ID: 64512

Название работы: Расчеты испарения с поверхности реки Яны

Категория: Курсовая

Предметная область: Экология и защита окружающей среды

Описание: Получить необходимые данные для расчёта испарения с реки Яна; рассмотреть основные методики расчета испарения и выбрать наиболее подходящую формулу для расчёта; произвести расчет испарения на конкретном примере.

Язык: Русский

Дата добавления: 2015-09-20

Размер файла: 1.03 MB

Работу скачали: 34 чел.

Содержание:

Введение            

1. Физико-географическое описание       

1.1. Природные условия бассейна реки Яны                                                    

1.2. Рельеф           

1.3. Климат           

1.4. Осадки и испарение         

2. Существующие методы расчёта       

2.1. Метод водных испарителей        

2.2. Метод водного баланса       

2.3. Метод теплового баланса       

2.4. Метод турбулентной диффузии      

2.5. Расчёт испарения по эмпирическим формулам    

3. Расчёт характеристики        

3.1. Исходные данные        

3.2. Результаты расчёта        

Заключение          

Перечень использованных источников              

Введение

Испарение и теплообмен являются основными частями водного и теплового баланса водоема. Поэтому к определению их величин исторически сложился особый интерес. Интенсивность испарения и теплообмена зависит от свойств воздушных масс, переносимых над морем, в значительной степени определяется условиями подстилающей поверхности водоема.

Испарение с водной поверхности, в зависимости от климатических условий, морфологии и морфометрии водных объектов, может играть в их водном балансе весьма заметную роль. Надежный расчет испарения с поверхности водоемов является важным фактором повышения точности водобалансовых расчетов. В этом и заключается актуальность выбранной темы.

До настоящего времени проблема надежной оценки испарения с естественных водоемов и водохранилищ далеко не решена. Среди существующих методов расчета испарения с водоемов наибольший интерес, с практической точки зрения, представляет гидрометеорологический метод, позволяющий рассчитывать величину испарения на основе эмпирических зависимостей, используя стандартные гидрометеорологические наблюдения. 

Целью работы является получение данных об испарении. 

Анализ полученных данных производится путем сравнения хронологического хода испарения в течение безледоставного периода года.

Из цели работы вытекают следующие задачи:

•  получить необходимые данные для расчёта испарения с реки Яна;
•  рассмотреть основные методики расчета испарения и выбрать наиболее подходящую формулу для расчёта;
•  произвести расчет испарения на конкретном примере.

1. Физико-географическое описание

1.1. Природные условия бассейна реки Яна

Яна —река, протекающая по территории Республики Якутия (Саха).

Река Яна относится к бассейну моря Лаптевых.

Длина —872 км, площадь бассейна —000 кв. км. Образуется при слиянии рек Сартанг и Дулгалах, стекающих с Верхоянского хребта. После слияния река течёт в широкой и глубокой долине; от впадения Адычи долина расширяется до 10 км и более, русло разделяется на протоки. При пересечении северной оконечности хребта Кулар долина сужается, в русле —пороги; ниже Яна протекает по Яно-Индигирской низменности в очень извилистом русле и разбивается на рукава. При впадении в Янский залив Моря Лаптевых образует дельту площадью 10 200 кв. км, основные протоки её: Самандон (образующая собственную дельту), Главное русло —идёт к северу, влево от него отходит протока Правая. В бассейне Яны около 40 тыс. озёр.

Питание преимущественно дождевое и снеговое. За май —август проходит до 90 % годового стока. Уровень воды колеблется в пределах 9 в среднем течении, в низовьях (Казачье) —11,9 м. Средний расход воды у Верхоянска —куб. м/с, в 381 км от устья —куб. м/с. Расход в устье составляет 1000 куб. м/с. Наибольшие расходы весной —у Верхоянска и 12 400 куб. м/с в 381 км от устья, летом —и 13 000 куб. м/с соответственно. Замерзает в конце сентября-начале октября, от верховьев к устью. У Верхоянска ежегодно перемерзает на 70—суток; вскрывается во 2-й половине мая —-й половине июня. 

