Среднесуточные осадки. Атмосферные осадки. Виды атмосферных осадков

Что такое водяной пар? Какими свойствами он обладает?

Водяной пар – газообразное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха. Содержится в тропосфере. Образуется молекулами воды при её испарении. Водяной пар при охлаждении превращается в капли воды.

В какие сезоны года в вашей местности бывают дожди? В какие - снегопады?

Дожди выпадают летом, осенью, весной. Снегопады – зима, конец осени, начало весны.

По рисунку 119 сравните среднегодовое количество осадков в Алжире и во Владивостоке. Одинаково ли распределяются осадки по месяцам?

Годовое количество осадков в Алжире и Владивостоке практически одинаковое – 712 и 685 мм соответственно. Однако распределение их в течении года отличается. В Алжире максимум осадков приходится на конец осени и зиму. Минимум – на летние месяцы. Во Владивостоке большая часть осадков выпадает летом и в начале осени, минимум приходится на зиму.

Рассмотрите рисунок и расскажите о чередовании поясов с разным годовым количеством осадков.

В распределении осадков в целом наблюдаются изменения по направлению от экватора к полюсам. В широкой полосе вдоль экватора выпадает их наибольшее количество - свыше 2000 мм в год. В тропических широтах осадков очень мало - в среднем 250-300 мм, а в умеренных широтах их опять становится больше. При дальнейшем приближении к полюсам количество осадков вновь убывает до 250 мм в год и меньше.

Вопросы и задания

1. Как образуются осадки?

Атмосферные осадки - это вода, выпавшая на землю из облаков (дождь, снег, град) или непосредственно из воздуха (роса, иней, изморозь). Облака состоят из мельчайших капелек воды и кристалликов льда. Они настолько малы, что удерживаются потоками воздуха и не падают на землю. Но капельки и снежинки могут сливаться друг с другом. Тогда они увеличиваются в размерах, становятся тяжёлыми и падают па землю в виде атмосферных осадков.

2. Назовите виды атмосферных осадков.

Осадки бывают жидкие (дождь), твердые (снег, град, крупа) и смешанные (снег с дождем)

3. Почему столкновение теплого и холодного воздуха приводит к возникновению осадков?

При столкновении с холодным воздухом теплый воздух, вытесняемый тяжелым холодным, поднимается вверх, начинает охлаждаться. Водяной пар в теплом воздухе конденсируется. Это приводит к образованию облаков и осадков.

4. Почему в облачную погоду не всегда выпадают осадки?

Осадки выпадают, только если воздух перенасыщен влагой.

5. Как можно объяснить, что близ экватора осадков очень много, а в районах полюсов – очень мало?

Большое количество осадков выпадает близ экватора, поскольку из-за высоких температур происходит испарение большого количества влаги. Воздух быстро насыщается и выпадают осадки. У полюсов низкие температуры воздуха препятствуют испарению.

6. Какое количество осадков выпадает за год в вашей местности?

В европейской части России выпадет в среднем около 500 мм в год.

На сервере ВНИИГМИ-МЦД доступ к массиву данных, выборка данных по интересующим пользователя станциям, их просмотр и копирование обеспечиваются специализированной технологией ( ).
Авторы- канд. физ.-мат. наук В.М. Веселов и канд. техн. наук И.Р. Прибыльская.

Получить данные через новый сайт по технологии Web Аисори-М (режим опытной эксплуатации) :

Получить данные через старый сайт по технологии Web Аисори:

Ссылаться на массив:

Булыгина О.Н., Разуваев В.Н., Александрова Т.М.«ОПИСАНИЕ МАССИВА ДАННЫХ СУТОЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И КОЛИЧЕСТВА ОСАДКОВ НА МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ РОССИИ И БЫВШЕГО СССР (TTTR)»

Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014620942

http://сайт/data/162-temperature-precipitation#описание-массива-данных

Описание массива данных

Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014620942

Булыгина О.Н., Разуваев В.Н., Александрова Т.М.

ОПИСАНИЕ МАССИВА ДАННЫХ

СУТОЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И КОЛИЧЕСТВА ОСАДКОВ

НА МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ РОССИИ

И БЫВШЕГО СССР

(TTTR )

1. Введение

Первоначальная версия массива создавалась на базе перечня 223 станций на территории бывшего СССР, данные для которых публиковались в “Метеорологическом ежемесячнике СССР, часть 1 “Ежедневные данные””. Эта версия была подготовлена в рамках международного сотрудничества (ВНИИГМИ-МЦД, Россия; CDIAC, США) и была опубликована в CDIAC на CD-ROM(США) как NDP-040 .

Перечень станций России для новой версии архива составлен на основании Списка станций Росгидромета, включенных в Глобальную сеть наблюдений за климатом (утвержденного Руководителем Росгидромета 25 марта 2004г.) и Списка реперных метеорологических станций Росгидромета, подготовленного в Главной Геофизической Обсерватории им. А.И. Воейкова (исп. Зав. ОМРЭИ ГГО В.И.Кондратюк). Список станции и информация по ним содержится в наборе «Каталог станций».

Для некоторых станций информация заканчивается более ранними годами, так как:

• Станции закрыты (как на территории России, так на территории независимых государств, бывших республик СССР);
• Данные по станциям не представлены для подготовки “Метеорологического ежемесячника станций стран содружества независимых государств, часть 1 “Ежедневные данные””

Заведующему отделом климатологии Разуваеву Вячеславу Николаевичу:

• Почта: Россия, 240035, г. Обнинск, Калужской области, ул. Королева 6, ВНИИГМИ-МЦД, отдел климатологии,
• Email: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Ведущему программисту отдела климатологии Давлетшину Сергею Геннадьевичу:

• Email: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. "> Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

2. Описание формата данных

Массив состоит из 600 файлов данных в формате ASCII с именами вида:

IIIII.dat, где:

IIIII – синоптическийиндекс станции (индекс ВМО).

Записи в файлах данных упорядочены по возрастанию ключевых элементов:

Год;

Месяц;

День.

Описание формата записи приведено ниже в таблице 1.

Таблица 1

Формат записи в файлах данных

Номер поля	Позиция	Длина Поля	Наименование поля	Примечание
			Индекс ВМО станции	Фиксировано для файла
			Пробел
	7-10		Год
			Пробел
	12-13		Месяц
			Пробел
	15-16		День
			Пробел
			TFLAG - групповой признак качества для показателей температуры воздуха	См. Таблицу 2
			Пробел
	20-24		TMIN-минимальная температура воздуха за сутки
			Пробел
			QTMIN- признак качества для TMIN	См. Таблицу 3
			Пробел
	28-32		TMEAN - среднесуточная температура воздуха	В градусах Цельсия с точностью 0.1 градуса
			Пробел
			QTMEAN - признак качества для TMEAN	См. Таблицу 3
			Пробел
	36-40		TMAX - максимальная температура воздуха за сутки	В градусах Цельсия с точностью 0.1 градуса
			Пробел
			QTMAX - признак качества для TMAX	См. Таблицу 3
			Пробел
	44-48		R - суточная сумма осадков	В миллиметрах с точностью 0.1 мм
			Пробел
			CR - дополнительный признак к R	См. Таблицу 4
			Пробел

Фрагмент файла данных приведен ниже:

20674 2001 12 27 0 -23.2 0 -19.7 0 -17.3 0 8.0 0 0

20674 2001 12 28 0 -26.5 0 -25.1 0 -23.2 0 1.0 0 0

20674 2001 12 29 0 -32.5 0 -30.3 0 -26.4 0 0.0 2 0

20674 2001 12 30 0 -35.3 0 -34.3 0 -32.0 0 0.0 2 0

20674 2001 12 31 0 -35.1 0 -33.3 0 -31.5 0 0.0 2 0

TFLAG - групповой признак качества для показателей температуры воздуха введен в состав записи с целью проинформировать пользователей о наличии ошибочных данных в архивных источниках, на основании которых осуществлялось формирование массива. Над устранение этих ошибочных значений продолжается работа, которая, к сожалению, требует значительных временных затрат из-за необходимости обращения к первичным материалам наблюдений(книжкам КМ-1 на метеостанциях).

Таблица 2

Значения TFLAG (группового признака качества для характеристик температуры воздуха)

TFLAG	Кодируемая ситуация
	QTMIN	QTMEAN	QTMAX	Условия
				Без условий
				TMIN < TMEAN
				TMIN < TMAX
				TMEAN < TMAX
				TMIN < TMEAN < TMAX
				Если нарушено Хотя бы одно из соотношений: TMIN < TMEAN TMEAN < TMAX TMIN < TMAX

Таблица 3

Значения QTMIN, QTMEAN, QTMAX, QR

Q- флаги	Значения Q-флагов
	Значение достоверно
	Значение не согласуется с данными архива срочных наблюдений
	Значение забраковано или наблюдения не проводились.

Таблица 4

Значения CR

	измеренное количество осадков 0,1 мм и более
	осадки измерены за несколько дней
	измерения осадков производились, но осадков не было (R = 0)
	наблюдались только следы осадков (< 0,1 мм) (R = 0)
	значение забраковано или наблюдения не проводились.

На сервере ВНИИГМИ-МЦД доступ к массивам данных, выборка данных по интересующим пользователя станциям, их просмотр и копирование обеспечиваются специализированной технологией Аисори (). Авторы- канд. физ.-мат. наук В.М. Веселов, канд. техн. наук И.Р. Прибыльская.

3. Список литературы

1. Razuvayev V.N., Apasova E.G., Martuganov R.A., Steurer P., Vose R., 1993. Daily Temperature and Precipitation Data for 223 U.S.S.R. Stations. ORNL/CDIAC, Numerical data package – 040, Oak Ridge National laboratory, Oak Ridge, Tennessee, USA

Атмосферными осадками называют воду, которая из атмосферы выпадает на земную поверхность. Атмосферные осадки имеют и более научное название — гидрометеоры.

Измеряют их в миллиметрах. Для этого замеряют толщу воды, выпавшей на поверхность с помощью специальных приборов — осадкомеров. Если нужно измерить толщу воды на больших площадях, то используют метеорологические радиолокаторы.

В среднем наша Земля получает почти 1000 мм осадков ежегодно. Но вполне предсказуемо, что их количество выпавшей влаги зависит от многих условий: климата и режима погоды, рельефа местности и близости водоемов.

Виды атмосферных осадков

Вода из атмосферы выпадает на земную поверхность, находясь в двух своих состояниях — жидком и твердом. По этому принципу все атмосферные осадки принято делить на жидкие (дождь и роса) и твердые (град, иней и снег). Рассмотрим каждый из этих видов подробнее.

Жидкие атмосферные осадки

Жидкие атмосферные осадки попадают на землю в виде водяных капель.

Дождь

Испаряясь с поверхности земли, вода в атмосфере собирается в облака, которые состоят из мельчайших капель, размерами от 0,05 до 0,1 мм. Эти миниатюрные капельки в облаках с течением времени сливаются друг с другом, становясь все больше в размерах и заметно тяжелее. Визуально данный процесс можно наблюдать, когда белоснежное облако начинает темнеть и тяжелеть. Когда таких капель в туче становится слишком много, они проливаются на землю в виде дождя.

Летом дождь идет в виде крупных капель. Крупными они остаются потому, что нагретый воздух поднимается от земли. Вот эти восходящие струи и не дают каплям разбиваться в более мелкие.

Зато весной и осенью воздух намного прохладнее, поэтому в эти времена года дожди — моросящие. Причем, если дождь идет из слоистых облаков, его называют обложным, а если капли начинают падать из кунево-дождевых, то дождь превращается в ливень.

Ежегодно в виде дождя на нашу планету проливается почти 1 млрд. тонн воды.

В отдельную категорию стоит выделить морось . Этот вид осадков также выпадает из слоистых облаков, но капли ее настолько малы, а их скорость настолько ничтожна, что капельки воды кажутся подвешенными в воздухе.

Роса

Еще один вид жидких осадков, который выпадает в ночное время или рано утром. Капельки росы образуются из водяного пара. За ночь этот пар остывает, и вода из газообразного состояния превращается в жидкое.

Самые благоприятные условия для образования росы: ясная погода, теплый воздух и почти полное отсутствие ветра.

Твердые атмосферные осадки

Твердые осадки мы можем наблюдать в холодное время года, когда воздух охлаждается до такой степени, что капельки воды, находящиеся в воздухе, замерзают.

Снег

Снег также как и дождь, образуется в облаке. Затем, когда облако попадает в поток воздуха, в котором температура ниже 0°С, капельки воды в нем замерзают, становятся тяжелыми и выпадают на землю в виде снега. Каждая капелька застывает в виде своеобразного кристаллика. Ученые утверждают, что все снежинки имеют разную форму и найти одинаковые просто невозможно.

Кстати, снежинки падают очень медленно, так как почти на 95% состоят из воздуха. По этой же причине они белого цвета. А хрустит снег под ногами потому, что ломаются кристаллики. И наш слух способен уловить этот звук. Зато для рыб настоящее мучение, так как снежинки, падающие на воду, издают высокочастотный звук, который рыбы слышат.

Град

выпадает только в теплое время года, особенно, если накануне было очень жарко и душно. Прогретый воздух сильными потоками устремляется вверх, унося с собой испарившуюся воду. Образуются тяжелые кучевые облака. Затем, под воздействием восходящих потоков капельки воды в них тяжелеют, начинают замерзать и обрастать кристаллами. Вот эти комочки кристаллов и устремляются на землю, по пути увеличиваясь в размерах за счет слияния с каплями переохлажденной воды в атмосфере.

Нужно учитывать, что такие ледяные "снежки" устремляются на землю с невероятно быстротой, а потому град способен пробить шифер или стекло. Град наносит большой урон сельскому хозяйству, поэтому самые "опасные" тучи, которые готовы разразиться градом, разгоняют с помощью специальных пушек.

Иней

Иней, как и роса, образуется из водяного пара. Но в зимние и осенние месяцы, когда уже достаточно холодно, капельки воды замерзают и потому выпадают в виде тонкого слоя ледяных кристаллов. А не тают они потому, что земля остывает еще больше.

Сезоны дождей

В тропиках и очень редко в умеренных широтах наступает такое время года, когда выпадает непомерно большое количество осадков. Этот период называют сезоном дождей.

В странах, которые расположены в этих широтах, не бывает суровых зим. Зато весна, лето и осень стоят неимоверно жаркие. За этот жаркий период накапливается огромное количество влаги в атмосфере, которая и выливается затем в виде затяжных дождей.

В зоне экватора сезон дождей наступает два раза в год. А в тропическом поясе, южнее и севернее экватора, такой сезон случается лишь один раз в году. Связано это с тем, что пояс дождей постепенно курсирует с юга на север и обратно.

Годовое количество осадков . Образование осадков и их количество на любой территории зависит от трех основных условий: влагосодержания воздушной массы, ее температуры и возможности восхождения. Эти факторы, действуя совместно, создают довольно сложную картину географического распределения осадков.
На территории Русской равнины наибольшее количество осадков (600–700 мм/год) выпадает в полосе 50–65°, с. ш. В этих широтах в течение всего года активно развиваются циклонические процессы, и переносится наибольшее количество влаги с Атлантики. Кроме того, увеличению осадков способствует наличие цепи возвышенностей (Среднерусская, Смоленско-Московская, Валдайская, Северные Увалы). К северу и к югу от этой зоны количество осадков постепенно уменьшается. На Кольском полуострове, в Архангельской области, Республике Коми и Республике Карелия годовое количество осадков составляет 400–550 мм/год. На арктическом побережье оно уменьшается до 350–370 мм/год. «Островами» повышенного количества осадков на севере Европейской части России являются Хибины (800–1000 мм/год) и Тиманский кряж (600–630 мм/год). К югу от зоны повышенного количества осадков, т.е. южнее 50° с. ш., четко прослеживается уменьшение осадков с северо-запада на юго-восток. Если на Окско-Донской равнине годовое количество осадков составляет 520–580 мм/год, то в нижнем течении Волги оно уменьшается до 200–350 мм/год.

Урал, разделяющий Русскую и Западно-Сибирскую равнины, создает меридионально вытянутую полосу повышенных сумм осадков на подветренной стороне и на вершине хребта. На Северном Урале выпадает осадков 800–900 мм/год, на Среднем и Южном Урале – 600–700 мм/год. На некотором расстоянии за хребтом проходит полоса меньшего количества осадков.

