Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Гвахария, В. К. Испарение с водной поверхности водоемов Кавказа

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
7.26 Mб
Скачать

 

 

 

Определение величины отклонений 7"0 от Т0'~

Элементы

11

 

Ш

IV

V

VI

^200

—1.

5

4,8

11,3

16,4

21,0

Отклонение

—0,12

0,38

0,88

1,28

1,64

Поправки

0,22

0,03

—0,13

—0,14

—0,15

Исправленное

0,10

0,41

0,75

1,14

1,49

отклонение

дохранилища, ставит под сомнение надежность результатов одного из предлагаемых методов расчета.

Т а б л и ц а 40,

Расчет Т0 Кетузского водохранилища при 11-месячном периоде и сопоставление результатов разных методов

М е т о д

По автору

По теплово­ му балансу

По T e p =f

Элемент

и

111

IV

V

VI

VII

V111

IX

X

XI

XII

 

 

 

То

1,40

6,1

10,1

15,4

20,1

23,8

24,2

20,4

14,2

8,5

1,4

13,5

К

0,92

0,94

0,94

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,94

0,92

0.92

 

Тер

1,5

6,5

10,7

16,2

21,2

25,0

25,5

21,5

15,1

9,3

1,5

14,0

Тер

1.5

3,5

10,0

16,6

22,0

25,2

25,6

23,8

19,3

13,5

7,0

15,3

Тер

2,0

4,0

10,0

16,5

21,0

24,0

24,2

23,5

19,0

13,0

6,5

14,9

На наш взгляд Г. Т. Никогосян, который рассчитывал тем­ пературу воды этих проектируемых водоемов, исходил из не­ правильной предпосылки, что термический режим Мармарикекого и Кетузского водоемов аналогичен термическому ре­ жиму Севанского озера. Очевидно, что отождествлять тем­ пературный режим водохранилищ зеркала порядка 1,5 км с озером-тгигантом с площадью зеркала более 1300 км2 , не вер­ но. Запасы тепла в водной массе озера Севан столь велики, что оно не замерзает даже при минус 9° среднемесячной ян­ варской температуре воздуха, несмотря даже на то, что и

158

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 39

при 11 -месячном периоде,

по м/ст Чиманкенд

 

 

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Г о д

24,8

24,9

20,6

14,0

6,4

- 1,5

12,8

1,94

1,95

1,61

1,09

0,5

—0,12

 

—0,18

—0,16

—0,09

—0,04

0,13

0,22

 

1,76

1,79

1,52

1,05

0,63

0,10

 

предшествующий, ему декабрь имеет среднюю температуру —5°.

Очевидно, аналога, подобранные нами для Мармарикекого и Кетузокоіго водок ранили щ, более близки по темпера­ турному режиму к этим последним, чем озеро -Севан, а поэ­ тому и Тс р , рассчитанные предложенным нами методом, яв­ ляются более достоверными.

Расчет влажности воздуха (е2оо)

Указания по расчету испарения с поверхности водоемов рекомендуют использовать для расчета абсолютной влажно­ сти воздуха над водоемом, формулу

е 2 о о = е 2 о о + ( 0 > 8 е 0 - е ^ 0 ) М с р

,

(60)

, где е2 0 0 —средняя

влажность

воздуха

над

водоемом на высоте

200 см, в кб; е'2оасредняя

влажность

за расчетный

интервал

времени

по

континентальной

метеостанции,

в мб; е0максимальная

упругость

пара,

определенная

по температуре воды в водоеме, мб; М с р

—коэффициент

 

трансформации, учитывающий среднее изменение влаж­

 

ности, в зависимости от размера

водоема.

 

 

Значение

коэффициента трансформации авторами дается для

трех

градаций

соотношения t0 и 4>о> т -

е -

соотношения,

когда

t0~t'200; t0<t200

на 4° и более и <Ѵ>£2оо н а

Ю° и более. В гл. V I I I

значения Мср

даны в виде графика (рис. 22).

