Определение суммарного испарения с суши

ФГОУ  

КАФЕДРА  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа

по дисциплине:

Климатология, метеорология и гидрология.

Вариант №16. 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:

 студент  факультета

-й курс, группа №

Шифр 

___________

Проверил:

____________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Город 2011

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО ИСПАРЕНИЯ С ПОВЕРХНОСТИ СУШИ.

 

     Под испарением с поверхности суши понимается сумма всех видов этого процесса: биологическое испарение с листьев растений (транспирация), физическое – испарение с орошённых атмосферными осадками листьев, испарение с почвы, снега, льда, водоёмов, расположенных на исследуемой территории.

     Методы  расчёта испарения с поверхности  суши основаны на использовании  уравнений водного и теплового  балансов, их связи, на закономерностях  переноса влаги от испаряющей  поверхности в атмосферу.

     Выбор  метода расчёта зависит от  поставленной задачи, наличия исходных  данных, природных условий и требуемой  точности результатов расчёта. 
 

Согласно варианту №16, необходимо определить суммарное  испарение с поверхности суши всеми нижеприведёнными методами. 

Дано:

Исходные данные: г.Город, Метеостанция.

 

1.Метод  водного баланса. 

     Среднемноголетнее годовое испарение  Е с больших площадей (до 9900 км ) определяют по карте изолиний испарения (рис.1), построенной на основе уравнения водного баланса для суши по разности среднемноголетних годовых сумм осадков (х) и среднемноголетнего годового стока рек (у):

Е = х – у,

где х – среднемноголетняя годовая сумма атмосферных осадков, мм; у – среднемноголетний годовой сток рек, мм.

     При  расположении исследуемой площади  на карте между двумя соседними  изолиниями расчётную величину  находят для центра тяжести  площади путём интерполяции между  соседними изолиниями.

     Погрешность  снимаемых с карты значений  испарения для равнинной территории составляет 15%, для горных районов – 20%. 

Решение:

     На  карте изолиний испарения (рис.1), находим г.Город, и путём интерполяции между двумя соседними изолиниями (изолиния №1 = 450, изолиния №2 = 400),  находим расчётную величину для центра тяжести площади.  

Ответ: Среднемноголетнее годовое испарение Е = 425 мм. Т.к. г.Волгоград находится на равнинной территории, то погрешность снимаемых с карты значений испарения составляет 15%. 
 

2.Метод  турбулентной диффузии  Р.А.Константинова. 

     Метод  Р.А.Константинова разобран на  установлении оттока водяного  пара от испаряющей поверхности,  где за основу принята теория турбулентной диффузии. Метод рекомендуется использовать для районов избыточного и достаточного увлажнения равнинной территории с площадью, окружающей метеорологическую станцию, в несколько квадратных километров. 

Рис.1. Карта изолиний испарения (мм). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Норму  годового испарения находят по  номограмме (рис.2), в зависимости от среднегодовой температуры (t,°С) и влажности воздуха (e,Па):

Е = f (e ; t ).

     Пользуясь  номограммой (рис.2) проводят перпендикуляры от указанных значений t и e, до точки их пересечения. Интерполируя между изолиниями, получают испарения для данной территории Е. 

Решение:

     Пользуясь  номограммой (рис.2), проводим перпендикуляры  от указанных значений t = 21°С и e = 1335 Па , до точки их пересечения. Интерполируя между изолиниями (изолиния№1 = 400, изолиния №2 = 300), получаем испарение для данной территории Е = 310 мм. 

Рис.2.Номограмма для вычисления среднемноголетнего годового испарения по методу Р.А.Константинова. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ответ: Норма годового испарения Е = 310 мм. 

3.Метод  связи теплового  и водного балансов  М.И.Будыко. 

     При известных нормах атмосферных осадков (x, мм) и радиационного баланса (R, кДж/см год) среднемноголетнее испарение Е, рассчитывают по уравнению связи теплового и водного баланса, используя номограмму (рис.3):

Е = f (R ; x ).

     Пользуясь номограммой (рис.3), проводят перпендикуляр от указанного значения атмосферных осадков до пересечения с указанным значением радиационного баланса, и из полученной точки проводят перпендикуляр к оси ординат, с которой снимают показание среднемноголетнего испарения на исследуемой площади. 

