Дипломная работа: Особенности термического режима рек
Измерения
на р. Индигирка (пос. Воронцово) в сентябре 1942 г. показали (Соколова, 1951),
что величина Δθп изменяется от 0 до 10С,
а в среднем она равна 0,360С. Наблюдения на р. Оленек (пост. Сухана)
в июле – сентябре 1940 г. демонстрируют аналогичную (среднюю за период
измерений) величину Δθп = 0,280С при
диапазоне изменения аномалий 0,11 – 0,390С (Соколова, 1951).
Наибольшая изменчивость температур в поперечном сечении обнаружена на р. Лена
(с. Солянка). В июне–октябре среднее значение Δθп составляло 2,420С при диапазоне изменчивости Δθп от 0,4 до 5,850С. Повышенные величины Δθп, вероятно, связаны с большим размером реки. Ширина Лены
составляла 1,4 км, а всех других рассмотренных рек – не превышала 500 м.
Для Волги и
Вазузы изменение температуры воды по ширине рек в среднем составляло 0,980С
при диапазоне величины Δθп = 0,2 ¸3,10С. Повышенные значения Δθп связаны, вероятно, с более распластанным руслом, наличием больших
по площади мелководных зон, где наблюдается более интенсивное изменение
теплосодержания воды. Средние величины поперечных градиентов температуры воды
на разных профилях Волги и Вазузы (см. рис. 4.1) представлены в табл. 5.4.
Из анализа таблицы следует, что средние по профилю температурные градиенты в
большинстве случаев не превышают величины 0,10С/м и больше 0,010С/м.
Средняя величина градиентов для Волги и Вазузы составляет 0,0510С/м.
Величина градиентов температуры воды в разных створах рек колеблется от 0 до
0,540С/м. Наибольшие градиенты наблюдаются в прибрежных зонах
потоков. Показателем этого может служить средний градиент для Волги и Вазузы
без учета значений прибрежных градиентов. Эта величина равна 0,260С/м,
т.е. в два раза меньше по сравнению со средней величиной при учете теплового
состояния прибрежных зон.
Таблица
5.4. Средние градиенты температуры воды в створах рр. Волга и Вазуза
№ профиля |
0 (Вазуза) |
0 (Волга) |
1а |
1б |
2 |
4 |
5 |
6 |
7 |
gradθ,0C/м
|
0,12 |
0,015 |
0,09 |
0,06 |
0,09 |
0,02 |
0,04 |
0,01 |
0,01 |
Измерения
автора на р. Оке в июне 2007 г. обнаружили максимальное изменение
температуры воды от 0,23 до 0,690С в разных поперечных сечениях (рис. 5.2).
Средняя величина аномалий температуры для всей реки 0,360С. Средний
по каждому профилю поперечный градиент температуры воды изменялся от 0,00166 до
0,005230С/м при среднем значении 0,00310С/м (эта же
величина является средней характеристикой gradθ для всей реки). Величина максимального gradθ изменяется для разных профилей от 0,0028 до 0,140С/м.
Наибольшая величина градиентов чаще всего характерна для прибрежных зон водного
потока: без учета береговых значений средний градиент изменения температуры
воды в поверхностном слое для Оки равен 0,00150С/м, т.е., как и на
Волге, Вазузе, прибрежные зоны потока обеспечивают поперечную изменчивость
температуры воды на 50%.
В периоды
дневного, синоптического или сезонного нагревания температура воды быстрее
повышается у берегов, чем на стрежне потока (рис. 5.1). В периоды ночного,
синоптического или сезонного охлаждения водной массы температура у берегов
ниже, чем на стрежне потока (рис. 5.3). Повышенная изменчивость
температуры прибрежной части рек связана не только с меньшей глубиной водного
потока в этой части русла, но и, вероятно, с влиянием температуры берегов,
которые, в силу меньшей теплоемкости, реагируют на изменение составляющих
теплового баланса земной поверхности быстрее, чем вода.
5.4
Аналитические результаты
В
соответствии с формулой (3.22) температура воды в каждой точке поперечного
профиля изменяется в зависимости от , , глубины потока и
шероховатости русла , а также от коэффициента
а1. Использование формулы (3.22) для описания распределения
температуры воды по ширине потока показало, что при а1=427
поперечные аномалии температуры воды равно нулю. Реальные поперечные профили
температур уравнение (3.22) воспроизводит при а1 = 0,2–0,4.
Проверка
эффективности уравнения (3.22) проведена, в частности, для условий Оки.
Измерения здесь проводились в дневные часы. Температура воздуха днем менялась
от 200С (утро, вечер) до 300С (полдень). Наилучшая
аппроксимация фактического распределения поверхностной температуры воды
уравнением (3.22) достигается при а1=0,1. Наибольшие
отклонения фактических и расчетных значений температуры воды в поперечном сечении
в этом случае наблюдаются при h ¹ 1 м. При h > 1 м расчетные температуры превышают фактические по
всему сечению и изменение температур по ширине потока становится более
равномерным. При h < 1 м фактические температуры оказываются выше, а
расчетное распределение температур в потоке более однородным. Поэтому для
устранения причины увеличения погрешностей расчета нормируем соответствующие
члены уравнения (3.22) на глубину h=1 м. В этом случае расчетная зависимость приобретает вид
(5.1)
где поверхностная
температура воды, – температура
воды в «центре» потока – разница
между прибрежной температурой воды и , - относительная полуширина
реки, а1 – коэффициент.
Результаты
сопоставления фактических и расчетных значений θ обнаруживают их хорошую
визуальную сходимость (рис. 5.4). Количественная оценка результатов
сходимости теоретического и расчетного распределения поверхностной температуры
в этом створе дана в табл. 5.5. Оказалось, что среднеквадратическое ошибка
расчета σ = 0,0150С. Это малая величина среднеквадратического
ошибки по отношению к точности измерений. Однако эта величина оценивалась по 7
точкам, поэтому статистика неустойчивая.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 |