- •Методические указания
- •Раздел "Физика вод суши"
- •Предисловие
- •Общие указания
- •Указания по разделам
- •Л и т е р а т у р а
- •Основные положения теплообмена
- •Л и т е р а т у р а
- •Вопросы для самопроверки
- •Стационарное температурное поле
- •Гидротермический расчет водоемов и водотоков
- •Л и т е р а т у р а
- •Вопросы для самопроверки
- •Движение вод суши
- •Л и т е р а т у р а
- •Вопросы для самопроверки
- •Ледотехнический расчет водоемов и водотоков
- •Л и т е р а т у р а
- •Вопросы для самопроверки
- •Испарение с поверхности воды, снега, льда и почвы
- •Л и т е р а т у р а
- •Вопросы для самопроверки
- •Вода в почвогрунтах и снежном покрове
- •Л и т е р а т у р а
- •Вопросы для самопроверки
- •Акустические, оптические и электромагнитные явления в воде
- •Л и т е р а т у р а
- •Вопросы для самопроверки
- •Общие указания к выполнению курсового проекта
- •Тема 1. Ветровое волнение на водоеме и методика расчета
- •Л и т е р а т у р а
- •Тема 2. Испарение с водной поверхности водоема по данным наблюдений и расчета
- •Давление насыщенного водяного пара, гПа
- •Л и т е р а т у р а
- •Тема 3. Определение шугопродуцирующей площади полыньи
- •Л и т е р а т у р а
- •Тема 4. Зимний термический и ледовый режимы водоема (водотока)
- •Исходные данные
- •Л и т е р а т у р а
- •Расчет средней температуры воды водоема за безледоставный период (тема 5)
- •Л и т е р а т у р а
- •Расчет изменения температуры воды в водоеме по глубине (тема 6)
- •Л и т е р а т у р а
- •Расчетная таблица температуры воды по глубине
- •Содержание
Гидротермический расчет водоемов и водотоков
Для решения целого ряда задач по определению температуры воды водоемов и водотоков используют дифференциальное уравнение температурного поля турбулентного потока, которое также называют уравнением энергии. Это уравнение является одним из основных уравнений курса физики вод суши. Поэтому в выводе этого уравнения следует хорошо разобраться, а само уравнение (6.12) запомнить. Часть составляющих уравнения (имеется в виду сумма тепловых потоков в (6.1)) нам уже известна по разделу «Основные положения теплообмена». Формулы для определения других составляющих также следует запомнить, ибо они применяются и при решении многих других гидрофизических задач, встречающихся в практике гидролога.
Л и т е р а т у р а
Винников С.Д., Викторова Н.В. Физика вод суши. – СПб.: изд. РГГМУ, 2009 – С. 166 – 200.
Мишон В. М. Практическая гидрофизика, 1983. – С. 5 – 52.
Одрова Т. В. Гидрофизика водоемов суши, 1979. – С. 182 – 203.
Вопросы для самопроверки
Напишите уравнение энергии.
То же для непроточного водоема.
Напишите уравнение теплового баланса для поверхности водоема и перечислите его составляющие.
Как рассчитывается суммарная (прямая и рассеянная) солнечная радиация (см. также формулу (3.23))?
Как рассчитывается количество теплоты, приносимое водами притоков, грунтовыми водами, осадками?
В чем суть метода суперпозиции?
Изложите расчет изменения температуры воды вдоль водотока (реки, канала) для установившегося температурного режима.
В чем суть теплового расчета водохранилища-охладителя?
Движение вод суши
Вода с природе находится в постоянном движении под воздействием различных сил. Для открытых водоемов и водотоков основными силами, обуславливающими это движение, являются сила тяжести, трения и сила плавучести (Архимеда). Движения эти необходимо учитывать, так как они обуславливают не только перенос масс самой воды, но и теплообмен, перенос растворенных химических веществ, взвешенных частиц (растительные, минеральные) и крупных предметов (бревно, льдина и др.). Из курса гидромеханики нам уже известно, что движение жидкости описывается уравнениями Навье-Стокса, Рейнольдса, Маккавеева и др. Однако, они очень сложны и для применения на практике приходиться их упрощать. Одним из таких упрощенных уравнений является уравнение Сен-Венана, анализ которого выполняется в настоящем разделе учебника. Затем рассматривается, в качестве примера, задача о переносе масс воды в устье реки при вынужденной конвекции и задача о переносе вещества потоком воды.
Л и т е р а т у р а
Винников С.Д., Викторова Н.В. Физика вод суши. – СПб.: изд. РГГМУ, 2009 – М. 201 – 240
Одрова Т. В. Гидрофизика водоемов суши, 1979. – С. 71 – 106.
Вопросы для самопроверки
Перечислите силы, приводящие в движение поверхностные воды.
В чем суть модулей скорости, гидравлического сопротивления и др?
Напишите уравнения Сен-Венана в традиционной и новой форме и проведите сравнение их.
Какова физическая природа конвективных течений в водоеме?
Поясните образование конвективных течений в ячейках Бенара и при циркуляции Ленгмюра.