1.2. Рельеф

Рельеф Верхоянского района по которому начинает течь река –горно-таежный. В Усть-Янском районе –Яно-Индигирская низменность. Река течет по глубокой и широкой долине; от впадения реки Адычи долина становиться шире до 10км, русло Яны делиться на протоки. При пересечении северной окраины хребта Кулар долина сужается. В русле реки встречабться пороги. Далее Яна течет по Яно-Индигирской низменности в сильно петляющем русле, где разбивается на рукава. Территория представлена таежным мерзлотным аллювиальным видом почв. В некоторых местах глинистая.

Долина реки корытообразная, шириной по дну до 5 км. Склоны долины очень крутые, сильно рассеченные оврагами. Дно долины пойменное, сложено суглинистыми и песчано-илистыми грунтами, поросшее кустарником, с отдельными участками редкого лиственничного леса, по правобережью –застроенное, встречаются озера. Пойма двусторонняя, кустарниковая, местами заболоченная, начинает затопляться при уровне 900 см; правобережная –шириной до 4 км, левобережная –до 400 м.

1.3. Климат

Климатические условия района определяются взаимодействием радиационных и циркуляционных факторов, причем последние в формировании климата играют ведущую роль. Город Верхоянск расположен близ границы умеренного пояса и субарктического пояса. Зима экстремально холодная, сухая и длительная, лето короткое, но тёплое и относительно сухое (бывают и жаркие периоды), хотя бывают и резкие похолодания. Город с самой большой разницей максимальной и минимальной температур. Осадков выпадает мало ——мм (сравнимо с количеством осадков в пустынях). Заморозки возможны круглый год, включая и лето.

1.4. Осадки и испарение

Средние месячные суммы осадков (в мм) на реке Яна –г. Верхоянск за многолетний период (1987-2014 гг.)

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Сумма за год
Верхоянск	6	5	5	5	26	35	44	43	24	12	11	6	222

По средним данным, на холодный период (IX- IV) приходится 41% от годовой суммы, на теплый (V - VIII) –59%. Наибольшее количество осадков выпадает в июне-августе.

Переход к пересчету осадков на реке за конкретный период (1981-2014 гг.) выполнен по одной опорной станции с более длительным и полным рядом наблюдений, поскольку колебания осадков, как во времени, так и по рассматриваемой территории невелики. В качестве опорной для р. Яна 

Сравнение атмосферных осадков и испарения с поверхности реки  показывает, что за период 1981-2014 гг. За теплый период (V-IX) величина среднего испарения с реки Яна 16 мм составляет 10% суммы осадков за теплый период (V-IX) 162 мм, выпадающих на ее поверхность.

Осадки (х) на реке Яне и среднее испарение (Е) с них в теплый период года за 1987-2014 гг.

Река

V-IX

V-VII

VI-IX

х	Е	Е от х,%	х	Е	Е от х,%	х	Е	Е от х,%
Мм			мм			мм
Яна	162	16	10	95	13	14	111	9	8

За теплый период (V-IX) на испарение расходуется 10% осадков, выпавших в бассейне реки в районе станции Верхоянск в эти месяцы. 

Суммарное количество испарения за  2014 год на реке Яна в районе города Верхоянска, по месяцам в теплый период с мая по сентябрь составило

Станция	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь	Всего
Верхоянск	28,5	57	102	63	12	262,5

2. Существующие методы расчёта

Испарение –это процесс миграции воды с поверхности тела в атмосферу. Поскольку между испаряющей поверхностью и атмосферой существует непрерывный противоположно направленный обмен молекулами воды, то под испарением понимают результирующую этого обмена.

Оценка испарения с водной поверхности может быть произведена с использованием целого ряда методов. Их значительное количество объясняется тем, что сложный механизм взаимодействия между водной поверхностью водоема и прилегающей к ней воздушной массой полностью не раскрыт. Более точным из разработанныхметодов считается инструментальный (прямой) метод, т.е. метод непосредственного измерения слоя испарившейся воды с помощью водных испарителей. К прямому методу относится и пульсационный метод. Однако они не всегда могут быть применены вследствие их трудоемкости и невозможности использования при разработке проекта. Поэтому для определения испарения с поверхности воды применяют косвенные методы, основанные на использовании уравнений водного и теплового балансов, турбулентной диффузии водяного пара в атмосфере. Разработаны также эмпирические формулы для расчета испарения по метеорологическим данным, которые получили широкое применение в гидрологической практике. Рассмотрим эти методы подробнее.

2.1. Метод водных испарителей

Для характеристики испарения с водной поверхности на территории России была создана сеть вводно-испарительных площадок, оборудованных стандартными сетевыми испаромерами ГГИ-3000 (площадь 0,3 м², высотой 0,6 м) и эталонными водно-испарительными бассейнами (площадь 20 м², глубиной 1 м). Испарение между сроками наблюдений по испаромеру вычисляется как разность между уровнями воды в нем в предыдущий и текущий сроки наблюдений плюс слой осадков за период наблюдений. Чтобы воспользоваться данными по испаромеру необходимо эти данные откорректировать поправочным коэффициентом. Например, расчетное уравнение перехода от показаний прибора к испарению с поверхностного водоема площадью до 1000 км², полученное В.С. Голубевым, имеет следующий вид:

Е = 0,43 Е0,3 + 0,9hо – 1,2 Δhо + 2,4tдн –,1 Δtдн –, (2.1),

где Е и Е0,3 – месячные нормы испарения с поверхности водоема и испаромера ГГИ-3000 соответственно, мм/мес.;

hо  и  tдн – полученная высота Солнца (градус) и продолжительность дня (ч) от восхода до захода Солнца на 15-е число месяца;

Δhо и Δtдн – изменение полуденной высоты Солнца (градус) и продолжительности дня (ч) между последним и первым числом месяца.

В тех случаях, когда имеются сведения об испарении по испарительному бассейну площадью 20 м², расположенному вблизи изучаемого водоема, А.Р. Константинов рекомендует выполнять расчет испарения с водоемов площадью до 40 км² по формуле

Е = kн * kзащ  * β *  Е20, (2.2),

где kн – коэффициент, характеризующий влияние глубины водоема на испарение;

kзащ – коэффициент, характеризующий защищенность водоема от ветра берегами, лесом и т. д.;

β – коэффициент, характеризующий влияние площади водоема Ω на испарение;

Е20 –слой испарившейся воды в испарительном бассейне.

2.2. Метод водного баланса

Метод предусматривает использование уравнения водного баланса, составленного применительно к водоему для оценки испарения в виде:

Е = x+ y1 –y2 + y '1 –y '2 +ΔH, (2.3),

где Е – испарение с поверхности воды;

x –осадки, выпадающие на водную поверхность;

y1 и y2 – приток и отток поверхностных вод;

y '1 и y '2 – приток и отток подземных вод;

ΔH –изменение уровня воды в водоеме.

При отсутствии притока и оттока уравнение (2.3) примет вид:

Е = x+ΔH, (2.4)

Однако вследствие того, что для небольших водоемов некоторые составляющие уравнения (2.3) определяются с невысокой точностью, например подземный приток и отток воды, а другие составляющие, как водозабор мелких потребителей, конденсация водяных паров и т. д. вообще не измеряются, значения испарения получаются недостаточно надежные. Поэтому метод водного баланса имеет ограниченное применение для расчета испарения с проектируемых водохранилищ.

2.3. Метод теплового баланса

Метод теплового баланса для оценки испарения с водной поверхности впервые применен Е. Шмидтом. Он предусматривает использование уравнения теплового баланса, записанного для водной поверхности в виде:

R = Lи * E + P + B, (2.5),

где R –радиационный баланс;

Lи – удельная теплота испарения;

E – испарение;

P – турбулентный теплообмен между водной поверхностью и воздухом;

B –теплообмен между водной поверхностью и нижележащими слоями воды.

С учетом известного отношения Боуэна:

P / ( Lи * E) = (cр * ∂t) / (Lи * ∂q), (2.6)

Уравнение (2.5) относительно испарения примет вид:

E = (R – B) /, (2.7),

где cр – удельная теплоемкость при постоянном давлении;

t и q –температура и удельная влажность воздуха;

cр/ Lи.

Подставив средние значения удельной теплоты испарения воды (Lи =2500 кДж/кг) и удельной теплоемкости воздуха (cр  = 1,0 кДж/(кг*°С)), а также перейдя от удельной влажности q к парционному давлению водяного пара в воздухе е, пренебрегая при этом поправкой на давление, вместо (2.7) получим:

Е= (R- B) /, (2.8),

где Е – в мм/ч;

R и B – в кДж/(м²*ч);

–разность температуры поверхности воды и воздуха, измеренной на высоте 2 м;

– дефицит насыщения на высоте 2 м.

Метод теплового баланса не нашел широкого применения в практике, связанной с расчетом испарения из-за отсутствия данных непрерывных градиентных наблюдений за метеорологическими элементами над акваторией водоемов, а также из-за отсутствия наблюдений за теплообменом в их водной массе.

2.4. Метод турбулентной диффузии

Этот метод разработан на основании использования турбулентной диффузии. Выполнив интегрирование дифференциального уравнения переноса водяного пара в турбулентной атмосфере по высоте от 0 до Ζ с учетом упрощений, получим:

ρ=( (2.9)

Второе слагаемое в уравнении (2.9) представляет собой поток водяного пара при z =0, то есть испарение с водной поверхности. Обозначим его через Е, тогда уравнение примет вид:

Е = р * k * /, (2.10)

В формуле (2.10) выполним замену  на е –парциальное давление водяного пара в воздухе согласно соотношению:

= 0,623 * е / (Р –,378 е), (2.11)

Е = р* k * 0,623/Р * /, (2.12)

Изучая структуру турбулентного воздушного потока в приземном слое,                А.Р. Константинов использовал следующее выражение для коэффициента турбулентного обмена при равновесной стратификации:

K = χ² * z * ω1 / Iп (Z1 / Z0), (2.13),

где  χ  = 0,38 –постоянная Кармана;

Ζ –высота измерения;

Z0 –высота шероховатости, то есть уровень, на котором скорость ветра равна 0; ω1 – скорость ветра на высоте  Z1 = 1 метр.

Подставив выражение (2.13) в уравнение (2.12), и проинтегрировав его с учетом логарифмического закона распределения парциального давления водяного пара по высоте. Получим выражение для расчета испарения в общем виде:

Е = b * ω1 *(ео –е2 ), (2.14)

Подставив в него средние значения метеорологических элементов, получим

Е = 0,12 * ω1 *(ео - е2), (2.15),

где Е –слой испарившейся воды, мм/сутки.

2.5. Расчёт испарения по эмпирическим формулам

В наше время разработано большое число эмпирических формул для расчета испарения, но почти все они имеют структуру, предложенную ещë Дальтоном в 1802 г.:

Е = ε0 *(ео –е2 ), (2.16),

где ε0 –коэффициент, зависящий от скорости ветра.

Авторами формул определения коэффициента ɛ0 являются:                Л.Г. Карпентер, Д.И. Бибиков, Б.В. Проскуряков, А.Р. Константинов.        А.П. Блаславский и др.

Наибольшее распространение получила формула В.Д. Зайкова:

ε0 = 0,15 (1+ 0,72 ω2 ), (2.17),

где ω2 –скорость ветра на высоте 2 м над поверхностью воды.

Т.о. подставляя (2.17) в (2.16) получаем формулу:

Е = 0,15 (1+ 0,72 ω2 ) * (ео –е2 ). (2.18),

где Е –слой испарившейся воды, мм/сут;

ео и е2 –давление насыщенного водяного пара и парциальное давление водяного пара, гПа;

ω2 –скорость ветра. м/с.

