Расчет испарения воды с поверхности водоема: Строительство плавательных водоёмов, декоративных водоёмов, бассейнов, фонтанов. Проекты водоёмов. 8 (800) 333-65-78

Содержание

Расчет испарения с поверхности воды

Развитие в СССР крупного гидротехнического и мелиоративного строительства стимулировало разработку эмпирических формул для расчета слоя испарившейся воды. В настоящее время таких формул разработано большое число, но почти все они имеют структуру, предложенную еще Дальтоном(1802 г.):

где ε-коэффициент, зависящий от скорости ветра. Большое число формул такого типа связано в основном с предложениям и по определению ветрового коэффициента ε. В настоящее время наибольшей известностью пользуются формулы В.К. Давыдова, Б.Д. Зайкова, А.П. Браславского и З.А. Викулиной, А.П. Браславского и С.Н. Нургалиева.

Проверка точности различных формул по оценке испарения с водной поверхности, проведенная в Государственном гидрологическом институте Б.И. Кузнецовым, В.С. Голубевым и Т.Г. Федоровой, показала, что наиболее оптимальной является формула:

Где u2 — скорость ветра на высоте 2 м над поверхностью воды;

Е — слой испарившейся воды, мм/сут. ;

e и е2 — давление насыщенного водяного пара и парциальное давление водяного пара, гПа.

Эта формула рекомендуется Указаниями для расчета испарения с поверхности водоемов в условиях равновесной стратификации атмосферы в приводном слое т. е. когда разность значений температуры воды и воз когда разность значе-духа не превышает 4 С. При наличии неравновесных условий в приводном слое в рассчитывать испарение по воздуха необходимо 330 формуле В.А. Рымши и Р.В. Донченко либо по формуле А.П. Браславского и С.Н. Нургалиева.

Значения испарения, вычисленные по формулам различных авторов при штилевой обстановке, значительно различаются. Это объясняется тем, что при скоростях ветра до 2 м/с, и особенно при штиле, на рассматриваемый процесс существенное влияние оказывает вертикальный конвективный воздухообмен над испаряющей поверхностью. Чем больше разность температуры испаряющей поверхности и воздуха, тем интенсивнее протекает воздухообмен, а следовательно, и более интенсивно осуществляется отвод паров от водной поверхности в вышерасположенные слои атмосферы.

Учет влияния неустойчивости атмосферы над водной поверхностью на испарение впервые был осуществлен в 1936 г. в ледо-термической лаборатории ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева Б.В. Проскуряковым, затем в работе М.И. Будыко «Испарение в естественных условиях» (1948 г.), а в натурных условиях при изучении теплопотерь с полыньи В.А. Рымшей и Р.В. Донченко (1958 г.), при изучении испарения с водоемов А.П. Браславским и С.Н.Нургалиевым (1966 г.), Л.Г. Шуляковским (1969 г.), а также теоретическим путем А.Р. Константиновым (1968 г.). Дальнейшие исследования показали, что интенсивность испарения прямо пропорциональна разности температуры воды и воздуха не только в штилевых условиях, но и при слабом ветре. Поэтому появился ряд формул уточненных введением еще одного слагаемого, зависящего от разности температуры испаряющей поверхности воды и воздуха на высоте 2 м. Введением этой характеристики учитывается скорость отвода водяных паров от испаряющей поверхности в атмосферу. Эти формулы имеют следующий вид:

1) В. А. Рымши и Р.В. Донченко:

где k1= f1 (Δθ) – коэффициент, зависящий от разности температуры поверхности воды и воздуха на высоте 2 м (tп2), заданный в табличной форме .Эта формула рекомендуется для расчета испарения с незамерзающих водоемов;

2) Л.Г. Шуляковского:

3) А.Р. Константинова:

4) А.П. Браславского и С.Н. Нургалиева:

где k2=f2(Δθ)- функция, зависящая от разности температуры поверхности воды и воздуха на высоте 2 м (t

п-t2), определяется по специальной таблице.

Последняя формула в настоящее время включена в рекомендации по термическому расчету водохранилищ.

Примером эмпирической формулы другого типа, чем приведенные выше, является формула Н. Н. Иванова:

где Е — слой испарившейся воды, мм/мес;

θ2 и r2 —средние месячные температура и относительная влажность воздуха.

Эта формула дает менее точные значения испарения, так как относительная влажность отражает дефицит насыщения на высоте 2 м над поверхностью воды, а не дефицит насыщения, вычисленный как разность между давлением насыщенного водяного пара при температуре испаряющей поверхности и парциальным давлением водяного пара в воздухе на высоте 2м.

Поэтому эта формула может быть применена только в приближенных расчетах.

Чтобы рассчитать испарение по приведенным выше формулам, необходимо знать температуру, влажность воздуха и скорость ветра, измеренные непосредственно над поверхностью водоема. Таких наблюдений, за редким исключением, не имеется. Поэтому для расчета испарения по приведенным формулам используют данные о состоянии воздушной массы, полученные на континентальных метеостанциях, но с учетом её трансформации при переходе с суши на водную поверхность. Эти вопросы подробно исследованы в работах М.П. Тимофеева, А.Р. Константинова, А.П. Браславского и 3.А. Викулиной и др. ученых. Чтобы использовать данные континентальных метеостанций, их корректируют введением коэффициентов:

1)скорость ветра водоема w2 корректируется введением сразу трехкоэффициентов, т.е.

где k1, k2, k3

– коэффициенты, учитывающие соответственно степень защищенности метеорологической станции на суше, характер рельефа в пункте наблюдений и среднюю длину разгона воздушного потока над водной поверхностью водоема; uф– скорость ветра на высоте флюгера;

2) парциальное давление водяного пара на высоте 2 м над поверхностью водоема рассчитывается следующим образом:

где е’2 – парциальное давление водяного пара, измеренное на высоте 2 м на континентальной метеостанции; е – давление насыщенного водяного пара, определенное по температуре поверхности воды; М -коэффициент трансформации, учитывающий изменение влажности и температуры воздуха в зависимости от размера водоема;

3) температура воздуха на высоте 2 м над поверхностью водоема уточняется аналогично парциальному давлению водяного пара:

где θ’2 – температура воздуха на высоте 2 м на континентальной метеостанции, t

п – температура поверхности воды;

4) температура поверхности воды назначается на основе натурных наблюдений за предыдущие годы на данном водоеме, водоеме-аналоге или рассчитывается с использованием метода теплового баланса.

Испарение воды с поверхности искусственного водоёма: Теория.

Испарение воды с поверхности искусственного водоёма: Практика.

Пример расчета потерь воды на испарение

Т,°С

Е1, Па

Т,°С

Е1, Па

Т,°С

Е1, Па

Т,°С

Е1, Па

1) экспериментальное определение коэффициента диффузии водяного пара /гЛВп в надводном слое атмосферы по теоретической формуле испарения Дальтона:

максимальное давление водяного пара при температуре испаряющей поверхности, выражается в мбар (или гП) и изменяется в зависимости от температуры поверхности воды от 6 мбар при Т = 0° С до 75 мбар при 40° С (см. Психрометрические таблицы).

Это значение поглощающей способности воздуха по отношению к водяному пару: чем выше температура, тем большее количество водяного пара может им поглотиться; е2оо влажность воздуха, в мбар, на высоте 2 м над поверхностью воды.

2) определение испарения с помощью испарителей, в отличие от диффузионного, позволяет ежесуточно измерять величину испарения воды.

Наиболее распространен в сети Росгидрометслужбы испаритель ГГИ- 3000. Его устанавливают на берегу, на плотине гидроузла, а лучше – на заякоренном плоту так, чтобы сосуд прибора был частично погружён в водоём.

В этом варианте установки прибора вода в нём имеет температуру, близкую к температуре верхнего слоя водного объекта. Дважды в сутки с точностью до 1мм в сосуде измеряется уровень воды, а в расположенном рядом осад- комере – слой осадков, выпавших между сроками наблюдений. По разности измеренных величин определяют слой испарения воды за светлую и темную половину суток и, суммируя, – за сутки в целом.

Одновременно ведутся стандартные метеорологические и водомерные наблюдения.

Однако из-за влияния стенок сосуда, возвышающихся над водной поверхностью, небольшой испаритель ГГИ-3000 несколько завышает интенсивность испарения. Поэтому в полученные по нему данные рекомендуется вводить редукционную поправку которая получена путём синхронных наблюдений за испарением с испарителя ГГИ-3000 (площадь водной поверхности в нём 3000 см 2 ) и с испарительного бассейна-эталона в 20 м

(его площадь в 67 раз больше). Для условий лесной зоны значение Rz = z2o/zrrH-30oo = 0,9, для зоны пустыни этот коэффициент снижается до 0,75;

3) наиболее широко распространённым в нашей стране методом расчёта испарения с водной поверхности с середины XX века стала эмпирическая формула ГГИ. Она получена с использованием статистически значимой связи между среднесуточной интенсивностью испарения воды

z мм в месяц в испарителях с синхронно наблюдавшимися определяющими её гидрометеорологическими факторами: температурой поверхности воды Го, от которой зависит максимальная насыщенность воздуха паром е в приводном слое воздуха (см. Психрометрические таблицы), и скоростью ветра:

В этой формуле t— число суток в месяце, (ео-е2оо)- средний вертикальный градиент насыщенности воздуха водяным паром, в мбар, t/200 – среднемесячная скорость ветра на высоте 2 м над водой, в м/с.

При штиле и слабом ветре в приводном слое воздуха возникает стратификация, если его температура отличается от температуры воды. Этот фактор учитывается в формуле Браславского-Нургалиева 1 :

При Г> Тш воздух от воды нагревается, в приводном слое возникает конвекция, которая, наряду с увеличением поглощающей способности воздуха по отношению к водяному пару, усиливает его диффузию.

Поэтому величины /(АТ) положительны (см. табл. 8.4 Практикум. 2004). При Г 1 .

С высотой местности давление атмосферы уменьшается, поэтому процесс испарения интенсифицируется. По данным наблюдений в Заилийском Алатау, разработана формула Мочалова-Лаптева:

где Н – высота водной поверхности водоема над уровнем моря, в км.

Браславский А. П. Исследования и расчеты гидрологического режима озер и водохранилищ. – Алма-Ата, 1966. – 255 с.

При расчёте испарения по этим эмпирическим формулам с использованием данных метеорологических станций на побережье следует вводить поправочные коэффициенты, учитывающие изменение скорости ветра, влажности и температуры воздуха в различных ландшафтных условиях при переходе воздушной массы с суши на водоём различного размера и глубины. Таблицы со значениями этих коэффициентов опубликованы в руководстве «Указания по расчету испарения с поверхности водоемов» (1969) и книгах (Викулина, 1979, Мишон, 1996).

При расчёте водного баланса в проектах малых водоёмов для территорий, где нет метеорологических станций, допустимо использовать мелкомасштабные карты изолиний испарения с водной поверхности на территории России, построенных для средних за многолетний период погодных условий каждого месяца и года в целом (Вуглинский, 1991).

Скорость испарения воды — Справочник химика 21

    Скорость испарения воды, м /ч. ………. 1,8 [c.150]

    В действительности же оба процесса идут, и десорбция, в частности испарение, идет с большой скоростью, поскольку п велико.. Расчет скорости испарения воды с водной поверхности по уравнению (IX. 30) дает величину, равную 9 т/(ч-м ) эта величина на 5 порядков превышает реальную кг/(сутки м )]. Расхождение [c.131]

    Температура и скорость испарения воды. [c.492]


    Скорость испарения воды с влажной поверхности материала может быть рассчитана по следующей формуле [0-4]  [c.645]

    Повышение температуры — наиболее распространенный способ ускорения процесса сушки. Нагревание от 20 до 40 °С увеличивает скорость испарения воды в 3 раза, от 20 до 60 °С — в 9 раз, а от 20 до 80 С — в 20 раз. Нагревание позволяет удалить не только свободную, но и связанную, например входящую в состав кристаллогидратов влагу, что не удается при использовании других способов сушки. С помощью, нагревания удается регенерировать многие осушители — хлорид кальция, силикагель, оксид алюминия, цеолиты и др. Более того, при повышенной температуре некоторые вещества способны отщеплять воду. Так, гидроксиды многих металлов, например магния, алюминия, при нагревании образуют соответствующие оксиды и воду. [c.160]

    Применительно к процессу сушки влагу материала классифицируют в более широком смысле на свободную и связанную. Под свободной понимают влагу, скорость испарения которой из материала равна скорости испарения воды со свободной поверхности. Следовательно, при наличии в материале свободной влаги р = р , где р — давление насыщенного пара воды над ее свободной поверхностью. Под связанной понимают влагу, скорость испарения которой из материала меньше скорости испарения воды со свободной поверхности [c.592]

    Опытным путем для скорости испарения воды с поверхности лажных круглых дисков различных диаметров найдено следующее выражение  [c. 374]

    Скорость циркуляции электролита на одну ванну равна 0,65 м /ч, теплоемкость электролита 3,43 кДж/кг, плотность раствора равна 1,20 г/см . Открытое зеркало электролита в ванне 6,2 М-, скорость испарения воды 4,18 кг/(м -ч). Теплота парообразования при температуре электролиза 2350 кДж/кг. Теплопотери с ванны за счет испарения воды принять равными 70 % от общего расхода теплоты ванной (при составлении теплового баланса учитывать только разницу в температурах поступающего и уходящего электролита). [c.271]

    На рис. 50 представлена расчетная зависимость температуры капли испаряющейся воды, этилового спирта и бензина Б 95/130, а также скорости испарения этих жидкостей при их впрыскивании в поток воздуха 4= =204°С от давления рс. Температура воздуха в конце сжатия постоянна (4=204°С). Как видно из приведенных данных, повышение давления охлаждаемой среды при неизменной ее температуре приводит к замедлению скорости испарения воды, этилового спирта и бензина Б95/130.[c.122]


    Если пространство над жидкостью является замкнутым, оно в конце концов насыщается молекулами пара при этом устанавливается равновесие между скоростью испарения и скоростью конденсации молекул пара и в пространстве над жидкостью образуются насыщающие пары (рис. 11.7). О выполнении указанного условия равновесия обычно судят по парциальному давлению паров жидкости над ее поверхностью. Например, парциальное давление насыщающих паров воды при температуре 25°С равно 23,76 мм рт. ст. Если парциальное давление паров воды над ее поверхностью при 25°С меньше этой величины, скорость испарения воды превышает скорость конденсации ее паров. Если же давление паров воды при данной температуре выше 23,76 мм рт.ст., конденсация происходит быстрее, чем испарение. При давлении паров, равном 23,76 мм рт.ст., устанавливается равновесие между процессами испарения и конденсации. [c.192]

    Определить скорость испарения воды из сосуда, установленного в виде дна для газохода, через который проходит воздух со скоростью 6 м сек. Площадь поперечного сечения квадратного сосуда 0,09 м температура поверхности воды 37,8° С. Температура воздуха при 1 ат 60° С, парциальное давление водяных паров в воздухе 0,0315 ат. Средняя молекулярная масса воздуха 28,7. Плотность воздуха  [c.535]

    Каковы нормальные объемы газов (Нч и О. ), выделяющихся при электролизе Рассчитайте часовой расход воды на ванну при электролизе и испарении, если зеркало раствора в ванпе 5 = 3,6 м , скорость испарения воды К «= 0,70 кг/м , у.ходя- [c.244]

    Давление пара воды при 25° С равно 23,7 мм рт. ст. а) Если каждая молекула воды, ударяющаяся о жидкую поверхность, остается на ней, то чему равна скорость испарения молекул с кв. сантиметра поверхности б) Используя полученный результат, найти скорость испарения воды [в г/(см2-мин)] в абсолютно сухой воздух. [c.281]

    Как уже отмечалось, еще в глубокой древности масляные пленки использовали для гашения волн. Растекание пленок происходит быстро так, измеренная скорость растекания пленки олеиновой кислоты составила 20 см/с. Из современных применений наиболее важным является нанесение пленки на поверхность воды с целью предотвращения высыхания водных бассейнов (озер). В США озеро Онтарио покрыто сплошной пленкой гексадеканола, Ред-Лейк — додеканола. Первые опыты такого рода проведены в 1955 г. в Австралии. Скорость испарения воды из сплошной пленки уменьшается на 60—90 %, что [c.113]

    Функция/4(АКк) = [(1—АПк )/(1—тк)] в уравнении (22) в общем случае зависит от степени выгорания капли, степени испарения воды, температуры, скорости испарения воды, выделения углеводородных компонентов угля и т. д. и в настоящее время аналитически не может быть выражена. [c.15]

    Речь идет о решении сопряженных задач, так как локальная плотность тока зависит от поля температур и потенциалов, которые неразрывно связаны со скоростью испарения воды из электролита в поток парогазовой смеси, т. е. с полем концентраций в электролите и плотностью паров в парогазовой смеси, и от видов омических потерь, которые в свою очередь являются зависящими от распределения плотности тока и поля температур. Далее надо найти не только эти поля, но и определить некоторые интегральные параметры, характеризующие работу ЭХГ в целом и связанные с конструкционными и режимными факторами. [c.185]

    Как уже отмечалось, еще в глубокой древности масляные пленки использовали для гашения воли. Растекание пленок происходит быстро так, измеренная скорость растекания пленки олеиновой кислоты составила 20 см/с. Из современных применений наиболее важным является нанесение пленки на поверхность воды с целью предотвращения высыхания водных бассейнов (озер). В США озеро Онтарио покрыто сплошной пленкой гексадеканола, Рэт-лейк — додеканола. Первые опыты такого ряда проведены в 1955 г. в Австралии. Из сплошной пленки скорость испарения воды уменьшается на 60—90 %, что дает значительный эффект — экономию более 500 т воды в секунду для Запада США (где испаряется 2-10 т/г). Наличие пленки не влияет, конечно, иа состояние равновесий вода — пар или О2 (воздух) —О2 (вода), но существенно изменяет (на 3—4 порядка) кинетику испарения. Эксперименты показывают, что количество растворенного Оо при этом не изменяется и, следовательно, значительного нарушения условий существования флоры и фауны происходить не должно. [c.103]

    Существующая теория утверждает, что на рост кристаллов при массовой кристаллизации не могут влиять внешние условия, такие как концентрация подкачиваемого раствора и весовая скорость испарения воды. На рис. 6 приведены результаты расчета для трех концентраций подкачиваемого раствора 70 (/), 60 (2) и 40% (5). Во всех трех случаях кривые роста кристаллов во времени совпадают, но кривые выпаренной воды не совпадают, что соответствует существующей теории. Вместе с тем опыт показывает, что массовая скорость кристаллизации сахара пропорциональна массовой скорости испарения воды и отношению содержания сахара к содержанию воды в подкачиваемом растворе. [c.51]

    Исходные данные во всех трех опытах были одинаковыми (/ ип = = 80° С, См.вд = 37 г), массовая скорость испарения воды также одинакова, но концентрация подкачиваемого раствора алюмо-ам-мониевых квасцов в соответствии с уравнением (3. 9) изменялась от опыта к опыту так (в опыте а — 40%, в опыте б — 25%, в опыте в — 18,2%), что при одном и том же количестве выкристаллизовавшегося в конце опыта вещества время процесса увеличивалось (по сравнению с первым опытом а) в два и три раза. [c.69]

    Для подтверждения предполагаемого механизма переноса (рис. 4) были сравнены скорости испарения воды из [c.82]

    Присутствие органического растворителя в водоразбавляемых состав [Х не влияет на скорость испарения воды [83, 84]. Однако некоторые спирты могут [c.103]

    Покажем в качестве примера, как рассчитывается скорость испарения воды из капилляров с учетом диффузии пара и пленочного течения [45]. Будем решать эту задачу в квазистационарном приближении. Пусть мениск находится на расстоянии L от устья капилляра радиуса г полубеско-нечной длины (рис. 1.10). Рассмотрим испарение в воздух, в котором поддерживается постоянное парциальное давление пара ро = onst. В силу условия неразрывности поток массы Q каждого сечения капилляра равен сумме потоков в фазе Qo и в пленке Q/  [c. 28]

    Таким образом, исходя из данных по плотности, можно утверждать, что граничные слои воды более структурно разу-порядочены по сравнению с объемной водой. С этим может быть связана повышенная скорость испарения воды из глинистых суспензий и паст по сравнению со скоростью испарения свободной воды [109] и ряд других свойств граничных слоев, детально проанализированных в обзоре [ПО] [c.39]

    Применение вакуума — широко распространенный метод интенсификации процесса сушки твердых веществ в химических лабораториях. Даже неглубокое разрежение, создаваемое, например, водоструйным насосом, увеличивает скорость испарения воды в несколько десятков раз. Метод достаточно прост и удобен, обеспечивает полное удаление влаги даже из трудноосушаемых материалов, применим практически к любым химическим соединениям, в том числе [c.159]

    Высушенный материал имеет на выходе из аппарата наиболее высокую температуру. Хорошее использование тепла в этих суигилках достигается в тех случаях, когда за счет противотока можно увеличить скорость испарения воды. Для сепарации твердых частиц, на выходе воздушного потока из сушилки, применяют циклоны с большим перепадом давления (25—200 мм вод. ст.) и мультициклоны. [c.156]

    Применительно к С. влагу классифицируют в более широком смысле на свободную (легко удаляемую) и связанную (адсорбционную, осмотич., микрокапилляров). Скорость испарения свободной влаги из материала равна скорости испарения воды со своб. пов-сти жидкости. Связанная влага испаряется из материала с меньщет скоростью, чем с пов-сти воды. Расчет сушилок необходимо проводить с учетом энергии связи влаги с материалом. Суммарный расход теплоты на С.  [c.481]

    Таким образом, большая скорость испарения воды в тропических зонах должна приводить к охлаждению атмосферы. Если насыщенный влагой воздух перемещается затем под действием ветров в умеренные зоны, там происходит выпадение осадков и атмосфера нагревается настолько же, насколько она охлаждается в тропиках. Это показывает, что вода в ([юрмс пара и жидкости осушествляе в природе важный теплообмен, охлаждая гроиические зоны и согревая умеренные.[c.197]

    Определить скорость испарения воды из сосуда, устаиовленногд в виде дна для газохода, через который проходит воздух со скоростью 6 м/сек. Площадь поперечного сечения квадратного сосуда 0,09 м температура поверхности воды 37,8°. Температура воздуха при 1 атм 60°. парциальное давление водяных паров в воз- [c.372]

    Механизм такого снижения коэффициентов массоотдачи в газовой фазе по сравнению со значениями, предсказываемыми теорией конвективного массопереноса, еще не достаточно изучен. Можно предположить, что это является следствием образования на границе раздела фаз энергетического или механического барьера из адсорбированного слоя молекул растворимых или нерастворимых веществ, обладающих поверхностно-активными свойствами. Влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ), специально вносимых в жидкую фазу в небольших количествах, на скорость массопередачи исследовалось неоднократно [5]. Такое влияние в основном является негативным, однако при некоторых видах ПАВ может приводить и к ускорению массопередачи. Уменьшение скорости массопереноса при добавках ПАВ происходит не только вледствие изменения гидродинамических условий, в частности подавления циркуляции внутри капли или пузыря. Разработана модель [16], согласно которой растворимые ПАВ адсорбируются поверхностью капли или пузыря и накапливаются в кормовой ее части в количествах, достаточных для создания межфазного сопротивления или барьера. Присутствие не растворимых в воде веществ также может способствовать уменьшению скорости массопереноса. В [48] отмечается, что скорость испарения воды в пузырек падала в несколько раз, когда в воде присутствовали капельки не растворимого в ней ундекана, которые могли захватываться всплывающим пузырьком и экранировать его поверхность. Однако в настоящее время нет ответов на вопросы о том, могут ли незначительные количества ПАВ или загрязнений, содержащихся в обычных жидкостях, создать на поверхности [c.286]

    Из уравнения (3.4) видно, что по мере уменьшения концентрации подкачиваемого раствора количество выкристаллизовавшегося вещества уменьшается и при концентрации, равной нулю, выкристаллизовывание вещества из подкачиваемого раствора прекратится, но изогидрические условия кипения сохранятся, так как в любой момент времени количество испаренной воды равно количеству подкачанной в реакционный сосуд. Следовательно, отделить процесс рекристаллизации от сопутствующих процессов выкри-сталлизовывания вещества из подкачиваемого раствора можно, если процесс выкристаллизовывания вещества и процесс испарения воды из подкачиваемого раствора разделить. Это можно сделать двумя способами. В первом случае в кипящий, насыщенный при данных температуре и давлении раствор всыпаются кристаллы растворенного вещества в определенном количестве и определенной дисперсности. Для поддержания кипящего раствора в насыщенном состоянии и создания изогидрических условий кипения при помощи специальных устройств поддерживают равенство между массовой скоростью испарения воды и расходом воды, поступающей в систему за тот же промежуток времени. Во втором случае аналогично поддерживают изогидрические условия кипения, но кристаллическое вещество непрерывно (или порциями) с определенной скоростью вводят в кипящий насыщенный раствор. Первый способ проще, и он в большей степени соответствует задаче установления принципиальной возможности рекристаллизации. Поэтому мы и начали исследование процесса рекристаллизации с данного случая. [c.57]

    Аналогичные опыты были проведены с сахарозой. Причем для лучшего отделения кристаллов от межкристального раствора в конце опыта в сосуд / (см. рис. 16) вливали горячий этиловый спирт и тщательно перемешивали содержимое колбы, после чего кристаллы отделяли от межкристального раствора на тканевом фильтре под вакуумом. В первой серии опытов (с подкачиванием раствора сахарозы) во всех опытах (а — в) исходные условия были одинаковы (4ип = 85° С, См.вд = 20 г), но концентрация подкачиваемого раствора была в опыте а — 22,2%, б — 12,5% и в — 8,7%. Таким образом, в соответствии с уравнением (3.4) при одних и тех же количествах выкристаллизовавшейся сахарозы во всех трех опытах время процесса увеличивалось (по сравнению с первым опытом а) в два и три раза. Результаты опытов представлены на рис. 19, Л, из котороговидно, что массовая скорость испарения воды во всех трех опытах была одинакова и составляла примерно 3,5 г мин. Массовая же скорость кристаллизации сахарозы в соответствии с уравнением (3.4) от опыта к опыту менялась и составляла естественно в опытах а—в примерно 1 0,5 и 0,33 г/мин. Поэтому и время процесса в этих опытах было в а—1ч, [c.72]

    Таким образом, удельная свободная поверхность жидкости в ультрамикроанализе очень велика, и поэтому капли водных растворов быстро испаряются [65]. Следует учитывать также большую скорость испарения некоторых растворенных веществ, иапример иода, аммиака и др. Для иредотвращен ия или хотя бы уменьшения скорости испарения воды из маленьких капель растворов используют влажную камеру (см. стр. 33, 37). [c.16]

    Путем измерения скорости испарения воды с твердой по-рерхности в струе воздуха были ссстаглены эмпирические зависимости для скоростей диффузии и теплопередачи в газовой пленке при использовании в качестве насадок колец Рашига [c.262]


Водный баланс Пруда стабилизирует уровень воды. Экопарк Z

Водный баланс имеет такие три основные естественные составляющие: приток воды от таяния снега и дождей, просачивание воды через дно и склоны Пруда, испарение воды с поверхности Пруда.

Водный баланс Пруда позволяет стабилизировать уровень воды в Пруду и обеспечить малые колебания уровня воды по временам года.

Рассмотрим три основные составляющие Водного баланса:

1. Приток воды от дождей и таяния снегов — это основной источник поступления воды в Пруд, поэтому нужно стремиться к максимизации в разумных пределах поступления воды от этого источника, расширяя площадь естественного водосбора.

Среднегодовой уровень осадков в Переславском районе Ярославской области составляет порядка 569-ти миллиметров, что позволяет рассчитывать на достаточный приток воды в Пруд при расширении площади водосбора.

2. Просачивание воды через дно и склоны Пруда, в свою очередь, можно разделить на две составляющие:

2а. Просачивание воды через дно Пруда может приводить к полной потере воды в Пруду, поэтому должно быть сведено к минимуму путём снижение водопропускной способности дна Пруда.

2б. Просачивание воды через склоны Пруда приводит к насыщению водой почв вокруг Пруда и носит двухсторонний характер: наблюдается как отток воды из Пруда, так и приток воды в Пруд.

Отток воды из Пруда через склоны обеспечивает водный баланс почв вокруг Пруда и должен быть признан положительным фактором развития территории вокруг Пруда, так как способствует водному питанию растений, растущих на этой территории.

Излишки воды в почвах вокруг Пруда, образующиеся при обильных осадках, возвращаются в Пруд и способствуют поддержанию уровня воды.

3. Испарение воды с поверхности Пруда может приводить к существенному уменьшению уровня воды, но эта вода, потерянная для Пруда, увеличивает влажность воздуха и способствует развитию растений, поэтому она не полностью потеряна для окружающей территории — нужно лишь постараться уменьшить унос влажного воздуха ветрами.

Интенсивность испарения воды с поверхности Пруда в наибольшей степени зависит от температуры воды, а также от атмосферного давления и скорости ветра.

Кроме того, сказывается влияние площади Пруда, глубины Пруда и процента покрытия водной поверхности растениями.

Не вдаваясь в подробности и не заморачиваясь написанием формул, будем исходить из того, что согласно данным Методики расчета водохозяйственных балансов водных объектов, которые утвердило МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ приказом от 30 ноября 2007 года N 314, средняя многолетняя величина испарения с водной поверхности испарительного бассейна площадью 20-ть кв. м. составляет порядка 40-ка см., то есть порядка 400-т мм. с каждого кв. м. водной поверхности.

Это означает, что с каждого кв. м. водной поверхности за год испаряется в среднем 400-та литров воды. Если Пруд имеет среднюю глубину два метра, то за счёт испарения он теряет за год порядка двадцати процентов воды, что, по моему мнению, является весьма существенной величиной!

Поэтому в Таблицу расчёта Пруда, итоговые расчёты по которой приведены на странице Пруды, ввёл показатель Средняя глубина.

Зачастую невозможно обеспечить Водный баланс Пруда естественным образом, поэтому приходится предпринимать искусственные меры, обеспечивающие приток воды в Пруд.

14-ть способов обеспечения Пруда водой рассмотрены на странице _Заполнение пруда водой, поэтому всегда можно подобрать подходящий способ, чтобы наполнить Пруд водой и стабилизировать уровень воды.

Важно осознавать, что Водный баланс Пруда обеспечивает не только стабилизацию уровня воды в Пруду, но и обеспечивает Водный баланс окружающих Пруд почв, создавая благоприятную среду для роста и развития растений.

Высшим пилотажем первоначально считал доведение уровня воды в Пруду до поверхности почвы. Теперь же считаю, что к этому стремиться не следует: уровень воды в Пруду следует стремиться поддерживать примерно на 20-ть см. ниже — тогда почва на берегу не будет подтапливаться водой из Пруда, а при обильных осадках значительная часть воды из почвы будет попадать в Пруд, компенсируя потерю воды за счёт испарения.

Поэтому, по моему мнению, нужно правильно выбрать тот уровень, до которого следует уплотнять склоны Прудов, чтобы наладить обмен водой между Прудом и почвой. Сначала считал, что граница уплотнения склонов должна находиться примерно в 40-ка см. от желаемого уровня воды в Пруду.

Теперь же считаю, что склон Пруда нужно уплотнять до того уровня, на котором нужно стабилизировать уровень воды в Пруду: иначе вода будет интенсивно уходить из Пруда. Впрочем, этот показатель требует экспериментальной проверки индивидуально для каждого Пруда.

Страница Водный баланс является лишь одной из множества страниц, посвящённых проблеме создания Прудов и доступных со страницы Пруды. На страницах раздела Пруды подробно описаны все основные этапы создания Пруда.

Приглашаю всех высказываться в Комментариях. Критику и обмен опытом одобряю и приветствую. В хороших комментариях сохраняю ссылку на сайт автора!

И не забывайте, пожалуйста, нажимать на кнопки социальных сетей, которые расположены под текстом каждой страницы сайта.
Продолжение тут…

Потери воды на испарение за сезон — Студопедия

Расчет испарения с водоема за безледоставный период рассчитываем по следующей формуле («Руководство по выбору и проектированию систем водоснабжения, водоотведения и способам водоподготовки при разработке россыпных месторождений, Личаев В.Р., Есеновская Л.Н., Чикин Ю.М.»).

Поскольку в данном районе нет изученных водоемов, то средняя многолетняя величина испарения с малых водоемов площадью до 5км2о) за безледоставный период может быть определена по формуле:

Формула 8

Ео = Е20 ´ Кн ´ Кзащ ´ b,

где:

Е20 — испарение с бассейна площадью 20м2 (мм), определяется по карте средней многолетней величины испарения с водной поверхности испарительного бассейна площадью 20м2;

Кн — поправочный коэффициент на глубину водоема

Кзащ — поправочный коэффициент на защищенность водоема;

b — поправочный коэффициент на площадь водоема.

 

Величина Е20 для данной территории равна 380мм, Кн = 1, Кзащ = 0,96, b = 1,05, отсюда Е0= 383мм.

Потери воды при испарении с водной поверхности отстойников, определяем по формуле:

Формула 9

Qисп = тыс.м3.

где: Sи – площадь испарения, тыс.м2.

Расчет потерь на испарение с площади отстойников по годам работы представлен ниже (Таблица 5‑10):


 

Рисунок 3 Средняя многолетняя величина испарения с водной поверхности испарительного бассейна площадью 20 м2 (величины Е20 приведены в см)

 

 

Таблица 5‑10 Потери на испарение с площади зеркала воды отстойников

№ п/п Года работы № отстойников Площадь зеркала воды, тыс.м2 Среднемесячная многолетняя величина испарения, мм Потери воды на испарение, тыс. м3
1 год 1 год отработки
№ 1 30,2 5,3
Всего 1 год: 30,2   5,3
2 год 2 год отработки
№1 30,2 4,4
№2 39,3 9,3
Всего 2 год: 69,5   13,7
3 год 3 год отработки
№2 39,3 14,4
№3 39,6 0,7
Всего 3 год: 78,9   15,1
4 год 4 год отработки
№3 39,6 15,2
Всего 4 год: 39,6   15,2
5 год 5 год отработки
№3 39,6 15,2
Всего 5 год: 39,6   15,2
6 год 6 год отработки
№3 39,6 1,6
№4 47,2 16,2
Всего 6 год: 86,8   17,8
7 год 7 год отработки
№4 47,2 15,5
Всего 7 год: 47,2   15,5
Всего по россыпи:     97,8

 

 

Техническая информация о компенсаторах

Охлаждающий пруд (охладительный пруд) или пруд-охладитель — естественный или искусственный открытый водоем, служащий для охлаждения нагретой циркуляционной воды в системах оборотного водоснабжения ТЭС или промышленного предпри­ятия. Вода охлаждается в пруде-охладителе главным образом вследствие испарения и конвективной теплоотдачи (вода — воздух). Температура охлажденной воды зависит от метеорологических условий (температуры и влажности атмосферного воздуха, общей облачности и скорости ветра) и температуры поступающей нагретой воды.

Пруды-охладители сравнительно просты в эксплуатации, они могут обеспечить в течение большей части года (особенно в зимний период) более низкую температуру во­ды, чем другие охладители (бассейны брызгальные, градирни). Наличие пруда-охладителя исключает необходимость подачи воды на значительную высоту (как, например, в градирнях), что сокращает расход электроэнергии на привод циркуляционных насосов Недостаток прудов-охладителей — сравнительно низкая удельная теплоотдача с его поверхности, требующая создания значительной площади зеркала пруда. Для устройства прудов-охладителей используются поймы рек, перекрываемые плотинами, а также озера и участки вне водотоков, ограждаемые дамбами.

Водохранилища-охладители надлежит применять при невысоких требованиях к эффекту охлаждения воды, наличии свободных малоценных земельных площадей вблизи предприятий, наличии естественных водоемов или искусственных водохранилищ.

Глубина водохранилищ-охладителей при летних уровнях воды должна быть не ме­нее 3,5 м на 80% площади зоны циркуляции водохранилища. Следует предусматривать мероприятия по ликвидации мелководий, удалению всплывающего торфа, а также обес­печению требуемого качества воды.

Плотины, дамбы, водосбросы, водовыпуски и каналы для водохранилищ-охладителей надлежит проектировать по нормативным документам на проектирование гидротех­нических сооружений.

Водохозяйственные расчеты водохранилищ-охладителей надлежит выполнять ана­логично водохозяйственным расчетам водохранилищ с учетом потерь на дополнитель­ные испарения.

Коэффициенты использования водохранилищ-охладителей должны определяться по аналогам на основании модельных лабораторных исследований, а при расширении предприятий — на основании натурных исследований.

Расположение и конструкции водозаборных и водовыпускных сооружений, а также сооружений, повышающих охлаждение воды (струераспределительные сооружения, струенаправляющие дамбы), необходимо принимать с учетом ветрового влияния, гид­рологических особенностей водоемов (стоковых, ветровых, плотностных и других тече­ний), а также возможностей использования и создания вертикальной циркуляции ох­лаждаемой воды.

С целью снижения температуры, повышения качества забираемой воды и защиты рыб­ной молоди следует рассматривать целесообразность устройства глубинных водозаборов.

Для водохранилищ-охладителей с притоком свежей воды следует предусматривать сброс части отработавшей воды в нижний бьеф водохранилища.

При проектировании водохранилищ надлежит предусматривать мероприятия по подгонке их ложа (расчистка от деревьев, кустарников). Состав и объем мероприятий определяются в каждом конкретном случае.

Для предотвращения размыва берегов водохранилища-охладителя и его заиления должны предусматриваться: укрепление берегов, организация стока поверхностных вод, устройство в устьях оврагов дамб, установление запретных зон запашки, травосея­ние, насаждение кустарника на склонах водохранилища.

При заболачивании прилегающих к водохранилищу территорий необходимо преду­сматривать мелиоративные мероприятия.

Для уменьшения концентраций солей в воде водохранилища в случае необходимо­сти надлежит предусматривать устройство сброса воды из нижних слоев водохранили­ща и подачу воды из других водотоков.

Охлаждение нагретого потока воды в прудах-охладителях происходит за счет теп­лоотдачи с площади зеркала пруда. В качестве прудов-охладителей используются искус­ственные или естественные водоемы.

Охлаждение воды происходит при движении ее от места выпуска до места водоза­бора, но не весь пруд участвует в охлаждении. Величина активной зоны пруда меньше площади зеркала пруда.

Активная площадь пруда, участвующая в охлаждении, определяется по следующей формуле

Fакт=Fтр + α*Fвод

Где Fтр — площадь, занятая транзитным потоком, м; Fвод — пл-дь водоворотных зон ; α — коэффициент, учитывающий охлаждающую способность водоворотных юн, смежных с транзитным потоком, α = 0,1 — 0,5.

Отношение площади активной зоны к площади зеркала пруда называется коэффициентом использования площади пруда

KH=Fакт/F;

Оптимальной является вытянутая форма пруда с плавным очертанием берегом и рассеивающим выпуском.

Для увеличения коэффициента использования площади пруда применяются рассеивающие выпуски и другие струераспределительные сооружения, водосборные гале­реи, применяются струенаправляющие дамбы. Чаще всего применяются струенаправляющие дамбы, смысл которых заключается в удлинении пути движения воды и устране­нии водоворотных зон.

Расчет прудов-охладителей состоит из гидравлического и теплового расчетов.

Гидравлический расчет заключается в определении плана течения распределении температур по глубине пруда, объемов транзитных и водоворотных зон, степени их участия в процессах теплообмена, определении коэффициента использования площади пруда.

Удельная площадь активной зоны пруда-охладителя определяется по формулe

wуд=Qсут/Fакт, м23 * cут

Qсут -суточный расход охлаждаемой воды, м3/сут; Faкт— площадь активной зоны пруда-охладителя, м2.

Тепловой расчет состоит в определении температуры охлаждения воды при извеа ной площади и конфигурации пруда или в определении необходимой площади активной зоны пруда, обеспечивающей получение заданной температуры в месте водозабора.

Расчет производится для наиболее неблагоприятной по метеорологическим условиям для охлаждения воды декады наиболее жаркого месяца. Для расчета используется уравнение теплового баланса для пруда-охладителя.

Q1Ct1+ QpCtp — Q2Ct2 + Qc6pCtc6p = Faкm[ac(кtcp— T) + β(eт — e) — R],

где Q1Ct1 — количество тепла, поступающее в пруд-охладитель с нагретой водой, ккал/сут; QPCtP— количество тепла, приносимого с речной водой, ккал/сут; Q2Ct2 — количество тепла, забираемого из пруда-охладителя с охлажденной водой, ккал/сут; Qc6pCtc6p— количество тепла, сбрасываемого из пруда-охладителя, ккал/cyт, [ac(кtcp— T)- количество тепла, отдаваемого поверхностью за счет сопротивления, ккал/м2 сут; β(eт — e) — количество тепла, отдаваемого поверхностью пруда за счет испарения, ккал/м2 сут; к — коэффициент, учитывающий неравномерность распределении температур воды по глубине пруда; eт  — средняя температура активной юны пруда охладителя, °С; К — радиационный баланс, ккал/м2,сут; Faкm — площадь активной зоны пру­да-охладителя, м2.

Значение коэффициентов ас и β определяют по зависимостям:

αс= 0,11 (1 + 0,135 w),  ккал/м2 сут мм вод. ст.

β = 0,231 (1 +0,135 w)  ккал/м2 сут мм вод. ст.,

Из уравнения теплового баланса определяется температура tcp воды в пределах ак­тивной зоны пруда-охладителя. Температура охлажденной воды tу водозабора находит­ся из выражения

где t и t2—  температура сбрасываемой в пруд-охладитель нагретой и забираемой охлаж­денной воды, С; te— естественная температура на поверхности пруда-охладителя без учета подогрева ее теплом нагретой воды, °С.

Температура te— принимается по аналогии с температурой воды естественных во­доемов, расположенных в районе проектируемого пруда-охладителя, или определяется расчетом по уравнению

αc(Kte-Т) + β(еТ-e)-R=0.

К достоинствам прудов-охладителей следует отнести:

  • возможность получения в течение значительной части года более низких тем­ператур охлажденной воды, чем на брыз­гальных бассейнах и градирнях;
  • отсутствие напора на сбросе;
  • простоту устройства.

Недостатками прудов-охладителей являются:

  • сложность эксплуатации, связанная с заилением, зарастанием прудов и цветением воды в них; при глубине прудов более 4 м цветение и зарастанием прудов проявляются в меньшей степени;
  • необходимость больших площадей из-за малой гидравлической нагрузки и значи­тельные капитальные затраты на строительство;
  • нежелательные экологические последствия, связанные с повышением уровня грунтовых вод, приводящие к изменению флоры и фауны, и также усложнению и удоро­жанию строительства промышленных и гражданских объектов в зонах подтопления.

Пруды-охладители целесообразно применять при расположении предприятия вблизи естественных водоемов или рек, на которых имеются благоприятные условия для создания водохранилищ или уже существующие водохранилища.

Вернуться к списку

Сравнительные расчеты испарения с водной поверхности Каховского водохранилища в современных условиях

Авторы: Обухов Е. В., Корягина Е.С., Корецкий Е.П.

Год: 2012

Выпуск: 13

Страницы: 187-195

Аннотация

На основе реальных исходных данных за 2000 и 2010 годы проведены сравнительные расчеты среднемесячных и среднегодовых показателей испарения по различным эмпирическим формулам, сопоставление полученных результатов и рекомендации по уточнению принятого распределения испарения за безледоставный период года для VI зоны.

Теги: водная поверхность; водный баланс; водохранилище; испарение; объем; показатели; потери; распределение

Список литературы

  1. Обухов Є. В. Економіко-екологічні оцінки проектів великих українських водосховищ: Монографія. – Одеса: ТОВ ,,ІНВАЦ“, 2008. – 100 с.
  2. Обухов Є.В. Випаровування з водосховищ українських гідровузлів та його питомі показники // Причорноморський Екологічний бюлетень. – 2007. –№4(26). – С. 167-173.
  3. Обухов Є.В., Загородняк Ю.О., Загороднюк Г.М. Середньобагаторічні співвідношення складових водного балансу Дністровського водосховища // Причорноморський Екологічний бюлетень. – 2007. – №2(24). – С. 201-208.
  4. Обухов Є.В. Питомі показники випаровування з водосховищ українських гідровузлів // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. – 2008. – Вип. 50, ч.II. – С.128-136.
  5. Вишневський В.І., Косовець О.О. Гідрологічні характеристики річок України. – К.: Ніка–Центр,2003. – 324 с.
  6. Каганер М.С. Испарение с водной поверхности днепровских водохранилищ СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1958. – 223 с.
  7. Викулина З.А., Натрус А.А. Оценка испарения с поверхности водохранилищ по наблюденным гидрометеорологическим данным // Труды ГГИ. – 1976. – № 231.– С. 3-17.
  8. Вуглинский В.С. Водные ресурсы и водный баланс крупных водохранилищ СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 223 с.
  9. Справочник по водным ресурсам / Под ред. Б.И. Стрельца. – К.: Урожай, 1987. – 304 с.
  10. Иванов А.Н., Неговская Т.А. Гидрология и регулирование стока. – М.: Колос, 1979. – 384 с.
  11. Указания по расчету испарения с поверхности водоемов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1969. – 83 с.
  12. Леви И.И. Инженерная гідрологія. – М.: Высшая школа, 1968. – 240 с.
  13. Мокляк В.И., Радзневская Н.Н. Потери на испарение с водной поверхности в орошаемых районах юга УССР.– 1953. – Том 10 (XVII). – С. 117-126.
  14. Каганер М.С.. Дюкель Н.Г. Испарение с водной поверхности на территории Украины и Молдавии // Тр. УкрНИИГМИ. – 1966. – №64. – С. 155-180.
  15. Клімат України / За ред. В.М. Ліпінського, В.А Дячука, В.М. Бабіченко.- К.: Вид-во Раєвського, 2003. – 343 с.
Скачать полный текст (PDF)

Задачи, рефераты, отчеты, курсовые.

2 Расчет испарения с малого водоема и поверхности суши

      Цель работы: изучить основные виды испарения и научиться их вычислять разными методами.
      Задачи: 1) освоить основные понятия испарения с поверхности воды и суши;
2) изучить методы расчета испарения;
3) рассчитать испарение воды с малого водоема;
4) рассчитать испарение с суши с помощью карты изолиний испарения;
5) определить испарение с суши методом турбулентной диффузии;
6) определить испарение с суши по уравнению связи теплового и водного баланса.
Исходные данные:
 
Таблица 1 — Расчет испарения с малых водоемов и поверхности суши


№Варианта

S,км2

H,м

D,км

hp,м

R,кДж/см2

tг,гр

∑t,гр

E,Па

48

3,2

5,1

4,4

18

175

-1,4

67,6

610

       Порядок выполнения
Испарение – парообразование с поверхности воды, снега, почвы и растений. Является основной составляющей водного баланса речных бассейнов, водохранилищ, озер и других водных объектов. 

2.1 Испарение с поверхности воды с малого водоема при  отсутствии данных наблюдений
Испарение с поверхности воды определяют в основном метеорологическими факторами, то есть температурой воды и воздуха, дефицитом влажности воздуха и скоростью ветра. На испарение с водной поверхности оказывают влияние такие факторы, как площадь, глубина и защищенности водоема. Слой испарившейся влаги с больших водоемов вследствие увеличения скорости ветра и высоты волн больше, чем с малых водоемов. Водоемы, защищенные высокой растительностью на берегах, постройками, горами, испаряют влаги меньше незащищенных.
Требуется: вычислить среднемноголетнее испарение.

Среднемноголетнее испарение с малых водоемов определяют по формуле:
,
В случае отсутствия данных наблюдений среднемноголетнее испарение с бассейна площадью 20 м2 находят по карте изолиний. Так, для Братского района  Е20 = 450 мм.
Поправочный коэффициент на глубину водоема kH находим  в зависимости от местоположения водоема (в нашем случае это лесостепная зона). Итак kH=0,989.
Поправочный коэффициент k3 определяют в зависимости от отношения средней высоты препятствий (18 м) к средней длине разгона воздушного потока (4,4 км).

 

 Поправочный коэффициент на площадь водоема 5 км2  равен =1,242.
Итак, среднемноголетнее испарение
.

2.2 Определение испарения с поверхности суши с помощью карты изолиний испарения
Под испарением с поверхности суши понимается сумма всех видов этого процесса: биологическое  испарение с листьев растений, физическое испарение с орошенных атмосферными осадками листьев, испарение с почвы, снега, льда, с водоемов, расположенных на исследуемой территории, и т.д.
Методы расчета испарения с поверхности суши основаны на использовании уравнений водного и теплового балансов, их связи, на закономерностях переноса влаги от испаряющей поверхности в атмосферу.
Требуется: определить среднемноголетнее годовое испарение для Братского  района при помощи карты среднегодового слоя испарения с суши.

 Порядок выполнения:
По карте находим расположение Братского района и видим, что в этой области на карте проходит изолиния 450 мм. Следовательно, для Братского района, р. Вихорева  среднемноголетнее годовое испарение (норма) равно 450мм.

Испарение с водной поверхности

Испарение воды с водной поверхности — например, открытого резервуара, плавательного бассейна и т.п. — зависит от температуры воды, температуры воздуха, влажности воздуха и скорости воздуха над поверхностью воды.

Количество испарившейся воды можно выразить как:

г с = Θ A (x с — x) / 3600 (1)

или

г ч = Θ A (x с — x)

где

г с = количество испарившейся воды в секунду (кг / с)

г ч = количество испарившейся воды в час (кг / ч)

Θ = ( 25 + 19 v ) = коэффициент испарения (кг / м 2 ч)

v = скорость воздуха над поверхностью воды (м / с)

A = площадь водной поверхности (м 2 )

x с = максимальный коэффициент влажностинасыщенного воздуха при той же температуре, что и поверхность воды (кг / кг) (кг H 2 O в кг сухого воздуха)

x = соотношение влажности воздуха (кг / кг) (кг H 2 O в кг сухого воздуха)

Примечание! Единицы для Θ не совпадают, так как это эмпирическое уравнение — результат опыта и экспериментов.

Необходимое теплоснабжение

Большая часть тепла или энергии, необходимых для испарения, берется из самой воды. Для поддержания температуры воды — в воду необходимо подводить тепло.

Необходимое количество тепла для покрытия испарения можно рассчитать как

q = h we g s (2)

где

q = подводимое тепло (кДж / с ( кВт))

h we = теплота испарения воды (кДж / кг)

Пример — Испаренная вода из плавательного бассейна

Имеется бассейн 50 м x 20 м с температурой воды 20 o С. Максимальный коэффициент насыщения влажности воздуха над поверхностью воды составляет 0,014659 кг / кг. При температуре воздуха 25 o C и 50% относительной влажности соотношение влажности в воздухе 0,0098 кг / кг — см. Диаграмму Молье.

При скорости воздуха над поверхностью воды 0,5 м / с коэффициент испарения можно рассчитать как

Θ = (25 + 19 (0,5 м / с))

= 34. 5 кг / м 2 h

Площадь бассейна можно рассчитать как

A = (50 м) (20 м)

= 1000 м 2

Испарение от поверхность может быть рассчитана как

г с = (34,5 кг / м 2 ч ) (1000 м 2 ) ((0,014659 кг / кг) — (0,0098 кг / кг) ) / 3600

= 0,047 кг / с

Теплота (энтальпия) испарения воды при температуре 20 o C составляет 2454 кДж / кг .Подвод тепла, необходимый для поддержания температуры воды в бассейне, можно рассчитать как

q = (2454 кДж / кг) (0,047 кг / с)

= 115,3 кВт

Потери энергии и необходимое количество тепла можно уменьшить на

  • уменьшение скорости воздуха над поверхностью воды — ограниченный эффект
  • уменьшение размера бассейна — не совсем практично
  • уменьшение температуры воды — не комфортное решение
  • снижение температуры воздуха — не комфортное решение
  • увеличение содержания влаги в воздухе — может увеличить конденсацию и повреждение строительных конструкций для внутренних бассейнов
  • удалить влажную поверхность — возможно с пластиковыми одеялами на поверхности воды снаружи время операции. Очень , эффективный и часто используемый

Примечание! — во время работы в бассейне может резко увеличиться испарение воды и необходимое количество тепла.

Чтобы снизить потребление энергии и избежать повреждения строительных конструкций из-за влаги, обычно используют устройства рециркуляции тепла с тепловыми насосами, передающими скрытое тепло из воздуха в воду в бассейне.

Калькулятор испарения с поверхности воды

Вода | Бесплатный полнотекстовый | Оценка методов испарения для оценки испарения с поверхности воды из небольших водохранилищ в бразильской саванне

1.Введение

Небольшие водоемы играют ключевую роль в сельскохозяйственном развитии региона бразильских саванн (Серрадо), способствуя увеличению водоснабжения в периоды засухи. Однако влияние этих структур на гидрологическую систему необходимо лучше понять, количественно оценить и учесть в планах управления бассейнами [1,2]. Саванна (Серрадо) — второй по величине биом Бразилии, покрывающий 24% территории Бразилии. Биом — один из важнейших сельскохозяйственных регионов страны [3].В последние годы в регионе было построено большое количество небольших водохранилищ, способствующих улучшению орошения, экономическому развитию и социальному благосостоянию населения [2,4,5]. Несмотря на их стратегическое значение для региона, воздействие на окружающую среду, которое в основном вызвано плохо спланированными, спроектированными и построенными водохранилищами, вынудило правительство разработать более ограниченное природоохранное законодательство, которое препятствовало строительству новых плотин. Большинство наблюдаемых проблем в некоторой степени связано с отсутствием как технической информации, так и знаний об условиях окружающей среды в регионе [6].В этом контексте, чтобы помочь распределению и строительству новых водохранилищ, крайне важно иметь лучшее понимание поведения различных переменных, которые влияют на динамику воды в небольших водохранилищах. Испарение представляет собой эффективную потерю воды из водной системы и не может пренебрегать. Это напрямую влияет на эффективность хранения в водохранилище, использование продуктивной воды, экономику и средства к существованию людей. Хотя физические факторы испарения поначалу могут показаться простыми, процесс для резервуаров основан на скрытых драйверах, таких как обратная связь, зависящая от времени, и неоднородные условия, контролирующие скорость испарения [7].Процесс испарения становится более важным, если учесть, что последствия изменения климата и повышения температуры угрожают уменьшением доступной поверхностной воды из-за увеличения испарения. Например, во всемирном обзоре O’Reilly et al. (2015) [8] сообщили о быстром повышении температуры поверхностных вод, что означает не только увеличение скорости испарения, но также увеличение цветения водорослей и выбросов метана. Wang et al. (2018) [9] также предполагает, что более медленное регулирование температуры поверхности воды в водоемах низких широт приведет к положительной обратной связи, которая усилит испарение. Испарение — одна из основных составляющих водного баланса водохранилищ в различных климатических режимах [7] и чувствительный индикатор изменения климата [9]. Таким образом, важно получить более точные оценки потерь от испарения для разработки эффективных стратегий и политики управления водными ресурсами [10,11]. Однако достижение более репрезентативной количественной оценки испарения для небольших резервуаров представляет собой серьезную проблему, поскольку изменчивость температуры воздуха и давления пара вблизи границ может значительно отличаться от внутренних условий резервуара и влиять на величину фактического испарения [1 ].Метод тарельчатого испарения широко используется в оперативном управлении водными ресурсами водохранилища, несмотря на его ограничения и допущения [12,13,14]. Кастрюли могут быть установлены на суше или внутри резервуара для оценки испарения резервуара. Сковороды более подвержены ошибкам из-за дополнительного поглощения тепла со стороны поддона, ветрового воздействия и брызг воды [7,15,16]. Несмотря на то, что некоторые из этих ограничений по-прежнему относятся к плавающим поддонам, Masoner et al. (2008) [17] показали, что они лучше моделируют условия, контролирующие испарение воды на небольших поверхностях со свободной водой.Это лучшее согласование для плавающих кастрюль происходит по нескольким причинам: (1) меньшее поглощение тепла со стороны плавающей посуды; (2) его циклы нагрева и охлаждения приводят к тому, что температура воды становится более близкой к температуре поверхности свободной воды; и (3) метеорологические условия над плавучими поддонами лучше соответствуют условиям водоема и отличаются от условий на суше. Для преодоления некоторых ограничений метода поддонов использовались альтернативные методы [18]. Метод Пенмана (1948) [19] является одним из наиболее используемых и надежных методов для оценки испарения из водохранилища [20], но его применение во многих регионах затруднено из-за отсутствия климатических данных.В литературе представлено множество методов, альтернативных методу Пенмана [21,22,23,24,25,26]. Эти методы обычно выбираются, потому что они удовлетворяют определенному исследованию или зависят от ограниченных данных [27]. Подавляющее большинство исследований по испарению воды во всем мире было выполнено для больших водных поверхностей [1]. Следовательно, в литературе можно найти лишь несколько исследований, посвященных оценке методов испарения для небольших озер или водохранилищ. Например, Winter et al.(1995) [27] и Rosenberry et al. (2007) [1] оценили несколько уравнений для определения испарения для небольшого озера в ледниковом террейне и небольшого озера в гористой местности, соответственно. Авторы использовали метод энергетического бюджета в качестве справочного материала и обнаружили, что методы Пенмана, ДеБруина-Кеймана и Пристли-Тейлора наиболее точно соответствовали энергетическому бюджету. Леао и др. (2013) [28] оценили шесть методов испарения, используя водный баланс в качестве эталона, и обнаружили, что метод Пристли-Тейлора лучше всего работает для большой плотины в полупустынной Бразилии. Однако, несмотря на их важность для планирования и управления водными ресурсами, исследований испарения из небольших водохранилищ в условиях бразильской саванны не проводилось. Следовательно, эти методы необходимо оценить для таких условий, чтобы их можно было использовать в оперативном управлении водными ресурсами.

Учитывая проблемы окружающей среды и безопасности воды, а также важность небольших плотин для экономического развития региона бразильских саванн, очень важно, чтобы новые водохранилища были правильно распределены, построены и управлялись.В этом контексте очень важно расширить знания о регионе, что предполагает, среди прочего, оценку эффективности методов оценки испарения из небольших резервуаров. Цели этого исследования заключались в следующем: (i) оценить эффективность методов испарения для оценки испарения из небольших резервуаров в бразильской саванне; и (ii) оценить на основе исторических данных вероятность двухнедельного испарения в регионе.

3. Результаты

3.1. Оценка наблюдаемых данных
Среднемесячные значения средней (T a ), максимальной (T x ) и минимальной (T n ) температуры воздуха и средней (RH a ), максимальной ( RH x ) и минимальная (RH n ) относительная влажность, скорость ветра (U 2 ) и солнечная радиация (Q s ), полученные с помощью EM 1 (период с 2010 по 2011 гг.) И EM 2 (с 1974 по 2017 гг.) Показаны на Рисунке 2 и Рисунке 3. Средняя температура показала небольшое изменение по годам (Рисунок 2 и Рисунок 3), при этом среднемесячные значения варьируются для исторических рядов. , между 18.2 ° C и 25,4 ° C. Максимальные значения температуры наблюдались в сентябре и октябре, а минимальные — в июне и июле. Анализируя те же цифры, можно увидеть, что относительная влажность снижается с апреля по август (сухой сезон) с заметным повышением в начале сезона дождей. Солнечная радиация зафиксировала самые высокие значения в феврале, августе и сентябре, и за исследуемый период станция возле водохранилища показала значения солнечной радиации, которые были немного выше, чем средние исторические значения. Среднемесячная скорость ветра, основанная на исторических данных, показала самые низкие значения в период с февраля по апрель, в среднем 1,6 мс −1 , и самые высокие в период с июля по сентябрь, в среднем 2,1. мс −1 . После устранения ошибок в ряду данных по испарению было получено 312 пар данных, из которых 220 соответствовали засушливому сезону, а 92 — сезону дождей. На Рисунке 4 видно, что испарение имело самые высокие значения в сентябре, когда относительная влажность была низкой, а температура, скорость ветра и радиация были высокими (Рисунок 2).Самые низкие значения испарения были зарегистрированы в самый холодный месяц, июнь, который также характеризовался низкими значениями радиации.
3.2. Эффективность методов, используемых для оценки испарения
На рисунке 5 представлены среднемесячные значения испарения, рассчитанные различными методами. Методы SS (от −0,14 до −2,22 мм) и TW (от −0,61 до −2,94 мм) недооценили испарение во всех 21 моделировании (рис. 5a). Методы MK (от 0,19 до -1,88 мм) и CRLE (от 0,75 до -2,41 мм) занижали значения испарения в 86% и 81% моделирования (рисунок 5a), соответственно.Метод PM (от 2,50 до 0,40 мм) (рис. 5b) завышает значение испарения во всех проведенных моделях; тем не менее, методы PT (от 2,64 до -0,14 мм), dBK (от 2,63 до -0,15 мм) и BS (от 3,41 до -1,39 мм) (рис. 5b) завышают значение испарения в 71%, 71% и 52% моделирования. соответственно, в то время как методы dB (от 2,57 до -1,84 мм) и L77 (от 1,16 до -0,92 мм) показали это у 62%, а JH (от 1,69 до -0,61 мм) у 57% (рис. 5c). Испарение было лучше. смоделированы методами PP, L93 и KNF (рис. 5d), которые показали меньшую дисперсию по сравнению с линией 1: 1.Завышение испарения методами PP (от 1,02 до −0,88 мм), L93 (от 1,17 до −0,26 мм) и KNF (от 1,16 до −0,52 мм) было меньше по величине по сравнению с другими методами и составило 67%. 62% и 43% моделирования, соответственно. Критерии эффективности методов испарения представлены в таблице 2 для временного масштаба, для которого методы были разработаны. Например, метод PM применялся в ежедневном масштабе, тогда как метод PP применялся в ежемесячном масштабе. Эффективность ежедневных методов также оценивалась по месячной шкале.Можно отметить, что как в ежедневном, так и в ежемесячном моделировании только методы L93 и KNF имели адекватную производительность (NSE ≥ 0,54), согласно классификации Saleh et al. (2000) [39]. Методы L93 и KNF представили значения MAE 0,56 и 0,54 мм в день -1 в моделировании суточного масштаба и 0,44 и 0,38 мм в день -1 в месячном масштабе, соответственно. В моделировании в месячном масштабе только метод KNF показал очень хорошие результаты в соответствии с классификацией NSE, представленной Салехом и др.(2000) [39]. На рисунке 6 представлены значения испарения, смоделированные методами KNF и L93, которые, среди всех оцениваемых методов, были наиболее эффективными. Наибольшее наблюдаемое месячное значение испарения составляет 7,02 мм в сутки −1 , а наименьшее — 2,16 мм в сутки −1 , оба по методу L93. Выбросы чаще появлялись в засушливый период с тенденцией к концентрации ниже самого низкого значения. Среднемесячные данные об испарении, смоделированные с помощью этих методов, как показано красной горизонтальной линией (Рисунок 6), варьировались от 3.56 мм днем ​​ −1 , в мае, до 4,99 мм днем ​​ −1 , в сентябре. Для засушливого сезона метод L93 показал наивысшее среднее значение (4,32 мм в день −1 ), а KNF — самое низкое (4,15 мм в день −1 ), в то время как противоположное произошло для сезона дождей, где KNF представил наивысшее среднее значение. (3,98 мм день −1 ) и L93 самое низкое (3,87 мм день −1 ). На рисунке 7 представлены годовые значения общего испарения, которые были смоделированы методами, которые продемонстрировали наилучшие характеристики (KNF и L93), и тренд линия испарения (с 1974 по 2017 гг.), построенная с использованием среднего испарения двумя методами.Серая область между кривыми указывает диапазон изменения испарения между двумя методами. Тенденции испарения оценивались с помощью линейной модели [48,49,50], а их значимость — с помощью t-критерия Стьюдента [50]. Испарение показало тенденцию к увеличению с годами (Рисунок 7). Для анализируемых 44 лет коэффициент наклона линии тренда показал, с вероятностью 5% по t-критерию, увеличение испарения на 6,12 мм в год — 1 . Тенденция изменения испарения, оцененная для исторического периода. серия также оценивалась на ежемесячной основе (Рисунок 8).Анализируя линии тренда, было обнаружено, что все угловые коэффициенты регрессий были значимы с вероятностью 5% по t-критерию, за исключением месяцев марта и апреля, где коэффициенты были значимы с вероятностью 10%, и ноября , что не было значительным.

Наибольшие значения испарения воды наблюдались в сентябре (среднее значение = 4,93 мм в сутки -1 ), а наименьшие значения — в мае месяце (среднее значение = 3,61 мм в сутки -1 ). В целом, наименьшие колебания значений испарения наблюдались в сухой сезон, за исключением месяцев августа и сентября, переходного периода к сезону дождей. Наименьшие месячные значения стандартного отклонения наблюдались в мае, июне и июле (0,32 мм), а самые высокие — в сентябре и октябре (0,73 мм).

На Рисунке 8 можно увидеть, что существует тенденция к увеличению испаренной воды каждый месяц с угловыми коэффициентами, которые варьировались от 0,0083 (ноябрь) до 0,0347 мм в день -1 год -1 (сентябрь). Месяцами с наибольшим месячным изменением испарения по тенденции были сентябрь (1.53 мм в день -1 ) и октябрь (1,42 мм в день -1 ), а месяцами с наименьшим значительным изменением были апрель (0,42 мм в день -1 ), май (0,42 мм в день -1 ) , и июнь (0,37 мм в сутки −1 ). За наблюдаемый период тенденция к увеличению среднемесячного испарения варьировалась от 10% в июне до 32% в октябре.
3.3. Кривые частоты испарения из резервуара
Метод KNF показал лучшие характеристики среди оцениваемых методов.По этой причине он был выбран для моделирования испарения и построения ЭК (Рисунок 9) на основе исторических климатических данных (44 года). Следует отметить, что уравнения, представленные Shao et al. (2009) [44] очень хорошо адаптировались к ЕС, представив значения R 2 в диапазоне от 0,969 до 0,999.

Во время засушливого сезона, с мая по сентябрь (со 120 по 272 юлианские дни), ЕС показал пологий наклон, что указывает на то, что величина испарения изменилась очень мало с вероятностью. Например, для юлианских дней, изменяющихся от 138 до 152 (с 19 мая по 2 июня) и для 20% и 80% вероятности совпадения или превышения, значения испарения из водохранилища варьировались от 3.95 мм в день -1 до 3,11 мм в день -1 , соответственно, с разницей между значениями всего 0,84 мм в день -1 .

Во время сезона дождей (дни с 1 по 120 по юлианскому календарю и с 273 по 365 дни по юлианскому календарю) ЕЦ показывает более крутой наклон. Например, для юлианских дней, которые варьировались от 305 до 319 (с 2 по 16 ноября) и для 20% и 80% вероятности совпадения или превышения, значения испарения из водохранилища варьировались от 5,05 мм в день −1 до 2,98 мм в день −1 соответственно, с разницей между значениями 2. 07 мм день −1 .

Индексы производительности (NSE и RMSE), значения испарения для уровней вероятности 20% и 60% и параметры настройки (λ, α и β) уравнений (2) и (3) для каждого из двухнедельных периодов , представлены в таблице 3. Параметры формы α и β связаны с наклоном и формой верхнего хвоста ЭК, соответственно. Параметр α изменялся от 0,094 до 0,271. Чем выше значение α, тем круче наклон ЕС, что можно наблюдать в юлианские дни с 259 до 91, представляющие месяцы с сентября по март, где наблюдается большая изменчивость значений испарения (Рисунок 6).

Значение параметра β варьировалось от -0,202 до 0,602. Чем меньше значение β, тем больше наклон хвоста в верхней части кривой, тем выше его значение и тем ниже разброс значений в диапазоне низкой вероятности. Такое поведение можно наблюдать в юлианские дни от 335 до 350 (β = -0,202), где верхняя часть ЭК имеет более крутой наклон по сравнению, например, с периодом от 259 до 274 (β = 0,602).

Значение λ варьировалось от 3,802 до 5. 627. Этот параметр относится к ожидаемой величине испарения. Наибольшие значения λ наблюдаются в периоды, когда ожидается более высокая скорость испарения, между 229 и 289 юлианскими днями (с 18 августа по 17 октября).

При 20% вероятности испарение в небольшой плотине прогнозируется в диапазоне от 3,95 до 5,68 мм в день -1 , а с вероятностью 60% — от 3,45 до 4,78 мм в день -1 . Для тех же вероятностей (20% и 60%) среднее испарение за сухой сезон составляет 4.60 и 3,99 мм сутки −1 соответственно, а для сезона дождей равно 4,91 и 3,80 мм сутки −1 .

Среднее значение NSE, наблюдаемое за весь период, было равно 0,993, что указывает на хорошую корректировку вероятностной модели. Значения RMSE варьировались от 0,03 до 0,09 мм в день -1 , в среднем 0,06 мм в день -1 .

4. Обсуждение

Потенциальное испарение имело максимальное значение, когда радиация, скорость ветра и температура были высокими, а относительная влажность была низкой, например, в период с августа по октябрь. Несмотря на то, что в начале года может быть высокая радиация и температура, более высокие значения относительной влажности могут сильно ограничить возможное испарение, особенно в условиях низкой скорости ветра, когда влага в воздухе накапливается вблизи границы раздела воздух-вода [51].

Кроме того, необходимо учитывать источники неопределенности в данных об испарении, собранных в поддонах. Например, давление пара в центре резервуара может отличаться от значений ближе к его берегам, что приводит к различиям микроклимата между резервуаром и поддоном.Вследствие этого показатель испарения в поддоне может отличаться от того, который наблюдается в резервуаре.

Warnaka и Pochop (1988) [52] и Kaya et al. (2016) [14], сравнивая наблюдения сковороды класса A с уравнениями испарения, также получили результаты, в которых метод KNF показал наилучшие характеристики. Кроме того, методы KNF и L93 показали меньшую тенденцию к занижению или переоценке наблюдаемых значений (таблица 2). Cabrera et al. (2016) [53] также нашли хорошие результаты для метода L93, где метод показал наилучшие результаты (NSE = 0.76) для моделирования суточного испарения поддона 20 м 2 . Хотя метод PM показал значение R 2 , которое было близко к этим двум методам, его производительность была плохой, исходя из NSE (-0,09) и MBE (0,79 мм в день -1 ). В месячном масштабе, несмотря на простоту метеорологических данных, необходимых для метода PP, он представил положительные значения NSE и RMSE, которые были лишь немного выше, чем у методов KNF и L93. Метод ПП был рассмотрен Rosenberry et al.(2007) [1], чтобы быть экономически эффективным методом, так как он показал хорошие характеристики по сравнению с несколькими методами большей сложности. Несмотря на то, что значения R 2 выше, чем у многих методов, методы dB и PM показали плохие результаты по сравнению с KNF и L93, поскольку они давали ошибки с большими величинами, со среднеквадратичным отклонением порядка 1,22 и 1,23 мм в день −1 , соответственно.

В целом, для ежемесячного испарения, которое моделировалось за исторический период, метод L93 был тем, который представил наибольший разброс при моделировании, а метод KNF — наименьший.Моделирование методами L93 и KNF показало более высокую дисперсию в месяцы с более высокой температурой и солнечной радиацией, которые являются основными переменными в модели. Меньший разброс наблюдается в холодные месяцы из-за характера динамики давления пара, которая экспоненциально увеличивается с температурой и имеет небольшую разницу для более низких температур.

На основе рисунка 7 следует отметить, что метод L93 в целом имел тенденцию к завышению оценки испарения по сравнению с методом KNF, что также можно наблюдать в таблице 2 по более высоким значениям MBE.Среднее годовое испарение по двум методам варьировалось от 1153 до 1671 мм, при среднем значении 1479 мм. Наибольший разброс (116 мм) между методами наблюдается в 1977 году. За период с 2002 по 2014 год Coelho et al. (2017) [37], оценивая методы KNF и L93 для расчета среднегодового испарения большого водохранилища в Серрадо, получили значения, которые были равны 1389 и 1685 мм соответственно, тогда как в этой работе L93 (1484 мм) представлены в среднем лишь немного выше, чем KNF (1474 мм). Для Коэльо и др. (2017) [37], среди использованных методов KNF показал самые низкие значения, в то время как методы PM и dBK показали самые высокие значения. Кроме того, на основе рисунка 7 видно, что возрастающая тенденция испарения с годами является равномерной. более актуально, если учесть, что за тот же период количество осадков в регионе уменьшилось со скоростью 12 мм в год −1 . Если учесть тенденцию к увеличению испарения и уменьшению количества осадков, то наблюдается тенденция к увеличению среднегодового дефицита воды на 18.12 мм год −1 . Меньшие значения месячной тенденции к увеличению наблюдались в начале засушливого сезона, когда орошаемые культуры сильно зависят от накопленной воды. Самые высокие значения наблюдались в переходный период между засушливым и дождливым сезонами, что влияет на ключевой период для сельского хозяйства в бразильской саванне. Жизнеспособность двойного посева резко увеличивает региональное производство и сильно зависит от водоснабжения для раннего посева. Климатические изменения могут еще больше усилить давление на ирригационные водохранилища, поскольку они могут сократить влажный период и уменьшить количество осадков в сентябре и октябре [54].

При исследовании основных движущих сил наблюдаемой тенденции увеличения испарения было сделано несколько важных наблюдений. Среднесуточные температуры воздуха в течение всего периода оставались стабильными; максимальная температура воздуха, однако, имела тенденцию к повышению в течение всего периода. Более значительные тенденции наблюдались в период с августа по октябрь, что означало, что испарение могло иметь более высокие пики в течение дня. Относительная влажность имела тенденцию к снижению в конце сухого сезона и в начале влажного сезона (с июля по октябрь), что привело к более высокому дефициту давления пара в этот период.Солнечная и чистая радиация имели тенденцию к увеличению с августа по март, в то время как скорость ветра демонстрировала небольшую тенденцию к увеличению во все месяцы. Месяцы с апреля по июнь и ноябрь характеризовались пониженными тенденциями в метеорологических параметрах, что привело к меньшим тенденциям к увеличению испарения.

Водохранилища являются ключевыми структурами в обнаружении изменения климата на уровне водосбора [55], а их способность к реагированию еще выше в более низких широтах [9]. Wang et al. (2018) [9] объясняет, что этот эффект возникает из-за низких широт в озерах и поверхностных температур водохранилищ, которым требуется больше времени для нагрева, чем воздуха.Поверхность воды при более низкой температуре приводит к более длинноволновому излучению, доступному для испарения, что еще больше усиливает процесс. Температура водоемов в данном исследовании не оценивалась, но потепление воды как побочный эффект изменения климата также может иметь множество биологических и химических последствий, которые требуют дальнейшего изучения, такие как усиление цветения водорослей и токсичных веществ и выбросы метана [8]. Наблюдение за такими растущими тенденциями испарения наряду с неблагоприятными климатическими изменениями имеет решающее значение, особенно с учетом того, что воздействие изменения климата на распределенную доступность воды из небольших водохранилищ, как ожидается, превысит воздействие для больших водохранилищ [56]. Социальное и экономическое благополучие многих регионов Серрадо во многом зависит от наличия воды из небольших водохранилищ, а их повышенное испарение может привести к значительным экономическим потерям. Поэтому чрезвычайно важно выяснить, какие методы лучше работают при моделировании испарения из небольших водохранилищ, особенно когда эти результаты дают нам больше уверенности в разработке инструментов для устойчивого управления водными ресурсами, таких как кривые частоты испарения (Рисунок 9, Таблица 3).Кривые испарения являются важным количественным инструментом, помогающим региональным менеджерам водных ресурсов в принятии решений с желаемой вероятностью и в планировании повышения доступности воды в небольших водохранилищах. Кроме того, кривые также предоставляют важную информацию для проектирования новых резервуаров.

5. Выводы

Косвенные методы являются альтернативой, часто используемой для преодоления трудностей прямых измерений, и оценка таких методов для оценки испарения из небольших водохранилищ является фундаментальной при обеспечении адекватного управления водными ресурсами. В этой работе были оценены четырнадцать методов оценки испарения для небольших водоемов в бразильской саванне. Методы, которые показали лучшую производительность как в суточном, так и в месячном масштабе времени, были методами Kohler et al. (1955) [21] и Linacre (1993) [24], с индексами эффективности Нэша-Сатклиффа 0,58 и 0,54 по дневной шкале и 0,66 и 0,55 по месячной шкале, соответственно.

Наблюдалась возрастающая тенденция испарения примерно на 6,12 мм в год –1 .Наибольшие месячные тенденции роста наблюдались в сентябре и октябре, что увеличивает нагрузку на ирригационные водохранилища и ставит под угрозу местное социально-экономическое развитие. Это повышает осведомленность о том, насколько важны адекватные стратегии и политика управления водными ресурсами. Кривые вероятности, которые также представлены в этой работе, являются важным количественным инструментом для гидрологов и региональных менеджеров водных ресурсов, предоставляя важную информацию для эксплуатации водохранилищ и проектирования новых водохранилищ.

Оценка испарения из небольшого резервуара с помощью поддонов сопряжена со многими неопределенностями, такими как эффект оазиса, неоднородность микроклимата и точность оборудования. Оценка погрешностей по водному балансу в данной работе не применялась, так как измерения притока и оттока воды из водохранилища отсутствовали. Измерение инфильтрации воды в земляных плотинах также остается серьезной проблемой, что делает вышеупомянутые реализации многообещающими для будущих исследований.

(PDF) Оценка испарения с поверхности воды

Испарение по Йенсену

26

Грищенко, Д.Л. 1959. «Зависимость альбедо моря от высоты Солнца и возмущение

морской поверхности. Тр. Глав. Geofis. Обсерв., 80: 32-38. [OOENV TR359, Департамент окружающей среды рыболовства,

Оттава, 1973].

Хендерсон-Селлерс, Б. (1986). «Расчет баланса поверхностной энергии для моделирования озера и водохранилища:

Обзор». Rev Geophys., 24: 625-649.

Хендерсон-Селлерс, Б. и Дэвис, А.М. (1989). Моделирование термической стратификации океанов и озер.pp.

86-156, In: Tien, C.L., and Chaula, T.H. (ред.). Annual Rev. of Num. Жидкий мех. и теплопередача.

Том. II, Полушарие, Нью-Йорк.

Хостетлер, С.В., и Бартлейн, П.Дж. (1990). «Моделирование испарения озера с применением для моделирования

колебаний уровня озера Харни-Малер, Орегон». Ресурсы водных ресурсов, 26 (10): 2603-2612.

Дженсен, M.E. (ред.). (1974). Потребление воды и воды для орошения »Rep. Tech.

Ком. на Ирриг. Требования к воде, ирригация. и слить. Div., ASCE, 227 pp.

Jensen, M.E., Burman, R.D. and Allen, R.G. (1990). Эвапотранспирация и оросительная вода

Требования. Руководства и отчеты ASCE по инженерной практике № 70, 350 стр.

Дженсен М.Э., А. Дотан и Р. Сэнфорд. (2005). «Оценка Пенмана-Монтейта испарения из водохранилища».

Доклад, представленный на конференции ASCE 2005 г. в Палмере, Аляска, 19 мая.

Джонсон, М. , Сайто Л., Андерсон М. А., Вайс П., Андре М. и Фонтейн Д. Г. (2004). «Влияние климата

и эксплуатации водохранилищ и плотин на тепловую структуру водохранилища». J. Water Resources

Planning and Management, 130 (2): 112-122.

Джонс, Ф.Э. (1992). Испарение воды: с упором на приложения и измерения. Lewis Publ.,

Inc., Челси, Мичиган, 200 стр.

Кейман, J.Q. (1974). «Оценка энергетического баланса озера по простым погодным данным.”

Boundary Layer Meteorol., 7: 399-407.

Колер, М.А. (1954). «Озеро и испарение из кастрюли». pp. 127-148, In: Water-Loss Investigations: Lake

Hefner Studies, Tech. Rep., Geological Survey Prof. Paper 269, 170 pp.

Kohler, M.A., Nordenson, T.J., and Fox, W.E., (1955). Испарение из кастрюль и озер. Департамент США

Com., Weather Bur. Res. Paper 38. 21 pp.

Kohler, M.A, Nordenson, T.J., and Fox, W.E. (1958). «Пан и озеро испарения.”Pp. 38-60, In:

Harbeck, G.E. Младший, Колер М. А., Коберг Г.Э. и другие. «Исследования потери воды: исследования озера Мид

,

». Документ проф. Геологической службы 298, 112 стр.

Колер М.А., Норденсон Т.Дж. и Фокс В.Э. (1959). «Карты испарения для США».

Технический доклад № 37, Бюро погоды, Департамент США, 15 стр. Плюс пять карт.

McEwen, G.F. (1930). «Результаты исследований испарения, проведенных в Океанографическом институте Скриппса

и Калифорнийском технологическом институте.Бык. Scripps Inst. из

Океанография, Техн. Серия, 2 (11): 401-415.

Пенман, Х.Л., (1948). «Естественное испарение из открытой воды, голой почвы и травы». Proc. Рой. Soc.

Лондон, A193: 120-146.

Пенман, Х.Л. (1956). «Испарение: вводный обзор». Нет. J. Agr. Res., 4 (1): 9-29.

Пенман, Х.Л. (1963). «Растительность и гидрология». Tech. Comm. № 53, Бюро Содружества

почв, Харпенден, Англия, 125 стр.

Пристли, К.Х. Б. и Тейлор Р. Дж. (1972). «Об оценке поверхностного теплового потока и испарения

с использованием крупномасштабных параметров». Пн. Погода. Rev., 100: 81-92.

Прюитт, W.O., (1960). «Связь безвозвратного использования воды с климатом». Пер. из ASAE, 3 (1): 9-13,

17.

Pruitt, W.O. (1966). «Эмпирический метод оценки суммарного испарения с использованием в первую очередь испарения

поддонов». Proc. Конф. по эвапотранспирации и ее роли в управлении водными ресурсами.Чикаго.

Декабрь Am. Soc. Agr, Engrs., Стр. 57-61.

Рамдас, Л.А. (1957). «Испарение и потенциальное эвапотранспирация над Индийским субконтинентом».

Индиан Дж. Агр. Наук, 27 (2): l37-149.

Rohwer, C., (1931). «Испарение со свободной водной поверхности». USDA Tech. Bull. 271. 96 стр.

ВОДА 2. ОЦЕНКА ТРЕБОВАНИЙ В ВОДЕ



Как рассчитать площадь водоема

Если водоем имеет квадратную форму, умножьте две стороны (в метрах или м) или, если он имеет прямоугольную форму, умножьте длину (в м) на ширину (в м), чтобы найти поверхность площадь (в квадратных метрах или м 2 ).

Примеры

10 м x 10 м = 100 м 2
15 м x 10 м = 150 м 2
75 м x 25 м = 1875 м 2

Если у вас большой пруд, вы можете преобразовать поверхность площадь от квадратных метров до аров или гектаров (га).

100 м 2 = 1 соток, 10000 м 2 = 100 соток = 1 га (га)

Примеры

150 м 2 = 1,50 соток
780 м 2 = 7.80 соток
2758 м 2 = 27,58 соток
15 350 м 2 = 153,50 соток = 1,5350 га


Если водоем неправильной формы, но боковые стороны обычно прямые, площадь поверхности можно найти, разделив пруд на более мелкие участки, которые легче рассчитать, и сложите их, чтобы найти общую площадь поверхности.

Подготовить план площади водоема, как можно точнее, на листе бумаги. Теперь разделите План в квадраты, прямоугольники, прямоугольные (или 90) треугольники.

Примечание: при разделении поверхность большого пруда неправильной формы, это может помочь провести ось xy длина плана.Вы можете использовать эту ось как опорную линию по которым можно строить квадраты, прямоугольники или треугольники.


Рассчитайте площадь каждого квадрата, прямоугольника или треугольника, используя точные измерения длины, ширины, основания и высоты (в м).

  • Чтобы найти площадь квадрата, умножьте две стороны;
  • Чтобы найти площадь прямоугольника, умножьте длину на ширина;
  • Чтобы найти площадь прямоугольного (или 90) треугольника, умножьте основание на высоту и разделить на 2

После того, как вы рассчитали все меньшие площади, добавьте их чтобы найти общую площадь поверхности.

Если водоем неправильной формы с изогнутой стороной, вам может потребоваться приблизить изогнутую часть, чтобы найти поверхность площадь. Проведите линию по изогнутой стороне пруда так, чтобы деталь вне линии примерно такая же, как и деталь внутри. Затем вычислите площадь или площади, как вы делали ранее в этом раздел.


