Годовой термический цикл водоемов

При исследовании термического режима водоемов обычно исходят из его годового цикла, выделяя в нем по тем или иным критериям характерные периоды и фазы, в пределах которых схематизация термических процессов имеет свои особенности. Исследования условий формирования термического режима водохранилищ показали, что в основе деления годового термического цикла на отдельные периоды и фазы может лежать, например, перестройка структуры теплового баланса при смене знака некоторых его составляющих (в частности, S_о или S_к) (табл. 5.1.а).

Известно, что особенности формирования тепловых процессов любого водоема определяются главным образом поглощением и пропусканием лучистой энергии Солнца (радиационным теплообменом S_r , равным разности поглощенной водой суммарной солнечной радиации и эффективного излучения водной поверхности), процессами теплообмена с атмосферой и грунтом дна (затратами тепла на испарение S_и, конвективным теплообменом S_к и теплообменом между водой и грунтом ложа водохранилища S_д), притоком и оттоком тепла вследствие адвекции (суммарным адвективным потоком тепла S_п), количеством теплоты, приносимым водами притоков, грунтовыми или промышленными водами, теплотой, поступающей в водоем с осадками.

Сумма тепловых потоков, поступающих в водоем (водоток), уходящих из него и определяющих его тепловой баланс, может быть представлена в следующем виде:

S_å = S_r + S_и + S_к + S_д + S_п +…… (5.20)

В уравнении (5.20) S_r > 0, а остальные элементы могут иметь разные знаки.

В течение годового цикла значения отдельных составляющих уравнения (5.20) существенно меняются. Роль S_r значительна в весенне-летний период, а роль S_к - весной и осенью. Зимой наличие ледяного покрова полностью изолирует водные массы от многообразных связей с атмосферой (теплообмен, массообмен и обмен механической энергией), поэтому в этих условиях S_о = S_r + S_и + S_к » 0.

Особенности формирования термического режима водоема зависят главным образом от его проточности и морфометрических характеристик. Поэтому при анализе изменений температуры воды водоемы с термической точки зрения условно принято делить на мелкие и глубокие или на мелкие, глубокие и очень глубокие. Классификация водоемов по глубине проводится либо путем анализа и сопоставления численных значений специальных критериев, либо в соответствии с положениями, согласно которым к неглубоким (мелким) можно отнести водоемы с глубинами 15-25м, а к глубоким – водоемы, глубины которых превышают 30-40м.

Таблица 5.1а