Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
В формуле (VI.3) величина Z в мм слоя воды за известный промежуток времени, а потоки R, Р и В — в кал/см за тот же период. Число 60 выражает скрытую теплоту испарения, необходимую для перехода в пар 0,1 г воды.
Поток тепла в почве определяется по формуле
B = ~S, (VI.4)
где с — объемная теплоемкость почвы; S — величина, характеризующая изменение температуры в верхнем слое почвы за интервал времени т. Объемная
теплоемкость равна
с = сп6 -j-св<5И7, ккал/см3 • градус, (VI.5)
где сп — удельная теплоемкость частиц сухой почвы, кка л/г-градус; 6 — объемная масса сухой почвы при ненарушенной структуре, г/см3; св — удельная теплоемкость воды, принимаемая равной единице; W — средняя влажность почвы в слое 0—20 см в долях единицы, измеряемая периодически (3—4 раза в месяц).
Величина S вычисляется по данным измерений температуры почвы на глубипе 0 (поверхность почвы), 5, 10, 15 и 20 см по формуле
? = + (VI.6)
где
S0 = 20 X 0,082 At0; S5 = 20x0,333 Atb- S10 = 20x0,175 Д*10; S1& = 20X0,156 Д?15; S2n = 20X0,004 At20.
Величины At0, Дtb, At10, Д?15, Д?2о представляют собой разности между значениями температуры почвы, измеренными на соответствующих глубинах (z) в последующий и предыдущий сроки наблюдений.
Турбулентный поток тепла Р в дневное время при (R — — В) ^ 0,10 кал/см2-мин, положительных разностях температуры Д^^ОД0 и влажности воздуха Ае >= 0,1 мб определяется по формуле
S+umL • к^/«г-мин. (VI.7)
Если же наблюдается хотя бы одно из условий (R — В) << 0,10 кал/см2 X X мин, At < 0 или Ае «< 0, то расчет производится по формуле турбулентной диффузии
Р— 1,35/ег At, (VI.8)
где At = (?0,5 — t2), tQ 5 и t% — температура воздуха соответственно на высотах 0,5 и 2 м над поверхностью; Ае — (е0)6 — ег), е0<5 и еч — влажность воздуха в мб на уровнях 0,5 и 2 м; кг — коэффициент турбулентности (м2/с)> характеризующий интенсивность вертикального переноса на высоте L м от поверхности.
Значения коэффициента кг вычисляются по таблице, помещенной в Проекте технических указаний по расчету испарения с поверхности суши в зависимости от измеренной разности скорости ветра Ди = и2 — u0i5 и разности температуры At.
Данный метод позволяет определять испарение с открытых сравнительно ровных поверхностей, покрытых растительностью высотой до 20 см.
Средняя квадратическая ошибка метода при расчете испарения за декады и месяцы составляет около 15%, за отдельные сезоны (6—8 месяцев) и годы она снижается в 2—3 раза. За ряд лет в среднем ошибка не превышает нескольких процентов.
Испарение рассчитывается для каждого срока измерения метеоэлементов, но не по отдельным, а по усредненным данным измерений не менее чем за декаду. Этот способ позволяет одновременно установить среднесуточный ход испарения, среднюю за период суточную сумму испарения и сумму испаренття за весь период.
Для участков суши с высокой растительностью (более 20 см) начальный уровень отсчета высоты подвески датчиков температуры, влажности и скорости ветра (психрометров, анемометров) составляет примерно 2/3 высоты растений. Это правило сохраняется, пока растительность не достигнет высоты
1 м. Для растительности высотой более 1 м начальный уровень, от которого отсчитываются высоты подвески приборов, принимается равным высоте полога растительного покрова.
Метод расчета испарения по данным водного баланса основывается на учете осадков и влагозапасов в зоне аэрации. При этом возможен упрощенный вариант расчета, когда выпавшие осадки полностью впитываются в почвогрунты, не образуют склонового стока. Глубина просачивания дождевой воды не превышает глубины, до которой измерялась влажность почвы. Обычно эта глубина в период вегетации составляет 1 м.
Расчетной формулой является уравнение
Z^X + iyy^—Wi), (VI.9)
где Wx и W2 — влагозапасы в начале и конце расчетного интервала времени.
При достаточно точном знании исправленных осадков и 8—9-кратной повторности измерения влажности почвы ошибки определения месячных сумм испарения с сельскохозяйственных полей этим методом составляют около 15—20%. При равномерном выпадении осадков и однородных почвах допускается 4-кратная повторность измерения влажности почвы.
В лесостепной и степной зонах глубина отбора проб более 1 м, в полупустынной достигает 3 м. Этот метод при неглубоком залегании уровня грунтовых вод не применяется.
Для условий близкого к поверхности залегания грунтовых вод, которые могут расходоваться на сток и испарение, суммарное испарение целесообразно также определять балансовым методом, основанным па учете влагообмена во всей зоне аэрации и ее связи с зоной полного насыщения [см. (V.42)—(V.49)].
