logo search
Гидрология учебник

Тепловой баланс озер

Для большинства озер главными приходными составляющими теплового баланса являются солнечная радиация 0С, поступление теплоты из атмосферы при турбулентном теплообмене @;тм, от дон­ных грунтов @ф, с речным стоком 0^ч и подземными водами ©+П0Ю, выделение теплоты при конденсации водяного пара 0КОНД и при ледообразовании 0лед. Теплота расходуется в озерах на эффективное излучение /, при передаче в процессе турбулентного теплообмена в атмосферу 0ЭТМ, при поступлении в грунты дна 0Ф, на испаре- НИе ©исп и таяние льда 0ПЛ. Часть теплоты 0~еч уносится из озера с вытекающими из него речными водами (для сточных озер) и с под­

земным оттоком 0пОД3. В результате сочетания прихода и расхода теплоты изменяется теплосодержание вод в озере А©.

С учетом сказанного, общее уравнение теплового баланса вод­ного объекта (2.7) применительно к озеру можно представить в сле­дующем виде:

©С + ©атм + ©ф + ©реч + ©подз + ©конд + ©лед =

= 1+ 0“тм + ©ф + ©реч + ©подз + ©исп + ©пл - ^©- (7-21)

Напомним, что солнечная радиация 0С = (Q+ #)(1 - г), где Q и <7 —прямая и рассеянная солнечная радиация; г—альбедо по­верхности озера. Разность 0С и / составляет так называемый ради­ационный баланс. 0КОНД, 0лед, 0ИСП, 0ПЛ определяют по формулам (1.11) —(1.12). Величины поступления и уноса теплоты с речным стоком можно определить по формуле теплового стока рек (6.57). Члены уравнения теплового баланса озер выражают либо в единицах теплоты, Дж, либо (чаще) относят к единице площади озера (Дж/м2).

Изменение теплосодержания вод в озере А0 = срр КА Г, где V— объем озера (или рассматриваемого его слоя); АТ— изменение тем­пературы воды. Если приходная часть уравнения теплового ба­ланса больше расходной, то А©>0, и вода в озере нагревается (ДГ> 0). В противоположном случае А0<О, и вода в озере охлаж­дается (АТ< 0).

Для большинства озер наибольший вклад в приходную часть уравнения теплового баланса дает 0С, а также 0^тм. Наиболее важ­ным видом расходования теплоты в озерах являются потери на испарение 0ИСП. Поступление и унос теплоты с речным стоком зависят от величины притока и оттока вод. У крупных озер 0реч обычно составляет 2—3 % приходной или расходной части уравне­ния. Однако у небольших озер (а тем более водохранилищ) 0реч может достигать 20—25 %.

Нагревание и охлаждение озер осуществляется главным обра­зом через их поверхность (солнечная радиация, эффективное излу­чение, теплообмен с атмосферой, потери теплоты на испарение). Передача теплоты по вертикали (от поверхности на глубину и на­оборот) происходит в озере вследствие вертикального перемешива­ния — конвективного и динамического.

  1.