
книги из ГПНТБ / Гвахария, В. К. Испарение с водной поверхности водоемов Кавказа
.pdfклоление |
в |
первом |
случае |
равно примерно 1,5"%, а во |
в т о |
ром случае |
— 6%. |
Как.' говорилось выше, эти водоемы имеют |
|||
большую |
площадь |
зеркала |
и исключительно .сложный |
теп |
ловой режим, обусловленный морфологией, гидрологическим «режимом, географическим положением и т. д.
Наряду с этими водоемами на Кавказе существуют озе ра, имеющие более простые очертания котловин, термичес кий режим и питание. Это неглубокие озера с малым объе мом притекающей и утекающей воды, т. е. с замедленным водообменом и т. д. Они располагаются в основном на низ менных равнинах и высокогорных плато. Часть из них не за мерзает в течение всего года, на других же образуется лед. Период ледостава весьма разнообразен — длится от одногомесяца до 4 месяцев (неглубокие озера Джавахетского на горья в Грузинской ССР).
Имеющиеся в нашем распоряжении'данные по темпера туре воды в водоеме измеренные в одной точке (То), а также температуры воздуха на ближайших к этим озерам метео
станциях, дали |
возможность проверить .связь |
между |
Т'0 и |
||||||||
|
установленную для |
безлѳдоставных |
озер |
и. водохрани |
|||||||
лищ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для тех водоемов, на которых образуется ледостаів, тем |
||||||||||
пература воздуха |
теплого периода |
определялась как средняя |
|||||||||
из месячных температур |
за период, свободный |
от ледостава. |
|||||||||
|
В таблице 28 приведены |
данные |
по Т0 и |
^2 0 0 для ряда озер |
|||||||
и водохранилищ, не вошедших в таблицу |
27, |
легшую в |
основу- |
||||||||
построения графика |
T'a=f(t'3i0). |
|
|
|
|
|
|
||||
|
На графике, |
представленном на рис. 25, нанесены кри |
|||||||||
вая |
Тр = f(t'2Q) |
с рисунка |
24 |
и точки, |
взятые |
из таблицы 28. |
|||||
Как |
видно, из |
одиннадцати |
объектов |
7 легли |
непосредствен |
но на кривую, а 4 отошли от нее, создав .отдельную группу.
Появление |
отдельной |
группы, |
расположившейся вблизи |
|
+ 10%-ой линии |
отклонения вызвано, очевидно, |
малыми раз |
||
мерами этих озер и, что |
главное, |
замедленным |
водообменом |
в них, что помогает более интенсивному прогреванию и на коплению в них тепла. В малых озерах, с быстрой сменой воды в котловине, наоборот, вода не успевает прогреться ѵ поэтому точки их характеризующие должны ложиться ниже
137"
Т а б л и ц а 28
Температура воды у берега (Т0 ) и воздуха iïL O 0 ) иа ближайших к водоему метеостанциях
Объект, метеостанция
. 1
Дбрау, оз: Абрау-Дюрсо.
Шаори, вдхр. Херіа
Храми, вдхр. Цалка
Ткибулй, вдхр. Ткибули
Сагамо оз. Пока
Паравани, оз. (Р+П) : 2
Базалети, оз. Душети
Гек-гель, оз. Гекгель, курорт
е-
XÇJ
й>
=:
со
. 2
То ій
Та
и
То
и
То
То
То h
Та
|
|
|
Температура |
воды |
(Т0) и воздуха |
(2г ,0 ) |
|
|
|
Ср. з Тепл. перио, |
|||
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
||
|
|||||||||||||
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
4,2 |
3,4 |
4,3 |
9,5 |
16,6 |
22,3 |
24,8 |
24,2 |
20,0 |
14,8 |
9,7 |
5,2 |
13,2 |
|
1.2 |
1.5 |
4,7 |
9,8 |
15,3 |
19,4 |
22,6 |
22,6 |
17,8 |
12,6 |
7,2 |
3,7 |
12,5 |
|
|
|
0,6 |
7,7 |
15,3 |
19,4 |
21,3 |
21,9 |
18,1 |
13,3 |
7,0 |
3,8 |
12,8 |
|
|
|
- 0 , 2 |
5,5 |
11,7 |
15,0 |
17,6 |
17,6 |
13,2 |
8,2 |
3,7 |
—2,8 |
9,0 |
|
|
|
0,6 |
4,4 |
11,3 |
15,8 |
18,4 |
18,7 |
15,9 |
11,1 |
7,7 |
0,6 |
10,4 |
|
|
|
- 0 , 3 |
4,9 |
10,1 |
13,2 |
16,1 |
15,9 |
12,1 |
7,7 |
1,8 |
—2,4 |
7,9 |
|
4,0 |
3,2 |
4,9 |
9,4 |
16,0 |
20,2 |
22,4 |
22,7 |
19,4 |
14,5 |
9.5 |
5,3 |
12,5 |
|
2;6 |
3,1 |
5,8 |
10,8 |
16,0 |
.18,7 |
21,0 |
21,6 |
18,3 |
14,1 |
9,2 |
4,9 |
12,2 |
|
|
|
|
4,7 |
8,7 |
12,0 |
14,4 |
14,2 |
11,0 |
7,5 |
4,3 |
|
9,6 |
|
|
|
|
1,6 |
7,3 |
10,3 |
13,3 |
13,3 |
9,6 |
5,3 |
- 1 . 3 |
|
6,9 |
|
|
|
|
3,0 |
10,1 |
14,1 |
16,6 |
16,1 |
12,2 |
6.6 |
2,1 |
|
10,1 |
|
|
|
|
1,4 |
6,8 |
10,1 |
13,1 |
13,2 |
9,5 |
5,1 |
—1.0 |
|
7,3 |
|
|
|
3,8 |
10,2 |
16,3 |
20,9 |
23,2 |
23,3 |
19,8 |
13,3 |
7,8 |
3,0 |
14,2 |
|
|
|
3,5 |
8.9 |
13,9 |
17,2 |
20,2 |
20,4 |
16,3 |
11,2 |
5,5 |
0,8 |
11,8 |
|
|
|
2,1 |
6,2 |
12,8 |
16,2 |
18,9 |
19,5 |
16,8 |
12,9 |
8,7 |
4,4 |
11,8 |
|
|
|
- 0 , 5 |
4,9 |
9,2 |
12,6 |
15,6 |
15,5 |
11,4 |
7,4 |
2,7 |
—0,4 |
7,8 |
Аджикабул, оз. |
|
3,8 |
4,9 |
8,4 |
13,5 |
20,1 |
22,5 |
24.9 |
24,8 |
21,0 |
16,1 |
9,6 |
5,4 |
|
Сабирабад |
|
|
1,8 |
3,7 |
7,0 |
12,6 |
19,3 |
23,9 |
26,5 |
25,8 |
21,4 |
15,9 |
9,2 |
4,3 |
Арпилич. |
оз. |
|
|
|
|
4,9 |
10,6 |
14,6 |
17,0 |
17,2 |
13,9 |
8,8 |
3,4 |
|
Шурабад |
|
h |
|
|
|
1,2 |
7,8 |
10,7 |
13,9 |
14,1 |
10,1 |
4,5 |
—1,6 |
|
ТщИКСКОе, |
03; |
То |
І.4 |
Ь 8 |
4,7 |
10,6 |
16,6 |
21,3 |
24,3 |
23,7 |
18,4 |
11,7 |
6,3 |
2.5 |
Усть—Лабинск |
h |
- 2 , 4 |
—1,4 |
3,8 |
10,8 |
16,7 |
20,2 |
23,0 |
22,7 |
17,5 |
11.6 |
5,0 |
0,0 |
П р и м е ч а н и е : ( Р + П ) : 2—средняя температура из дйух метеостанций (Родйоновка и Пока), расположенных на побережье оз. Паравани; Т0— также средние из То Родионовкн и Т0 Пока.
•основной кривой Т'а -- f(t'a,a) как это было в случае о озером Рица.
В «Ресурсах поверхностных вод СССР» [49] приводятся графики зависимости TQ=f(Tcp) для некоторых озер Грузин ской ССР. Согласно этим графикам средние температуры по верхности водоемов превосходят измеренные у берега при мерно на одну и ту же величину по всем объектам. Коэф-
|
Т |
|
фициент, выражающий отношение — |
в течение ©сего года |
|
•и на всех водоемах |
ср |
|
меньше единицы и равен ~ 0,93—0,94. |
||
Таким образом, |
получается, что у берега вода в течение |
|
'всего года холоднее, |
чем в среднем вся |
поверхность водоема. |
Т
1 о
Рис. 25. т'0=!(йооУ |
1' — Абрау, 2 — Шаори, |
|
3—Ткибули, |
4—Храми, 5—Сагамо, 6—Паравани, |
|
7—Базалети, |
8—Гек-Гель, 9—Аджикабул, 10— |
Арпили.ч, 11—Тщикское.
Как говорилось выше, этот коэффициент не остается посто янным в течение всего года и, как правило, зимой: должен 'быть меньше единицы, а летом — больше. В среднем же за
год «К» |
получается |
всегда < 1 . |
Из |
имеющихся |
в нашем распоряжении данных видно, |
что значение |
«К» меняется в пределах 0,93 (озера Грузии) до |
|
1,0 |
— озеро Артаниш (Армянская ССР). Для Севана величи |
|
на |
«К» равна |
0,95, а для Мингечаура — 0,98. |
140
Все озера и водохранилища, по которым имеются сред
ние температуры {Т'сР), |
располагаются на кривой T'Q — f (^.о)> |
представленной на рис. |
25. |
Глубина водоема должна влиять на годовой ход темпе ратуры воды. Чем глубже водоем, тем 'более затруднен во дообмен по глубине, а это значит, что происходит замедление ікак в прогреве воды, так и в ее охлаждении. Кроме того, с глубиной уменьшается проникновение солнечных лучей, изза чего пріогрев от прямой радиации происходит только вер хней части водной массы, а не всей толщи, как это (бывает на неглубоких водоемах.
Из приводимого графика 26 видно, что чем глубже во доем, тем позднее происходит его прогрев и позднее 'осты вание. Кривые хода по мере роста глубин сдвигаются впра-
1 — г. |
5 . . . ц |
Рис. 26. Годовой ход температуры воды в водоемах разных глубин. 1—Испарительный бассейн, 2—оз. Палеостоми, 3—Самгорское вдхр., 4—Мингечаурское вдхр.
во от кривой эталонного, двадцатиметрового испарительного бассейна; эти кривые построены для тех районов Закавказья, где вода не замерзает даже в испарительных бассейнах, т. е. средняя месячная температура воздуха наиболее холодного месяца практически не опускается ниже —2,5°.
•На основе всего вышесказанного можно сделать следу ющее заключение: расчет температуры воды неизученного или проектируемого водоема является сложной операцией и чревато значительными ошибками. В особенности трудным является определение годового хода температуры воды.
141
|
Наиболее |
точно |
поддается |
определению средняя |
много |
|||||||
летняя |
.годовая температура |
воды. |
|
|
|
|
|
|||||
|
Для определения этой величины |
можно |
воспользовать |
|||||||||
ся кривой T'0=f (t'2,0), |
приведенной |
на рис. 25, |
с |
которой |
||||||||
можно |
снять значение температуры воды у уреза, зная тем |
|||||||||||
пературу воздуха |
на |
той высоте, на которой располагается |
||||||||||
урез |
интересующего |
нас |
водоема. |
|
|
|
|
|
||||
|
Ввиду вполне |
естественного распределения |
точек |
на |
||||||||
трех |
кривых |
T'a=f |
(4>о)> |
основным |
затруднением |
на |
путях |
|||||
расчета |
Т'0 водоема |
является определение кривой, с которой |
||||||||||
следует |
снять |
значение Т'0. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
В таблице 29 приводятся морфометрические данные тех |
|||||||||||
озер |
и |
водохранилищ, по которым построены кривая |
24 |
и |
||||||||
•кривая |
25. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как видно из этой таблицы, морфометрия водоемов, рас |
|||||||||||
положившихся |
на |
основной кривой ^ô=/(4>o). |
исключитель |
но разнообразна. Площади их зеркал меняются от 1416 км2
(оз. |
Севан) до 4,8 км2 (оз. |
Сагамо) |
и |
глубинами от 70 |
мет |
ров |
(Мингечаурокое вдхр.) |
до 2,3 |
метра (оз. Сагамо). |
Та |
|
ким |
образом, «и площадь |
зеркала, |
ни |
глубина водоема |
не |
выступают в данном случае характеристикой, определяющей
температурное |
состояние |
водного объекта. |
|
Очевидно, |
что основной характеристикой, |
определяю |
|
щей положение |
точек на |
одной из кривых, должна быть ин |
|
тенсивность водообмена |
в водоеме: чем быстрее |
сменяется |
вода в котловине водоема, тем меньшей будет степень ее прогрева и, наоборот, чем медленнее будет протекать этот процесс, тем больше прогреется вода в водоеме. Характеристи кой быстроты (частоты) смены воды в водоеме может слу жить, в первом приближении, отношение объема годового притока в чашу водоема к объему водоема. Чем большим числом будет выражаться это отношение, тем интенсивнее бу дет происходить водообмен в водоеме.