Проверка точности различных формул по оценке испарения с водной поверхности, проведенная в Государственном гидрологическом институте, показала, что наиболее оптимальной является формула:

Е = 0,14 (1+ 0,72 ω2 ) * (ео –е2 ), (2.19)

Эта формула была названа формулой ГГИ. Она применяется для водоемов, расположенных на равнинной территории и в условиях равновесной стратификации, т.е. когда разность значений температуры воды и воздуха не превышает 4°С. При наличии данных гидрометеорологических наблюдений расчет испарения по формуле ГГИ не представляет каких-либо затруднений. Для расчета испарения при отсутствии данных необходимы следующие сведения:

•  местоположение, конфигурация, площадь, глубина и характер защищенности водоëма;
•  средние за расчетный интервал времени значения температуры, абсолютной влажности воздуха. Скорости ветра и распределения его по направлениям, общей и нижней облачности по данным ближайшей к водоему метеостанции;
•  характеристика местоположения метеостанции, степень еë защищенности от ветра и рельеф в районе станции.

Значения испарения, вычисленные по формулам различных авторов при штилевой обстановке значительно различаются. Это объясняется тем, что при штиле на испарение существенное воздействие оказывает вертикальный конвективный воздухообмен над испаряющей поверхностью. Чем больше разность температуры испаряющей поверхности и воздуха, тем интенсивнее протекает воздухообмен, а следовательно, и более интенсивно осуществляется отвод паров от водной поверхности в вышерасположенные слои. Проведенные в 60-х годах исследования показали, что интенсивность испарения прямо пропорциональна разности температуры воды и воздуха не только при полном штиле, но и при слабом ветре. Поэтому формула ГГИ была уточнена введением ещë одного слагаемого, зависящего от разности температуры испаряющей поверхности воды и воздуха на высоте 2 м. Введением этой характеристики учитывается скорость отвода водяных паров от испаряющей поверхности в атмосферу. Эти формулы имеют следующий вид:

формула В.А. Рымши и Р.В. Донченко

Е = 0,14 (k1+ 0,72 ω2 ) * (ео –е2 ), (2.20),

где k1 –коэффициент, зависящий от разности температуры поверхности воды и воздуха на высоте 2 м (tп –θ2), определяется по таблице;

формула Л.Г. Шуляковского

=   * (ео –е2 ), (2.21)

формула А.Р. Константинова

Е  = 0,024 * (tп –θ2) / ω1 + 0,116 ω1) * (ео –е2 ), (2.22)

формула А.П. Блаславского и С.Н. Нургалиева

=  0,14 * * (ео –е2 ), (2.23),

 k2 – коэффициент, зависящий от разности температуры поверхности воды и воздуха на высоте (tп –θ2), определяется по таблице.

Эта формула наиболее часто используется для расчета термического режима водохранилищ.

Формула Н.Н. Иванова является эмпирической формулой другого типа:

Е = 0,0018 * (25 + θ2 )² * (100 –r2 ), (2.24),

где Е –слой испарившейся воды, мм/мес;

θ2 и r 2 – средние месячные температура и относительная влажность воздуха.

Однако формула Иванова дает менее точные значения испарения, поэтому формула может применяться только в приближенных расчетах.

Существует также формула В.И. Бабкина, которую также можно отнести к эмпирическим формулам:

Е = Ео * Δ / , (2.25),

где Ео –максимальная скорость испарения;

– параметр, определяемый по графику;

δ –коэффициент турбулентного обмена;

h – высота, на которой измеряется парциальное давление водяного пара e;

R – газовая постоянная, отнесённая к 1 молю;

Т –абсолютная температура воды;

– относительная молекулярная масса;

Чтобы рассчитать испарение по приведенным выше формулам, используют данные о состоянии воздушной массы, полученные на континентальных метеостанциях, но с учетом еë трансформации при переходе с суши на водную поверхность. Для корректировки данных континентальных метеостанций, их корректируют введением коэффициентов:

1. Скорость ветра на высоте 2 м над поверхностью водоема ɷ2 корректируется введением сразу трех поправочных коэффициентов, т.е.:

ω2 = k1 *  k2 *  k3  * , (2.26),

где  k1,  k2,  k3 – коэффициенты, учитывающие соответственно степень защищенности метеорологической  станции на суше, характер рельефа в пункте наблюдений и среднюю длину разгона воздушного потока над водной поверхностью водоëма;

–скорость ветра на высоте флюгера.

2. Парционное давление водяного пара на высоте 2 м над поверхностью водоëма рассчитывается следующим образом:

е2 = е '2 + (0,8 е0 –е '2 ) * М, (2.27),

где е'2 –парциальное давление водяного пара, измеренное на высоте     2 м на континентальной метеостанции;

е0 –давление насыщенного водяного пара, определенное по температуре поверхности воды;

М – коэффициент трансформации, учитывающий изменение влажности и температуры воздуха в зависимости от размера водоема.

3. Температура воздуха на высоте 2 м над поверхностью водоëма уточняется аналогично парциальному давлению водяного пара:

θ2 = θ'2 + (tп - θ'2), * м, (2.28),

где θ'2 –температура воздуха на высоте 2 м на континентальной метеостанции;

tп –температура поверхности воды.

3. Расчёт характеристики

.1. Исходные данные

	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь
Температура поверхности воды,tп Сº	9,6	13,9	20,0	13,5	5,8
Температура воздуха на высоте 2м, θ2 Сº	10,7	14,4	20,9	12,8	5,0
Средняя 2 ветра на высоте 2м, м/с	1,7	1,5	2,0	1,6	1,2
Средняя 1ветра на высоте 1м, м/с	1,4	,5	,5	,2	,9
Среднее значение упругости вод. пара на высоте 2м, е2	7,8	9,9	14,2	9,1	6,4
Среднее значение упругости вод. пара на поверхности воды, e0	,3	,1	,0	,7	,4
Влажность воздуха, r2	59	72	75	76	87

Повторяемость различных направлений ветра, %

	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь
С	5	7	6	4	21
СВ	25	23	25	24	22
В	11	9	10	10	8
ЮВ	3	3	3	2	2
Ю	11	11	11	13	13
ЮЗ	13	15	15	17	23
З	7	6	6	6	7
СЗ	5	6	4	4	4
штиль	15	14	18	26	31

3.2. Результаты расчёта

Величина испарения с водоёма Е (мм), расположенного на равнинной территории, определяется по формуле:

Е = 0,14n (1+ 0,72 ω2 ) * (ео –е2 ),

где e0 –среднее значение максимальной упругости водяного пара, вычисленное по температуре поверхности воды в водоёме в мб;

e2 –среднее значение упругости водяного пара (абсолютной влажности воздуха) над водоёмом на высоте 200 см, в мб:

ω2 –среднее значение скорости ветра над водоёмом на высоте 200 см, в м/сек;

n –число суток в расчётном интервале времени, за который принимается месяц, а в начале и в конце безледоставного периода –соответствующее число суток от даты вскрытия до конца данного месяца и от начала последнего месяца безледоставного периода до даты замерзания водоёма.

Чтобы рассчитать испарение по приведенной выше формуле, необходимо знать температуру и влажность воздуха и скорость ветра, измеренные непосредственно над поверхностью водоема. Таких наблюдений практически не имеется. Поэтому для расчета испарения используют данные о состоянии воздушной массы, полученные на континентальных метеостанциях, но с учетом ее трансформации при переходе с суши на водную поверхность. Чтобы использовать данные континентальных метеостанций, их корректируют введением коэффициентов.

Скорость ветра над водоемом значительно больше, чем над сушей, вследствие меньшей шероховатости водной поверхности по сравнению с поверхностью суши. Шероховатость подстилающей поверхности суши изменяется по географическим зонам, достигая наибольших значений в лесной зоне. Средняя скорость ветра над водоемом на высоте 2 м ω2 (м/с) определяется по формуле:

ω2 = K1 K2 K3 ωф,

где K1, K2, K3 – коэффициенты, учитывающие соответственно степень защищенности метеорологической станции на суше, характер рельефа и среднюю длину разгона воздушного потока над водоемом Lср при различной его защищенности.

ωф – скорость ветра на высоте флюгера за расчётный интервал времени (месяц, декада), в м/сек.

