Введение 3
1 Методы расчета испарения с поверхности воды 5
1.1 Метод водных испарителей 6
1.2 Метод водного баланса 33
1.3 Метод теплового баланса 35
1.4 Метод турбулентной диффузии 37
1.5 Пульсационный метод 38
1.6 Метод расчета по эмпирическим формулам 40
2 Сравнение результатов расчета по формулам различных авторов 44
2.1 Расчет и анализ отношений nil 44
3 Оценка испарения с поверхности водоемов в различных природных зонах по эмпирическим формулам 55
3.1 Краткое физико-географическое описание районов расположения водных
объектов 56
3.2 Расчет испарения с поверхности водоемов 65
Заключение 74
Список литературы 76
Испарение представляет собой процесс, в ходе которого вещество, находящееся в жидком агрегатном состоянии, либо находясь в твердом агрегатном состоянии, переходит в газообразное агрегатное состояние. Стоит отметить, что процесс перехода вещества, находящегося в твердом агрегатном состоянии в состоянии пара, достаточно нередко именуется, как возгонка. Переход в парообразное состояние воды, которая находится в структуре почвы, покрытой различными растительными объектами, именуют так называемым суммарным испарением. Такое суммарное испарение, как правило состоит из испарения, осуществляемого из почвы, а также из испарения растений, которое именуется, как транспирация. Что касается обратного процесса, а именно перехода из парообразного состояния в жидкое, то такой переход именуется как конденсация. Парообразная вода, конденсируясь в слоях атмосферы, формируют такие образования, как облака, в дальнейшем происходит формирование осадков, выпадение которых осуществляется на землю. Именно за счет указанных выше процессов, которые протекают в атмосфере, имеет место круговорот воды в биосфере, который осуществляется непрерывным образом.
Процесс испарения, осуществляемого с тех или иных поверхностей, представляет собой предмет интереса исследователей в различных научных направлениях. К примеру, особо данные процессы, имеют значением, при осуществлении практического решения тех или иных задач народнохозяйственного сектора, находящихся в тесной взаимосвязи с применением разнообразных водных ресурсов нашего государства.
Испарение зависит от температуры воды, влажности и температуры воздуха, скорости ветра, атмосферного давления, минерализации воды, наличия и типа растительности на водоемах.
Многие вопросы, связанные с таким процессом как испарение, с древних времен вызывали широкий интерес у ученых. Исследованиями
экспериментального характера, ориентированными на изучение основных аспектов рассматриваемого процесса, особенно это касается процессов испарения с водной поверхности, ученые занялись примерно с XVII века. Достаточно важным событием, в становлении теоретической концепции о испарении, стало возникновение трудов исследователя английского происхождения Дж. Дальтона,(1) а также исследователя, трудившегося на территории нашего государства Э. В. Штеллинга, опубликованные соответственно в 1802 и в 1882 гг. Именно Дальтон один из самых первых сформировал так называемый количественный закон, который отражал зависимость такого показателя, как скорость испарения от давления насыщенного пара парциального давления пара в воздухе, окружающем испаряющую жидкость. Достаточно стремительные темпы роста количества исследований рассматриваемого процесса с тех или иных поверхностей, получили в первой половите прошлого века.
Непосредственное измерение рассматриваемого процесса с различных больших площадей поверхности, которая является водной, в природных условиях, на сегодняшний день, не представляется возможным реализовать. На данный момент, в целях проведения оценивания рассматриваемого процесса, применяются различные косвенные методы, которые базируются на использовании уравнений водного и теплового балансов, или турбулентной диффузии водяного пара в атмосфере. Кроме того, достаточно популярными являются методы расчета испарения, основанные на методах эмпирического, а также полуэмпирического характера, которые базируются на применении сведений гидрометеорологического типа, являющимся общедоступными.
Среди довольно многочисленных методов расчета испарения с водной поверхности, метод расчета по эмпирическим формулам применяется наиболее часто. Это Связано с тем, что при расчетах по эмпирическим формулам используются данные наблюдений на сетевых метеостанциях, в то время, как другие методы (теплового и водного балансов, метод турбулентной диффузии) требуют Проведение специальных исследований и оценок трудноопределимых гидрометеорологических величин.
В настоящее время известно довольно много формул различных авторов. В работе предпринята попытка разработки способа сравнения результатов расчета испарения по ряду наиболее известных формул, не прибегая каждый раз к расчету по всем им.
Результатом проделанной работы являются полученные графики и таблицы, с помощью которых можно определить, какие результаты дадут исследуемые нами эмпирические формулы. А также получить представление о том, на сколько результаты расчетов испарения по формулам (18) - (20) и (26) будут отличаться не только от результатов расчетов испарения по формуле ГГИ (16), но и друг от друга. При наличии таких таблиц достаточно рассчитать интересующую нас величину испарения по формуле ГГИ. И затем, пользуясь коэффициентами перехода, определить испарение по формулам других авторов. Чтобы сравнить относительные расхождения в оценках испарения по формулам различных авторов, достаточно рассмотреть отношение соответствующих коэффициентов «п». Например, при заданных значениях Д0 и U2, отношение П21/П41 покажет на сколько формула Браславского завысит или занизит испарение по сравнению с формулой Костантинова.
Результаты сравнения формул ГГИ, А.П Браславского и С.Н. Нургалиева, Л.Г. Шуляковского, А.Р Константинова, Лайхтмана и Тимофеева показывают, что наиболее близкие результаты расчета испарения с водной поверхности, по сравнению с формулой ГГИ, дает формула Браславского и Нургалиева, особенно при устойчивой стратификации, когда расхождения не превышают 5 —10 %. Наибольшие значения испарения на всех водных объектах дает формула Шуляковского, а наименьшие - Константинова. Можно сказать, что формула Константинова дает занижение значений испарения по сравнению с формулой ГГИ, примерно, на 30%, а формула Лайхтмана и Тимофеева, примерно, на 10%.
Представляется, что полученные результаты могут оказаться полезными в практике воднобаласовых исследований на озерах и водохранилищах.
