Меню

Расчет водного баланса для озера

1.4. Водный баланс озер

Озера делятся на бессточные и проточные. Средний многолетний водный баланс бессточных озер относительно постоянного среднегомноголетнего уровня записывается уравнением

(1.7)

–осадки на зеркало озера; –суммарный приток воды, отнесенный к площади зеркала озера, –испарение с зеркала озера.

l) если что, может быть в районах избыточного увлажнения, тогда >–возере появился излишек воды, повышается уровень и оно превращается из бессточного в проточное;

2) если F6 >> F – площадь водосборного бассейна озёра очень велика по сравнению с площадью его зеркала тогда даже при – уровень озёра повышается и в этом случае из бессточного оно превратится в проточное.

Для проточных озер уравнение водного баланса имеет вид

, (1.8).

где– сток из озера, отнесенный к площади зеркала озера.

Пример 1.1.

Пользуясь данными табл.1.1, установить методом водного баланса среднюю за период 1987 – 1994 гг. величину испарения с поверхности озера,F= 1400 км 2 .

Элементы водного баланса озера за отдельные годы, см

Приток воды в озеро

х + y1 + ω1 = z + y2 + ω2 + Δu

z = (х + y1 + ω1) – (y2 + ω2 + Δu)

х = 388 мм, y1 + ω1 = 561 мм, y2 = 46 мм, ω2 = 60 мм, Δu = 2

z = (388+561) – (46+60+2) = 841 мм.

Пользуясь данными табл.2, установить ежегодные величины сработки или накопления запасов воды в Каспийском море и составить средний годовой за шестилетие 1995-2000 гг. водный баланс.

Элементы водного баланса Каспийского моря за отдельные годы, мм

Поверхностный приток, y1

2. Норма годового стока и его распределение.

Норма годового стока называется среднее его значение за многолетний период, включающий несколько полных лет (не менее двух) циклов колебаний водности реки при неизмененных географических условиях и одинаковом уровне хозяйственного деятельности в бассейне реки.

Норма годового стока, или средний многолетний сток, является основной и устойчивой характеристикой, определяющей общую водоносность рек и потенциальные водные ресурсы данного бассейна или района. Она служит своего рода гидрологическим «эталоном» или «репером», от которого исходят при определении других характеристик стока, например годовых величин разной обеспеченности, сезонных и месячных величин, и имеет очень важное значение при проектировании водохранилищ для гидроэнергетики, орошения, водоснабжения и других видов водохозяйственного строительства.

Устойчивость нормы годового стока определяется двумя условиями:

как средняя многолетняя величина она почти не меняется, если к многолетнему ряду будет прибавлено еще несколько лет наблюдений;

она является функцией главным образом климатических факторов (осадков и испарения), притом их средних многолетних значений, которые в свою очередь являются устойчивыми климатическими характеристиками района или бассейна.

Норма годового стока может выражаться в виде: среднего годового расхода воды Q в м 3 /с; среднего годового объема стока W в м 3 ; среднего годового модуля стока М в л/(с км 2 ); среднего годового слоя Y в мм, отнесенного к площади водосбора.

Выраженная в виде среднего годового модуля стока М или среднего годового слоя Y норма годового стока, как и ее климатические составляющие (средние годовые осадки и испарение), достаточно плавно изменяется по территории и поддается картированию. Это хорошо иллюстрируется картой изолиний (СН 435-72), из которой видно, что общее распределение нормы годового стока имеет характер широтной зональности в равнинных районах и вертикальной зональности в горных районах. Повышенная норма стока отмечается на возвышенностях, пониженная — в районах отрицательных форм рельефа. Несколько нарушается широтная зональность нормы годового стока рек под влиянием Балтийского моря, Ладожского и Онежского озер.