Примеры

Части вне пруда и часть внутри пруда примерно равны; предположим, что 1 + 2 = 3:
вы можете рассчитать площадь поверхности, умножив длину на ширина.


Части вне пруда и часть внутри пруда примерно равны; предположим, 2 + 3 = 4;
тогда общая поверхность равна = ADE + FCB + EDCF = 1a + 1b + 1c


Как рассчитать среднюю глубину воды пруд пустой

Если водоем не слишком большой, можно отметить будущее уровень воды со шнурками, натянутыми через пруд и привязанными к ставки в AB, CD и EF. Ставки сделаны на запланированных уровень воды. Измерьте глубину в нескольких местах вдоль каждого и рассчитайте среднюю глубину воды, как показано ниже.

Если пруд большой и будет сложно или невозможно протянуть струны из банка в банк, вы можете для расчета средней глубины воды с помощью комбинации струн где возможно, и квадратную сетку, как показано ниже.


Как рассчитать среднюю глубину водоема при его полный

Если пруд небольшой, правильной формы с дном с постоянным уклоном от одного конца до другого заходить в воду и измерьте глубину в четырех точках пруда: 1, 2, 3 и 4. Чтобы найти среднюю глубину, вычислите среднее значение этих измерений.


Если пруд большой, правильной формы с дном с постоянным наклоном от одного конца до другого увеличивайте количество измерений.Войдите в воду и измерьте глубину в девяти или более точках в пруду.

Если пруд большой, неправильной формы и неправильной формы дно, постройте квадратную сетку 5 м x 5 м над поверхностью пруда. Войдите в воду и измерьте глубину на каждом пересечении сетки. Усредните все измерения.


Как рассчитать объем воды в пруд

Таким образом, вы рассчитали площадь водоема и средняя глубина водоема. Теперь, используя цифры, которые у вас есть найдено, можно рассчитать объем воды в пруду, умножив площадь в квадратных метрах ( м 2 ) по средней воде глубина в метрах (м), чтобы получить объем пруда в кубических метрах (м 3 ).

ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ x СРЕДНЯЯ ГЛУБИНА = ОБЪЕМ

Примеры


Площадь (м 2 ) Средняя глубина воды (м) Объем воды (м 3 )

235

х

1. 0

=

235

450

х

1.2

=

540

2500

х

1. 5

=

3750



Примечание: 1 кубический метр ( м 3 ) = 1000 литров (л).Выразить объем воды (в м 3 ) в литрах (л) умножить на 1000. Чтобы выразить объем воды (в л) в кубических метрах (m 3 ) разделить на 1000.


2,1 Потери воды фильтрацией

Вода, которая теряется вертикально через дно пруда, горизонтально через дамбы путем инфильтрации, и через дренажную систему водоема называется фильтрацией воды.

Если дамбы вашего пруда хорошо построены и содержатся в хорошем состоянии и если дренажная система водонепроницаема, количество просачиваемых потеря воды по горизонтали будет очень небольшой. Вам нужно будет рассчитать только вертикальное просачивание.

Просачивание воды будет больше из нового пруда, когда он будет наполнен в первый раз. Структура почвы пруда будет по-прежнему будь хорошим, и вода будет потеряна.



После того, как пруд некоторое время наполнился водой, вода имеет свойство разрушать структуру почвы и поры почвы забиваются органическими веществами, которые собираются на дне пруда. В результате проницаемость почвы и потери от просачивания будут уменьшение.

Величина вертикального просачивания воды будет зависеть от текстуры почвы и на структуру почвы дно пруда.Если состав почвы крупнозернистый, как в песчаные почвы, он будет водопроницаемым, и вода будет теряться при просачивании. Почвы с хорошей структурой допускают большую фильтрацию, чем почвы с плохая структура.

Как рассчитать потери воды из-за просачивания

Цифры ниже показывают скорость просачивания. потери в миллиметрах в сутки (мм / сутки) из различных типов почв (в естественном состоянии), необходимые для расчета потерь от фильтрации пруда за Период времени.


Тип почвы естественный

Потери утечки (мм / сутки)

Песок

25.00–250

Суглинок

13,00 — 76

Суглинок

8,00 — 20

Суглинок глинистый

2. 50–15

Суглинистая глина

0,25 — 5

Глина

1,25 — 10

Пример

Ваш пруд имеет площадь 1 500 м 2 2 .В Почва пруда — суглинок. Вы хотите найти необходимое количество воды компенсировать фильтрационные потери в течение 6 месяцев.

Утечка из суглинка за сутки в среднем составит 14 мм (от 8-20 мм / сутки) или 0,014 м / сутки (фильтрация) x 1 500 м 2 (пруд площадь) = 21 м 3 / сут.

Потери за 6 месяцев (180 дней):

180 (дней) x 21 м 3 / сутки = 3780 м 3 .


Снижение потерь воды на фильтрацию по лужам

Одним из способов снижения потерь воды на фильтрацию является нарушение структуры почвы. дна пруда до его заполнения водой. Это обычное Практика на орошаемых рисовых полях называется лужением.

Грунт дна пруда сначала насыщается водой. В количество воды, которое вам понадобится изначально, чтобы пропитать дно (200-300 мм) будут незначительно отличаться в зависимости от типа почвы. Предполагать стандартное требование 300 мм или 0,3 м.


Когда вода достаточно впиталась в почву на дне пруда чтобы разрешить работу, вы готовы лужить. Это делается мотыгой, вспашка или обработка почвы любыми другими подходящими способами.


Как рассчитать воду, необходимую для образования луж и потери воды по просачивание после луж

Чтобы рассчитать количество воды, необходимое для образования луж, умножьте площадь пруда (в м 2 ) на 0.3 мес.

Пример

Ваш пруд имеет площадь 1 500 м 2 . Сколько воды вам нужно будет пропитать его дно перед лужением? Тебе понадобится 0,3 м x 1500 м 2 = 450 м 3 .


Цифры в таблице показывают величину фильтрационных потерь от различных типы почвы (после лужения), необходимые для расчета потерь от фильтрации пруда в течение периода времени.

лужа тип

Потери утечки (мм / сутки)

Суглинок

3-6

Суглинок

2-3

Суглинок глинистый

1-2

Суглинистая глина

около 1

Глина

около 1

Пример

Вы собираетесь вылить лужу в пруду площадью 1 500 м 2 ; грунт дна пруда — суглинок; вы хотите найти количество воды, необходимое для компенсации потерь на фильтрацию в течение 6 месяцев после лужения. Потери утечки из лужа суглинка за сутки составит около 3 мм или 0,003 м / сутки (фильтрация) x 1500 м 2 (площадь пруда) = 4,5 м 3 / сутки. Потери за 6 месяцев (180 дней): 180 (дней) x 4,5 м 3 / сут = 810 м 3 .


Для расчета общего количества воды, необходимой как для лужения, так и для возместить потери от просачивания в течение 6 месяцев, после этого добавить два ценности.

Пример

Вода, необходимая для лужения, рассчитана в примере. над: 450 м 3 .
Потери воды фильтрацией за 6 месяцев (из предыдущего примера): 810 м 3 .
Общая необходимая вода: 450 м 3 + 810 м 3 = 1 260 м 3 .


2.2 Вода потери от испарения

Вода, которая теряется в воздухе с поверхности пруда. называется испарением. Количество воды, потерянной испарение во многом зависит от местных климатических условий.

Высокая температура воздуха, низкая влажность, сильный ветер и солнечный свет увеличит испарение.

Низкие температуры воздуха, высокая влажность, осадки и облачность уменьшит испарение.

Испарение также зависит от воды площадь поверхности. Чем больше пруд, тем больше воды испарится с его поверхности.


Скорость испарения

Вам необходимо знать местную скорость испарения. для расчета количества воды, потерянной с поверхности пруда испарением.Указанные скорости испарения метеорологическими станциями, определяются путем измерения и регистрации потери воды за счет испарения за многие годы.

Скорость испарения обычно выражается как вода потеря глубины в миллиметрах за период времени, например, 2 мм / день, 14 мм / неделя или 60 мм / мес.

Скорость испарения по поддону класса А

Одним из наиболее распространенных методов определения скорости испарения является точно измерить суточные потери воды от типоразмера контейнер, названный сковородой класса А. Скорость испарения Пан класса А можно получить на многих метеостанциях. По всему миру.

При выборе метеорологической станции по скорости испарения осторожно выбирайте тот, где климатические условия, такие как солнце, ветер и количество осадков аналогично условиям в вашем районе. если ты не уверены, спросите совета у техника из метеорологической службы станция.

Класс A Скорость испарения из поддона может быть выражена как мм / день, мм / неделя или мм / месяц, в течение нескольких лет. Обычно ты сможет получить среднемесячные скорости испарения, которые основаны на измерениях, проведенных в течение нескольких лет. Если вы можете получить среднемесячные скорости испарения, это будет наиболее удобен для расчета потерь воды на испарение.

Примечание: вода испаряется быстрее из кастрюли класса А. чем с большой поверхности воды, такой как пруд. При использовании класса Скорость испарения поддона необходимо умножить на поправку. коэффициент 0,75 для более точного определения потерь от испарения.

Пример

Скорость испарения кастрюли класса А за декабрь составляет 45 мм. Чтобы найти скорректированную скорость испарения, умножьте 45 мм х 0,75 (поправочный коэффициент) = 33,75 мм.

Как рассчитать потери воды за счет испарения с использованием скорости испарения в поддоне класса A

Для расчета потерь от испарения умножьте площадь водной поверхности (в м 2 ) на скорректированную скорость испарения (в м) для продолжительность использования вашего пруда.

  • Получить среднюю скорость испарения для поддона класса A (в мм) для каждого месяц ваш пруд будет заполнен от соответствующего метеорологического станция;
  • Среднемесячная скорость испарения, необходимая для поддона класса A пример, как показано ниже:

Месяц

Скорость испарения (мм)

Апрель

56

мая

63

июнь

68

июля

75

августа

84

сентября

79

  • Сложите ставки (в мм) для каждого месяца и умножьте эту сумму. на 0.75 (поправочный коэффициент для скоростей панорамирования класса А), чтобы общее скорректированное испарение (в мм) за все месяцы;
  • Разделите это общее скорректированное испарение (в мм) на 1000, чтобы выразить испарение в метрах;
  • Умножьте это значение (в м) на площадь водной поверхности (в м 2 ). найти общие потери воды на испарение (в м 3 ) сколько месяцев будет использоваться ваш пруд.

Пример

Площадь водной поверхности вашего пруда 2 500 м 2 и вы планируете выращивать рыбу с апреля по сентябрь.
Суммарное испарение за эти месяцы составляет 56 + 63 + 68 + 75 + 84 + 79 = 425 мм.
Скорректированное полное испарение 425 мм x 0.75 = 318,75 или 319 мм (пропустите этот шаг, если вы используете рассчитанную скорость испарения по формуле Пенмана).
Скорректированное общее испарение, выраженное в метрах, равно
319 мм 1000 = 0,319 м.
Общее количество воды, которое вы потеряете из своего пруда. по испарению с апреля по сентябрь 2500 м 2 x 0.319 м = 769,5 или 770 м 3 .


Скорость испарения по формуле Пенмана

Некоторые метеорологические станции могут не регистрировать скорость испарения, используя Сковорода класса А. В этом случае возможно испарение. ставки рассчитываются по формуле Пенмана. Пенман Формула основана на данных атмосферного давления, радиации, солнечного света, влажность, температура воздуха и скорость ветра.

Примечание: при некоторых условиях, например, когда есть при сильном ветре, особенно в засушливом климате, формула Пенмана может обеспечить слишком низкую скорость испарения. Если это так в вашем районе посоветуйтесь с техником метеорологической службы. станция.

Скорость испарения, рассчитанная по формуле Пенмана, больше точнее, чем показатели, зарегистрированные с помощью посуды класса А.Вычислять потери на испарение по нормам Пенмана, можно использовать метод, показанный выше, но, поскольку эти ставки более точны, пропустите шаг, на котором вы умножаете общее испарение на поправку коэффициент 0,75.


2. 3 Общая потребность в воде

Общие потребности в воде для пруда:

  • Количество воды, необходимое для заполнения пруда в разумных пределах. протяженность времени;
  • Количество воды, необходимое для компенсации просачивания и испарения убытки за плановый период выращивания рыбы.


Размер пруда и требуемый расход воды

Чтобы начать выращивать рыбу как можно скорее, у вас должно быть достаточно вода, доступная для заполнения вашего пруда в течение разумного периода времени. Для прудов размером менее 1 500 м 3 разумно восемь дней.

Перед тем, как строить пруд, будет полезно сравнить количество дней, необходимое для заполнения прудов различного размера и необходимая скорость потока воды. Таблица 1 даст вы быстро получите представление о некоторых возможных комбинациях.

ТАБЛИЦА 1

дней, необходимых для наполнения прудов различного размеры
и необходимый расход воды

Ориентировочное время наполнения (дни)

Объем пруда (м 3 )

Требуемый расход воды (л / с)

8

400

0. 5

1000

1,5

2500

3,5

10000

14.0

4

400

1,0

1000

3. 0

2500

7,0

5000

14,0

10000

28.0

2

400

2,0

1000

6. 0

2500

14,0

10000

56,0

Примеры

Вы хотите построить пруд 1000 м. 3 .Использование таблицы 1, вы обнаружите, что пруд такого размера можно заполнить примерно за 4 дня. при расходе воды 3 л / сек.

Вы хотите построить пруд 2500 м 3 . Использование таблицы 1, вы обнаружите, что пруд такого размера можно заполнить примерно за 8 дней. при расходе воды 3,5 л / с.


Если вы измерили доступный расход воды (см. Раздел 3) до вы начинаете строить свой пруд, вы сможете оценить больше точное количество дней, необходимое для наполнения пруда.Таблица 2 — объем воды в сутки (в м 3 ) при условии различной скоростью потока воды. Для расчета количества дней для заполнения пруда разделите запланированный объем воды в пруду на эту суточную поток воды.

ТАБЛИЦА 2

Количество воды, обеспечиваемой в день различными нормы расхода воды

л / с

л / мин

л / ч

л / сутки

м 3 / сутки

1

60

3600

86400

86. 4

2

120

7200

172800

172.8

3

180

10800

259200

259. 2

4

240

14400

345600

345.6

5

300

18000

432000

432. 0

6

360

21600

518400

518.4

7

420

25200

604800

604. 8

8

480

28800

6

691.2

9

540

32400

777600

777. 6

10

600

36000

864000

864.0

14

840

50400

1209600

1209. 6

15

900

54000

1296000

1296.0

20

1200

72000

1728000

1728. 0

1 Z

Zx60

Zx3600

Zx86400

Zx86.4

1 В нижней строке этой таблицы показано, как преобразовать значения расхода воды (Z) в л / с в л / мин, л / ч, л / день и м 3 /день.

Пример

Расчетный объем воды в пруду, который вы хотите построить 1000 м 3 и вы измерили доступную воду расход как 3 л / с.

Используя таблицу 2, вы обнаружите, что расход воды 3 л / с обеспечивает 259,2 м 3 воды в сутки.

Время, необходимое для заполнения вашего пруда, составляет 1000 м 3 259,2 m 3 / день = 3,86 дня, скажем, 4 дня.

В качестве проверки сравните этот результат с таблицей 1, и вы подтвердите это, прочитав за 4 дня, что вам нужно 3 л / с, чтобы заполнить пруд 1000 м 3 .


Объем пруда и возможное количество прудов будет зависеть от имеется расход воды

Размер и количество прудов, которые вы сможете построить, будут зависеть от от расхода воды, доступного в то время, когда вы планируете их заполнить. В параграфы выше вместе с таблицами 1 и 2 дают вам несколько способов оценить возможный объем пруда при различных расходах воды течь.

Теперь вы должны определиться с объемом каждого пруда, который будет построен, на количество прудов, которые будут построены, и то, как вы планируете будущее расширение своего рыбоводства.


Объем каждого строящегося пруда

Вы измерили расход воды и обнаружили, что у вас 14 л / с доступно:

  • Из таблицы 1 видно, что при 14 л / с можно заполнить один пруд. 2500 м 3 за 2 дня;
  • Или, при 14 л / с, вы можете заполнить один пруд 5000 м 3 через 4 дня;
  • Используя значения в таблице 1, вы также можете рассчитать это с помощью 14 л / с можно заполнить один пруд площадью 10 000 м 3 за 8 дней.


Количество строящихся прудов

При том же расходе воды 14 л / с вы можете решить построить больше и пруды меньшего размера, чем показано выше:

  • Например, при 14 л / с можно заполнить два пруда по 2500 м 3 (= 5000 м 3 ) через 4 дня;
  • Или, при 14 л / с, вы можете заполнить пять прудов по 500 м 3 (= 2500 м 3 ) за 2 дня.


Планирование будущего расширения

Вы также можете решить построить только один пруд в этом году и другой. в следующем году:

  • При скорости 14 л / с можно построить один пруд площадью 2500 м. 3 это год и заполните его за 2 дня и расширьте свою деятельность в следующем году до двух прудов по 2500 м 3 , которые оба могут быть заполнены 4 дня при наличии протока.

Примечание: когда у вас несколько прудов, их не нужно заполняется одновременно. Сначала заполните один, а затем другой как свой разрешение на водоснабжение.


Потери за счет фильтрации и испарения

Помимо воды, необходимой для заполнения пруда, вы необходимо регулярно добавлять воду в течение вегетационного периода, для компенсации потерь на просачивание и испарение.

Прежде чем вы начнете строить пруд, вы должны прикинуть, сколько воды вам нужно будет компенсировать просачивание и испарение потери на гектар площади пруда, чтобы имеющаяся у вас вода запаса будет достаточно в самый засушливый сезон.Основываясь на этом, затем вы можете рассчитать площадь пруда, которую можно поддерживать только этот минимальный расход воды.

Помните:
1 га = 10 000 м 2
1 м 3 = 1 000 л
1 день = 86400 с

Пример

В сухой сезон доступная вода уменьшается. до 4 л / с в течение 2 мес.

Вы обнаружите, что в течение этого периода потери на фильтрацию для тип почвы, на которой находится ваш пруд, составляет 7 мм / день (см. раздел 2.1).

Вы также обнаружите, что потери от испарения с поверхности пруд 5 мм / сутки (см. раздел 2.2).

Суммарные потери на фильтрацию и испарение за этот период тогда 7 мм / день + 5 мм / день = 12 мм / день, что, выраженное в метрах, равно 12 1 000 = 0.012 м / сут.

Таким образом, можно рассчитать потери воды на гектар площади пруда. м 3 / сутки из расчета:

0,012 м / сутки на 1 га = 0,012 м x 10000 м 2 = 120 м 3 / сут / га

Выражается в л / с / га, что равно (120 x 1000 л) 86 400 с или 1,4 л / с / га площади пруда.

Площадь пруда (в га), которую можно содержать минимум расход воды 4 л / с можно рассчитать как равный:
4 л / с 1.4 л / с = 2,8 га рыбных прудов.


Примечание: при добавлении воды в пруд для компенсации для потерь на просачивание и испарение добавляйте столько воды, чтобы уровень воды на нормальной высоте. Если вы добавите слишком много воды, богатая удобренная вода пруда, которая кормит рыб, будет вымыта прочь через розетку. Регулярно проверяйте розетку, чтобы убедиться, что он водонепроницаем, и вода не теряется.

температура — Какова формула скорости испарения воды?

Закрыто . 2} $)

$ x_ \ mathrm s $ = коэффициент влажности в насыщенном воздухе при той же температуре, что и поверхность воды ($ \ mathrm {kg / kg} $) ($ \ mathrm {kg} $ $ \ ce {h3O} $ in $ \ mathrm {kg} $ сухой воздух)

$ x $ = соотношение влажности в воздухе ($ \ mathrm {кг / кг} $) ($ \ mathrm {kg} $ $ \ ce {h3O} $ в сухом воздухе $ \ mathrm {kg} $)

Однако позже я понял, что с формулой что-то не так.Нет переменной для температуры воды .

Формула соотношения влажности в воздухе:

$$ x = 0,62198 p_ \ mathrm w / (p_ \ mathrm a — p_ \ mathrm w) $$

$ p_ \ mathrm w $ = парциальное давление водяного пара во влажном воздухе (Па, фунт / кв. Дюйм)

$ p_ \ mathrm a $ = атмосферное давление влажного воздуха (Па, psi)

Формула для отношения влажности в насыщенном воздухе такая же, за исключением того, что парциальное давление водяного пара во влажном воздухе заменяется давлением насыщения водяного пара во влажном воздухе. {\ frac {77.3450 + 0.0057 T — 7235 / T} {T \ cdot8.2}} $$

$$ p_ \ mathrm w = p_ \ mathrm {ws} \ cdot HU $$

$ p_ \ mathrm {ws} $ = давление насыщения водяным паром (Па)

$ T $ = температура влажного воздуха по сухому термометру (K)

$ HU $ = коэффициент влажности (%)

Итак, согласно этому сайту, температурная формула определяется исключительно температурой воздуха без учета температуры воды. Причина в том, что формула предполагает эквивалент двух температур для упрощения, или потому, что у меня отсутствует переменная ? Я искал другие методы, но пока что ни один веб-сайт не является настолько всеобъемлющим, как этот, и я не хочу снова все перепрограммировать.

Это вопрос, отличный от существующих. Я читал многие из них, и ответы недостаточно конкретны для моей ситуации. Здесь мне нужно знать, как температура воды играет роль в формуле скорости испарения воды.

Домашняя страница MODIS Land Team

Продукт MODIS Global Water Reservoir включает временные ряды площади поверхности, высоты, хранения, скорости испарения и объемного испарения. Алгоритм площади поверхности резервуара MOD28 основан на классификации изображений по отражательной способности в ближнем ИК-диапазоне от Terra (MOD09Q1) и Aqua (MYD09Q1). Значения накопления и высоты рассчитываются путем применения площади к предварительно установленным кривым Площадь-Объем-Высота (AVE) для каждого интересующего коллектора. Скорость испарения из резервуара MOD28 оценивается с использованием недавно разработанной модели температуры и испарения озера (LTEM). В LTEM данные MODIS LST (MOD11A2 и MYD11A2) используются для ограничения модифицированной модели Хостетлера для расчета профилей температуры воды в озере.Затем профили температуры использовались для расчета члена изменения накопления тепла озера в уравнении Пенмана. Для расчета скорости испарения также требуются метеорологические данные с привязкой к сетке из GLDAS и батиметрических данных. Объемное испарение рассчитывается как произведение скорости испарения на площадь поверхности.

Этот продукт предоставляет данные для 164 глобальных резервуаров. Он включает 151 искусственный водоем (2 672 км, 3 ) и 13 регулируемых естественных озер (23 801 км, 3 ).Согласно Глобальной базе данных по водохранилищам и плотинам (GRanD), общая емкость 151 искусственного водохранилища составляет 45,82% от мировой емкости (в своей категории). Продукт MOD28 доступен как с 8-дневным, так и с месячным временным разрешением, однако скорость испарения и объемные параметры испарения доступны только в месячном продукте. Все эти оценки доступны в табличной форме с использованием модели VDATA в формате HDF.

Эти наблюдения резервуаров MODIS могут использоваться для поддержки различных приложений, таких как гидрологический мониторинг и моделирование, управление водными ресурсами и моделирование системы Земли.

См. Ссылки ниже на страницы описания продукта, размещенные на LP DAAC. (подробные сведения о продукте, ссылки для доступа к данным и многое другое . …)


Площадь, высота и хранение 8 дней

Площадь, высота, хранение, скорость испарения, объемное испарение в месяц

MOD28C2

MOD28C3

MYD28C2

MYD28C3


Чжао, Г., Х. Цай и Х. Гао, Оценка профиля температуры озера и потерь от испарения с использованием данных MODIS LST, Дистанционное зондирование окружающей среды (2020), https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.112104, 2020.

Ли, Ю., Чжао, Г., Шах, Д., Чжао, М., Судипта, С., Садашива, Д., Чжао, Б., Чжан, С., и Гао, Х., НАСА MODIS / VIIRS Global Water Reservoir Набор продуктов на основе данных дистанционного зондирования среднего разрешения. Дистанционное зондирование, 2021 год (в обзоре).

гидросфера | Характеристики, слои и примеры

Гидросфера , прерывистый слой воды на поверхности Земли или вблизи нее. Он включает в себя все жидкие и замороженные поверхностные воды, подземные воды, содержащиеся в почве и горных породах, и атмосферный водяной пар.

Сферы окружающей среды Земли

Окружающая среда Земли включает атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Вода — самое распространенное вещество на поверхности Земли. Около 1,4 миллиарда кубических километров (326 миллионов кубических миль) воды в жидкой и замороженной форме составляют океаны, озера, ручьи, ледники и подземные воды.Именно этот огромный объем воды в ее различных проявлениях образует прерывистый слой, охватывающий большую часть земной поверхности, известный как гидросфера.

Центральное место в любом обсуждении гидросферы занимает концепция круговорота воды (или гидрологического цикла). Этот цикл состоит из группы резервуаров, содержащих воду, процессов, посредством которых вода передается из одного резервуара в другой (или преобразования из одного состояния в другое), и скоростей передачи, связанных с такими процессами. Эти пути передачи пронизывают всю гидросферу, простираясь вверх примерно до 15 км (9 миль) в атмосфере Земли и вниз до глубины порядка 5 км (3 миль) в ее коре.

гидрологический цикл

В гидрологическом цикле вода перемещается между поверхностью суши, океаном и атмосферой.

Encyclopædia Britannica, Inc.

В этой статье исследуются процессы круговорота воды и обсуждается, каким образом различные резервуары гидросферы связаны посредством круговорота воды.В нем также подробно описываются биогеохимические свойства вод Земли и рассматривается распределение глобальных водных ресурсов, их использование и загрязнение человеческим обществом. Подробная информация об основных водных средах, составляющих гидросферу, представлена ​​в статьях океан, озеро, река и лед. См. Также климат для конкретной информации о влиянии климатических факторов на круговорот воды. Основные проблемы и методы гидрологии и различных смежных дисциплин обобщены в науках о Земле.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Распределение и количество вод Земли

Океанские воды и воды, захваченные в поровых пространствах отложений, составляют большую часть современной гидросферы. Общая масса воды в океанах составляет около 50 процентов от массы существующих в настоящее время осадочных пород и около 5 процентов от массы земной коры в целом. Глубокие и неглубокие грунтовые воды составляют небольшой процент от общего количества воды, запертой в порах осадочных пород — порядка 3-15 процентов.Количество воды в атмосфере в любой момент времени незначительно и эквивалентно примерно 13 000 кубических километров (примерно 3100 кубических миль) жидкой воды, или примерно 0,001 процента от общего количества на поверхности Земли. Однако эта вода играет важную роль в круговороте воды.

Водные массы у поверхности Земли
резервуар объем (в кубических километрах) процентов от общего числа
* Как жидкий эквивалент водяного пара.
** Сумма превышает 100 процентов из-за округления в сторону увеличения объемов отдельных резервуаров.
Источник: адаптировано из главы Игоря Шикломанова «Мировые ресурсы пресной воды» Питера Х. Глейка (редактор), Вода в кризисе: Путеводитель по мировым ресурсам пресной воды, авторское право 1993, Oxford University Press, Нью-Йорк, Нью-Йорк. Таблица предоставлена ​​Геологической службой США.
океаны 1,338,000,000 96.5
ледяные шапки, ледники и вечный снег 24 064 000 1,74
гололед и вечная мерзлота 300 000 0,22
подземные воды (всего) 23 400 000 1,69
подземные воды (пресные) 10 530 000 0,76
подземные воды (соленые) 12 870 000 0,93
озер (всего) 176 400 0. 013
озер (пресных) 91 000 0,007
озера (соленые) 85 400 0,006
влажность почвы 16 500 0,001
атмосфера * 12 900 0,001
болотная вода 11 470 0,0008
р. 2120 0,0002
биота 1,120 0.0001
всего ** 1,409 560 910 101,67

В настоящее время лед покрывает чуть более 2 процентов воды на Земле и, возможно, составлял до 3 процентов или более во время пика оледенения эпохи плейстоцена (от 2,6 миллиона до 11700 лет назад). Хотя запасы воды в реках, озерах и атмосфере небольшие, скорость циркуляции воды в системе дождь-река-океан-атмосфера относительно высока.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *