2.2 Расчет тепловлагообеспеченности территории
В системе Гидрометслужбы для оценки природной тепло и влагообеспеченности территории чаще всего применяется метод Г.Т. Селянинова, основой которого является гидротермический коэффициент ГТК, в котором используется сумма температур и атмосферных осадков.
где ΣР - сумма атмосферных осадков за период с t 10С; Σt - сумма температур воздуха за тот же период, С.
По показателю ГТК Селяниновым в глобальном масштабе выделены следующие зоны увлажнения:
зона избыточного увлажнения ГТК 1,3;
зона обеспеченного увлажнения ГТК = 1,0…1,3;
зона засушливая ГТК = 0,7..1,0;
зона сухого земледелия ГТК = 0,5…0,7;
зона сухая или зона ирригации ГТК 0,5.
Участок проектирования с ГТК=2,33 относится к зоне избыточного увлажнения.
Однако такой метод оценки природной тепло и влагообеспеченности территории для нужд сельского хозяйства недостаточен. Гидротермический коэффициент не учитывает влажность воздуха и почвенные влагозапасы, которые накапливаются к началу расчётного периода и оказывают существенное влияние на увлажнённость вегетационного периода растений.
Для объективной оценки тепло и влагообеспеченности следует использовать интегральные показатели, которые кроме температуры воздуха и атмосферных осадков учитывали бы и другие ресурсы тепла и влаги. Такими показателями могут служить испаряемость, комплексно характеризующая теплоэнергетические ресурсы климата, и коэффициент природного увлажнения территории Ку.
Декадные значения испаряемости определяют по модифицированной Н.В. Данильченко формуле Н.Н. Иванова по среднедекадным значениям температур, относительной влажности воздуха и скорости ветра:
Ео=0,061(25 + t)2 (1 - 0,01 а)∙fv, мм
где: t -среднедекадная температура воздуха, оС; а - среднедекадная относительная влажность воздуха, %; fv– ветровая функция:
fv=0,64∙(1+0,19∙V),
где: V – среднедекадная скорость ветра, м/с.
Расчеты проведены по метеоданным и приведены в таблице 7
Метеопараметры |
Апрель |
Май |
Июнь |
Июль |
Август |
Сентябрь |
Октябрь |
||||||||||||||
Температура воздуха t °С (СП 131.13330.2018) |
5,0 |
12,4 |
16,1 |
18,6 |
17,6 |
12,0 |
5,8 |
||||||||||||||
Температура воздуха t °С |
1,6 |
5,1 |
8,3 |
11,1 |
12,3 |
14,0 |
15,3 |
16,1 |
16,9 |
17,7 |
19,1 |
18,9 |
18,7 |
17,8 |
16,1 |
14,2 |
11,7 |
10,1 |
8,0 |
6,2 |
3,3 |
Относительная влажность А,% |
0,9 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,8 |
0,8 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,9 |
Скорость ветра Vф,м/с |
3,7 |
3,4 |
3,4 |
3,4 |
3,3 |
3,0 |
3,0 |
2,9 |
2,9 |
2,8 |
2,8 |
2,8 |
2,8 |
2,8 |
3,1 |
3,2 |
3,3 |
3,3 |
3,7 |
3,9 |
4,2 |
Атмосферные осадки Р, мм |
24 |
24 |
22 |
24 |
23 |
24 |
31 |
37 |
39 |
36 |
35 |
34 |
29 |
21 |
26 |
29 |
29 |
21 |
24 |
28 |
23 |
Испаряемость Ео , мм |
|
8,6 |
16,4 |
21,9 |
22,8 |
24,5 |
26,2 |
24,3 |
25 |
27,6 |
31,5 |
33,4 |
33,9 |
34 |
29,8 |
25,1 |
18,3 |
16,5 |
13,5 |
10 |
|
Суммарная испаряемость за теплый период в районе проектирования – 443 мм, за вегетационный – 395 мм.
Испаряемость за теплый период в районе проектирования равна 443 мм.
Коэффициент природного увлажнения Ку за период с t +5С по принятой нами методике определяют по следующей зависимости:
где Wa - активные запасы влаги в метровом слое почвы на начало расчётного периода, мм, для расчета принять равными 50 мм при испаряемости более 800 мм, 75 мм при испаряемости 600…800 мм, 100 мм – при испаряемости менее 600 мм;
ΣР - сумма атмосферных осадков за расчётный период, мм;
Е - испаряемость за тот же период, мм.
В таблице 8 представлены значения параметров тепло и влагообеспеченности различных природных зон. Выделенные агроклиматические зоны характеризуются существенными различиями по уровню природной тепло и влагообеспеченности Ку, испаряемости Е и тепловых ресурсов, затрачиваемых на испарение LE. Значения всех перечисленных параметров увеличиваются от лесостепной к полупустынной зоне в 2,5…3 раза.
Таблица 8. Средние многолетние значения коэффициента увлажнения Ку, испаряемости Е и затрат тепла на испарение LE
Параметр |
Природная зона |
||||
Лесостепная |
Степная |
Сухостепная |
Полупустынная |
||
Коэффициент природного увлажнения Ку |
0,51…0,80 |
0,31…0,50 |
0,21…0,30 |
< 0,20 |
|
Испаряемость Е, мм |
500…700 |
710…900 |
910…1100 |
1110…1400 |
|
Затраты тепловой энергии на испарение LE |
ккал/см2 |
29,5…41,3 |
41,5…53,1 |
53,2…64,9 |
65,0…82,6 |
кДж/см2 |
69,0…96,6 |
97,1-125,2 |
125,5-153,0 |
153,1…195,0 |
|
Рассчитанное
значение коэффициента природного
увлажнения Ку
1,4
свидетельствует
о крайне низкой (низкой, недостаточной,
избыточной) обеспеченности
сельскохозяйственных культур природной
влагой.
По существующей градации агроклиматических зон (таблица 6) проектируемый участок находится в сухостепной зоне и получение гарантированных урожаев возможно только при искусственном восполнении дефицита влаги, то есть необходимо строительство оросительной системы.
Лесная зона, зона избыточного увлажнения, требует осушение.