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

иного водоема и зависит кроме всего

прочего, от морфомет-

рлп водоема, начальной температуры притекающей воды

и

др. Поэтому, даже для расположенных рядом

водоемов

с

разным термическим режимом, разность

е0—е200

будет

не­

одинакова, а значит и испарение

с их

поверхности будет

не

одинаковым по величине, тогда

как

дефицит

влажности

воздуха D будет практически неизменным

и, поэтому, вели­

чина рассчитанного испарения с 'Поверхности этих водоемов окажется одинаковой, что, конечно, неверно.

Существует еще несколько видов «гидрометеорологичес­ ких» формул для расчета испарения, сущности которых мы касаемся в специальной главе.

Расчет испарения с водной поверхности водоемов мето­ дом эмпирических формул связан с целым рядом затрудне­ ний, обусловленных сложностью определения гидрометеороло­ гических элементов, входящих з состав этих расчетных фор­ мул.

Как известно, скорость ветра и влажность воздуха изме­ ряются обычно на берегу, а не над водной поверхностью, а •между тем эти метеоэлементы, в зависимости от того над какой подстилающей поверхностью их измеряют, не равны, имеют неодинаковое значение. Скорость ветра н>ад водоемом

выше скорости ветра над сушей; выше также

и

влажность

•воздуха, находящегося

няд

водоемом.

 

 

 

 

Чтобы

сделать

эмпирические

формулы

пригодными

для

расчета, следует определить

ряд

переходных коэффициентов,

с помощью которых переочитываютея береговые

величины ,

тех аргументов, которые определяют испарение

и входят в

расчетные

формулы.

 

 

 

 

 

 

 

Для расчета испарения с воды в условиях Кавказа

на­

ми принято два метода

— метод испарителей

и метод эмпи­

рических

формул.

 

 

 

 

 

 

 

 

Останавливая свой выбор на этих методах мы руковод­

ствовались

следующими соображениями.

 

 

 

 

1. Существующая

сеть

испаромеров

и

испарительных

'бассейнов

Кавказа

имеет

значительное

время

действия

(длинные

ряды .наблюдений) и вполне может

быть исполь­

зована для расчета многолетних средних величин

'испарения.

2. На

основе данных испарительных бассейнов возможно

30

составить эмпирическую формулу для расчета

испарения,,

а существующая сеть метеорологических станций

и постов

может обеспечить гидрометеорологическими данными, входя­ щими в расчетную формулу. Наличие синхронных наблюде­ ний над метеорологическими элементами на разных уровнях, дает возможность рассчитать переходные коэффициенты для пересчета стандартных сетевых данных на требуемую рас­ четными формулами высоту.

3. Отсутствие специальных наблюдений над элементами^ входящими в расчетные формулы по методам теплового ба­ ланса и турбулентной диффузии, делает практически невоз­

можным использование этих методов

для расчета

испаре­

ния с водоемов Кавказа (исключение

представляет

лишь,

озеро Севан). По той лее причине не удается использовать и метод водного баланса водоема.

ГЛАВА III

ИССЛЕДОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СЕТИ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ЕЁ ОЦЕНКА

На территории Кавказа к 1965 году действовала сеть испарительных площадок, оборудованных испарителями ГГИ—3000, стандартными и нестандартными бассейнами, а также «спаренными» (состоявшими из бассейнов и испаромеров ГГИ—3000), насчитывающая 65 единиц. Из них основ­ ная часть — ѳто испаромеры ГГИ—3000; лишь 13 являются бассейнами как стандартными (с 5=20 м2 ), так и нестан­ дартными (с S = 3—10 м 2 ) .

За последующие годы происходило незначительное из­ менение числа станции в действующей сети — одни станции закрывались, другие открывались, но общее их число не вы­ ходило за пределы 60—65 единиц.

В таблице 1 дается список всех испарительных установок на изучаемой территории по состоянию на 1968 год. Там же указаны станции, которые на этой территории действовали ранее, а в настоящее время закрыты.

31

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

1

 

 

 

'Список испарительных бассейнов

и испарителей

ГГИ—3000

 

 

 

 

расположенных на территории Кавказа

 

 

 

 

 

 

 

с:

 

 

 

 

 

 

Высота

 

 

 

о

 

 

Период

Размеры

 

 

 

а.

 

 

бортика

 

 

 

>>

 

 

действия

бассейна

 

 

 

=с s

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Испарительная станция

та

 

 

 

 

*~,

 

 

?

е

 

 

g

Cоi.

 

 

s

 

О

 

О

 

 

О

й

 

 

 

 

 

 

SE

 

 

 

3

s

 

 

О СО

ч°

>-,

 

2

о

 

 

 

са

s

 

°

ч

 

1

 

2

 

С СО

с

U

СО

сз

 

 

3 L 4О

5

6

7

8

 

9

1

Ростов на Дону

 

66

 

1952

деист.

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

2

Веселый

 

 

9 1959

 

 

 

 

 

 

3

Гигант

 

 

83 1955

»

 

2,0

7,5

7,5

4

Каневская

 

 

17 1962

20,0

5

Башанта

 

 

87

1958

jj

 

 

 

 

 

6

Изобильное

 

204 1961

п

 

 

 

 

 

7

Светлоград

(Петровское)

142

1958

3*

 

 

 

 

 

8

Тамань

 

 

14 1951

 

 

 

 

 

 

9

Краснодар

(Круглик)

 

29 1952

 

 

 

 

 

 

10

Прикумск

 

Hb 1951

 

19,6

2,0

7,5

7,5

11

Ачикулак

 

 

70 1967

 

 

 

 

 

12

О. Тюлений

—25

 

1950

 

 

 

 

 

13

Зелеиокумск

147

1966

n

 

 

 

 

 

14

Тамбуканское оз.

548

1967

 

 

 

 

 

 

15

Кисловодск

 

890

 

1963

 

 

 

 

 

16

Красная поляна

566

 

1953

 

 

 

 

 

 

17

Адлер

 

10.0

 

1959

1964

 

 

 

 

 

18

Теберда

 

1328

 

1963

деист.

 

 

 

 

 

19

Михайловская колонка

593 1964

 

 

 

 

 

20

Поти

 

3.4

 

1950

 

 

 

 

 

 

21

Намохвани

 

224

 

1953

7,0

1,5

8,0

8,0

92

Гардабани

 

298

 

1951

20,0

1,5

8,0

8,0

23

Хубери

 

399

 

1956

1964

24

Поцхоэцери

399

 

1965

дейст.

19,6

1,5

8,0

8,0

25

Самгори

 

424

 

1959

20,0

1,50

8,0

8.0

26

Ахалсопели

 

524

 

1957

 

3,14

1.50

8,0

8,0

27

Орбели

 

550

 

1959

1966

7,0

1,50

8,0

8,0

28

Жиивани

 

740 1964

20,0

1,5

8,0

8.0

29

Шаори

 

1148

 

1951

1954

5,7

1,5

8,0

8,0

30

ХрамГЭС

 

1537

 

1946

дейст.

10,7

1,5

8,0

8,0

31

Казбеги

 

1739

 

1954

1964

7,0

1.5

8,0

8,0

31а

Казбеги

 

1739

 

1954

дейст.

 

 

 

 

 

32

Цкере

 

1895

 

1961

1966

 

 

 

 

 

33

Паравани

 

2073 1950

1964

5,7

150

8,0

8,0

34

Мегри

 

691

 

1964

дейст.

 

 

 

 

 

35

Арарат

 

818

1963

 

 

 

 

 

 

36

Ереван—Агро

942

1953

 

 

 

 

 

37

Арени

 

1009

 

1958

 

 

 

 

 

 

38

Кировакан

 

1350

 

1959

 

 

 

 

 

39

Калиниио

 

1505

 

1961

 

 

 

 

 

40

Ленинакан

 

1557

 

1959

 

 

 

 

 

32

Продолжение табл. 1

Сисиан

 

1580

1959

деист.

 

 

 

Апаран

 

1891

1963

 

 

 

 

Артаниш

 

1905

1962

 

20,0

4,0

7,5 7,5

Артаниш

 

1905

1960

 

20,0

2,0

7,5 7,5

Артакиш

 

1905

1960

 

 

 

 

Севан—плот

 

1908

1954

 

 

 

 

Севан—остров

1918

1950

 

20,0

2,0

7,5 7,5

Шоржа (у оз. Севан)

1918

1955

 

 

 

 

Нарадуз

 

1920

1960

м

 

 

 

Мазра

 

1940

1961

 

 

 

 

Мартуни

 

1943

1957

 

 

 

 

Шурабад

 

200Ö

1960

 

 

 

 

Анкаван

 

2022

1951

 

 

 

 

Базарчай

 

2031

1958

п

 

 

 

Джермук

 

2066

1958

 

 

 

 

Цахкаовит

 

2099

19сЗ

и

 

 

 

Яных

 

2334

1955

и

 

 

 

Кочбек

 

2387

1964

11

 

 

 

Ератумбер

 

3100

1961

) !