 

 

В таблице 41 приводится значение

М с р от длины

разгона

для

условий if0 л*

 

 

 

159

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

41

 

Значение

коэффициента

трансформации

Мср

при t0 «

t'2m

 

 

Средняя

длина

 

0,2 0,5

1

2

 

 

 

 

 

 

разгона, км

0,1

5

10

20

50

 

100

 

Мс р

 

0,02

0,03

0,08

0,12

0,16

0,23

0,28

0,34

0,44

0,51

Автор данной формулы А. П. Браславекий [1] указы­

вает,

что рассчитанные

по формуле

(60) влажности над

во­

доемом

при

оопоставлении

с наблюденными

е2оо

дали

значительные

отклонения. „

 

 

 

 

 

 

 

Величина отклонений колеблется в-пределах от — 9% ДО

+ 18%

по

отношению

к наблюденным. В абсолютных

значе­

ниях

это

соответствует отклонению от измеренной

влажности

в пределах —

1,1 мб — +1,6 мб. Наиболее часты

отклонения,

лежащие

в пределах

± 5 % .

 

 

 

 

 

 

 

Возможность установления зависимости средней влаж­ ности воздуха над водоемом с континентальной метеостан­

цией, может послужить для расчета

егоо мб.

А. М. Мхяітаряном были проведены эксперименты по ус­

тановлению зависимости

е2оо = / ( е 2 о о )

Д л я

озера Севан (е2 0 0 ) и

для островной метеостанции (е'200).

 

 

Как видно из графика

28, связь эта

полулилась довольно

тесной, и, что более важно, является прямолинейной. Отход

точек от

линии равновеоия

незначителен. На том же рисун­

ке помещена кривая е200=/

(е'20О)

для

Кенгирского

водохра­

нилища,

заимствованная из

[2]. В

этом

случае е 2 0 0

~ абсо­

лютная влажность над водоемом, рассчитанная по .формуле

(60), а

е'ш — абсолютная

влажность воздуха по Джезказ­

ганской

метеорологической

станции.

По

Кенгирекой кривой

получается, что влажность над

(водоемом в течение всего года заметно выше влажности на

берегу.

Причем, это превосходство убывает от зимы к лету

— =1,2

зимой и 1,08—летом I . Что касается Севана, здесь

е'

J

это соотношение т'акже больше единицы, и имея большее значение эимой, летом сильно снижается, доходя почти до единицы в июле и августе (1,2 и 1,02 соответственно).

Сопоставление е'2ао по метеорологической станции, рас-

160

положенной іна острове (в данный момент полуостров) в озе­ ре Севан с е^оо наблюденными на береговых станциях во­ круг озера, показывает, что островная метеостанция имеет большую величину е'200, чем береговые. Это и понятно — к островной метеостанции при любом направлении ветра по­ ступает воздух, успевший в большей или меньшей степени трансформироваться под воздействием водной поверхности,

2'гоо

20

Г

 

 

 

 

 

 

1/

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

///

 

 

J6

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

лФ В333 31

 

 

12

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

1

В

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

V

 

 

 

!

 

 

б

 

 

 

 

і1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

і!

і

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

@гоо

 

 

 

3

ІО

14-

16

18

 

 

 

 

 

 

Рис. 28.

Связь наблюденной

влажности над водой (е2 0 о)

с наблюденной

влажностью

(eâoo) н а с У ш е

п 0

береговым

метеостанциям

оз.1

Севан.

1—Севан—остров,

2—Кин-

Г И р _ д ж е з к а з г а н ,

3—Мазра,

4—Севан

ГМО.

тогда как к береговым станциям

наряду

с

обогащенными

под воздействием

озера

воздушными

массами, зачастую

подходят и континентальные, дующие с суши. Средняя мно­

голетняя величина е'ш

в первом случае

будет

больше,

чем

во втором.

 

 

 

 

 

 

 

В таблице 42 приводятся данные е'гоо

по

некоторым

ме­

теорологическим

станциям,

расположенным

в

непосредст­

венной .близости

от

озера

Севан.