Аналогично широтному распределению осадков на Русской равнине, на территории Западной Сибири на широтах 60–65° с.ш. располагается зона повышенного количества осадков. Однако, она уже чем на Европейской части России и осадков здесь выпадает меньше, так как воздушные потоки с Атлантики теряют над Уралом часть своей влаги. В среднем течении реки Обь, в районе Ханты-Мансийска годовое количество осадков составляет 550–600 мм/год. К югу и северу от этой полосы количество осадков уменьшается. На арктическом побережье Западной Сибири годовые суммы осадков не превышают 300–350 мм/год. Практически столько же осадков выпадает на юге Западной Сибири. Однако, по сравнению с Русской равниной, область малых сумм осадков здесь значительно сдвинута к северу. На одной и той же широте (55° с.ш.) в Смоленске за год выпадает 690 мм осадков, а в Омске практически в два раза меньше – 368 мм/год.

На территории Среднесибирского плоскогорья наблюдается постепенное уменьшение осадков с запада на восток. Наибольшее количество осадков здесь выпадает на плато Путорана и на Енисейском кряже (500–600 мм/год). К востоку, включая долину реки Лена и низовья реки Алдан, количество осадков заметно уменьшается, особенно в холодный период. В обширной котловине, расположенной в центре Центрально- Якутской низменности, закрытой плоскогорьем от западных ветров, осадки составляют всего 250–300 мм/год, что характерно для степных и полупустынных районов. Уменьшение осадков прослеживается и к югу, вплоть до Забайкалья. Саяны, горы Прибайкалья и, частично, Забайкалья достаточно интенсивно увлажняются осадками из воздушных масс, поступающих с акватории Тихого океана, особенно летом и осенью. Годовые суммы осадков составляют здесь 500–550 мм. На северо-востоке Сибири чередование горных хребтов, плато, межгорных котловин и низменностей создает чрезвычайно пеструю картину распределения осадков. Наибольшее количество осадков в этом районе выпадает на западных склонах Верхоянского хребта (350–450мм/год). В районе Колымской низменности и на побережьях и Восточно-Сибирского годовые суммы осадков не превышают 200–250 мм. Очень сухими являются и межгорные котловины, разделяющие Верхоянский хребет, хребет Черского и Момский хребет.

Далее на восток, по мере приближения к окраинным морям Тихого океана, годовое количество осадков возрастает. Зимой на материковой части господствуют сухие и холодные континентальные воздушные массы, а летом – влажный тихоокеанский воздух умеренных широт. Минимальные суммы осадков в этом районе (200–250 мм/год) отмечаются на побережье . На побережьях Берингова и годовые суммы осадков возрастают до 550–600 мм/год. Однако, надо отметить, что здесь даже на небольшом расстоянии количество осадков может значительно различаться. На восточных склонах прибрежных хребтов, которые являются наветренными для влажного летнего муссона (хребты Джугджур, Колымский, Корякский), количество осадков составляет 600–700 мм/год. Менее увлажненными являются их западные склоны, где годовое количество осадков не превышает 300–400 мм. На восточных склонах Буреинского хребта выпадает 750–850 мм осадков в год. Западнее, в долине реки Зея, где влияние летнего муссона уже менее ощутимо, годовое количество осадков постепенно уменьшается до 550–650 мм/год. В Приморском крае определяющее влияние на географическое распределение осадков оказывает хребет Сихотэ- Алинь. В этом регионе наиболее интенсивные осадки выпадают на побережье и склонах Сихотэ-Алиня (850–950 мм/год). Большое количество осадков приносят сюда летом частые южные циклоны и . В центральной части Сихотэ-Алиня, в закрытых долинах и котловинах, количество осадков уменьшается на 150–200 мм/год по отношению к открытым вершинам и склонам. В направлении озера Ханка количество осадков сокращается до 550–600 мм/год. Частные циклоны, высокое влагосодержание воздуха и гористый рельеф острова Сахалин и Курильских островов делают этот регион одним из самых увлажненных в России. На Сахалине годовое количество осадков постепенно уменьшается с юга (900–1000 мм/год) на север и к долине реки Поронай (350–650 мм/год). На Курильских островах оно повсюду превышает –1000 мм/год.

Годовой ход количества осадков иллюстрируется картами сумм осадков в центральные месяцы календарных сезонов. На севере Европейской части России минимальное месячное количество осадков обычно приходится на февраль –март. Непосредственно на побережье арктических морей минимум осадков чаще наступает в марте–апреле. Максимальное количество осадков на севере Европейской части России выпадает в августе на арктическом побережье, и в сентябре – в предгорьях Урала. Осенью суммы осадков на береговой полосе больше, чем в удалении от неё. В течение остальной части года вблизи крупных водоёмов количество осадков уменьшается. Аналогичный годовой ход осадков, но на фоне большего количества осадков, наблюдается и на северо-западе России, правда, летний максимум в августе выражен более четко. В центре Европейской части России минимум осадков приходится на февраль–март. Максимальное количество осадков здесь чаще приходится на июль.

В Поволжье годовой ход осадков выражен слабо, количество осадков мало меняется от месяца к месяцу. Небольшой рост осадков заметен лишь в июле. На нижней Волге и Северном Кавказе наблюдается тенденция к появлению двух максимумов осадков в течение года: в мае–июне и в ноябре–декабре. Эти максимумы близки по величине и почти не меняются от года к году.

На Черноморском побережье Кавказа четко выражен зимний максимум осадков. Он почти в два раза превышает летний. На северо западном побережье максимальное количество осадков выпадает осенью (сентябрь–ноябрь), минимальное – в весенне-летний период.

На Урале годовой ход осадков заметно меняется, как при движении с севера на юг, так и с запада на восток. На западных склонах Урала максимальное количество осадков выпадает в июле. При этом весь период с июня по сентябрь характеризуется значительным количеством осадков (более 50 мм в месяц). За Уралом максимум также приходится на июль. Однако на фоне общего уменьшения осадков в ‘тени’ Урала он выражен более четко. Минимум осадков повсюду в этом районе наблюдается в феврале–марте, причем за Уралом количество осадков в эти месяцы составляет лишь 10–20% от летнего максимума.

Аналогичная форма годового хода осадков (четко выраженный максимум в июле и минимум – в феврале–марте) сохраняется и на равнинной части Западной Сибири. На западных склонах Алтая и Кузнецкого Алатау максимум осадков приходится на осень (октябрь–ноябрь). Однако значительное количество осадков выпадает и летом. Внутри горной страны максимальное количество осадков выпадает в июле–августе, а минимальное – в январе–феврале. Годовой ход осадков в этих горных системах отличается резкостью перехода от малых зимних осадков к значительным летним осадкам, что вообще свойственно континентальному климату.

В Восточной Сибири, на побережьях арктических морей максимальное количество осадков выпадает в августе–сентябре. При движении на юг время наступления максимума постепенно смещается на июль. На берегах озера Байкал заметно появление второго, меньшего по величине, максимума в ноябре. Минимальное количество осадков на всей территории Восточной Сибири приходится на февраль–март. Сходная форма годового хода количества осадков с максимумом в июле наблюдается во внутренних районах северо-восточной Азии. На побережье максимум осадков приходится на август.

В районах Дальнего Востока, где господствует муссонная циркуляция, годовой ход осадков также отличается значительной неравномерностью. На материке максимальное количество осадков выпадает в августе, часто составляя более 100 мм в месяц. Минимум осадков в этом районе чаще всего наблюдается в январе–феврале. При этом он не превышает 8–10 мм в месяц. На острове Сахалин максимальное количество осадков выпадает в сентябре. Однако в некоторых случаях наблюдается и второй, зимний, максимум осадков, преимущественно в декабре. Минимум осадков приходится на февраль.

Очень разнообразны формы годового хода осадков на Камчатке. Внутренние районы полуострова имеют максимум осадков в июле–августе, минимум – в марте. Прибрежные районы характеризуются двухвершинной формой годового хода, причём осенне-зимний максимум, в ноябре–декабре, значительно превышает весенний, в марте–апреле. Минимальное количество осадков здесь выпадает в феврале. Аналогичная форма годового хода количества осадков наблюдается и на Курильских островах.

Таким образом, наибольшая амплитуда годового хода осадков на территории России (30% от годового количества осадков) наблюдается в Забайкалье, на Среднесибирском плоскогорье, в Центральной Якутии, а также в прибрежных районах Дальнего Востока. Наиболее ровный годовой ход осадков наблюдается в средней полосе Европейской части России (50–60° с.ш.), его амплитуда не превышает 5–10%.

Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях:

Исходные данные:

Река Сура, пункт г.Пенза, площадь водосбора F = 15400 км 2 , залесенность 27%, заболоченность 1%. Среднемноголетнее количество осадков х 0 =666 мм.

Таблица 1. Среднемесячные и среднегодовые расходы и модули стока.

Период наблюдений (годы) с 1963 по 1972 год.

Сентябрь

М л/с · км 2

М а л/с · км 2

Бассейн-аналог - река Сура,с.Кадышево

Средняя многолетняя величина годового стока (норма) М о а = 3,7 л/с · км 2 , С v = 0,28

Многолетнее: U бр = 1500 млн. м 3 , Р = 80%, r = 0.

1. Определить среднюю многолетнюю величину (норму) годового стока при наличии данных наблюдений.

У нас имеются исходные данные: среднегодовые расходы воды,при этом для уменьшения объёма расчётов период наблюдений был сокращён до 10 лет.

Нормой гидрологических величин называется среднее арифметическое значение характеристик гидрологического режима за многолетний период такой продолжительности, при увеличении которой полученное среднее значение существенно не меняется.

При наличии длительных (50 - 80 лет) наблюдений и неизмененных физико-географических и хозяйственных условий, а также, если период наблюдений включает не менее двух полных циклов колебаний водности реки, величина среднего многолетнего стока вычисляется по формуле:

где Qi - средний годовой стока за i-й год;

n - число лет наблюдений.

Определяем среднюю многолетнюю величину годовых расходов реки Сура, пункт г.Пенза по данным

Напомним, что расход воды - это объём воды, протекающей через живое сечение потока в единицу времени.

Полученную норму в виде среднего многолетнего расхода воды требуется выразить через другие характеристики стока : модуль, слой, объём и коэффициент стока.

· Модуль стока - количество воды, стекающее с единицы площади водосбора в единицу времени.

Средний многолетний модуль стока вычисляем по соотношению:

л/с · км 2 , (2)

где F - площадь водосбора, км 2 (приложение 1).

· Объём стока - объём воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени.

Вычисляем средний многолетний объём стока за год:

где Т - число секунд в году, равное 31,54 · 106 с.

· Слой стока - количество воды, стекающее с водосбора за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя, равномерно распределённого по площади этого водосбора. Слой стока выражается в мм.

Средний многолетний слой стока вычисляем по зависимости:

мм/год. (4)

· Коэффициент стока - отношение величины (объёмы или слоя) стока к количеству выпавших на площадь водосбора осадков, обусловивших возникновение стока.

Средний многолетний коэффициент стока:

где х 0 - средняя многолетняя величина осадков в год, мм. Оценка репрезентативности (достаточности) ряда наблюдений определяется величиной относительной средней квадратической ошибки средней многолетней величины (нормы) годового стока, вычисляемой по формуле:

где С v - коэффициент изменчивости (вариации) годового стока; длина ряда считается достаточной для определения Q 0 , если? 510%. Величина среднего стока при этом называется нормой стока.

Определить коэффициент изменчивости (вариации) Сv годового стока.

Коэффициент изменчивости С v характеризует отклонения стока за отдельные годы от нормы стока; он равен:

где? Q - среднеквадратическое отклонение годовых расходов от нормы стока.

Если n < 30, то

Если сток за отдельные годы выразить в виде модульных коэффициентов,

а при n < 30

Составляем таблицу для подсчёта С v годового стока реки Сура пункт г.Пенза

Данные для подсчёта С v

		Годовые расходы Qi , м3/с

Коэффициент изменчивости С v годового стока реки Сура, пункт г.Пенза равен:

Относительная средняя квадратическая ошибка средней многолетней величины годового стока реки Сура за период с 1963 по 1972гг. (10 лет) равна:

Относительная средняя квадратическая ошибка коэффициента изменчивости С v при его определении методом моментов равна:

В рассматриваемом примере

Длина ряда считается достаточной для определения Q 0 и C v , если, а. Величина среднего годового стока при этом условии называется нормой стока.

Вывод : В нашем примере находится в пределах допустимого, а больше допустимой ошибки. Значит, ряд наблюдений недостаточный, необходимо удлинить его.

2. Определить норму стока при недостатке данных методом гидрологической аналогии.

Река-аналог выбирается по:

ь сходству климатических характеристик;

ь синхронности колебаний стока во времени;

ь однородности рельефа, почвогрунтов, гидрогеологических условий, близкой степени покрытости водосбора лесами и болотами;

ь соотношению площадей водосборов, которые не должны отличаться более чем в 10 раз;

ь отсутствию факторов, искажающих сток (строительство плотин, изъятие и сбросы воды).

Река-аналог должна иметь многолетний период гидрометрических наблюдений для точного определения нормы стока и не менее 6 лет параллельных наблюдений с изучаемой рекой.

Строим на миллиметровке график связи модулей исследуемой реки и реки-аналога. За годы параллельных наблюдений наносим точки в виде кружочков диаметром 1мм, справа записываем порядковый номер года. График строим в виде прямой линии усредняющей точки. Зависимости считаются удовлетворительными, если отклонения большей части точек от средней линии не превышают 15%. Затем, зная норму стока реки-аналога М о а = 3,7 л/с · км 2 , определяем норму стока, выраженную через модуль изучаемой реки, и вычисляем норму стока через расход.

По графику связи среднегодовых модулей стока р.Сура, пункт г.Пенза и р.Сура, с.Кадышево М о = 2,9 л/с · км 2 .

Коэффициент изменчивости годового стока вычисляем по формуле

где Cv - коэффициент изменчивости стока в расчётном створе;

C vа - в створе реки-аналога;

М 0а - среднемноголетняя величина годового стока реки-аналога;

А - тангенс угла наклона графика связи.

В рассматриваем примере:

Окончательно принимаем:

М 0 = 2,9 л/с · км 2 ,

Q 0 = 44,66 м 3 /с,

3. Построить и проверить кривую обеспеченности годового стока.

Для характеристики возможных колебаний стока за длительный период и определения расчётных расходов в гидрологии применяют аналитические кривые обеспеченности: биноминальную кривую обеспеченности и кривую трехпараметрического гамма-распределения. Они определяются следующими параметрами:

ь - средней величиной,

ь С v - коэффициентом изменчивости (вариации),

ь С s - коэффициентом асимметрии.

В работе требуется построить кривую обеспеченности годового стока, воспользовавшись кривой трёхпараметрического гамма-распределения. Для этого необходимо рассчитать три параметра:

ь Q 0 - среднюю многолетнюю величину (норму) годового стока,

ь С v - коэффициент изменчивости (вариации) годового стока,

ь С s - коэффициент асимметрии годового стока.

Используя результаты расчётов первой части работы для р.Сура, пункт г. Пенза, имеем Q 0 = 44,66 м 3 /с, С v = 0,35.

Коэффициент асимметрии С s характеризует несимметричность гидрологического ряда и определяется путём подбора, исходя из условия наилучшего соответствия аналитической кривой с точками фактических наблюдений; для рек, расположенных в равнинных условиях, при расчёте годового стока наилучшие результаты дает соотношение С s = 2С v . Поэтому понимаем для р.Сура, пункт г.Пенза: С s = 2С v = 2 · 0,35 = 0,70 с последующей проверкой.

Ординаты кривой определяем в зависимости от коэффициента С v (в примере С v =0,35) по таблицам, составленным С.Н. Крицким и М.Ф. Менкелем для С s = 2С v Для повышения точности кривой необходимо учитывать сотые доли С v и провести интерполяцию между соседними столбцами цифр (таблица 2).

§ для Р = 0,01

§ для Р = 0,1

§ для Р = 1

§ для Р = 5

§ для Р = 10

§ для Р = 25

§ для Р = 50

§ для Р = 75

§ для Р = 80

§ для Р = 90

§ для Р = 95

§ для Р = 99

Таблица 2

Обеспеченность, Р %

Ординаты кривой

Обеспеченностью гидрологической величины называется вероятность превышения рассматриваемого значения гидрологической величины среди совокупности всех возможных её значений.

