Особенности термического режима рек
Рефераты >> Геология >> Особенности термического режима рек

Sa = s(273.16+T2)4 (b1+b2), (6.3)

где s = 5.67×10-8 Вт/(м2 К4) – постоянная Стефана-Больцмана; T2 – температура воздуха над водотоком, оС

T2 = Ta + (θ – Ta) Кр, (6.4)

где θ - температура участка реки, оС; Та – температура воздуха на метеостанции, оС; Кр – коэффициент, учитывающий длину разгона ветра, определяемый в соответствии с указаниями для его расчета (Самохин, Соловьева, Догановский, 1980). Применительно к имеющимся данным Кр = 0,5.

b1 = (1-No) [0.475+0.19], (6.5)

b2 = 0.1Nн+0.85No, (6.6)

где Nн и No - нижняя и общая облачность в долях единицы.

e2 = ea + (0.8eo - ea) Кр. (6.7)

Здесь eo – максимальная упругость водяного пара при температуре поверхности водоема, Мб. Ее величина определяется по формуле

eo = 6,11exp (17.14θ/(235+ θ)) (6.8)

ea – абсолютная влажность воздуха на метеостанции, мб, определяемая по уравнению

, (6.9)

где Td– температура точки росы, 0С; hо– относительная влажность, %.

Длинноволновое излучение поверхности водотока Slw, Вт/м2, описывается уравнением Стефана-Больцмана

Slw = sbо(273,16+θ)4, (6.10)

где bо – излучательная способность поверхности участка реки относительно абсолютно черного тела. Для чистой водной поверхности её значение принято равным 0,91.

Потери тепла на испарение Se, Вт/м2 с поверхности водотока определяются по зависимости

Se = 4,85×10-5rsE (597–0,57θ), (6.11)

где r =1000 кг/м3 - плотность воды; E – интенсивность испарения, мм/сутки. Слой испарения рассчитывается по формуле Б.Д. Зайкова (Михайлов, Добровольский, Добролюбов, 2007)

E = 0,14 (eo-e2) (1+0,72W2), (6.12)

где W2 – скорость ветра на высоте 2 м над водой, м/с, определяется в соответствии с указаниями (Самохин, Соловьева, Догановский, 1980)

W2 = K1K2Kр Wф, (6.13)

где K1 коэффициент, учитывающий изменение шероховатости местности в связи с местоположением флюгера метеостанции, К2 – коэффициент, учитывающий положение флюгера метеостанции с учетом орографии местности. Для метеостанции Тотьма они равны 1,8 и 0,9 соответственно.

Турбулентный теплообмен с атмосферой Sc, Вт/м2, рассчитывается исходя из уравнений потока тепла и влаги по зависимости, предложенной Б.Д. Зайковым,

Sc = 2,65 (Т2-θ) (1+0,72W2), (6.14)

Поступление тепла с атмосферными осадками Sr, Вт/м2. Тепло, поступающее в водоем с жидкими осадками, рассчитывается по выражению

Sr = 4,85×10-2Т2Н, (6.15)

где Н – слой жидких осадков, мм.

В соответствии с уравнением (6.1) получаем поток тепла на поверхности «вода – воздух» за 1 секунду. Расчет изменения температуры воды за сутки вычисляется в соответствии с формулой

(6.16)

где С – теплоемкость воды, Дж/(кг0С), h – средняя глубина водотока (для р. Сухона принята равной 2,5 м). Таким образом, зная температуру воды в некоторый начальный момент времени, можно рассчитать ее изменение для любого промежутка времени по известным метеорологическим данным.

Таблица 6.3. Сравнение фактических и рассчитанных температур воды на участке р. Сухона (с. Шуйское – Великий Устюг)

Дата

13.08.08

14.08.08

15.08.08

16.08.08

17.08.08

18.08.08

19.08.08

20.08.08

Расстояние от с. Шуйское, км

0–53

59–117

123–135

137–213

220–260

260–304

310–340

347–370

θ,0С

17,7

19

19,3

20,1

20,8

21,3

21,1

20,8

θр,0С

-

18,6

19,5

20,5

20,7

21,6

22,6

22,7

Разность, 0С

-

-0,4

0,2

0,4

-0,1

0,3

1,4

1,9

Сравнение фактических и рассчитанных температур воды показывает, что средняя ошибка за весь период измерений составляет 0,670С. В период 14 по 18 августа средняя ошибка расчета температуры воды составляет 0,280С. В последние два дня измерений (19 и 20 августа) рассчитанные температуры воды оказались выше по сравнению с фактическими данными. Возможно это связано с влиянием синоптических условий в районе Великого Устюга, отличающихся от условий метеостанции Тотьма, более низкими температурами.

Таблица 6.4. Метеорологические данные по станции Тотьма 13–20 августа 2008 г.

Дата

13.08

14.08

15.08

16.08

17.08

18.08

19.08

20.08

Та, 0С

16,7

18,7

17

15,7

17,7

17,4

16,5

16,4

N, баллы

0,8

0,5

0,3

0,9

1,0

1,0

1,0

0,8

Nh, баллы

0,6

0,3

0,1

0,5

0,8

0,9

1,0

0,7

U, м/с

2,3

2,7

2,0

2,0

1,7

2,0

2,0

2,3

X, мм

4

0

0

0

0,3

0

4

6

Td

14,7

15,8

13,8

16,8

13,3

15,8

15,8

14,9

hо, %

83

88

82

85

94

91

96

91


Страница: