Тема 5. Расчёты испарения с водной поверхности и с суши.

Лекционный материал:

1. Водный баланс.

2. Испарение и факторы, его определяющие.

Расчёты испарения имеют важное значение в связи с оценкой и динамикой водного баланса и водных ресурсов любого государства и региона. Они используются при проектировании и эксплуатации водохранилищ, расчётов запаса воды в почвах, эксплуатации мелиоративных систем и т.д.

Испарение с водной поверхности.

На испарение с водной поверхности оказывают влияние такие факторы, как площадь водоёма, его глубина и защищённость. Слой испаряющейся влаги с больших водоёмов значительно больше, чем с малых – вследствие увеличения скорости ветра и высоты волн. Водоёмы, защищённые по берегам строениями, горами, высокой растительностью, испаряют влаги меньше, чем открытые, и т.д.

Прямые наблюдения над испарением с водной поверхности ведут с помощью бассейнов-эталонов площадью 20 м² и глубиной 2 м; испарителей особой конструкции ГГИ-3000 и ГГИ-3000М.

Применительно к расчётам испарения все водоёмы делятся на три группы: а) малые – площадью до 5 км² округлой или квадратной формы, имеющие среднюю длину разгона воздушного потока над водной поверхностью до 3 км; б) средние, чьи показатели составляют соответственно от 5 до 40 км² и до 10 км; в) большие – с площадью более 40 км² и средней длиной разгона свыше 10 км. Показатели испарительных бассейнов соответствуют испарению с малых водохранилищ и прудов площадью до 5 км², испарение с водоёмов больших размеров возрастает на 15 – 20 %.

В обычных расчётах требуется определить среднемноголетнее испарение и распределить его по месяцам внутри года.

Порядок расчёта следующий:

1. Среднемноголетнее испарение (норма испарения) с малых

водоёмов, расположенных в равнинных условиях, определяют по формуле:

Ē_н = Ē₂₀· k_Н· k_з· k_Ω (5.1.),

где: Ē₂₀ – среднемноголетнее испарение с эталонного бассейна площадью 20 м², определяется по карте изолиний испарения, рассчитанной для таких бассейнов (приложение 6); например, для Московской области такой показатель равен 550 мм, а для Волгоградской – от 450 до 550 мм.

K_Н – поправочный коэффициент на глубину водоёма, зависит от природной зоны, в которой расположен водоём, и его средней глубины (таблица 8).

Таблица 8.

Выбор поправочного коэффициента на глубину водоёма.

Природная зона	Средняя глубина водоёма, м
	2	5	10	15	20	25
Тундровая и лесная	1,00	0,99	0,97	0,95	0,94	0,92
Лесостепная	1,00	0,98	0,96	0,95	0,94	0,92
Степная	1,00	0,96	0,95	0,94	0,93	0,93
Полупустынная	1,00	1,00	0,99	0,98	0,98	0,97
Пустынная	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00

Примечание: при необходимости проводится интерполяция.

Поправочный коэффициент k_з (защищённости) определяют в зависимости от отношения средней высоты препятствий (в метрах) h_з к средней длине разгона воздушного потока D (в метрах):

hз / D	0,01	0,03	0,05	0,07	1,00	0,20	0,30	0,40	0,50
Kз	0,96	0,89	0,84	0,80	0,76	0,70	0,64	0,57	0,51

Поправочный коэффициент на площадь водоёма k_Ώ для тундровой, лесной и лесостепной зон составляет:

Площадь водоёма, км2	0,01	0,05	0,10	0,50	1,00	2,00	5,00
ķΏ	1,03	1,03	1,11	1,18	1,21	1,23	1,26

Для остальных зон этот коэффициент принимается за 1.

Внутригодовое распределение испарения по месяцам вычисляют с помощью таблицы 9, зоны в этой таблице выбирают по схеме районирования ( приложение 7).

Таблица 9.

Внутригодовое распределение испарения

с поверхности малых водоёмов

(в %% от годовой суммы за безледоставный период)

Зоны	М е с я ц
	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12
I	--	--	--	--	20	45	30	5	--	--	--	--
II	--	--	--	--	7	28	33	23	9	--	--	--
III	--	--	--	--	16	25	21	20	14	4	--	--
IY	--	--	--	3	16	22	21	19	12	6	1	--
Y	--	--	--	6	14	20	21	19	12	6	2	--
YI	--	--	3	6	13	17	20	19	13	7	2	--
YII	--	1	4	7	13	16	19	17	12	7	3	1
YIII	2	3	4	7	12	15	16	16	12	7	4	2

В формулу 5.1. иногда вводят ещё один поправочный коэффициент, необходимый в тех случаях, когда направление разгона ветра над водной поверхностью не соответствует максимальной длине водоёма, либо водоём имеет неправильную (не округлую) форму.

Испарение с поверхности суши.

Методы расчёта испарения с поверхности суши основаны на использовании уравнений теплового и водного балансов, на закономерностях переноса влаги от испаряющей поверхности в атмосферу. Они методы требуют применения большого математического аппарата и вычислительной техники. Поэтому в практической деятельности используют приближённые расчёты. Среднемноголетнее годовое испарение с больших площадей суши (до 9900 км²) удобно определять по карте изолиний испарения, построенной на основе уравнений водного баланса для суши по разности среднемноголетних годовых сумм атмосферных осадков и среднемноголетнего годового стока рек (приложение 6). Для данного региона расчётную величину находят путём интерполяции между двумя соседними изолиниями.

Погрешность снимаемых с такой карты значений для равнинной территории Российской Федерации составляет 15%, но возрастает до 20% в горных местностях и районах Крайнего Севера.