По данным таблицы 2 на миллиметровке форматом 203288 мм 2 строим теоретическую кривую обеспеченности, откладывая по оси абсцисс Р (1 см - 5%), а по оси ординат - К р. Построенная кривая в верхней и нижней частях имеет большую кривизну, что затрудняет пользование ею. Кривая обеспеченности на клетчатке вероятностей (рис.2) имеет более плавный вид и удобна в использовании.

Построив кривую обеспеченности на клетчатке вероятностей, проверяем её данные фактических наблюдений. Для этого модульные коэффициенты годовых расходов (из табл.1, графа 4) располагаем по убыванию в таблице 3 и для каждого из них вычисляем его фактическую обеспеченность по формуле:

Р = m / (n + 1) · 100%, (12)

где Р - обеспеченность члена ряда, расположенного в порядке убывания;

m - порядковый номер члена ряда;

n - число членов ряда.

Таблица 3.

	Модульные коэффициенты по убыванию К	Фактическая обеспеченность	Годы соответствующие К

Вывод: Как видно на рис.2, нанесённые точки усредняют теоретическую кривую; значит, кривая построена правильно и соотношение С s = 2C v соответствует действительности. В противном случае необходимо изменить соотношение С s к C v и вновь построить теоретическую кривую обеспеченности.

4. Рассчитать внутригодовое распределение стока методом компоновки для целей орошения с расчётной вероятностью превышения Р = 80%. Для расчёта используем исходные данные среднемесячные расходы воды (приложение 1). Расчёт делится на две части: межсезонное распределение, имеющее наиболее важное значение; внутрисезонное распределение (по месяцам и декадам), устанавливаемое с некоторой схематизацией. Межсезонное распределение. В зависимости от типа внутригодового распределения стока год делится на два периода: многоводный и маловодный (межень). В зависимости от цели использования один из них назначается лимитирующим. Лимитирующий - это наиболее напряжённый с точки зрения водохозяйственного использования период (сезон). Для целей осушения лимитирующим периодом является многоводный; Для целей орошения, энергетики - маловодный. В период включается один или два сезона. На реках с весенним половодьем для целей орошения выделяются: многоводный период (он же сезон) - весна; и маловодный (лимитирующий) период, включающий в себя сезоны - лето - осень и зима, причём лимитирующим сезоном при орошении является лето - осень (при энергетическом использовании - зима).

Расчёт выполняется по гидрологическим годам, т.е. по годам, начинающимся с многоводного сезона. Сроки сезонов назначаются едиными для всех лет наблюдений с округлением их до целого месяца. Продолжительность многоводного сезона назначается так, чтобы в границах сезона помещалось половодье как в годы с наиболее ранним сроком наступления, так и с наиболее поздним сроком окончания.

В задании продолжительность сезона, можно принять следующий:

• · весна (апрель, май, июнь);
• · лето - осень (июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь);
• · зима (декабрь и январь, февраль, март следующего года).

Величина стока за отдельные сезоны и периоды определяется суммой среднемесячных расходов (таблица 4). В последнем году к расходу за декабрь прибавляются расходы за три месяца (I, II, III) первого года.

При расчёте по методу компоновки внутригодовое распределение стока принимается из условия равенства вероятности превышения стока за год, стока за лимитирующий период и внутри его за лимитирующий сезон. Поэтому необходимо определить расходы заданной проектом обеспеченности (в задании Р = 80%) для года, лимитирующих периода и сезона. Следовательно, требуется рассчитать параметры кривых обеспеченности (Q o , C v и C s) для лимитирующих периода и сезона (для годового стока параметры вычислены в первой части задания). Вычисления производятся методом моментов в табл.4 по схеме, изложенной выше для годового стока (см. табл.1).

Таблица 4. Расчёт внутригодового распределения стока методом компоновки (межсезонное распределение). река Сура, пункт г.Пенза по данным с 1963 по 1972 гг. (10 лет).

Расходы за лимитирующий сезон лето - осень

Сток лето - осень

Расходы за сезон весна

Весеннийсток

§ Параметры кривой обеспеченности для годового стока.

гидрологический сток орошение

; С s = 2С v = 2 · 0,27= 0,54.

Определяем ординату кривых трехпараметрического гамма-распределения для С v годового стока:

§ Параметры кривой обеспеченности для лимитирующего периода.

С s = 2С v = 2 · 0,18 = 0,36

Определяем ординату кривых трехпараметрического гамма-распределения для С v меженного стока:

§ Параметры кривой обеспеченности для лимитирующего сезона.

; С s = 2С v = 2 · 0,26 = 0,52

Определяем ординату кривых трехпараметрического гамма-распределения для Сv стока лета - осени:

Определяем расчетные расходы по формулам:

годового стока Q рас год = · 12 · Q o , (13)

Q рас год = 0,70 · 12 · 44,66 = 375,144 м 3 /с;

лимитирующего периода Q рас меж = · Q меж, (14)

Q рас.меж = 0,85 · 222,39 = 189,03 м 3 /с;

лимитирующего сезона Q рас ло = · Q ло, (15)

Q рас ло = 0,77 · 121,14 = 93,28 м 3 /с.

Где,- ординаты кривых трехпараметрического гамма-распределения, снятые с таблицы соответственно для С v годового стока, С v меженного стока и С v для лета - осени.

Одним из основных условий метода компоновки, является равенство:

Q рас год = ? Q рас сез.

Однако это равенство нарушится, если расчётный сток за нелимитирующие сезоны определять также по кривым обеспеченности (ввиду различия параметров кривых).

Поэтому расчётный сток за нелимитирующий период (в задании - за весну) определяем по разности:

Q рас вес = Q рас год - Q рас меж (16)

Q рас вес = 375,14-189,03 = 186,11 м 3 /с.