Сказанное можно выразить следующим простым урав нением
|
|
я |
|
|
где |
М—коэффициент обмена |
воды в |
Еодоеме; |
Q—объем годо |
вого |
притока в м 3 и q— объем |
чаши |
водоема, в |
м3 . |
142
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
29 |
|
|
|
Основные |
данные об озерах и водохранилищах |
|
|
|||
|
|
|
s 3 |
|
|
еч |
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
га |
|
редняя іубина, |
с; |
Си |
бъем,к |
|
|
|
Li |
|
||||
Водоем |
О |
|
|
3 та |
|
|||
о 3 |
9x5 |
|
|
|||||
|
|
|
fflJ3 CL. |
"ë. 5 |
О 2 |
f—1 |
оу |
О |
|
|
|
1—1 |
со |
||||
Севан, |
озеро 1 |
1916 |
|
41,3 |
1416,0 |
58,5 |
||
Мингечаур, вдхр. |
150 |
70,0 |
26,0 |
605 |
18,0 |
|||
Тщикское, |
вдхр. |
30 |
|
4,5 |
76 |
0,34 |
||
Паравани, |
озеро |
2073 |
3,3 |
2,4 |
37,5 |
0,091 |
||
Храмское, |
вдхр. |
1460 |
|
7,9 |
29,0 |
0,23 |
||
Палеостоми, озеро |
0,02 |
4,0 |
2,8 |
18,2 |
0,052 |
|||
Шаорское, |
вдхр. |
1134 |
|
5,8 |
12,0 |
0,07 |
||
Ткибульское, вдхр. |
524 |
17,5 |
6,7 |
12,0 |
0,08 |
|||
Сагамо, |
озеро |
1996 |
2,3 |
1,6 |
4,8 |
0,008 |
||
Самгорское, вдхр. |
549 |
1,6 |
29,1 |
11,0 |
0.32 |
|||
Абрау, |
озеро |
83,4 |
— |
1,6 |
— |
|||
Базалети, |
озеро |
876 |
7,0 |
3,7 |
1,4 |
0.005 |
||
Рица, озеро |
884 |
101 |
63,1 |
1,49 |
0,094 |
При сопоставлении водоемов по коэффициенту «М» сле дует помнить, что на конечный результат, т. е. на среднюю
.годовую температуру воды в водоеме, значительно влияет собственная температура воды, поступающей в водоем. При всех равных условиях вода окажется холоднее в том водо еме, в который впадают холодные притоки, берущие начало из ледников или вечных снегов, а более теплая будет в том, который питается дождевыми водами и т. д.
Очевидно, что определение температуры притекающей
воды или, если |
так назвать, начальной температуры водое |
ма, не является |
непреодолимой задачей, поскольку на обшир |
ной наблюдательской шдроеети ведутся регулярные наблю дения над температурами речной воды и материалы эти пу
бликуются в «Гидрологических |
ежегодниках». |
Что касается определения |
то это можно сделать с |
помощью, например карты стока Кавказа, составленной Л. А.
Владимировым |
и В. К- Гвахаріия [4], или кривых |
Q = f(H)1 |
||
где Q—сток, а |
Я — высота |
над уровнем моря и т. д. |
||
Наибольшую |
сложность, |
как говорилось, представляет |
||
собой, определение |
месячной |
температуры воды. |
Проведен- |
1 Данные относятся к естественному уровню озера:
143
ное исследование дало возможность ".найти пути к- расчету ме
сячных температур |
воды |
неизученных |
(проектируемых) |
во |
||||||||||
доемов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Совместное рассмотрение 'годового хода температуры |
воз. |
||||||||||||
духа и воды у уреза |
(Т0) |
дало |
возможность |
классифициро |
||||||||||
вать все имеющиеся в нашем |
распоряжении |
водоемы |
по |
|||||||||||
взаимному |
рашоложенито |
этих кривых на графиках. |
|
|
||||||||||
|
Всего |
на Кавказе |
образовалось |
2 |
таких |
группы |
— |
это: |
||||||
1) |
группа |
водоемов |
с незамерзающим |
|
зеркалом2 |
и 2) |
группа |
|||||||
с |
замерзающей |
поверхностью воды. |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Первая из |
них располагается |
на |
высотах |
до |
600 |
метров, |
|||||||
а |
вторая — на |
больших |
высотах |
— |
от 600 до 2000 и более |
.метров, хотя не исключено, что незамерзающие водоемы мо гут располагаться и на более высоких отметках.
•Внутри каждой из этих групп образовались свои под группы. Так, в первой группе наметилось 3 подгруппы, а во второй — 2 подгруппы.
На рисунке 27 приведены кривые, характеризующие эти подгруппы.
График «а», принадлежащий озеру Палеостоми и Потийской метеостанции, отличается от других графиков дан ной группы тем, что на этом объекте температура воздуха холодного периода имеет больший вес в среднегодовом, а температура теплого периода — меньший вес, чем темпера тура воды тех же периодов в средней годовой температуре
воды. В |
соответствии со |
сказанным идут |
линии ^2 0 0 |
и Т0—за |
|
холодный период первая |
находится выше |
второй на |
графике, |
||
а за теплый — наоборот, |
ниже. Такое |
взаиморасположение |
|||
кривых |
присуще, видимо, |
тем водоемам, которые, |
находясь |
в непосредственной близости от теплого Черного моря, ис пытывают воздействие' его термического режима.
График «б» относится к водоемам второй подгруппы; представители этой подгруппы Тщикское водохранилище на Северном Кавказе и Самгорокое водохранилище — в Закав-
2 Во всех дальнейших построениях нами не принималась во внимание
озеро Севан, являющееся уникальным по своим размерам и неповторимым своим термическим режимом.
144
казье. Характерной чертой этой подгруппы является большое расхождение кривых на участках, соответствующих холодно му периоду и значительное расхождение в теплый период. При этом, в холодный период кривая Т0 располагается вы-
|
Рис. 27. Годовой ход температуры воды в |
водоеме |
|
||||
|
и температуры |
воздуха на |
близлежащих |
метео |
|
||
|
станциях |
в долях от среднегодовых величин. 1 — |
|
||||
|
Сплошные линии—Температура воды (Т0), |
2—Пре |
|
||||
|
|
рывистое—Температура |
воздуха (^гоо)- |
|
|||
ше |
кривой |
/ 2 0 0 , а |
в теплый период, наоборот, первая |
идет ни |
|||
же |
второй3 . |
|
|
|
|
\ |
|
|
График «в» иллюстрирует ход температуры воды и воз |
||||||
духа в третьей подгруппе, в которую входят |
озера |
Абрау и |
|||||
Аджикабул. Характерной чертой |
хода кривых этой подгруп- |
||||||
3 |
Такое |
тщательное |
рассмотрение |
взаимного хода и расположения |
|||
кривых tsoo и |
Та является |
необходимой |
предпосылкой |
к дальнейшим опе |
рациям по составлению таблиц поправок, с помощью которых будет рас
считана |
месячная .температура |
воды. |
10. В. К. |
Гвахария |
145 |
пы является весьма близкое друг к другу расположение кри
вых |
t2oo и Т0 на веем их протяжении. |
|
|
|
|
Водоемы второй группы распадаются' на две подгруппы: |
|
на |
подгруппу о значительным отходом 'кривых t2oo и Т0 |
друг |
|
от |
друга и подгруппу с большим расхождением кривых. |
|
|
|
|
График «г» иллюстрирует взаимное расположение |
кри |
вых |
на водоемах первой подгруппы второй группы. Создана |
эта подгруппа Шаореким и Храмским водохранилищами. |
Вто |
|||
рая подгруппа |
освещена графиком «д»; в нее входят |
озера |
||
Гек-Гель |
и Арнилич. |
|
||
В |
стороне |
от всех перечисленных групп и подгрупп |
стоят |
|
озера |
Рица и |
Б аз алети. Последнее по своему высотному по |
||
ложению |
(876 |
м н. у. м.) должно бы входить во вторую |
груп |
пу, с которой ее сближает также и наличие ледостава в те
чение двух месяцев, а по ходу кривых |
t2oo и Т0 оно напомина |
||
ет водоемы подгруппы |
«а». |
|
|
Обособленность озера Рица подчеркивается еще и своеоб |
|||
разным ходом |
кривой |
температуры |
воды, которая отобра |
жает характер |
литания |
озера. Как известно, в питании озера |
основную роль играют реки бассейна Лашипюе, берущие на чало в высокогорной части Западного Кавкаоиони, где сне готаяние происходит в июне-июле, а снежники, образовав шиеся в ущельях, тают также в течение августа. Приносимые этими реками холодные воды снижают температуру воды в озере, которая из-за большой глубины котловины озера и быстрой смены воды в ней не успевает прогреться до темпе ратур, соответствующей температуре воздуха в пункте м/ст. Рица.
Классификация водоемов Кавказа, проведенная по харак теру взаимозависимости хода кривых температуры воздуха и воды, дает возможность рассчитать внутригодовое распреде ление температуры воды, зная годовой ход температуры воз духа.
В таблице 30 приведены средние для каждой подгруппы величины поправок, которые следует вносить в относитель ные величины отклонения среднемесячных значений темпера туры воздуха от среднегодовой температуры, чтобы полу чить значение величин отклонения среднемесячных темпера тур воды от среднегодовой температуры воды.
146