Расчет изменения температуры воды по глубине в Онежском озере за июль 1983 г. - Курсовая работа

Термический режим водоема определяется климатическими особенностями региона, в котором он расположен: географическим положением, глубиной, особенностью циркулирования водных масс и многими другими факторами. Перераспределение тепла в водной массе зависит от морфометрических характеристик водоема, и прежде всего - от площади и глубины. В свою очередь, термический режим озер в значительной мере определяет развитие физических, химических и биологических процессов в водоемах. На экологическое состояние озер большое влияние оказывают изменения температуры воды, они сказываются, прежде всего, на биопродуктивности водоема. Повышенные значения температуры воды способствуют развитию процессов эвтрофирования и зарастания озер, увеличению кормовой базы рыб и т.д., наоборот, понижение температуры приводит к снижению биопродуктивности озер.Онежское озеро - озеро на северо-западе Европейской части Российской Федерации , расположено на территории Карелии , Ленинградской и Вологодской областей. Приходная часть водного баланса Онежского озера обусловливается впадающими в него реками (74 %) и атмосферными осадками (26 %), расходная часть - стоком по реке Свирь (84 %) и испарениями с водной поверхности (16 %). Река Вытегра, впадающая в южную часть Онежского озера и спрямленная в нижнем течении Вытегорским каналом, является частью Волго-Балтийского водного пути. Глубины в озере постепенно увеличиваются с юга на север и посредине озера составляют 50-60 м. Относительная влажность воздуха на Онежском озере и острове Василисин составляет в течение всего года в среднем 80-85 %, на побережье с апреля по июль 65-75 %, а с августа по март 80-90 %.После того, как установлена цель, дана физическая и полная математическая формулировка задачи, следует выбрать метод ее решения. Такова первоначальная последовательность работы; но необходимо иметь в виду, что существует и обратная связь - выбор метода может побудить несколько изменить формулировку задачи в сторону уточнения или, наоборот, огрубления схемы исследуемого природного явления или технического процесса. При отсутствии готового решения целесообразно попытаться найти его решение в виде суммы (комбинации) имеющихся решений, пользуясь известным принципом суперпозиции. Далее выбирается общий расчетный период времени, интервал глубины ?z, и по условию Шмидта = 1 , рассчитывается промежуток времени ?? , через который производится расчет температуры воды, затем выполняется расчет температур по уравнению: При отсутствии ледового покрова граничное условие выражается уравнением теплового баланса для поверхности воды: Результирующий тепловой поток. проходящий через открытую водную поверхность, можно определить по уравнению теплового баланса: , где встречное длинноволновое излучение атмосферы; потери тепла водой путем длинноволнового излучения; тепло, теряемое водой при испарении; конвективный теплообмен между водоемом и атмосферой. Викулиной: суммарная радиация на уровне моря; коэффициент, учитывающий отклонения значений влажности воздуха от ее среднеширотного значения; коэффициент, учитывающий влияние высоты данного пункта над уровнем моря; относительная плотность облачного покрова; коэффициенты, учитывающие непропускание суммарной солнечной радиации облаками нижнего уровня и совместно среднего и верхнего ярусов; общая и нижняя облачность; среднее суточное альбедо водной поверхности; коэффициент, характеризующий долю повторно отраженной облаками в направлении к поверхности воды коротковолновой радиации, определяемый по формуле: Поглощенное водой длинноволновое излучение атмосферы рассчитывается по формуле А.П.Изменение температуры воды по глубине, данные за июль 1983 года.Температура воздуха (°С) Облачность (общая) Облачность (нижняя) Скорость ветра (м/с) Температура поверхности воды (°С) Упругость водного пара (ГПА)1) Вычисление коэффициента турбулентной температуропроводности: 2) Вычисление расчетного интервала времени: 3) Расчет температуры дна: 4) Вычисление температуры поверхности воды: = 0,01[994,5 276 298,5 212,5] = 17,8 км => М = 0,34По результатам расчетов построены кривые изменения температуры воды по глубине для теоретически вычисленной температуры за 2.07, 18.07, 24.07 и практически измеренной температуры за 5.07, 19.07, 26.07. Кривые теоретически вычисленных температур имеют плавный характер, где наблюдаются колебания температуры от 5,5°С до 18,3 °С.

Содержание

Введение

1. Физико-географическое описание объекта

2. Существующие методы расчета.

3. Данные наблюдений

4. Результаты расчетов

Заключение

Список литературы

Термический режим водоема определяется климатическими особенностями региона, в котором он расположен: географическим положением, глубиной, особенностью циркулирования водных масс и многими другими факторами. Перераспределение тепла в водной массе зависит от морфометрических характеристик водоема, и прежде всего - от площади и глубины. В свою очередь, термический режим озер в значительной мере определяет развитие физических, химических и биологических процессов в водоемах. На экологическое состояние озер большое влияние оказывают изменения температуры воды, они сказываются, прежде всего, на биопродуктивности водоема. Повышенные значения температуры воды способствуют развитию процессов эвтрофирования и зарастания озер, увеличению кормовой базы рыб и т.д., наоборот, понижение температуры приводит к снижению биопродуктивности озер.

Поступление тепла в водоем зависит главным образом от проникновения солнечной радиацией и от контакта с менее нагретой атмосферой. Известную роль играет тепло выпадающих осадков. В последние годы тепловой режим многих водоемов претерпевает существенные изменения под влиянием поступления в них подогретых вод из охлаждающих контуров тепловых и атомных станций. Температурный водный баланс безусловно зависит от времени года.

Термический режим озер обусловлен приходом и расходом тепла во времени и распределением его в водной массе и котловине. Основным источником прихода тепла в озера является солнечная радиация. Наиболее интенсивно поглощает солнечную радиацию поверхностный слой воды. Опыт показывает, что в озерах с прозрачной водой в слое воды 25 см поглощается 43-59%, а в озерах с повышенной мутностью - 30-80% падающей радиации. Поэтому, если бы вода в озерах была неподвижной, то нагрев ее происходил бы лишь в самом верхнем слое, проникновение тепла в глубины изза очень малой теплопроводности воды осуществлялось бы в ничтожных размерах. Но благодаря движению водных масс в озерах активно осуществляется обмен теплом между различными слоями воды по вертикали. В связи с этим суточные колебания температур в озерах прослеживаются на глубине нескольких метров, а годовые обычно захватывают всю водную толщу.

Перенос тепла в глубины озера, а, следовательно, и термический режим глубин, связаны с двумя видами перемешивания вод: конвективным - вертикальным обменом частиц воды, связанным с разностью плотностей этих частиц, и фрикционным, возникающим в результате движения водных масс, вызванного, главным образом, ветром.

Температурные условия существенно влияют на испарение и ледовый режим рек, озер, водохранилищ. Знание термического режима необходимо для выбора варианта строительства каналов, рациональной глубины заложения водоприемников ГЭС в связи с необходимостью регулирования ледовых условий в нижнем бьефе и для решения многих других инженерных задач.

По результатам расчетов построены кривые изменения температуры воды по глубине для теоретически вычисленной температуры за 2.07, 18.07, 24.07 и практически измеренной температуры за 5.07, 19.07, 26.07. (Приложение № 2)

На этих кривых заметны расхождения. Кривые теоретически вычисленных температур имеют плавный характер, где наблюдаются колебания температуры от 5,5°С до 18,3 °С. Кривые имеют плавный характер, так как не были учтены различные параметры.

Кривые практически измеренных температур имеют криволинейный характер. Это сильно заметно на глубинах от 0 до 10 метров.

Метод несложный, дает хорошие результаты и поэтому его можно считать достаточно подходящим для расчета изменения температуры воды по глубине.

1. Винников С. Д., Викторова Н.В. Физика вод суши. - СПБ.: изд. РГГМУ, 2009

2. Готлиб Я. Л., Жидких В. М., Сокольников Н. М. Тепловой режим водохранилищ гидроэлектростанций. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976, 203 с.

3. Мишон В. М. Практическая гидрофизика. -Л.: Гидрометеоиздат, 2009, с. 33 - 68.

4. Пехович А. И. Основы гидроледотермики. - Л.: Энергоатомиздат, 2010, с. 42 - 83.

5. Рекомендации по термическому расчету водохранилищ. - Л., 1979, П(78 - 79) / ВНИИГ. - 74 с.

6. Россинский К. И. Термический режим водохранилищ. - М.: Наука, 2008. - 168 с.

7. Руководство по гидрологическим расчетам при проектировании водохранилищ. - Л.: Гидрометеоиздат, 2008, с. 133 - 163.

8. Браславский А. П., Кумарина М. Н., Смирнова М. Е. Тепловое влияние объектов энергетики на водную среду. - Л.: Гидрометеоиздат, 2009. - 252 с.

Размещено на .ru