А за нелимитирующий сезон (в задании - зима) определяем по разности:

Q рас зим = Q рас меж - Q рас ло (17)

Q рас зим = 189,03 - 93,28 = 95,75 м 3 /с.

Внутрисезонное распределение - принимается осредненным по каждой из трех групп водности:

• · Многоводная группа, включающая годы с обеспеченностью стока за сезон Р
• · Средняя по водности 33
• · Маловодная Р > 66%.

Для выделения лет, входящих в отдельные группы водности, необходимо суммарные расходы за сезоны расположить по убыванию и подсчитать их фактическую обеспеченность (пример - табл.4). Так как расчетная обеспеченность (Р=80%) соответствует маловодной группе, дальнейший расчет можно производить для лет, входящих в маловодную группу (табл.5).

Для этого в графу «Суммарный сток» выписать расходы по сезонам, соответствующие обеспеченностям Р > 66%, а в графу «Годы» - записать годы, соответствующие этим расходам.

Среднемесячные расходы внутри сезона расположить в убывающем порядке с указанием календарных месяцев, к которым они относятся (табл.5). Таким образом, первым окажется расход за наиболее многоводный месяц, последним - за маловодный месяц.

Для всех лет произвести суммирование расходов отдельно за сезон и за каждый месяц. Принимая сумму расходов за сезон за 100%, определить процент каждого месяца А%, входящего в сезон, а в графу «Месяц» записать наименование того месяца, который повторяется наиболее часто. Если повторений нет, выписать любой из встречающихся, но так, чтобы каждый месяц, входящий в сезон, имел свой процент от сезона.

Затем, умножая расчётный расход за сезон, определённый в части межсезонного распределения стока (табл.4.), на процентную долю каждого месяца А% (табл.5), вычислить расчётный расход каждого месяца. Например:

По данным табл.5 графы «Расчетные расходы по месяцам» на миллиметровке построить расчётный гидрограф Р - 80% изучаемой реки (рис.3).

Таблица 5. Вычисление внутрисезонного распределения стока. р. Сура, пункт г.Пенза.

Суммарный сток

Среднемесячные расходы по убыванию

За весенний сезон

За летнее - осенний сезон

За зимний сезон

Расчетные расходы по месяцам

Примечание. Чтобы получить объёмы стока в млн.м 3 , следует расходы умножить: а) для 31-дневного месяца на коэффициент 2,68; б) для 30-дневнего месяца - 2,59; в) для 28-дневнего месяца - 2,42.

5. Определить расчетный максимальный расход талых вод Р = 1% при отсутствии данных гидрометрических наблюдений.

Определяют расчетный максимальный расход талых вод Р = 1% при отсутствии данных гидрометрических наблюдений по формуле:

• § Q p - расчетный мгновенный максимальный расход талых вод заданной обеспеченности Р, м 3 /с;
• § М р - модуль максимального расчетного расхода заданной обеспеченности Р, м 3 /с·км 2 ;
• § h p - расчетный слой половодья, см;
• § F - площадь водосбора, км 2 ;
• § n - показатель степени редукции зависимости
• § К о - параметр дружности половодья;
• § ? 1 и? 2 - коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов рек, зарегулированных озерами (водохранилищами) и в залесенных и заболоченных бассейнах;
• § ? - коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов при Р = 1%; ? = 1;
• § F 1 - дополнительная площадь водосбора, учитывающая снижение редукции, км 2 , принимается по приложению 3.

Параметр К о определяется по данным рек - аналогов, в контрольной работе К о выписывается из приложения 3. Параметр n 1 зависит от природной зоны, определяется из приложения 3.

Расчетный слой стока половодья вычисляется по формуле:

h p =К р ·, (20)

• § К р - ордината аналитической кривой трехпараметрического гамма-распределения заданной вероятности превышения, определяется по приложению 2 в зависимости от С v = 0,26 ,при C s =2C v =2 · 0,26 = 0,52 с точностью до сотых интерполяций между соседними столбцами;
• § - средний слой половодья, устанавливается по рекам - аналогам или интерполяцией, в контрольной работе - по приложению 3.

Коэффициент?, учитывающий снижение максимального стока рек, зарегулированных проточными озерами, следует определять по формуле:

1/(1+Сfоз), (21)

• § С - коэффициент, принимаемый в зависимости от величины среднего многолетнего слоя весеннего стока;
• § f оз - средневзвешенная озерность.

Так как в расчетных водосборах нет проточных озер, а расположенная вне главного русла f оз < 2%, принимаем? = 1. Коэффициент? 1 , учитывающий снижение максимальных расходов воды в залесенных водосборах, определяется по формуле:

• § n 2 - коэффициент редукции принимается по приложению 3.
• § ? 1 - коэффициент, зависит от природной зоны, расположения леса на водосборе и общей залесенности f л в %, выписывается по приложению 3.

Коэффициент? 2 , учитывающий снижение максимального расхода воды заболоченных бассейнов, определяется по формуле:

• § ? - коэффициент, зависящий от типа болот, определяется по приложению 3;
• § f ? - относительная площадь болот и заболоченных лесов и лугов в бассейне, %.

По приложению 3, определяем F 1 = 2 км 2 ; = 80 мм; С v = 0,40; n 1 = 0,25; ? = 1, К о =0,022; ? 1 = 1,20; n 2 = 0,20; ? = 0,8;

По приложению 2, определяем: К р = 2,51;

h p = К р ·= 2,51 · 80 = 200 мм;

← Вернуться