Метод водного баланса в гидрологии. Универсальное уравнение водного баланса

Тепловые свойства воды. Зависимость температуры замерзания и температуры наибольшей плотности от солености воды.

Плотность воды и ее зависимость от температуры, солености и давления.

Плотность – главнейшая физическая характеристика любого вещества. Равна отношению массы однородного вещества к единице его объема (кг/м3). Зависит от Т и Р, а также от содержания взвешенных веществ. Скачкообразно изменяется при фазовых переходах.

При повышении температуры, плотность уменьшается (больше расстояние между молекулами). При 4 градусах наблюдается самая большая плотность воды. Увеличение солености воды также приводит к понижению температуры наибольшей плотности:

Т(наибольшей плотности)= 4-0,215 S

Увеличение солености на каждые 10‰ снижает температуру наибольшей плотности приблизительно на 2 градуса. Зависимость температуры наибольшей плотности и температуры замерзания от солености воды показывает график Хелланд-Хансена.

Тепловые свойства воды:

1. температура

2. температура замерзания

3. температура кипения

4. температура наибольшей плотности

5. удельная теплота плавления

6. удельная теплота кипения

Удельная теплота плавления пресного льда Lпл – количество теплоты, затрачиваемое при превращении единицы массы льда при температуре плавления и нормальном атмосферном давлении в воду.

Температура плавления 333 000 Дж/кг.

Удельная теплота парообразования Lисп – количество теплоты необходимое для превращения единицы массы воды в пар. Зависит от температуры.

Lисп = 2,5*10в-6 – 2,4*10³Т

При 0 и 100°С Lисп. Равна 2,5*10в-6 и 2,26*10в6.

Удельная теплота испарения льда складывается из удельной теплоты плавления и удельной теплоты испарения.

Удельная теплоемкость – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы воды на один градус. Аномально высока.

Зависимость температуры замерзания и температуры наибольшей плотности являются различными функциями солености. Эти зависимости иллюстрируются графиком Хелланд-Хандсена. При солености равной 24,7 0,1% и температура замерзания, и температура наибольшей плотности равны –1,33 °С. Из графика видно, что морская вода замерзает при температуре меньшей 0°С.

В водоемах происходит вертикальная плотностная конвекция (перемешивание): верхний слой воды охлаждается осенью от воздуха, его плотность увеличивается и он опускается. Такое охлаждение происходит до температуры 4°С, потом перемешивание прекращается и подо льдом оказывается сравнительно теплая вода. Это имеет большое значение для сохранения жизни в водоемах.

Уравнение водного баланса для интервала времени t: , где х – осадки (снег и дождь) на пов-ть, у1, у2 – поверхностный приток (отток) воды, w1, w2 – подземный приток(отток), z1,z2 – конденсация (испарение),± - изменение запасов воды в пределах объекта за заданный интервал времени.

Составляющими приходной части уравнения водного баланса любого озера:

· Атмосферные осадки, x

· Поверхностный приток

· Конденсация водяного пара на поверхность

· Подземный приток

Поверхностный сток может быть естественным (речной сток ), так и антропогенный (сброс обработанных вод и т.д. )

Составляющие приходной части уравнения водного баланса сточного озера:

· Поверхностный отток из озера

· Подземный отток (фильтрация) из озера

· Испарение поверхности с поверхности озера

Поверхностный отток складывается из стока вытекающей из озера реки и искусственного водозабора на хозяйственные нужды . Изменение запасов воды в озере обозначается через

Для бессточного озера уравнение водного баланса будет таким же, но только без члена в расходной части. Члены уравнения относят к некоторому интервалу времени .

Дата добавления: 2015-04-30