22. Жылу балансы теңдеуін құрайтын негізгі элементтерінің атқаратын рөлі және оларды есептеу әдістері. Су қоймасының жылу балансы теңдеуі

Су қоймасының жылу балансы теңдеуі оның термикалық режимін анықтайды, әрі жылдың әрбір кезеңінде жылу балансы теңдеуінің құрамдас бөліктерінің өзіндік қатынасы орнайды.

Су қоймасының жылу балансын есептеу көбінесе су объектісінің термикалық сипаттамаларын (су температурасын, су бетінің жылу алмасуын және т.б.) және теңдеудің жекелеген мөшелерін, мысалға су бетінен булануды анықтау үшін жүргізіледі.

Жылу балансының құрамдас бөліктері.

Су объектісінің жылу балансында жылудың су қоймасына келіп түсу бағытына сәйкес үш түрлі жылу ағыны бөлінуі мүмкін:

1. Күн радиациясының су қоймасының бетінде жұтылуы негізінде су бетімен жылу алмасу Sр арқылы жүреді; судың өзінің сәулеленуі Sи; суда атмосферадан шыққан қарсы сәулеленудің жұтылуы Sа; атмосферамен конвекция нәтижесінде жылу алмасу (турбуленттік жылу алмасу) P; судың булануы немесе конденцациясы кезінде жылу алмасу Sис; су бетіне жауған жауын-шашын арқылы жылу алмасу Sос.

Өтпелі кезеңдерде, яғни судың қатуы және сең жүру кезеңдерінде жоғарыда аталғандарға қоса мұздың еруіне жұмсалатын жылу және мұз пайда болғанда бөлінетін жылу Sл да мұнда жатады.

2. Су түбімен・ жылу алмасу Sдно, сондай-ақ грунт суларымен жылу алмасу Sгр.

3. Су қоймаларына құятын салалар арқылы жылу алмасу Sпр, немесе басқа жерден ақаба судың қосылуы нәтижесінде жылу алмасу Sст; су объектісінде судың қозғалысынан механикалық энергияның жылу энергиясына айналуы кезінде бөлінетін жылу Sдин, сондай-ақ суда жүріп жaтатын биологиялық және биохимиялық процестерден бөлінетін жылу Sб.

Теңдеудің жалпы түрі. Су массасындағы жылу мөлшерінің өзгеруі және жылу балансының кіріс және шығыс бөліктерінің қатынасы жылу балансы теңдеуімен сипатталады. Теңдеу келесі түрде жазылуы мүмкін:

Sр − Sи + Sа ± P ± Sис ± Sос ± Sл ± Sдно ± Sгр + Sпр − Sст + Sдин + Sб = ± ΔS, (5.1)

мұнда ΔS - су қоймасында жылу мөлшерінің өзгеруі.

Жылу балансын есептеу жұмыстарында бұл теңдеудегі физикалық мағынасы бірдей бірқатар мөшелерін біріктіру ыңғайлы болып келеді. Жалпы қабылданған жылу балансының теңдеуінің қысқартылған түрі келесідей жазылады:

R = LE + B + P , (5.2)

мұнда R=Sр−Sи+Sа – судың радиациялық балансы; LE − жылудың буға жұмсалуы (Sис);

P − судың беткі қабаты мен атмосфера арасындағы турбуленттік жылу алмасу;

B=Sпр−Sст±Sдно±ΔS − су қоймасындағы жылу аккумуляциясы.

23. Буланудың физикалық мәні. Су бетінен буланудың негізгі факторлары. Су бетінен булануды бақылау жүргізу. Су әоймасы бетiнен булануды есептеу

1. Жалпы мәліметтер

Су қоймасы бетiнен булануды есептеу аридтiк климат жағдайында су теңдестiгiнiң маңызды элементi болып табылады.

Су бетiнен булану деректерi су шаруашылығы, гидроэнергетика және агромелиорация шараларымен тығыз байланысты практикалыә және ғылыми мәселелердi шешу кезiнде кезiнен қолданылады.

Су бетiнен булануды бақылау деректерi жеткiлiксiз болғандықтан, су және жылу теңдестiгi, турбуленттiк диффузия әдiстерiн, сонымен әатар эмпирикалық (тәжiрибелiк) және жартылай эмпирикалық формулаларды қолдана отырып, оны жанама жолмен

анықтайды. Бiрқатар бастапқы деректердің қолда жоқ болуына байланысты су теңдестiгi, жылу теңдестiгi және турбуленттiк диффузия әдiстерiн қолдану шектеулi екенiн атап өту керек. Сондықтан қазiргi уақытта булануды гидрометеорологиялық элементтерге қатысты анықтайтын эмпирикалық және жартылай эмпирикалық формулалар кеңiнен қолданылады. Берiлген лабораториялық жұмысты орындау соңғы әдiстерге негiзделген.

Есептеу “Су қоймасы бетiнен булануды есептеу бойынша Ѕсәу сәйкес жүргiзiледi.

Су қоймалары үшке бөлiнедi: үлкен, орташа және кiшi. үлкен су қоймаларына ауданы 40 км2 артық су қоймалары жатқызылады, орташаға – 5-тен 40 км2 дейiнгiлер, ал кiшiге дөгелек немесе квадрат пiшiндi, ауданы 5 км2-ға дейiн және ауа ағыны әоз№алысыны» орташа Ѕзынды№ы 2-3 км-ден артық емес су қоймалары жатқызылады.

1. Су қоймаларының барлық топтары үшiн су бетiнен булану ГГИ қорытынды формуласы (авторлар: Б.Д. Зайков, А.Г. Браславский, В.А. Винулина) бойынша

есептеледi:

E = 0,14n(e0 − e200 )(1 + 0,72U200 ) , (8.1)

мұндағы, E - булану, мм;

e0 - су бетiнiң температурасы бойынша анықталатын е» жоғары су буы серпiмдiлiгiнiң орташа мәнi, мб;

e200 - су қоймасының бетiнен 200 см биiктiкте жатқан нүктенiң су буы серпiмдiлiгiнiң (ауаның абсолюттiк ылғалдылығы) орташа мәнi, мб;

U200 - су қоймасы бетiнен 200 см биiктiктегi желдiң орташа жылдамдыңы, м/с;

n - есептеу аралығындағы тәулiк саны.

2. Су қоймасының үстiнен 200 см биiктiкте соғатын желдiң орташа жылдамдығын есептеу жағалық тiрек метеостанциясында желбағардың биiктiгiнде желге жүргiзiлген байқаулардың нәтижелерi бойынша жүзеге асырылады. Тiрек метеостанциясы ретiнде су

қоймасына жақын жатқан, анағұрлым ұзын байқаулар қатары бар, желбағарының орны, қорғалуы және типi есептiк кезең ішiнде (15-20 жылдан кем емес) өзгермеген жағалық метеостанцияларды» бiрi алынады.

Су қоймасы үстiнен су бетiнен 200 см биiктiкте соғатын желдiң орташа жылдамдығы төмендегi формула бойынша анықталады:

U200 = K1K2K3Uф, (8.2)

мұндағы K1 - құрлықтағы тiрек метеостанциясының қорғалғандығын есепке алатын коэффициент, 8.2-кесте бойынша анықталады;

K2 - 8.3-кестесi бойынша анықталатын, бақылау жүргiзiлетiн бекет орналасқан жердiң бедерiн есепке алатын коэффициент;

K3 - 8.4- кестесi бойынша қорғанышы әртүрлi су қоймасының үстiнен ауа ағынының екпiндеу ұзындығын есепке алатын коэффициент;

Uф - есептiк уақыт аралығы бойынша орташаланған, құрлықта орналасқан желбағардың биiктiгiнде соққан желдiң жылдамдығы, м/с.

Су қоймасы үстiнен ауа ағыны екпiндеуiнiң орташа ұзындығы жел бағытының қайталанғыштығын есепке ала отырып, оның су айдыны бойынша орташа теңгермелi қашықтығы ретiнде анықталады. Ауа ағыны екпiндеуiнiң орташа ұзындығын анықтау

үшiн су қоймасы планына солтүстiктен (С) оңтүстiкке (О) және батыстан (Б) шығысқа қарай бағытталған параллель кескiндерден тiкбұрышты торлар жүйесiн тұрғызу қажет

3. Су қоймасы бетiнен 200 см биiктiктегi ауаның орташа ылғалдылығы (е200), мб келесi формула бойынша аныәталады:

e200 = e2′ 00 + (0,8e0 − e′200 )M , (8.4)

мүндағы e200 - тiрек метеостанциясында өлшенген, есептiк уақыт аралығы бойынша ауаның орташа ылғалдылығы, мб;

e0 - 8.7-кестесiнен су қоймасы суының температурасы бойынша сол уақыт аралығы үшiн анықталатын су буының ең жоғары серпiмдiлiгi, мб;

M - тiрек метеостанцияда су әоймасының көлемiне, су қоймасы суының температурасына t0cy және ауаның температурасына t200 тәуелді ылғалдылықтың орташа өзгеруiн есепке алатын трансформация коэффициентi.