В зависимости от наличия информации о режиме стока реки норма годового стока вычисляется:

а) по данным непосредственных наблюдений за стоком реки за достаточно длительный период, позволяющий определить норму годового стока с заданной точностью;

б) путем приведения среднего стока, полученного за короткий период наблюдений, к многолетнему по длинному ряду реки-аналога;

в) при полном отсутствии наблюдений — на основании характеристик среднего годового стока, полученных в результате обобщения наблюдений на других реках данного района, и по уравнению водного баланса.

В целом же для непосредственных расчетов или общей оценки нормы годового стока, как и других его характеристик, исключительно большое значение имеют продолжительные гидрометрические наблюдения за стоком рек. Они служат основой и для определения будущего режима рек при проектировании водохранилищ, плотин, мостов и других сооружений. Характеристики стока определяются сначала для естественного состоя­ния рек, затем в них вносятся те или иные поправки, которые должны учесть изменения стока под влиянием того или иного вида хозяйственной деятельности в речном бассейне. Для рек со значительной искусственной зарегулированностью стока водохранилищами, изъятием или перебросками воды из других бассейнов восстанавливаются значения стока при естественном режиме.

Читайте также:  Происхождение котловины озера ньяса африка

Согласно «Указаниям по определению расчетных гидрологических характеристик» (СН 435-72), продолжительность периода наблюдений считается достаточной для установления расчетных значений нормы годового стока и среднего годового стока заданных обеспеченностей, если рассматриваемый период репрезентативен и относительная средняя квадратическая ошибка многолетней величины не превышает 5-10%, а коэффициента вариации (изменчивости)– 10-15%.

Если и превышают указанные пределы и период наблюдений нерепрезентативен, средний многолетний сток и коэффициент вариации приводятся к более длинному периоду. При невозможности приведения (например, при отсутствии опорных створов-аналогов), вместо нормы годового стока и расчетного коэффициента вариации, принимаются их значения, вычисленные по данным за имеющийся период, и в расчете указываются их относительные средние квадратические ошибки. Репрезентативность периода наблюдений п лет для расчета среднего многолетнего годового стока оценивается по рекам-аналогам с периодом наблюдений N>n и N >50 лет путем построения и анализа разностных интегральных кривых годового стока. Репрезентативность в целом всех статистических параметров (Q, Cv и Cs), вычисленных по ряду за п лет, устанавливается путем сопоставления кривых обеспеченности годового стока, построенных по данным створа-аналога за период п и N лет.

2.1 Характеристика речного стока.

При гидрологических расчетах применяются следующие обозначения стока:

Расход воды Q — количество воды, прошедшее за 1 сек через поперечное сечение реки. Расход выражается в кубических метрах секунду.

Объем стока W — количество воды, прошедшее через сечение реки за определенный промежуток времени, например, за год, м 3 .

Слой стока Y — количество воды, прошедшее через поперечное сечение реки за определенный промежуток времени (год, месяц и т. д.) и отнесенное к единице площади водосбора, выражается в миллиметрах в год.

4. Модуль стока М — количество воды, прошедшее через поперечное сечение реки за 1 сек, отнесенное к единице площади водосбора, выражается в литрах в секунду на 1 км 2 .

5. Коэффициент стока η — отношение количества стока к количеству выпавших в бассейне осадков за тот же период, т. е.

где Y слой стока; X — слой осадков, мм.

Для указания интервала времени, к которому относится данная величина, справа от обозначения стока ставится индекс.

Например, среднегодовой расход обозначается Qср.год.; средний модуль за май месяц – Мср.V обозначения среднемноголетних значений меняется индекс «0», например: Q – среднемноголетний расход.

Между различными величинами стока существуют определенные соотношения :

м 3 /год;

м 3 /год

м 3 /год;

Из этих соотношений получим:

м 3 /сек;

.

В гидрологии встречается понятие «норма годового стока» как среднемноголетняя его характеристика. Она может быть обозначена М, W, Q или Y.

Источник

Как рассчитывается водный баланс озера?

В данном курсовом проекте произведен расчет водного баланса для Псковско-Чудской водной системы за 1968 год.

Объем водной массы озера и его изменение зависят от поступления и потерь воды, т.е. от водного баланса озера. Приходная часть водного баланса озера складывается из поступления поверхностного и подземного стока с озерного водосбора и атмосферных осадков, выпадающих на поверхность самого озера. Расходная часть водного баланса складывается из поверхностного и подземного стока из озера, испарения с его поверхности.

1. Физико-географическое описание

.1 Географическое положение

водный баланс чудский озеро

Псковско-Чудское озеро — крупный озёрный комплекс на границе между Эстонией и Псковской и Ленинградской областями России. Относится к бассейну Балтийского моря Атлантического океана. Псковская область расположена на северо-западе европейской части России. На севере она граничит с Ленинградской областью, на востоке с Новгородской.

Вода – одна из самых важных составляющих нашей жизни. Говоря о воде, нельзя забывать о таком понятии, как водный баланс. Начнем с дефиниции.

Водный баланс – соотношение прихода, изменений запаса воды и ее расхода в определенный промежуток времени. Он учитывает всю воду на Земле в жидком, газообразном и твердом состоянии. Для суши (у которой есть сток в океан) испарение численно равно количественному значению выпадающих осадков, если вычесть из них речной и подземный стоки. А для мирового океана — сумме атмосферных осадков, речного стока и притока подземных вод с материков. Если говорить о замкнутых (бессточных) участках суши и обо всей Земле в целом, то испарения соотносятся с осадками.

Это очень важный показатель, поэтому для него выведено специальное уравнение, рассчитывающее водный баланс, применяемое для проведения балансовой оценки. Таким образом рассчитываются объемы возобновимых водных ресурсов на обширных территориях, остающиеся в результате.

1.1 Географическое положение

водный баланс чудский озеро

Читайте также:  Расстояние от плитвицких озер до загреба

Псковско-Чудское озеро — крупный озёрный комплекс на границе между Эстонией и Псковской и Ленинградской областями России. Относится к бассейну Балтийского моря Атлантического океана. Псковская область расположена на северо-западе европейской части России. На севере она граничит с Ленинградской областью, на востоке с Новгородской и Калининской областями, на юге с Смоленской областью и Белоруссией, на западе с Латвией и с Эстонией. На северо-западе естественной границей Псковско-Чудское озеро.

Чудско-Псковское озеро является одним из крупнейших озер Европы: по площади зеркало оно занимает пятое место в Европе.

Озёрный комплекс состоит из трёх частей:

северное Чудское озеро — площадь 2611 кмІ (73%);

южное Псковское озеро — площадь 708 кмІ (20%);

срединное Тёплое озеро — площадью 236 кмІ (7%).

Площадь Псковско-Чудского озера составляет 3555.

Текст
научной работы на тему «Гидрологический режим и водный баланс озера Белое». Научная статья по специальности «Гидрогеология»

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ И ВОДНЫЙ БАЛАНС ОЗЕРА БЕЛОЕ
И В. Космаков*, В Ф. Космакова**
•Научно-исследовательское предприятие по экологии природных систем (НИП ЭПРИС, “Красноярский научно-исследовательский
центр Среднесибирского УГМС
Рассмотрен гидрологический режим и водный баланс озера Белое. Получены эмпирические формулы для определения температуры поверхности води И вочдуха над водой, скорости ветра, парциального давления водяного пара и испарения. Приведен многолетний водный баланс озера.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОЗЕРА
Озеро Белое расположено в бассейне р. Сереж, являющейся притоком р. Чулым. Окружающая местность представлена массивом озер и болот, расположенных в слабохолмистой лесостепи, переходящей на юге и западе в горно-таежную область.

ВОДНЫЙ БАЛАНС (а. balance of water; н. Wasserbilanz; ф. bilan d’eau; и. balance de agua) — количественное выражение круговорота воды в атмосфере, гидросфере, на Земле в целом или отдельных её районах. Характеризует все формы прихода и расхода воды в жидком, парообразном и твёрдом (лёд) состояниях.