 

 

 

 

11. В. К. Гвахария

161

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

42

 

 

 

Значение е »оо в разных

пунктах озера Севан

 

 

 

 

Метеостанция

 

Абсолютная

влажность

воздуха

^200

в мб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 II

111

IV

V

VI

VII

V111

IX

X

XI

 

XII

Год

Севан озерн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГМО

 

 

3,4 3,4

4,0

5,8

8,3 11,0

13,3

13,2 10,8

7,5

5,6

4,0

7,5

Севан ГМО

3,0 3,1

3,8

5.8

8,0 10,4

12,5

11,9

9,4

6,4

4.9

3,4

6,9

Шоржа

 

 

3,3 3,3

3,9

5,7

8,2 10,3

12,8

11,9

9,6

7,1

5,4

4.0

7,1

Мартуни

 

 

3,0 3,2

3,8

5.5

7,8 10,3

13,9

12,4

9,6

6,6

5,0

3,6

7,0

Мазра

 

 

2,6 2,8

3,6

5,4

7,7 10,0

12,2

И . 4

8,9

6,3

4,6

3,1

6,6

Как

видно из

таблицы

42,

месячные

величины

е'зна­

чительно

меняются

от пункта

«

пункту. Наиболее

высокое

значение

отмечается на озерной

ГМО, расположенной

в ак­

ватории,

на

остроте, наименьшее

— в селении Мазра,

нахо­

дящемся в удалении от берега.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все сказанное хорошо

иллюстрируется графиком, 28, ко­

торый

построен по данным

таблицы 42 и по

е 2 0 0

рассчитан­

ному

дли 'Озера

Севан.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'Как

'Видно из графика

28, все береговые

станции

груп­

пируются вместе. Их прямые, почти сливаясь друг с другом, занимают промежуточное положение между прямой Севаностров (поданным А. М. Мхитаряна) и Севан-—озерная ГМО (по Справочникам по климату, вып. 16, влажность), которые совпадают друг с другом6 и прямой Мазры. Интересно от­

метить, что с прямыми береговых станций Севана

полностью

согласуется

прямая

Кангирского водохранилища.

 

Почти

полное

совпадение связей

e2 0 0 = f (eô00)

установ­

ленным по

береговым метеостанциям,

не только

одного во­

доема, но и не имеющего ничего общего с Саваном Кѳнгирсікого водохранилища, говорит о том, что 'связь между абсо-

6 «Севан-остров» и .«Саван-озерная ГМО» одна и та же метеостанция, но у А. М. Мхитаряна даны е' 2 0 0 , осредненные за 1951—1958 гг., а «Се­ ван-озерная ГМО» имеет осредненные за 1936—1960 годы.

162

лютной влажностью воздуха, измеренной іна береговых стан­ циях и измеренной над водоемам (или рассчитанной для во­ доема, как это имеет место для Кѳнгарешго водохранилища) должна быть универсальной. Основная характеристика, ко­ торая действует на величину е 2 0 0 — это размеры водоема, что и отображает Мср формулы (60).

Рис. 29.

Связь рассчитанной по

формуле

(60)

влажнос­

ти

воздуха над водоемами і00)

с влажностью

воздуха

над сушей (eâoo)- 1—Севан, 2—Мингечаур, 3—Тщикское,

 

 

4—Абрау

 

 

 

Как

уже

говорилось в главе

V I I I ,

степень трансформа­

ции не одинакова на протяжении всей -акватории: на первых

500—800

метрах

от уреза она является

более интенсивной;

на этом

отрезке

происходит проседание

воздушного потока,

быстрое изменение вертикальных профилей влажности, тем­ пературы, скоростей и т. д. Затем, посте выхода из этой уз­ кой прибрежной полюсы, процесс трансформации приобрета­ ет более ройный и затухающий характер.

Неравномерное нарастание Мср по длине разгона воз­ душной массы указывает именно на это обстоятельство: от уреза до первого километра Mzp имеет значение 0,12; от пер-

163

вого до второго километра на .каждый километр приходится прирост 0,014, с 5 до 10 -километра 0,01, с 10 по 20 кило­ метр 0,006 и т. д.

В связи со оказанным можно заключить, что формула (60), принимающая во внимание длину разгона воздушного потока над водоемом, как одну из основных факторов, вли­ яющих на степень трансформации влажности воздуха, может быть принята как расчетная. Пригодность ее подтвердилась

также анализом, проведенным по натурным данным

озера

Севан.

 

{

Нельзя не отметить одну весьма

интересную деталь —

как известно, в формуле (60) одним

из аргументов

фигу­

рирует максимальная упругость паров е0 — рассчитанная по

температуре воды

в водоеме. Рассчитывая

е 2 0 0

Севанского

озера по е0 , найденной

со своей стороны по Тср,

получаем

петлеобразную кривую

^ 2 o o = / ( e 2 o o )

ввиду

вполне

естествен­

ной инерцийности

Т с р . Натурные

же наблюдения

по

озеру

Севан дали линейную

зависимость

между

е 2 0 0 и е2 0 о .

Ниже,

в та-блице 43 приводятся рассчитанные А. М. Мхитаряном ве­ личины е а 0 0 по натурным данным и подсчитанные по формуле (60). Как видам, величины эти значительно расходятся меж­ ду собой. При этом, в период прогрева натурные превосходят

рассчитанных, а в

период

охлаждения, наоборот

рассчи­

танные

t?2oo выше

натурных.

 

£ 2 о о = / ( е 2 о о )

 

 

 

 

 

Петлеобразный

вид

кривой

 

присущ только

большим водоемам, типа Севан. С уменьшением водоема

пет­

ля сужается и

уже для размеров Кенгирского и

Тщикского

водохранилища

эту связь можно

практически

принять за ли­

нейную

(рис. 29).

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абсолютная

влажность над озером Севан

по натурным данным

и по

 

 

 

 

формуле

(60), на высоте

200 см

 

 

 

 

Элемент

I

11

111

IV

 

V

VI

 

VII

ѴШ

IX

X

XI

XII

Год

е200

по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наблю­

3,70 3,76 4,62 6,33 8,20

11,43 13,70 13,80

11.20

7,77 6,05 4,90 8,00

денным

е 2 0 0

по

4,31

4,14 4,52 6,0

8,11

11,28

13.88

14,24

12,30

9,44 6.95 5,01

8,34

(60)

164

Расчет скорости ветра над водоемом является одним из наиболее сложных моментов в процессе определения испа­ рения с водоемов. В особенности это осложняется в условиях горных водоемов, где замечается не только нарастание ско­ рости при переходе воздушной массы с суши на воду, но и затухание скорости ветра. Этот момент был проиллюстриро­ ван в предыдущей главе, в которой приводились значения ветра по метеостанциям, расположенным вокруг оз. Севан и

вее акватории.

Таким образом, для расчета скорости ветра на горных водоемах типа Севанского озера и Мингечаурского водохра­ нилища, необходимо более или менее тщательное его изуче­ ние на ряде береговых и внутренних метеостанций.

Что касается озер и водохранилищ обычных размеров, имеющих длину до 20—30 километров, то в данном случае, 'Очевидно, вполне можно обойтись одной береговой метео­ станцией и общеизвестными соотношениями скоростей ветра на суше и на водоеме.

Для того, чтобы подтвердить сказанное, рассмотрим по­ казания нескольких метеорологических постов, расположен­ ных на одном и том же водоеме с малой длиной разгона.

На озере Паравани в разное время действовали метео­ рологические станции, которые вели наблюдения также и над скоростью ветра. Несмотря на несиінхроняость наблюде­ ний, а таюке на то, что эти станции расположились в весь­ ма отдаленных друг от друга пунктах, показания их почти

полностью

совпадают

(см.

табл.

44).

Имеющиеся

незначи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

44

Метеостан­

1

11

111

IV

V

VI

VII

ѴШ

IX

X

XI

XII

Год

ции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Родионовка

4,9

5,5

4,2

3,8

3.4

3.3

3,8

3.6

3,2

3,5

4,1

4,4

4,0

Пока

5.1

4.4

4,4

3,7

3,3

3,2

з . з

3,3

3,4

3,5

3.5

4,6

3,8-

тельные расхождения в показаниях следует отнести к асин­ хронное™ наблюдений (на м/ет Пока наблюдения велись с 1936 г. по 1943 г., а в Родионовке _ с 1947 г. по настоящее время), и к краткости, ряда по м/ст Пока.

165

"Годовые значения отличаются весьма незначительно, а месячные расходятся более или менее существенно лишь в трех случаях — в феврале, августе и ноябре.

А. П. Браславский и 3. А. Віикулина в И] приводят таб­

лицу, из которой вытекает, что прирост скорости

ветра при

переходе с суши на

водную поверхность

равен

примерно

.25%. Комментируя

таблицу, авторы пишут,

что

эти данные

дают возможность сделать следующий вывод: «при условии однородной подстилающей поверхности на суше величина

прироста

скорости

ветра над водной

поверхностью имеет

близкие

значения

для различных водоемов».

 

 

О методе расчета скорости ветра

над

водоемом

при

различных ландшафтах, говорилось в главе

V I I I . Здесь

сле­

дует осветить лишь некоторые вопросы,

которых не касались

возначенной главе.

Ветер, измеряемый на береговых станциях имеет двоя­ кую природу — частично он является континентальным, т. е. дует с суши на воду и поэтому имеет несколько сниженную скорость чем та часть ветра, которая дует со стороны воды.

Средняя скорость ветра

на

береговой

станции будет выше,

чем на

более отдаленной

от водоема, но меньше, чем в

аква­

тории.

 

 

 

 

 

 

Пересчитывать

скорость

ветра с

береговой станции

на

водную

поверхность

правильнее всего

с высоты флюгера,

поскольку на этой высоте на суше, ветер менее искажен, чем на двухметровой высоте.

Для иллюстрации сказанного приведем данные гради­ ентных наблюдений по метеостанции Поти, проведенные

О.И. Меликишвили [42].

Как видно из таблицы 45, скачок в скорости ветра с 10метровой высоты к 4-х метровой весьма значителен, тогда как

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 45

 

Скорость ветра

на разных

высотах по данным Потийской

 

 

 

экспериментальной

базы,

м/сек

 

 

Период

10 м

4 м

2

м

1 M

0,5

0,25

Средняя, с XII—

 

 

 

 

 

 

 

1963

г. по V—

 

 

 

 

 

 

 

1966

г.

4,0

2,7

2.2

1.8

1,5

1,0

166

дальше, к .поверхности

земли, убывание .скорости идет

стро­

го логарифмически.

 

 

Это вызвано затененностью площадки невысокими

стро­

ениями и древесными

насаждениями, влияние которых

рас­

пространилось не на всю высоту градиентной мачты, а толь­ ко на нижнюю половину.

Само сабой разумеется, что на более низких уровнях име­ ется больший шанс искажения скорости, чем на высоких. Кроме того, если на высоте флюгера и происходит искажение скорости ветра, то степень этого искажения будет несрав­ ненно ниже, чем искажение на малых высотах.

Исходя из этих соображений, мы избираем следующую •схему расчета ветра для акватории: производится пересчет ветра с береговой (или с континентальной) метеорологачес-

ікой станции с высот флюгера на высоту флюгера

над водой,

.а затем

уже пересчитываете я на высоту 2 метров, по соответ­

ствующему

коэффициенту, т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

фЮ0Ф-Ктр-щ,

 

 

 

(бі)

где W200скорость

ветра

над водной

поверхностью

на высоте

 

200

см, Кф—коэффициент,

показывающий соотноше­

 

ния

скоростей

по флюгеру

на суше и на воде, /Сгр—

 

коэффициент соотношения W$/W200

над водой, Wç—

 

скорость

ветра по флюгеру на суше.

 

Не ібудет

ошибкой,

если в формулу

(61) введем вместо

\Ѵ'ф скорость

ветра

W200,

рассчитанную для суши. В данном

случае зависимость

(61) будет более простой

 

 

 

 

 

 

Wa0o = KW'm,

 

 

 

(62)

• где К — отношение скорости ветра

на высоте 200 см на су­

 

ше, к скорости ветра на той же высоте над водой.

•Расчет по этому последнему приему

 

закономерен м не

вступает в противоречие с высказанным

выше предположе­

нием об иекажѳнности показаний скорости ветра

на высоте

200 ом, поскольку

в этом последнем случае в формулу (62)

подставляется

W'îoo рассчитанная, а не наблюденная.

Переходной коэффициент для скорости

ветра по десяти-

метровому

флюгеру равен в среднем

1,15, т. е. скорость вет­

ра над водной поверхностью, на высоте

флюгера

(h—10 м)

больше

береговой

на 15%.

 

 

 

 

167

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