запасу тепла у водній масі за час на безприточній ділянці річки.