Для суши земного шара (имеющей сток в океан) испарение равно количеству выпадающих осадков за вычетом речного стока и подземного стока в океан (минующего речную сеть), для Мирового океана — атмосферным осадкам, речному стоку и притоку подземных вод с материков, для замкнутых («бессточных») областей суши и всей Земли в целом испарение соответствует осадкам (табл.). Для балансовой оценки возобновимых в процессе круговорота воды водных ресурсов крупных территорий и прогноза изменений водного баланса используются уравнения

R = U + S; W = Р — S = Е + U; Р = U + S + Е, где

U — подземный сток в реки из зоны активного водообмена земной коры;

1. Grove А.Т. Lake Chad//Geographical magazines vol. 37.-№ 7, 1964.

2. Клиге P.K. и др. История Гидросферы.-М.: Научный мир, 1998.-369 с.

3. Дмитриевский А.В., Колесников И.Н. Озера Африки.- ! 84 с.

4. Клиге Р.К. Изменение глобального водообмена.-М.: Наука, 1985. -248 с.

5. Jean-Claude O’Liry, et authes. Hydrologie du lac Tchad ORSTOM edition. Paris, 1996.-350 p.

6. Мировой водный баланс. Водные ресурсы Земли.-Л.: Гидрометеоиздат, 1974.-40 с.

7. Будыко М.Л., Тимофеев Н.П. О методах определения испарения./Метеорология и гидрология.-1952. №9.-С. 3-9.

8. Зубенок Л.И. Испарение на континентах.-Л.: Гидрометеоиздат, 1976264 с

9. Бабкин В.И., Вуглинский B.C. Водный баланс речных бассейнов .-Л.: Гидрометеоиздат, 1983. -192 с.

10. Келлер Р. Водный баланс суши издательство.-М.: Прогресс, 1965.

11. Vuillanme G Calner ORSTOM//Ser. Hydrology, vol XVIII.-№ 1.-1981.

Источник

Водный баланс озёр

Во́дный бала́нс озёр – соотношение поступления (прихода) и потерь (расхода) воды для озера в течение определённого интервала времени (неделя, месяц, сезон, год, в среднем за ряд лет).

Составляющими приходной части водного баланса любого озера служат атмосферные осадки, поверхностный приток, конденсация водяного пара на поверхность озера, подземный приток. Поверхностный приток может быть как естественным (речной водный сток), так и антропогенным (сброс отработанных вод, например возвратных вод орошения, а также промышленных и коммунальных сточных вод). Составляющие расходной части водного баланса сточного озера – это поверхностный отток из озера, подземный отток (фильтрация) из озера, испарение с поверхности озера. Поверхностный отток складывается из водного стока вытекающей из озера реки и искусственного водозабора на хозяйственные нужды (на орошение, водоснабжение и т.д.). У бессточного озера среди составляющих расходной части водного баланса будут отсутствовать как естественный отток поверхностных вод (нет вытекающий из озера реки), так и отток подземных вод. Как и для других водных объектов, составляющие водного баланса озера могут быть отнесены к любому интервалу времени и выражены либо в величинах слоя (м, см, мм), либо в объёмных единицах (км 3 , м 3 ).

Читайте также:  Телецкое озеро протяженность озера

Сопоставление суммы составляющих приходной части водного баланса озера с суммой составляющих его расходной части позволит определить так называемый результирующий водный баланс и даст величину изменения за рассматриваемый период либо объёма вод в озере (если составляющие выражены в объёмных единицах), либо уровня воды в озере (если составляющие выражены в единицах слоя). Величина результирующего баланса может иметь как положительный знак (объём озера увеличился, а его уровень повысился), так и отрицательный (объём уменьшился, а уровень озера понизился). Пересчёт результирующего водного баланса и его составляющих из единиц объёма в единицы слоя (уровня) или, наоборот, из линейных единиц в единицы объёма ведут с учётом площади озера. Например, если площадь озера задана в км 2 , а изменение объёма озера выражено в км 3 , то для того, чтобы рассчитать изменение уровня воды в озере в см, изменение объёма надо разделить на площадь озера, а результат умножить на 10 5 . Уровни воды на озёрах и их изменения обычно измеряют в см.

Источник



Уравнение водного баланса и водный режим озер

Приходной частью уравнения водного балансалю­бого озера являются атмосферные осадки х (мм), поверхностный приток упр (м 3 ), подземный при­ток wnp (м 3 ). Поверхностный приток может быть естественным (реч­ной сток), так и антропогенным (сброс отработанных вод, на­пример возвратных вод орошения, а также промышленных и ком­мунальных стоков ).

Составляющие расходной части уравнения водного баланса сточ­ного озера– это поверхностный сток из озера уст (м 3 ), подземный отток (фильтрация) из озера wот (м 3 ), испарение с поверхности озера Z (мм). Поверхностный отток складывается из стока вытекающей из озера реки и искусственного водозабора на хозяйственные нужды (на орошение, водоснабжение и т.д.). Изменение объема воды в озере за расчетный период равно , где и запасы воды в конце и в начале периода (м 3 ).

Урав­нение водного баланса озера представим в следующем виде:

(1000 х + упр + wnp ) (уот + wст + 1000 Z ) = , (3.32)

где – площадь поверхности озера (км 2 ), средняя за расчетный период. Напомним, что осадки и испарение в уравнении водного баланса выражены в мм слоя воды.

Для бессточного озера в уравнении водного баланса следует положить уот = 0.

Изменение объема воды за расчетный период можно выразить через изменение уровня воды в озере (Н1 и Н2 – уровни воды в конце и в начале периода) по формуле

Подставив это выражения в уравнение (3.32) и решая его относительно Н2, получим

Таким образом, зная ход во времени элементов водного баланса озера, можно рассчитать уровень воды в конце расчетного периода.

Кроме того, зная ход уровней воды, можно рассчитать одну из неизвестных составляющих водного баланса, выразив ее из (3.33), если все остальные составляющие известны.

Режим колебаний уровня воды в озерах определяется временными колебаниями элементов водного баланса. Из уравнения (3.33) следует, что при прочих равных условиях амплитуда колебаний уровня уменьшается при увеличении площади водной поверхности озера.

Вековые и многолетние колебания уровня наиболее заметны у бессточных озер, находящихся в засушливых районах (Каспийское и Аральское моря, оз. Балхаш и др.). Объясняется это тем, что в засушливые периоды в озеро поступает мало стока и осадков, а потери на испарение наибольшие, тогда как во влаж­ные периоды, наоборот, поступление стока и осадков на поверхность озера увеличивается, а потери на испарение уменьшаются.

Сезонные колебания уровня озер.Эти колебания уровня также в основном связаны с изменениями составляющих водного баланса озер. Повышение уровня озер происходит в периоды повышенного притока вод в озера, определяемые типом внутригодового режима речного стока. Так, в озерах умеренного пояса подъем уровня отмечается в период снегового половодья на реках. Озера, питающиеся водами рек, текущих с ледников (Иссык-Куль, Телецкое), имеют максимум уровня во вторую половину лета (рис. 3.23).

Кратковременные колебания уровня озер обусловлены сгонно-нагонными явлениями: воздействие ветра вызывает повышение уровня воды у навет­ренного берега (нагон), и понижение уровня воды у подветренного (сгон).

Также они могут быть обусловлены колебаниями атмосферного давления в разных частях озера, или резкими скачками величины и направления ветра, вызывающими сейши – стоячие волны с периодом колебаний от нескольких минут до десятков часов.

Рис. 3.23. Типичные графики сезонных колебаний уровня озер Телецкого (1), Плещеева (2), Ладожского (3) (I–XII – ме­сяцы).

Дата добавления: 2016-02-10 ; просмотров: 2332 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Adblock
detector