 

 

 

Арагац в/г

 

3227

1952

11

 

 

 

Кизляр

 

—5

1956

11

 

 

 

о. Артема

 

—25

1947

11

 

 

 

Астара

 

—23

1949

 

 

 

 

Мингечаур

 

93

1954

11

 

 

 

Хачмас

 

27

1954

11

 

 

 

Джейран-батан

29

1959

11

 

 

 

Хулуф

 

115

1965

 

 

 

 

Зурнабад

 

889

1959

1962

 

 

 

Кировабад

 

312

1963

деист.

 

 

 

Кызыл—Ванк

754

1965

п

 

 

 

Кюичал

 

866

1961

»

 

 

 

Билав

 

1250

1961

п

 

 

 

Бист

 

1551

1961

1965

 

 

 

Карагуллар

 

1600

1961

деист.

 

 

 

Кырыз

 

2071

1962

 

 

 

 

Шамхорский

Гек-гел

2470

1960

п

 

 

 

Чиркей

 

236

1964

 

 

 

 

Дербент

 

—16

1950

j ,

 

 

 

Шахбуз

 

1205

1967

 

 

 

 

Парагачай

(Башдиза)

2200

1967

 

 

 

Юхары-Азы

'727

1961

1963

 

 

 

Пирсагатстрой

81,0 1960

1960

 

 

 

Крахкесаман

 

198,5 1955

1958

3,0

1.5

7.5 7,5

Таким образом, .изучаемая территория, имеющая общую

площадь

в 440 тысяч квадратных

километров,

освещена

сетью 'испарителей, 'насчитывающей

80 единиц,

из коих 15

в данный

момент уже не действуют.

 

 

3. В. К. Гвахария

33

Период действия испарительных площадок .неодинаков — продолжительность наблюдений на большинстве из них пре­ вышает 5 лет (65 площадок), пять и менее лет наблюдений

имеются на 19 испарителях,

а более 20 лет лишь на двух —

Храмской ГЭС в Грузии

и о-в Артема в Азербайджанской

ССР. 5 испарительных установок имеют срок действия 19—

20 лет. Это — Поти,

о-в

Тюлений, Севаін-ост.ров,

Дербент

(все по 19 лет)

и Астара (20 лет).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

2

Распределение

испарительных площадок по продолжительности

наблюдения

(до 1938 г. включительно)

 

 

 

 

 

 

 

Период

наблюдений

(годы)

 

Вид испарительной

установки

до 5 лет

6—10 11—20 более

Всего

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

ГГИ—3000

(бассейн и

16

26

24

 

1

67

Парные установки

3

6

7

 

1

17

ГГИ—3000)

 

 

 

 

 

Всего:

 

19

32

31

 

2

84

Испарительные

площадки

разбросаны

по

территории

Кавказа неравномерно

(рис. 2). Основная

их масса

группи­

руется на территории Армянской ССР (24

испарителя), за

нею идут

Азербайджанская

ССР

(вместе

с Дагестанской

АССР)

23 единицы. На

долю Северного

Кавказа прихо­

дится

19 испарителей, а в

Грузии

их всего

14. Наиболее

плотно они располагаются на Закавказском нагорье, вклю­ чающем в себя часть территории. Грузинской и Азербайджан­ ской ССР и полностью Армению. Здесь расположено 35 пло­

щадок, т. е. около 45%

их числа, тогда как территория сос­

тавляет всего около 10% площади Кавказа.

 

 

 

Если рассмотреть

распределение испарительных

площа­

док

по высотным зонам, то получается следующая

картина.

Наибольшее

число испарителей сосредоточено в зоне

высот

от 0

до 1000

метров

(40 испарителей)

и в зоне

1500 —

2500

метров

(27 испарителей). Следует

отметить,

что при­

мерно 70% изучаемой территории лежит именно на этих вы­ сотах.

Максимальная высота, на которой установлен испаромер, достигает 3237 метров (Арагац в/г).

34

Стандартные испарители

(с S = 20

м2 ) установлены толь­

ко в 8 пунктах. Известно, что для изучения

закономерностей

процесса испарения следует

прибегать

 

к

гидрометеорологи­

ческим данным, полученным

именно на стандартных

испари-

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3

Распределение испарительных площадок по высотным зонам

 

 

Высотная

 

зона

в метрах,

и. у

M.

 

 

 

 

 

о

о

о

о

 

Типы установок

 

 

о

ю

о

ю

о

о

 

 

о

 

 

CS

 

со

 

 

S

 

1

1

1

1

о

 

 

 

X

о

 

о

Ю

 

1

о

 

 

со

 

о

о

 

1.0

 

 

1

 

о

 

 

V

 

о

ю

Л

 

о

ю

 

 

 

(M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГГИ—3000

5

19

11

5

12

10

 

2

Спареиые (бассейн и ГГИ—3000)

7

 

3

1

4

1

Всего:

5

26

14

6

16

11

2

тельных бассейнах. Малое число таких установок, имеюще­ еся на изучаемой территории, является отрицательным мо­ ментом в проводимом нами исследовании. Как видно из табл. 2, примерно 20% испарительных установок имеет про­

должительность действия менее 5 лет. Если учесть

также,

•что длина рядов гидрометеорологичеоких данных,

пригод­

ных для

дальнейшей

обработки, почти всегда короче

периода

действия

площадки,

то станет ясным, что несмотря

на вну­

шительное число испарителей в сети, в нашем распоряжении остается очень мало пунктов для дальнейших обобщений. Например, из табл. 1 -явствует, что испарительный бассейн Казбеги имеет период действия, равный 11 годам, а по таб­ лице 5 видно, что из означенных 11 лет длія обработки и дальнейшего использования пригодным .оказались данные лишь 4 лет. В большей или меньшей мере аналогичная кар­ тина имеется и для других пунктов (сравни табл. 1 с табл. 5). Большое значение имеет также неоднородность рядов —

периоды

наблюдений

не

являются

синхронными и это так­

же может влиять

на

результаты обобщений.

 

 

На

исследуемой

территории

кроме означенных

назем­

ных

исіпаромеров

ГГИ—3000

и бассейнов действует

также

два

плавучих испарителя

один

на Саване (с 1954

г.) и

36

другой

на

Сампоршом (Тбилисском)

водохранилище.

Оба

испарителя

являются л en а ром©рами ГГИ—3000. Данные

по

этим пунктам в

«Материалах наблюдений над

испарением

с водной поверхности» не приводятся.

 

 

 

Что

касается

группы

испарителей,

установленных

на

оз. Севан, в- Артапишской

бухте, то они

служат

определен­

ным научным целям и из них следует принимать для ха­ рактеристики испарения данные лишь испарительного бас­ сейна со стандартными габаритами (№ 43а по табл. 1).

Данные испарительного бассейна по Самгорскому водо­ хранилищу забракованы из-за конструктивных неполадок в бассейне.

Для того, чтобы привлечь к нужным нам построениям иопаромеры, следует рассмотреть вопрос о переходном коэф­ фициенте R , для чего требуется наличие параллельных на­ блюдений на испаромерах ГГИ—3000 и бассейнах. Означен­

ный переходный коэффициент даст возможность

привести

показания исиаромеров к показаниям бассейнов с S

= 20 м2 .

Однако, © связи с различием гидрометеорологических

процес­

сов, протекающих в испарительных бассейнах и над ними с •одной стороны и в водоемах и над ними с другой, требуется

найти также переходный коэффициент, с помощью

которого

было бы возможно

привести

величину испарения с

бассейна

к величине испарения непосредственно с водоема.

 

Из

сказанного

вытекает,

что

 

 

а в случае

применения данных

испаромера

 

 

 

 

 

UB=KRU„.

 

(21)

Здесь и

в предыдущей

зависимости

 

 

{/„—слой испарившейся воды в водоеме,

 

 

ибслой

испарившейся воды

в испарительном

бассейне и

{/„—испарение по испаромеру

ГГИ—3000.

 

 

•Как коэффициент К так

и коэффициент

R зависят от ря­

да метеорологических, конструктивных и морфометріических

характеристик

испарителей, бассейнов, водоемов, а

также

физико-географических

условий,

'Окружающей

.их

среды

и меняются в довольно широких

пределах.

 

 

Наличие

парных

испарительных установок,

оборудован-

37

мых нспаромерами

ГіГИ—3000 и испарительными бассейнами,

дает

возможность

найти значение

R . Сопоставление

слоя

испарившейся в береговых бассейнах воды со слоем

попа­

рившейся

в водоемах

воды

(рассчитанного

разными

метода­

ми)

дает

возможность 'определить

коэффициент /(.

 

 

 

Парных установок на исследуемой территории

действу­

ет 10. Закрыты, но имеют продолжительные ряды

 

наблю­

дения 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Береговые

бассейны имеются в пяти пунктах (Севан, Ар-

таниш,

Орбели,

Ахалоопели,

ХрамГЭС);

закрыты

 

в двух

пунктах

— Параван и

(15 лет) и Шаори (14 лет).

 

 

 

Для

 

построения

эмпирических

формул

лучше всего ис­

пользовать данные бассейнов с площадью в 20 м2 , или близ­ ких к ним. На изучаемой территории таких бассейнов 8. Из

них действуют 6. Длину ряда

наблюдений более 5 лет имеют

5 бассейнов. Из закрытых

1 бассейн. В нашем

распоряже­

нии имеется еще ряд бассейнов, отнесенных к классу

«не­

стандартных» с испаряющей

поверхностью, много меньше

дв адцатим етр овой.

 

 

 

 

 

Исследования А. Г. Лазаряна

[36] показали, что для ос­

вещения

характера

вертикального

распределения

испарения

вполне возможно использовать данные испарителей

ГГИ—

3000. Однако, как известно, эти

испарительные

установки

сильно

подвержены

влиянию

ряда физико-географических

факторов из-за чрезмерно малых габаритов и конструктивных

особенностей и поэтому к их показаниям

следует

относиться

весьма

осторожно. Сказанное вовсе не означает,

что данные

ГГИ3000 не пригодны для выявления

характера измене­

ния испарения

в зависимости

от высоты

местности — не

совсем

можно

доверять лишь

количественным

показаниям

их. Но в силу того обстоятельства, что в «Материалах на­ блюдений над испарением с водной поверхности» по испари­ тельным площадкам, где установлены испаромеры ГГИ— 3000, не публикуются данные наблюдений над гидрометео­ рологическими элементами, использовать полноценно резуль­ таты наблюдений над испарением с ГГИ—3000, даже для качественных характеристик, не представляется возможным.

38

ГЛАВА IV

ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ ФОРМУЛЫ

Из всего многообразия формул для расчета испарения с

.водной поверхности наибольшую известность приобрела форімула, предложенная В. К- Давыдовым более четверти века

тому

назад.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оібщий вид этой формулы

таков:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е = а(Ѵ—v)f(W),

 

 

 

 

 

 

 

(22)

где

Е—испарение,

V—максимальная

упругость

пара,

соответст­

вующая

температуре испаряющей поверхности

воды;

ѵ—действи­

тельная упругость содержащегося в воздухе

пара;

W—скорость

движения воздуха; а—множитель, зависящий как от

условий

наблюдений, так

и от

ряда второстепенных

факторов,

не учи­

тываемых формулой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

основании материала,

собранного

три

наблюдениях

на озере Севан, В. К. Давыдов ів 1935 іг. дал

расчетную

фор­

мулу,

имеющую

следующий

вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ = ( 0 , 6 4 + 0 , 0 8 Ѵ0 0 0 ) ( * 0 - е 0 1 1 ) ,

 

 

 

 

 

(23)

где

Е—слой испарения в мм/сутки,

К,0 0 —скорость ветра

в

м/сек

на высоте 900 см; е0

и еопупругость

насыщения

по

темпера­

туре

воды и упругость

пара

на

высоте

0,1

 

м в

миллиметрах

ртутного

столба.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Трансформируя

данную

формулу

для

стандартных

высот

Ѵй00

и е.а о о и принимая размерность

паров

мб,

А. М. Мхитарян

[43]

предлагает такое

ее

написание:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ = 0,053 (У2 0 0

+

6,8) 0200).

 

 

 

 

 

 

(24)

Автор

при этом

исходил .из

соотношений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ ™ = 1 , 1 8 ,

 

 

 

 

 

 

 

(25)

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=0,64,

 

 

 

 

 

 

 

(26)

 

 

 

 

 

 

1,15

• <?„„,

 

 

 

 

 

 

 

(27)

полученных им из экспериментального материала,

 

собран­

ного

в

бассейне

оз.

Севан.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