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

Ниже одного

градуса вода

вновь становится

теплее

воздуха

и сохраняет свое положитеьліное значение до

ігоо ~

— 2,5°.

Наиболее

сложный вид

имеют кривые

второго

района,

которые сохраняют прямолинейность лишь в диапазоне тем­

ператур

воздуха от

4° до 20°. Ниже четырех градусов

форма

кривых

этого района

полностью

повторяет

форму

кривых

1 района,

совпадая

с ними даже

по абсолютным значениям,

выше же

20° кривые

 

резко отклоняются от прямой и

плавно

приближаются к оси

^ооЭто указывает

на то, что

в этом

районе температура воздуха 'бывает больше температуры во­

ды

не только при малых их значениях, как в первом районе,

.а и

при больших, прін to0o > 27°.

Для того, чтобы .исключить момент случайности или субъективизм, в той или иной степени сопутствующие обычно экстраполациям кривых, нами были привлечены для построе­ ния указанных зависимостей декадные значения температур воздуха и воды. От суточных значений мы отказались, ис­ ходя из соображений, что среднесуточные значения темпе­ ратур воздуха и воды могут проявлять весьма слабую зави­ симость, вследствие тепловой инерционности воды.

Привлечение декадных данных дало возможность ох­ ватить температуру воды в бассейне от почти нулевого ее значения до 28°. Так-что, кривые являются натурными поч­ ти на всем протяжении и экстраполированы ін.а весьма не­ значительном участке. Наибольшей экстраполяции подверг­ лись кривые района I I I , в особенности в нижней их части.

Исследуя зависимость между температурой воздуха и температурой воды в малых водоемах ,и испарительных уста­ новках, расположенных на территории Армянской ССР, Г. Т. Никогосян [47] установил наличие тесной зависимости между ними. Эта зависимость, по автору, прямолинейна во •всем диапазоне температур и на всех высотах местности и выражается обычным уравнением прямой:

Т0=а+ЬТ

( 4 0 )

Анализируя поведение коэффициентов <ш» и «6», автор находит, что оба они сильно меняются в зависимости от вы­ соты местности; при этом коэффициент «а» уменьшается с повышением местности, а «Ь» увеличивается.

70

По Б. Д . Зайкову (23] пределы изменения

коэффициентов

уравнения

(40) весьма

ограничены: для всей

равнинной

час­

ти территории

СССР первый из них изменяется от 1 до 2, а

угловой коэффициент колеблется в пределах

от 0,9 до

1,15.

Несравненно

больший

диапазон

изменений

иміеется у

того

же коэффициента «а» в

Армении. По исследованиям

Г. Т.

Никогоояна

«а» меняется от 4,2

(на высоте

900 м НУМ) до

0,8 (на высоте 2500 м). Изменение углового

коэффициента

происходит

менее резко

по высотам он увеличивается от

0,8 (высота

900 м), до

1,4 (высота 2500 м) .

 

 

 

 

.Наши /исследования не всегда подтверждают заключения

автора

[47]. Во-первых,

как это было уже сказано выше, не

везде

связь

to = і (Ігоо)

является

прямолинейной.

Прямоли­

нейна полностью эта связь лишь для района

I I I , куда

вхо­

дит и Армянская ССР1 . Таким образом, с этой

стороны ут­

верждение

Ніикогосяна

о прямолинейности

связи

= / (^гоо)

является справедливым, поскольку оно касается высокогор­ ной территории Армении.

(Построенная нами зависимость to = /(І200) для I I I райо­ на, по испарительным бассейнам, расположенным на разных высотах и в разных физико-географических іусловиях, пока­ зала интересную картину (рис. 9): независимо от высоты местности, широты и долготы и прочих физико-географи­ ческих условий, для В'сех бассейнов свободный член уравне­ ния оказался единым, равным 2,5°. Что же касается коэффи­ циента «£»>, то и он проявил весьма малую изменчивость: из '6 станций, по которым построен график, углы наклона пря­

мой по четырем станциям оказались полностью

идентичны­

ми,

а

по

площадкам

Парававди и Казбѳги

отклонение пря­

мых

от прямой группы Жлнівзліи—Севан

весьма незначи­

тельно.

 

 

 

 

 

 

Аналитическое выражение связи U = f (^200)

для группы

•бассейнов

(Жинвали, Піаори, Севан-остров,

Храм ГЭС),

имеет

следующий вид:

 

 

 

 

 

/0 =2,5+1;09 t2Q0,

 

(41)

.для

озера

Паравани

 

 

 

 

 

 

^0

= 2.,5-{-1,05 40 і ) ,

 

(42)

1 За исключением наиболее южных чаютей Армении, лежащих ниже

.1000 мехров.

71

и для Казбегл

^„=2,5 + 0,98^0.

(43)

Говорить о какой-либо зависимости

«а» или «о» от вы­

соты места весьма затруднительно, поскольку формула (41)

одинаково удовлетворяет Жинівали, расположенной на вы­ соте 740 м, Шаори—1148 м, ХраміГЭС — 1537 м и Севаностров, имеющую высоту 1918 м.

Если осреднить «о» для всех бассейнов Закавказья, то для практических целей в этом регионе исследуемой терри­

тории можно принять формулу со следующими

значениями

коэффициентов:

 

 

 

 

 

 

 

t0 = 2,5+1,04^0 0 ,

 

(44)

а для всего

высокогорья Северного

Кавказа

.(для региона,

входящего в

I I I район)

принимаем

формулу

(43).

Что касается зон

I

и I I , то

зависимости

to — f (^200)

здесь имеют

сложный

вид и их

аналитическое

выражение

получается весьма громоздким. Поэтому, расчеты темпера­ туры воды в этих зонах гораздо: проще вести с помощью гра­ фиков.

Таким образом положение Г. Т. Никопосяна о зависи­ мости а = / (Я) и b = f (Я) в горных странах вообще, и, в- частности, в Армянской ССР, не подтвердились полностью

нашими

разработками.

Интересно

отметить,

что

кривая

связи для небольшого

озера Артаниш

(имеющую

площадь

зеркала

всего

несколько десятков гектаров, и глубину не бо­

лее 1,5

м), построенная

Г. Т. Никого сяном,

почти полностью-

совпадает с кривой, построенной нами для Севана.

 

 

Это

хорошо видно и из аналитического

выражения свя­

зи для

озера

Артаниш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 >

2,0+1,12 Г а > 0 ,

 

 

 

 

 

(45)

т. е. коэффициенты «с» и «Ь» формул

(41)

и

(45)

 

весьма

близки

между

собой.

 

 

 

 

 

 

 

Все

сказанное выше не дает возможности

утверждать,

что в горных странах существует ярко

выраженная

связь

между

коэффициентами

«А» И «b»

 

И высотой

местности.

Ведь, если существование такой зависимости

подтвердилось

бы, то определение температуры воды свелось

бы

практи­

чески к определению высоты бассейна

(малого

озера,

пруда);

72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t0~f(t„0<)).

и

затем

с помощью зависимостей / 2 0 п =

f (H), а =

t(H) і-г

b

=• t (H)

были бы найдены

компоненты

формул

=

fihoo),

и

с их помощью определили

бы температуру

воды.

 

 

 

Постоянство свободного

члена уравнения

прямой и

весь­

ма незначительное изменение коэффициента «о» в простран­ стве, 'указывает на то, что с практической точки зрения рас­ чет температуры воды можно производить по одной и той же формуле для значительных регионов, не принимая при этом во внимание высотное положение точки, для которой опре­ деляли темпаратуру воды. Очевидно, что это положение ни в коем случае не отрицает наличия связи между температу­ рой воды и высотой местности — зависимость t0 f (Я) су­ ществует, поскольку существует связь

Ввиду того, что целью нашей работы является подсчет (испарения с водной поверхности, то, ясно, что определение продолжительности безледоставкого периода имеет перво­ степенное значение.

Определяя период чистой воды так будем в дальней­ шем именовать период, когда на поверхности водоема отсут­

ствует ледовый

покров,

мы прибегли к

помощи

кривых

за­

висимости

даты

перехода

температуры

воздуха

через ноль

от высоты

местности (рис. 7) и к данным натурных наблюде­

ний .на испарительных бассейнах и водоемах.

 

 

Ввиду

того,

что 'Об упомянутых кривых уже

говорилось

выше, далее мы коснемся лишь вопроса

натурных

данных

о

сроках установелния и разрушения ледового покрова на вод­ ных объектах.

Как видно из материала по испарительным бассейнам, круглогодичные наблюдения над испарением ведутся на тех площадках, которые расположены в Закавказье, ниже 500 метров над уровнем моря. Наблюдения над водоемами по­ казали,- что сплошной ледостав образуется только на тех водоемах, которые располагаются выше 900—-1000 метров. При этом, в зависимости от объема воды, теплового режима местности и волнового режима водоема (связанного с ре­ жимом ветра данной местности), эта граница может несколь­ ко сдвигаться вверх или вниз.

Из всего вышесказанного вытекает, что на водоемах За­ кавказья, расположенных в зоне высот от Одо 1 1000 метров

7.3.

•испарение с открытой водной поверхности практически про­

исходит в течение всего года.

 

 

 

 

Для

определения

продолжительности

закрытого

льдом

периода

на водоемах,

расположенных выше

1000

метров в

Закавказье и на всей территории Северного Кавказа,

следу­

ет пользоваться графиком,

представленным

на рис. 7, до­

пуская, что на этой территории даты установления и

разру­

шения сплошного ледяного покрова на водоемах

несущест­

венно расходятся с датами осеннего и весеннего

перехода

температуры

воздуха

через

0°.

 

 

 

 

Величина ошибки при подсчете суммарного эа

открытый

период испарения, вызванной указанным допущением,

весь­

ма незначительна

как

показали расчеты,

она

не

может

превышать 3%

от

суммы.

Такое малое

значение

ошибки

обусловлено по крайней мере двумя моментами: а) частич­ ной компенсацией осеннего расхождения в датах перехода через 0° температуры воздуха и установления оплошного ледостава (первая опережает вторую) весенним несовпаде­ нием дат перехода температуры воздуха через 0° и разруше­

ния ледяного

покрова

и очищения водоема

от

льда (в

этом

случае также

первая

опережает вторую)

и

б)

малыми

зна­

чениями испарения с

водной поверхности

предледоставного

и послеледоставного отрезков времени, когда водная

масса

уже значительно охладилась, или еще не успела

прогреться.

Почти во всех эмпирических формулах одним из аргу­

ментов, обусловливающих испарение в

природе,

является

ветер. Поэтому, необходимо также рассмотреть режим ско­ ростей ветра на территории Кавказа, его связь с высотой местности и т. д.

Известно,, что в свободной атмосфере существует опре­ деленная зависимость между скоростями ветра и высотой — с ростам последней растет скорость ветра. Это указывает на

то,

что

аналогичная зависимость должна существовать так­

же

и в

горных странах: с

повышением

места должна

воз­

растать

скорость ветра.

 

 

 

 

 

 

 

В «Указаниях по расчету испарения с поверхности во­

доемов»

(1969, Гидрометиздат)

приводится таблица

коэффи­

циентов

для перехода от

окорасти

ветра,

измеренного

на

высоте

500 м над уровнем

моря

к

его значениям на

других

74

 

 

 

 

 

 

 

 

высотах, для всего Закавказья. Таблица составлена иа осно­ ве экспериментальных данных и подтверждает предположе­ ние о зависимости скорости ветра от высоты местности. Од­ нако, следует отметать, что закономарность эта не является однозначной для больших территорий, для Кавказа, напри­ мер, и местами даже затушевывается под воздействием осо­ бенностей рельефа.

На рис. 10 приведены графики связи w$ = f{H) по доли­ нам 8 более или менее крупных рек -Кавказа, текущих в раз­

нообразных физико-географических условиях.

Реки Ингури

32О0-І

fi Pu

 

 

 

p. KySocMi -

•Те,

-Б.Зележу*

 

 

 

' S r i

p. tietpàmy

-

Y

r

é1 /

/

р.

Пам5лК

P-

Барѵ/игаіт

 

Рис. 10. №ф=/(Я)—по долинам некоторых рек Кавказа.

.и Риони текут по южному силону Кавказского хребта, Ку­ бань и Терек по северному склону, Тартер и Памбак — по се­ веро-восточному склону Малого Кавказа, Баргушат — по юго-западному склону и Караягу — на Армянском нагюрье. Таким образом, можно утверждать, что графики, • етредотав-

ленные на рис. 10, освещают все крупнейшие физико-геогра­ фические единицы исследуемой территории.

Анализируя кривые рис. 10,

можно сделать вывод, что

на Кавказе характер изменения

скоростей в каждой доли­

не свой, особый, и градиенты изменяются в весьма широких пределах, меняя не только абсолютную величину, но и знак на малых высотах. Лишь с высоты в 1400—1600 м скорости ••ветра нарастают повсеместно.

Объяснение такому поведению скоростей ветра в горной стране, очевидно, надо искать в том, что на малых высотах скорость ветра больше зависит от форм рельефа, под воз­ действием которых аэродинамические процессы дга некото­ рых участках резко обостряются, тогда как- в других местах, при определенных условиях, они затухают. Например, рез­ кое нарастание скоростей ветра у с. Джвари на реке Ингури обусловлено сужением ущелья реки, имеющей ниже и выше этого пункта расширенные долины. Естественный закон не­ разрывности воздушной массы, движущейся по долине, дик­ тует необходимость возрастания скоростей потока в узких ущельях и замедление движения в расширенных частях до­ лины и т. д.

Представляет определенный интерес также картина рас­ пределения скоростей ветра по Закавказской равнине, в частности, мы рассматриваем здесь характер поля скоростей ветра в Кура-Араксинской низ­ менности и далее на равнинах нижней и средней Карталинии,

вдоль течения р. куры.

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис.

 

11

представлена

 

 

 

 

 

 

 

кривая

Ц7ф=/(#),

освещаю­

 

 

 

 

 

 

 

щая

изменение

скоростей ветра

 

 

 

5

&

Щ

Mjcti.

от

г.

Хашури

в

Грузинской

 

m c . 11.

ф f (H)

по

долине

ССР, восточнее

Сурамского

пе­

F

ревала,

до впадения

р. Куры

в

 

 

 

 

 

 

 

р. 'Куры

 

 

 

Каспийское

море.

Кривая

 

не

 

 

 

 

 

 

 

подтверждает

зависимость

ско­

рости ветра от высоты местности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

рассмотреть

расиределние

скоростей

не

в связи

с

76

высотой, а в пространстве, то увидим,

что на 'всем

 

протяже­

нии от г. Хашуріи до устья в долине ,р. Курьі Отмечаются

око­

ло четырех участков с повышенными

скоростями

и

столько

•же с малыми

годовыми

значениями

скоростей. Ниже

при­

водится

график

распределения

скоростей по той же

трассе,

ІВ связи

с удалением от

устья

р. Куры

(рис. 12).

Этот

гра­

фик лучше показывает пространственное распределение ско­ ростей ветра на Закавказской межгорной низине. По оси абсцисс отложены расстояния от устья в условных единицах с соблюдением фактического чередования пунктов. Соблю­

дение масштаба

удаленности пунктов друг от друга в дан­

ном случае не является необходимым.

Как видим

кривая на графике 12 почти с точностью пов­

торяет кривую, представленную на рис. 11. Это объясняется

тем,

что нарастание

высот пунктов наблюдения происходит

•с удалением от места

впадения р. Куры в

Каспийское

море.

З т а

зависимость

нарушается

лишь в двух

случаях

— для

'Тбилиси АМСГ

и Акотафы,

которые расположены на

более

приподнятой по

отношению

к соседним пунктам местности.

Не задаваясь целью объяснить причину усиления или за­ тихания ветра по исследуемой трассе, мы констатируем лишь факт изменчивости скоростей вне зависимости от высоты местности или от удаления от моря.

Таким образом, на основании всего вышесказанного, можно сделать вывод, что, в горной стране, основная зако­ номерность роста скорости ветра с высотой проявляется от­ четливо. Однако в диапазоне высот от 0 до 1400 м скорость ветра зависит, в основном, от форм рельефа, определяющих характер аэродинамических процессов. Например, малые скорости ветра в г. Хашури (рис. 12) обусловлены затенен­ ностью этого участка Оураімским хребтом, высокие скорости воздушных масс в пункте Зюйд-Остров Культук — сосед­ ством Каспийского моря и т. д.

 

Что касается месячных величин скорости ветра, то они

в

основном повторяют ход среднегодовой скорости по .высо­

те.

На рис.

13 для примера приведены графики W$M = f(H),

на

которых

показаны изменения

среднемесячной

скорости

ветра от высоты по двум речным

долинам — рек

Терек и

77

Тертер. Первая из нійх расположена на северном склоне Кавкасиони, а вторая — на северном склоне Малого Кавказа..

Рис.13. № ф М = / ( Я ) 1—долина р. Терек, П^долниа р. Тертер. Утолщенная кривая—годовая .

Как и следовало ожидать, общий характер кривых такой же, какой присущ годовым, но градиенты здесь более разно­ образны — меняются в большем диапазоне и резче, чем гра­ диенты годовых скоростей.

78

ГЛАБА vi:

РАСЧЕТ ИСПАРЕНИЯ С ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДВАДЦАТИМЕТРОВЫХ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ

Количество испарившейся влаги с водной поверхности, бассейна связано с испарением с водоема уравнением

откуда

 

£ в = Н е ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ • _ ^ в .

(1 - j -

0,227 W2QO)B

(Е0

е20о)в

/^g\

~T6~~(l

+

0,227 WoJo '

(e0-

e2 0 0 )6 . '

 

т. е. поправочный коэффициент

„к" зависит от соотношения ско­

рости ветра над водоемом

(W200B)

и над

испарительным

бассей­

ном (№2 0 0 б ) и соотношения разности упругостей пара над водое­ мом (е0 —е2 0 0 )в и над бассейном. Обозначая первое соотношение через Kw, а второе через К^е можем написать

Таким образом, имея ветровой1 и влажностный коэф­ фициенты, а также величину испарения по испарительному бассейну, можно раюсчіитаггь слой испарившейся с водоема воды.

В монографии А. П. Браславского и К- Б. Шергиной 12] приведены значения Kw и /Сде для берегового испарительного

бассейна и плавучего бассейна, установленных на Кенгирском водохранилище.

1 Строго говоря

заменять ггігооб

скоростью

ветра

Щоов

не вгіолие

оправдано, поскольку из-за «лолиоты» профиля

ветра

над водоемом, оп­

ределенному зиачеиию

скорости ветра на высоте

200 ом соответствует бо­

лее высокое значение скорости ветра на высоте

z0 ,

чем на суше. Т. е.

вклад ветра ві испарение

над водой

должен быть

несколько

выше, чем

«а суше, пригодннаіковых

скоростях

на высоте

200 ом.

 

79

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