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

Для скоростей, измеренныхна отдаленных от водоемов- станциях (на так называемых континентальных м/ст) вели­

чины

коэффициентов

определяются по

специальной

табли­

це, о которой уже упоминалось в .главе

V I I I .

Значения

их

«резко меняются-в зависимости от закрытости флюгера.

 

Следует несколько

подробнее

остановиться

на

влиянии

глубины котловины, характере берегов

и облесенности

на

трансформацию скорости ветра .над малыми водоемами.

 

Для крупных водоемов, имеющих сотни и более квадрат­

ных

километров площади зеркала,

этот

вопрос

не

является

столь значительным, как для малых водоемов, поскольку с уменьшением общей площади зеркала возрастает доля пло­ щади прибрежной полосы, на которую распространяется ветрозатеняющее влияние обрывистых (крутых) берегов котло­ вины водоема и древесных насаждений.

Как показали исследования в Шаорской и Параванской котловинах, крупные формы рельефа, имеющие плавные очертания и отстоящие в значительном удалении от берега водоема не уменьшают скорость ветра на узкой прибрежной полосе, т. е. не имеют затеняющее свойство, если суша со­ пряжена с зеркалом плавным, переходом, без образования обрывистых берегов.

Высокие деревья и обрывистые берега затеняют прибреж­ ную полосу на расстоянии равном примерно 30—40 высотам леса или берега, или суммы обеих, если лес этот растет на обрывистом берегу. Полностью же ветрозащитное влияние-

берегов

и леса прекращается примерно на расстоянии 2,5—

3,5 км,

где полностью восстанавливается профиль ветра и

скорости начинают нарастать в сравнение с прибрежными скоростями.

Результаты немногочисленных исследований, проведен­ ных на м.алых облесенных озерах, расположенных в отно­ сительно гористой местности (Валдайская возвышенность) показали, что средняя скорость .над зеркалом этих озерни­ же, чем на озерах этой же зоны, но открытых ветрам, т. е. озерах, ,не испытывающих затеняющего влияния леса или крутых берегов и глубоких котловин. Средние скорости вет­ ра над малыми затененными озерами ниже на 15%, чем над «езатененными озерами той же величины..

168

Для многих горных водоемов полоса затишья будет, оче­ видно, значительно уже, ічѳм на озерах равнинного либо хол­ мистого рельефа, при одной и той же высоте ветрозащитных объектов (леса, крутых берегов и т. д.). Дело в том, что воз­ душные массы передвигаются в основном в параллельной подстилающей поверхности плоскости. В случае, когда озе­ ро окаймлено крутыми склонами высоких хребтов, то линии тока воздушных масс, проникших в бассейн озера будет иметь угол наклона к горизонтальной плоскости равный примерно углу наклона склона, по которому они продвигаются. Ясно, что чем круче угол подхода воздушной массы к берегу, тем уже будет полоса затенения и, наоборот. Сказанное хорошо иллюстрируется схемой, приведенной на рис. 30. Ясно, что,

Рис. 30. Схема зависимости ширины полосы затишья (Ь) от угла наклона воздушного потока (о) и высоты препятствий (а).

если бы в

природе лишит тока

по мере преодоления

препят­

ствий

('будь то полезащитные

лесонасаждения

или

крутые

берега

и

тому подобные) не

искривлялись, то

при

горизон­

тальной поверхности защитное воздействие лесных полос рас­ пространялось 'бы .на пространство бесконечной протяжен-

169

«ости. Однако, кале говорилось выше, воздействие защитных полос распространяется .на расстоянии, равном 20—30-крат­ ной ее высоты.

Приводимая нами схема не учитывает фактор искривле­ ния линий тока и некоторые другие моменты, влияющие на. направление ветра, поскольку их воздействие на сокращение или расширение затененной полосы будет при любых углах, подхода воздуха к зеркалу водоема одинаковым, и, что глав­ ное, будут иметь один и тот же знак.

Если бы не было воздействия второстепенных факторовна ширину полосы аатеиения, то ее зависимость от высоты затеняющих аргументов и направлений тока можно было бы

івыраеить простейшей

зависимостью

 

 

 

 

Ь=а

ctg а,

 

 

(63)

где Ъ—ширина полосы затенения, а—высота

затеняющего фак­

тора и а—угол

встречи

линии

тока

с зеркалом

водоема.

Принимая а=а',

получим,

что

b>b'

во столько

раз, во

сколько ctg а <^ ctg а'.

 

 

 

 

 

Турбулентность потока, а также влияние соотношения температур вода-воздух и температурной стратификации воз­ духа вносят своп коррективы в это уравнение, вынуждая по­ токи воздушных масс отклоняться от прямолинейной траек­ тории,

ГЛАВА X

РАСЧЕТ ИСПАРЕНИЯ С ВОДОЕМОВ КАВКАЗА

В ходе рассмотрения отдельных закономерностей и рас ­ четных связей накопились почти все исходные данные, не­ обходимые для расчета испарения с водной поверхности не­ которых водоемов Кавказа. На основании этих данных и применяя изложенные в предыдущих главах методы и при­

емы

определения

гидрометеорологических

величин,

входя­

щих

в расчетную

формулу испарения

(35),

было подсчитано

испарение

с этих

водоемов.

 

 

 

 

Результаты расчета приведены в табл. 46.

 

 

Как показывает таблица, наибольший слой воды испа­

ряется с

водоемов, расположенных, в

низменных

районах*

170

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

46

 

 

 

 

 

Испарение

с

водной поверхности

некоторых

водоемов Кавказа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

с

 

п

 

а

р

 

е

и

и

е

Емм

 

 

Сумма

Высота

В о д о е м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н. у.

м.

 

 

 

 

1

И

111

 

IV

 

V

 

VI

 

VU

VIII

IX

X

XI

XII

 

Н м

 

Мингечаур,

вдхр.

55

45

44

 

39

 

84

 

135

 

166

183

138

120

91

68

1168

150

 

Палеостоми,

озеро

45

39

53

 

76

 

106

 

127

 

144

138

93

83

65

22

989

0,0

 

Самгори,

вдхр.

93

51

65

 

69

 

107

 

126

 

192

204

.145

100

81

61

1294

549

 

Абрау,

озеро

43

34

40

 

54

 

101

 

154

 

200

191

136

98

57

38

1146

83,4

 

Шаори,

вдхр.

 

 

19

 

38

 

83

 

107

 

119

130

90

69

39

32

726

1134

 

Ткибули,

вдхр.

40

29

40

 

56

:

 

'•

107

:

112

136

116

84

66

46

925

524

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Храми, вдхр.

 

:

32

:

24

 

54

 

76

 

98

106

88

56

55

31

.620

1460

 

Паравани,

озеро

 

 

 

 

35

 

74

 

96

 

124

112

84

55

35

 

615

2073

Базалети.,

озеро

 

 

34

 

60

 

96

\

143

 

167

177

130

77

47

30

961

876

 

Гек-Гель,

озеро

 

 

37

 

40

 

71

 

93

 

118

136

110

75

84

65

829

1555

 

Аджикабул,

озеро

25

: 28

53

 

75

 

143

 

145

 

177

173

114

71

38

30

1072

—20

 

Тщикское,

 

вдхр.

31

25

40

 

63

 

93

 

125

'

113

170

105

62

34

28

949

30

 

где .и orraремне с водной поверхности происходит в течение все­ го года. Наименьшее количество испаряется с водной поверх­ ности водоемов, располагающихся на высоте 1500—2000 м.

Эта общая естественная картина убывания высоты

слоя

ис­

парившейся

воды с повышением

местности,

нарушается

от­

дельными водоемами, в районе которых наблюдается

силь­

ное отклонение в высотном распределении

метеоэлементов.

Например,

повышенная влажность

воздуха

(егоо)

на

побе­

режье Черного моря обусловливает низкое испарение с оз. Палеостоми, а сильные ветры в районе Самгорского водо­

хранилища повышают испарение

с этого объекта и т. д.

В главе

V I I I приведены кривые зависимости испарения

с поверхности

двадцатиметровых

бассейнов от высоты мест­

ности и карта испарения с этих бассейнов. Представляет ин­ терес установить зависимость между испарением с двадцати­

метровых бассейнов и водоемов.

Это дало бы

возможность

использовать для практических целей созданную

нами карту

и кривые £ 2 0 =

/ ( # ) .

 

 

 

 

 

 

В

таблице

47 сопоставлены годовые суммы испарения

по

двенадцати

водоемам

Кавказа, позаимствованными

из

табл. 46, и испарения

с

20-метровых бассейнов,

взятые

из

табл.

18.

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 3'1 представлен график, изображающий зависи­

мость

между годовыми суммами

испарения, рассчитанных

для

водоемов

и для

двадцатиметровых бассейнов, по

гид­

рометеорологическим данным близлежащих к водоемам ме­ теорологических станций. Как видно из графика, связь меж­

ду

ними устанавливается довольно тесная — одиннадцать

из

двенадцати

точек создают полосу разброса, с отклонени­

ем

от средней

кривой не более 100 мм как в сторону

преуве­

личения, так и в сторону уменьшения. Если принять

среднюю

линию, проходящую через указанную полосу за кривую свя­ зи £ в = / (£20)1 т 0 аналитическое изображение

Еь=аЕ10+Ь,

с а, п и b для этой кривой, может .явиться расчетной форму­ лой, дающей возможность пересчета испарения двадцати- (метрювых бассейнов, взятых с кривых (рис. 17) или карты (рис. 19), на испарение с поверхности водоема, существую­ щего -или проектируемого. При этом, ошибка для большин172

•стіва пунктов не будет превышать ±0 — 10% .

Исключение

представляет высокогорный водоем Гек-Гель,

для которого

отклонение

достигло

13%.

 

 

 

В таблице 48 приведены рассчитанные для водоемов ис­

парение (по табл. 46)

и 'Определенные для них же по кривой

31.

 

 

 

 

 

 

 

В построении

графика

31, как видно

из таблицы

48, не

участвуют

данные

озера

Севан, поэтому

этот

объект

нами

был использован как контрольный. Если сопоставить испаре­ ние с озера Севан, рассчитанное по формуле (35) со .снятым с

графика EB=f(E20),

принимая за исходную величину испа­

рение 20-метрового

бассейна Севан — озерная ГМО, поме­

щенное в табл.

18, получим следующие цифры: £ ( 3 5 ) =856 мм,

a £Ѵраф =890

мм. Отклонение получилось

порядка

4%, в

сторону преувеличения.

 

 

Представляет определенный интерес

сравнение

сущест-

2&00-

Г600

 

 

400

800

120О *J60fl

 

 

 

Рис. 31 Зависимость между

рассчитанным

 

 

 

испарением с

двадцатиметровых бассейнов

 

 

 

2 о) и

водоемов

 

в).

 

вующих

в -литературе данных по суммарному испарению не­

которых

водоемов с величинами,

полученными

предлагае­

мым нами

методом.

 

 

 

 

 

В

(45)

приводится

испарение,

рассчитанное

длядвух

173

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

47

Годовые

суммы, испарения

с поверхности водоемов и предполагаемых

 

 

 

 

 

двадцатиметровых

бассейнов

 

 

 

 

 

 

 

 

Испарение, мм

 

 

 

Испарение мм

Водоем,

пункт

 

 

 

 

Водоем—пункт

 

 

 

 

 

 

 

 

водоем

 

бассейн

 

 

 

водоем

бассейн

Мннгечаур,

вдхр.

 

1168

 

 

Храни, вдхр.

620

 

 

Миигечаур

 

 

 

 

 

1688

Цалка

 

 

 

577

Палеостоми,

озеро

 

989

 

 

Паравапи,

озеро

615

 

 

Поти, порт

 

 

 

 

 

ИЗО

Радиоиовка

 

 

550

Самгори,

вдхр.

 

1294

 

 

Базалетн,

озеро

961

 

 

Самгори

 

 

 

 

 

 

1639

Душетп

 

 

 

918

Абрау, озеро

 

 

1146

 

 

Гек-Гель,

озеро

829

 

 

Абрау-Дюрсо

 

 

 

 

1046

Гейгель,. курорт

 

 

603

Шаори, вдхр,.

 

 

726

 

 

Тщикское,

вдхр.

949

 

 

Херга

 

 

 

 

 

 

607

Усть-Лабинсіс

 

 

907

Ткибули,. вдхр.

 

925

 

 

Аджикабул—

1072

 

 

Ткнбули

 

 

 

 

 

 

926

Сабирабад

 

 

1241

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

48

Рассчитанные

для водоемов

суммы годового и:пареиия и определенные

 

 

 

 

для них же по кривой

EB=f

2 0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отклон,

 

 

Бмм-

Отклон.

Водоем.

 

 

 

 

 

Водоем

 

 

 

 

 

 

 

в % %

 

 

в %%

 

 

расч.

 

опр.

 

 

расч.

опр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мингечаур

 

 

1168.

,

1230

 

5,4

Храми

620

680

 

9,7

Палеостоми,

 

989

 

1070

 

8,2

Паравани

615

660

 

7,3

Самгори

 

 

1294

 

1220 '

 

—5,7

Базалетн

961

960

 

0,0

Абрау

 

1

1146

1

1050

 

—8,4

Гек-Гель

829

720

—13,0

Шаори'

 

 

726

 

730

 

0,6

Тщикское

949

960

 

U 3

Ткибули,

 

1

925

.

970

 

4,9

 

Среднее отклон

 

+

0,9

174

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

озер, располагающихся в Армянской ССР. Это оз. Арпилич (Н=2025 м) и Кари (Н=3185ім). Согласно нашей схеме (іріис.

18), первое из них находится в

XXVI районе, а второе — в

X X I I I . Снимая с .кривой XXVI

значение испарения с 20 м2

'бассейна,

получим, что с поверхности испарительного

бассей­

на, если

бы он располагался в

данном районе, на

высоте

2025 м, за ••безледеставный период испарялось бы 760 мм; со­ гласно графику 31, этой величине соответствует испарение с водоема, равное 850 мм. По (45), испарение здесь принято равным 740 мм. Если учесть, что метод А. М. Мхитаіряна да­ ет заниженное для Севана значение испарения, по сравнению с нашим, приблизительно на 12% (по данным оз. Севан), то получим, что результат проведанного нами расчета весьма близок к действительности, поскольку отклонение между первой и второй величинами не превышает 2,5%, в сторону преувеличения1 .

Испарение, рассчитанное по этой же -схеме для озера Кари, равно 360 мм; согласно (45), Е=370 мм. Как видим, «расхождение в данном случае также мало — не превышает

3%- Очевидно, что введение поправки в величину

испарения

из

(45) увеличит это несовпадение, однако ввод

12-процент­

ной

поправки в данном случае был бы неоправданным, по­

скольку она получена для оз. Севан, расположенного на вы­

соте

1918 м, и изменчивость ее по высотным

поясам абсо­

лютно не изучена2 .

 

 

Положительные результаты проведенного

исследования

дают

право утверждать, что разработанная нами

схема рас­

чета

испарения с водоемов (как существующих,

так и про­

ектируемых) вполне применима для практических целей. При этом, исходным материалом служит лишь высотное положе­

ние

водоема, .если оно располагается в

тех районах,

кото­

рые

освещены кривыми £ 2 0 ==/(#) или снятая с

карты

(рис.

 

1 850—-(740+ 89) =21

мм, или 2,5% от 82Ѳ мм. "

 

 

 

2

В случае оз. Арпилич применение поправки

вполне

оправдано, пос­

кольку оно располагается

примерно на той же

высоте,

что и оз. Севан.

Кроме того, на идентичность процессов, обусловливающих

-испарение с

этих

объектов указывает

и то, что величины

испарения,

рассчитанные

А. М. Мх-итаряном весьма

близки — 740 мм и 765 мм, соответственно.

175

19)

величина

испарения Е20>

если они располагаются

на

ни­

зинных участках Кавказа, не охваченных указанными

кри­

выми.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техника расчета испарения с водоемов весьма проста и

сводится

к

следующему:

 

 

 

 

 

 

 

 

Определив местоположение

водоема

на

схеме

районов

£ 2 0

= / ( # ) ,

по

соответствующей

кривой расчитываем

величи­

ну

испарения

с

двадцатиметрового

бассейна,

соответствую­

щую той высоте, на которой

располагается водоем. По полу­

ченной величине испарения

находим

испарение с водоема по

кривой Ев

=f(E20),

представленной

на

рис. 31. Для

тех

'во­

доемов, которые располагаются на малых высотах, вне рай­ онов зависимости Ев =f (Я), величина испарения с 'бассейна определяется по карте, на которой фиксируем пространствен­ ное положение интересующего нас водоема. Значение изо­ линии, проходящей через местность, занятую существующим, либо проектируемым водоемом, будет принято как исходная величина, с помощью которой в дальнейшем, по кривой Еъ = = / ( £ 2 0 ) будет определена годовая сумма испарения с водоема.

Рис. 32. Кривая связи /С=/ (£"2о)-

Можно изменить ход операции, применив иместо кривой

EB=f(E20)

кривую поправок k=f(E20),

(рис. 32),

либо

чис­

ловые значения .этой поправки, взятые

из табл.

49. В

этом

17G

 

 

 

 

последнем случае испарение с поверхности будет рассчиты­ ваться путем деления Е20 на соответствующий ему коэффи­ циент.

Следует подробнее осветить сущность связи £ в = / ( £ 2 0 ) , являющейся, на первый взгляд, несколько неожиданной. Все

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

49

 

Поправки для £.,0 , рассчитанные по

отношению К =

 

Его

К

Eco

К

Е 2 0

К

Его

К

Е, 0

К

мы

мм

мм

мм

ММ

 

 

 

 

 

300

1,0

600

0,84

900

0,95

1200

1,09

1500

1,26

400

0,85

700

0,86

1000

0,99

1300

1,14

1600

1,31

500

0,82

800

0,91

1100

1,04

1400

1,20

1700

1,38

«рассуждения, содержащиеся в предыдущих главах, указы­

вают на то, что испарение с водоемов должно во 'многом зави­

сеть от морфометрии

водоемов,

в частности, от их

глубины

 

и площади зеркала

(в первую

очередь), поскольку

именно

:

глубина и зеркало влияют на

температурную характеристи­

ку и ветровой режим водоема.

Чем больше глубина и зер­

кало водоема, тем ниже температура воды в нем, выше ско­ рости ветра и выше степень трансформации воздуха над ним

ит. д. (см. главу IX) .

Отсюда вытекает, что с поверхности водоемов, если они будут располагаться даже рядом друг с другом, будет испа­ ряться разное количество влаги (в миллиметрах слоя), при­ чем разница эта будет тем больше, чем больше различие в морфометрии водоемов. Картирование испарения с водоемов ІВ таких условиях •представляется весьма затруднительным.

Однако, как видно из той же главы IX, изменение габа­ ритов водоемов вызывает разное по величине и направлению изменение элементов, определяющих испарение. С увеличе­ нием глубины и зеркала водоема уменьшается температура

воды

и, соответственно, значение максимальной

влажности

0 );' увеличивается абсолютная влажность (е2 0 0 )

и скорость

ветра

(IF3 0 0 ) и т. д.

 

12. В. К. Гвахария

177

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