Средняя длина разгона воздушного потока представляет собой среднее взвешенное расстояние с учетом повторяемости направления ветра по акватории водоема. На план водоема наносят две системы прямоугольных сеток из параллельных профилей, ориентированных в первом случае с севера (C) на юг (Ю) и с запада (З) на восток (В), а во втором – с северо-запада (СЗ) на юго-восток (ЮВ) и с северо-востока (СВ) на юго-запад (ЮЗ). Средняя длина разгона для каждого направления профиля Li вычисляется как среднее арифметическое из длин всех профилей этого направления. Для всей акватории водоема средняя длина разгона вычисляется по формуле:

Lср = 0,01 [Lс-ю (Nс + Nю) + Lз-в (Nз + Nв) + Lсз-юв (Nсз + Nюв) + Lсв-юз (Nсв + Nюз)],

где Lс-ю, Lз-в и т.д. – средняя длина разгона воздушного потока по профилям соответствующих направлений, км,

(Nс + Nю), (Nз + Nв) и т.д. – сумма повторяемостей румбов, %.

Максимальная упругость водяного пара e2 определяется по средней температуре поверхности воды tср.

Средняя по акватории абсолютная влажность воздуха над водоемом на высоте 2м e2 рассчитывается по формуле:

e2 = e´ + (0,8e – e´) M,

где e´ – средняя за расчетный интервал времени абсолютная влажность воздуха, измеренная на континентальной метеостанции, мбар;

e – максимальная упругость водяного пара за этот же интервал времени, определенная по температуре поверхности воды в водоеме, мбар;

M – коэффициент трансформации, учитывающий среднее изменение абсолютной влажности и температуры воздуха в зависимости от размера водоема.

Коэффициент трансформации определяется по таблице в зависимости от средней длины разгона воздушного потока над водоемом и разности между температурой поверхности воды в водоеме и температурой воздуха на континентальной метеостанции.

Расчет испарения с поверхности реки Яны за интервалы времени безледоставного периода:

по формуле ГГИ:   Е = 0,14n (1+ 0,72 ω2 ) * (ео –е2 ),

Май

Е = 0.14*31*(12,3 –7,8)(1+0.72*1,7) = 4.3*(4,5*2,2) = 45,8

Июнь

Е = 0.14*30*(16,1 –9,9)(1+0.72*1,5) = 4.2*(6,2*2,1) = 54,7

Июль

Е = 0.14*31*(24,0 –.2)(1+0.72*2,0) = 4.3*(9,8*2,4) = 101

Август

Е = 0.14*31*(15,7 –9,1)(1+0.72*1,6) = 4.3*(6,6*2,2) = 62,4

Сентябрь

Е = 0.14*30*(9,4 –6,4)(1+0.72*1,2) = 4.2*(3,0*1,9) = 23,9

по формуле Л.Г. Шуляковского: Е =  [0,15+0,112 ω2+0,094(tп –θ2)⅓] * (ео –е2 ),

Май

Е = [0.15+0.112*1.7+0.094(9.6 –.7) ⅓]*(12.3 –.8) = 1.1*31 = 34.1

Июнь

Е = [0.15+0.112*1.5+0.094(13.9 –14.4) ⅓]*(16.1 –9.9) = 1.5*30 = 45

Июль

Е = [0.15+0.112*2.0+0.094(20.0 –.9) ⅓]*(24.0 –14.2) = 2.8*31 = 86.8

Август

Е = [0.15+0.112*1.6+0.094(13.5 –2.8) ⅓]*(15.7 –9.1) = 2.7*31 = 83.7

Сентябрь

Е = [0.15+0.112*1.2+0.094(5.8 –5.0) ⅓]*(9.4 –6.4) = 1.1*30 = 33

по формуле Н.Н. Иванова: Е = 0,0018 * (25 + θ2 )² * (100 –r2 ),

Май

Е = 0.0018*(25+10.7)2*(100 –) = 94.1

Июнь

Е = 0.0018*(25+14.4)2*(100 –) = 74.3

Июль

Е = 0.0018*(25+20.9)2*(100 –) = 94.8

Август

Е = 0.0018*(25+12.8)2*(100 –) = 61.7

Сентябрь

Е = 0.0018*(25+5.0)2*(100 –) = 21.1

Решение по формуле ГГИ

	n	ω2	ео	е2	Е
Май		1,7	12,3	,8	45,8
Июнь		1,5	16,1	9,9	54,7
Июль		2,0	24,0	14,2	101
Август		1,6	15,7	9,1	62,4
Сентябрь		1,2	9,4	6,4	23,9

Σ = 287,8мм

Решение по формуле Л.Г. Шуляковского

	n	tп	θ2	ω2	ео	е2	Е
Май		,6	,7	,4	,3	,8	34.1
Июнь		,9	,4	,5	,1	,9	45.0
Июль		,0	,9	,5	,0	,2	86.8
Август		,5	,8	,2	,7	,1	83.7
Сентябрь		,8	,0	,9	,4	,4	33.0

Σ = 282.6мм

Решение по формуле Н.Н. Иванова

	n	r2	θ2	Е
Май		59	10,7	94.1
Июнь		72	14,4	74.3
Июль		75	20,9	94.8
Август		76	12,8	61.7
Сентябрь		87	5,0	21.1

                                                                                      Σ = 364.0мм

Заключение

Рациональное и эффективное использование естественных и искусственных водоемов нашей страны невозможно без учета потерь воды на испарение, так как оно является весьма существенным, а иногда и главнейшим элементом их водного баланса. В связи с этим непрерывно повышаются требования науки и практики к точности определения испарения с водной поверхности. Если испарение с поверхности океанов и морей представляет наибольший интерес, с точки зрения познания общего круговорота воды в природе и глобальных процессов формирования климата, то сведения об испарении с внутренних водоемов –рек, озер, прудов и водохранилищ – необходимы, в первую очередь, для практических целей, а именн: для оценки безвозвратных потерь водных ресурсов с конкретного водаого объекта. Надежные сведения о величине испарения требуются также при проектировании и эксплуатации водохранилищ и водоемов, расчетах водоснабжения населенных пунктов и водообеспечения промышленных предприятий, обводнения территорий, создания и эксплуатации оросительных систем.

Испарение воды в природе является основным процессом, обеспечивающим поступление водяного пара в атмосферу. Для оценки испарения с водной поверхности отечественными и зарубежными учёными предложено значительное число расчётных схем и методов. Особую роль для расчёта испарения играют так называемые эмпирические формулы.

Проведенные расчеты испарения с поверхности реки Дулгалах в районе станции Екюччю дали следующие результаты, представленные на диаграмме. На диаграмме ряд1 это вычисления по формуле ГГИ, ряд2 –по формуле Шуляковского, ряд3 –по формуле Иванова, ряд4 –по данным наблюдений на станции за 2013 год. Как видно на диаграмме в мае все расчеты были завышены но большую точность дал расчет по формуле Шуляковского –120%; в июне по формуле ГГИ –96%; в июле по формуле ГГИ –99%; в августе по формуле ГГИ –9%; в сентябре все расчеты были завышены, но более точно по формуле Иванова –76%. Из этого делаю вывод, что в мае и сентябре для подсчета стока подходит формулы Шуляковского и Иванова, а в остальное время формула ГГИ, Но если в мае и сентябре в формуле ГГИ и Шуляковского умножать не на общее количество дней в месяце, а на количество дней когда было когда было наблюдение за испарением, то результаты будет более точные. 

При вычисления расчёта испарения использованы данные ФГБУ «Якутское УГМС».

Перечень использованных источников:

1.  Бабкин В.И. Испарение с водной поверхности. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. –77 с.
2.  Браславский. А. П. Нормы испарения с поверхности водохранилищ / А. П. Браславский, З. А. Викулина. –Л.: Гидрометеоиздат, 1954. –212 с.
3.  Винников С.Д., Проскуряков Б.Д. Гидрофизика. –Л.: Гидрометеоиздат, 1988, с 182-201.
4.  Жила И.М., Алюшинская Н.М. «Ресурсы поверхностных вод СССР  том 3 Северный край» – Л.: Гидрометеоиздат, 1972, с 26-34, 258.
5.  Константинов А. Р. Испарение в природе / А. Р. Константинов. –Л.: Гидрометеоиздат, 1968. –с.
6.  Малинина Т.И. Гидрология озер Воже и Лача. Л., «Наука», 1979. –с.
7.  Указания по расчету испарения с поверхности водоемов. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. –83 с.

?