Решение:

     Пользуясь  номограммой (рис.3), проводим перпендикуляр  от указанного значения атмосферных  осадков (х = 876 мм) до пересечения с указанным значением радиационного баланса (R = 165 кДж/см год), и из полученной точки проводим перпендикуляр к оси ординат, с которой снимаем показание среднемноголетнего годового испарения Е = 628 мм. 

Ответ: Среднемноголетнее годовое испарение Е = 628 мм. 
 
 
 
 

Рис.3.Номограмма для вычисления среднемноголетнего годового испарения по методу М.И.Будыко. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.Гидролого  – климатический  метод В.С.Мезенцева. 

     Среднемноголетнее  годовое суммарное испарение  Е определяется по формуле:

где Е – максимально возможное испарение, мм; кх – общее увлажнение (на практике исправленные на недоучет прибором атмосферных осадков), мм; к = 1; n – параметр, учитывающий гидравлические условия стока в разных ландшафтно – климатических условиях: для равнины n = 3,0; для горных районов n = 2,0.

     По  формуле И.В.Карнацевич, определяют  максимально возможное испарение:

где – сумма среднемесячных положительных температур воздуха за год. 

Решение:

     По  формуле И.В.Карнацевич, определяем максимально возможное испарение, где согласно варианту №16 =35,3:

 мм.

     Среднемноголетнее  годовое суммарное испарение  Е определяем по формуле, где х =876 мм, согласно варианту №16, а n = 3, т.к. рельеф г.Волгограда равнинный:

 мм. 

Ответ:

     Среднемноголетнее  годовое суммарное испарение  Е = 444,18 мм. 
 
 
 
 
 
 
 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО КОЛИЧЕСТВА ОСАДКОВ ДЛЯ ВОДОСБОРА.

 

     Для  определения среднего количества  осадков для бассейна реки данные наблюдений за осадками получают в виде табличных сводок с метеорологических станций.

     Существуют  следующие способы вычисления  слоя осадков: способ изогиет,  способ квадратов (для больших  площадей водосборов), способ средневзвешенных  площадей, способ среднеарифметической. 

1.Способ  среднеарифметической. 

     По  этому способу осадки (х), мм, зарегистрированные на всех метеостанциях, расположенных в пределах бассейна, суммируют и полученную сумму делят на число станций (n):

 

2.Способ изогиет. 

     Изогиета  – линия равных осадков.

     На  карту бассейна наносят все метеостанции, и выписывается количество осадков на каждой из них. По этим данным 

Проводят изогиеты (прямые горизонтальные линии, которые  наносят на карту водосбора, при этом определяется местонахождение изогиет только с целыми значениями и через 20 единиц) путём интерполяции между соседними станциями.

     Пример интерполяции. Для определения координаты линии одинакового количества осадков необходимо, во – первых, определить цену деления: расстояние (в миллиметрах) между двумя соседними метеостанциями надо разделить на разницу в количестве осадков, зарегистрированных на этих станциях; во – вторых, цену деления умножить на разницу в значениях количества осадков, зарегистрированных на одной из станций и искомой изогиеты, полученное значение в миллиметрах отложить линейкой от этой станции – эта точка является координатой искомой линии одинаковых осадков.

     Затем  планиметром или путём подсчёта  клеток миллиметровки определяются площади ( , км ) бассейна между изогиетами:  f = (100 км *количество квадратов, размером 10 10 мм, + 25 км *количество квадратов, размером 5 5 мм, + 1 км *количество квадратов, размером 1 1 мм.) Масштаб в 1 см: 10 км, соответственно в 1 см :100 км .

     Далее  устанавливают количество осадков (x ), мм, между соседними изогиетами для центров тяжести площадок:

x

.

     Среднее  количество осадков для всего  водосбора находят как средневзвешенную  величину:

. 

3.Способ  средневзвешенных  площадей. 

     На  карту водосбора наносят все  станции данного бассейна, соединяются  прямыми линиями. Образуется сеть  треугольников. Из середины стороны  каждого треугольника проводятся  перпендикуляры до их взаимного  пересечения. Точки пересечений определяют границы участков, тяготеющих к данной станции.

     Определив  эти площади планиметром или  посчитав количество квадратов  определённой площади (масштаб  в 1 см : 10 км,  соответственно в  1 см : 100 км ) по следующей формуле:

 f = (100 км *количество квадратов, размером 10 10 мм, + 25 км *количество квадратов, размером 5 5 мм, + 1 км *количество квадратов, размером 1 1 мм.), мы вычислим среднее количество осадков для водосбора, мм: