- •Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций»
- •Курсовая работа
- •Исходные данные
- •1.1. Расчет сроков наблюдений
- •1.2. Вычисление времени восхода и захода Солнца
- •Вычисление часового угла Солнца
- •Вычисление времени восхода и захода Солнца и продолжительности светового дня
- •1.4. Вычисление теоретической суточной солнечной радиации
- •Вычисление суточной суммы солнечной радиации
- •2. Приход солнечной радиации на земную поверхность
- •2.1. Вычисление суммарной радиации на горизонтальную поверхность
- •Распределение солнечной радиации
- •График годового изменения альбедо (рис.5)
- •Распределение поглощенной и отраженной радиации (рис.6)
- •3. Тепловой режим почвы
- •3.1 Вычисление амплитуды колебаний почвы на разных глубинах и запаздывания максимума температуры
- •Амплитуда колебания температуры
- •График годового хода температуры (рис.7)
- •Вычисление градиентов температуры
2. Приход солнечной радиации на земную поверхность
Прежде чем достигнуть земной поверхности, солнечная радиация проходит через атмосферу и претерпевает в ней некоторые изменения: частично она поглощается воздухом и частично рассеивается.
Энергетическая освещенность горизонтальной земной поверхности определяется законом Буге
S = SоPm,
где: S – энергетическая освещенность перпендикулярной к лучам площадки у земной поверхности;
Sо – солнечная постоянная;
P – интегральный показатель прозрачности атмосферы, определяющий, какая доля солнечной радиации доходит до земной поверхности при отвесном падении лучей на нее;
m – оптическая масса атмосферы, пройденная солнечными лучами.
Значения m при разной высоте Солнца h помещены в таблице Бемпорада. При h >30
,
Прямая радиация на горизонтальную поверхность
S' = Ssin hо
Энергетическая освещенность суммарной солнечной радиацией измеряется непосредственно или вычисляется по формуле
Q = S' + D,
где: Q – суммарная радиация;
S' – прямая радиация;
D – рассеянная радиация.
Коэффициент отражения солнечной радиации называется альбедо
,
где: А – альбедо;
Qотр – отраженная солнечная радиация.
Альбедо выражается в долях единицы с точностью до сотых или в процентах.
Часть суммарной радиации, поглощенная деятельным слоем, определяется из выражения
Qп = Q (1 – A),
2.1. Вычисление суммарной радиации на горизонтальную поверхность
Действительные месячные суммы прямой радиации на горизонтальную поверхность и рассеянной радиации для заданного пункта по данным приложения 4 составляют:
Таблица 5
Радиация МДж/м2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
S’ |
10 |
40 |
120 |
200 |
290 |
340 |
280 |
290 |
120 |
80 |
25 |
10 |
D |
80 |
120 |
150 |
240 |
320 |
370 |
310 |
230 |
180 |
120 |
70 |
60 |
Расчёты суммарной радиации и процентное соотношение ее составляющих для заданных месяцев представлены в таблице №6. График годового хода радиации представлен на рис. 3.
Таблица 6
Распределение солнечной радиации
Месяц |
|
|
|
|||
мДж/м2 |
% |
мДж/м2 |
% |
мДж/м2 |
% |
|
I |
10 |
11 |
80 |
89 |
90 |
100 |
II |
40 |
25 |
120 |
75 |
160 |
100 |
III |
120 |
44 |
150 |
56 |
270 |
100 |
IV |
200 |
45 |
240 |
55 |
440 |
100 |
V |
290 |
48 |
320 |
52 |
610 |
100 |
VI |
340 |
48 |
370 |
52 |
710 |
100 |
VII |
280 |
47 |
310 |
53 |
590 |
100 |
VIII |
290 |
56 |
230 |
44 |
520 |
100 |
IX |
120 |
40 |
180 |
60 |
300 |
100 |
X |
80 |
40 |
120 |
60 |
200 |
100 |
IX |
25 |
26 |
70 |
74 |
95 |
100 |
XII |
10 |
14 |
60 |
86 |
70 |
100 |
Итого за год |
1805 |
45 |
2250 |
55 |
4055 |
100 |
График годового хода радиации (рис. 3)
На рис. 4 показано распределение солнечной радиации в течение года в процентах.
Распределение солнечной радиации (рис. 4)
1-прямая радиация S’,% 2- рассеянная радиация D,%
2.2. Вычисление поглощенной и отраженной солнечной
радиации по данным значениям альбедо
Месяц |
II |
IV |
VI |
VIII |
X |
XII |
А, % |
78 |
38 |
23 |
23 |
30 |
70 |
Годовое изменение альбедо представлено на рис. 5.
В вычисления месячных и годовой сумм поглощенной и отраженной солнечной радиации сведены в таблицу №7.
Таблица 7.
Вычисление поглощенной и отраженной радиации
Месяц |
Q |
A |
Qотр |
Qn |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
90 160 270 440 610 710 590 520 300 200 95 70 |
0,77 0,78 0,62 0,38 0,22 0,23 0,23 0,23 0,23 0,30 0,48 0,70 |
69 125 167 167 134 163 136 120 69 60 46 49
|
21 35 103 273 476 547 454 400 231 140 49 21 |
По данным таблицы №7 строится гистограмма распределения поглощенной и отраженной радиации (рис. 6).