3 Практическая работа №3
3. Расчет толщины льда с помощью метода о. Девика
Толщина льда рассчитывается методом О. Девика по формуле:
(3.1)
где - искомая толщина льда, м; - начальная толщина льда, м; ; и - коэффициенты теплопроводности льда и снега, Вт/(м оС); - толщина снега на льду, м; - коэффициент теплообмена льда или снега с атмосферой, Вт/(м оС); ( ) – средняя за расчетный интервал времени температура воздуха, оС; – удельная теплота ледообразования, равная 335 кДж/кг; - плотность льда, 910 кг/м3; - продолжительность расчетного интервала времени, с.
Для расчета коэффициента теплопроводности
снега
предложено несколько формул. Наиболее
распространение имеет формула В. В.
Пиотровича:
, (3.2)
где
- плотность снега, кг/м3.
Коэффициент теплообмена определяется по эмпирическим формулам О. Девика в зависимости от средней скорости ветра за время :
1) при наличии снега:
; (3.3)
2) при отсутствии снега:
, (3.4)
где u – скорость ветра, м/с (Гидрофизика…, 2010).
Прогноз считается эффективным, если . Погрешности за каждый период составляют: за 1977-1978 гг. - Δhл=15 %, за 1978-1979 гг. - Δhл=31 %, за 1979-1980 гг. - Δhл=41 %, за 1980-1981 гг. - Δhл=44 %, за 1981-1982 гг. - Δhл=25 %, за 1982-1983 гг. - Δhл=61 %. В среднем для сезонов прогноз считается не эффективным. Однако при расчетах нарастания льда за сравнительно короткие промежутки времени, например в начале ледостава, применение формул 3.1 может привести к заметным ошибкам вследствие отклонения значений метеорологических элементов от принятых значений при средних условиях, что и произошло в данном случае для р. Бирюса. Прогнозы для первого месяца сезонов, когда происходит ледостав, неэффективен, но для остальных месяцев его можно применять.
Таблица 3.1 - Расчет толщины льда методом О. Девика - р. Бирюса п. Нерой
Год |
Месяц |
-t2, оС |
u, м/с |
hс, м |
ρc, кг/м3 |
hл0, м |
τ, с |
λл, Вт/(м оС) |
λс, Вт/(м оС) |
α, Вт/(м С) |
А |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
1977 |
XII |
20,7 |
0,5 |
0,09 |
208 |
0,36 |
2678400 |
2,22 |
0,19 |
20,84 |
1,15 |
0,46 |
0,61 |
32 |
1978 |
I |
19,1 |
1,0 |
0,13 |
218 |
0,61 |
2678400 |
2,22 |
0,21 |
26,57 |
1,47 |
0,65 |
0,78 |
20 |
|
II |
20,4 |
1,1 |
0,26 |
257 |
0,78 |
2419200 |
2,22 |
0,28 |
27,57 |
2,16 |
0,81 |
0,90 |
11 |
|
III |
11,1 |
1,6 |
0,10 |
210 |
0,90 |
2678400 |
2,22 |
0,20 |
32,12 |
1,20 |
0,95 |
1,00 |
5 |
|
IV |
1,5 |
1,8 |
0,01 |
188 |
1,00 |
2592000 |
2,22 |
0,16 |
33,76 |
0,20 |
0,98 |
1,02 |
4 |
|
XI |
13,4 |
0,5 |
0,01 |
188 |
0,00 |
2592000 |
2,22 |
0,16 |
20,84 |
0,24 |
0,24 |
0,51 |
112 |
|
XII |
22,5 |
0,6 |
0,11 |
213 |
0,51 |
2678400 |
2,22 |
0,20 |
22,10 |
1,32 |
0,47 |
0,73 |
56 |
1979 |
I |
25,6 |
1,5 |
0,22 |
244 |
0,73 |
2678400 |
2,22 |
0,25 |
31,26 |
1,99 |
0,79 |
0,91 |
15 |
|
II |
17,1 |
1,4 |
0,22 |
244 |
0,91 |
2419200 |
2,22 |
0,25 |
30,38 |
2,00 |
1,03 |
1,01 |
2 |
|
III |
9,9 |
1,5 |
0,27 |
260 |
1,01 |
2678400 |
2,22 |
0,28 |
31,26 |
2,18 |
1,11 |
1,07 |
3 |
|
IV |
5,2 |
1,5 |
0,07 |
202 |
1,07 |
2592000 |
2,22 |
0,18 |
31,26 |
0,92 |
1,13 |
1,12 |
1 |
|
XI |
13,5 |
1,1 |
0,08 |
205 |
0,30 |
2592000 |
2,22 |
0,19 |
27,57 |
1,03 |
0,33 |
0,48 |
45 |
|
XII |
19,9 |
0,6 |
0,12 |
216 |
0,48 |
2678400 |
2,22 |
0,20 |
22,10 |
1,41 |
0,42 |
0,68 |
61 |
1980 |
I |
25,2 |
0,4 |
0,24 |
251 |
0,68 |
2678400 |
2,22 |
0,27 |
19,49 |
2,12 |
0,63 |
0,85 |
34 |
|
II |
20,4 |
0,6 |
0,30 |
270 |
0,85 |
2419200 |
2,22 |
0,30 |
22,10 |
2,29 |
0,77 |
0,96 |
25 |
|
III |
14,9 |
0,9 |
0,26 |
257 |
0,96 |
2678400 |
2,22 |
0,28 |
25,52 |
2,16 |
0,81 |
1,05 |
30 |
|
IV |
5,0 |
1,0 |
0,00 |
185 |
1,05 |
2592000 |
2,22 |
0,16 |
6,61 |
0,34 |
0,75 |
1,12 |
49 |
|
XI |
10,4 |
0,9 |
0,06 |
200 |
0,04 |
2592000 |
2,22 |
0,18 |
25,52 |
0,83 |
0,08 |
0,24 |
203 |
|
XII |
18,7 |
0,7 |
0,20 |
238 |
0,24 |
2678400 |
2,22 |
0,24 |
23,30 |
1,92 |
0,28 |
0,40 |
45 |
1981 |
I |
25,4 |
0,3 |
0,33 |
281 |
0,40 |
2678400 |
2,22 |
0,33 |
18,05 |
2,37 |
0,59 |
0,58 |
2 |
|
II |
17,9 |
0,9 |
0,36 |
291 |
0,58 |
2419200 |
2,22 |
0,35 |
25,52 |
2,38 |
0,70 |
0,68 |
2 |
|
III |
8,2 |
1,1 |
0,27 |
260 |
0,68 |
2678400 |
2,22 |
0,28 |
27,57 |
2,19 |
0,80 |
0,74 |
8 |
|
IV |
-1,5 |
1,6 |
0,05 |
197 |
0,74 |
2592000 |
2,22 |
0,18 |
32,12 |
0,70 |
0,75 |
0,72 |
4 |
|
XI |
15,6 |
0,5 |
0,09 |
208 |
0,07 |
2592000 |
2,22 |
0,19 |
20,84 |
1,15 |
0,16 |
0,29 |
82 |
|
XII |
18,4 |
0,6 |
0,21 |
241 |
0,29 |
2678400 |
2,22 |
0,25 |
22,10 |
1,98 |
0,38 |
0,44 |
17 |
1982 |
I |
25,1 |
0,4 |
0,13 |
217 |
0,44 |
2678400 |
2,22 |
0,21 |
19,49 |
1,46 |
0,58 |
0,69 |
18 |
|
II |
17,8 |
0,5 |
0,14 |
221 |
0,69 |
2419200 |
2,22 |
0,21 |
20,84 |
1,56 |
0,80 |
0,82 |
3 |
,
м
,
м
Продолжение таблицы 3.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
III |
12,4 |
0,8 |
0,17 |
229 |
0,82 |
2678400 |
2,22 |
0,23 |
24,44 |
1,75 |
0,94 |
0,91 |
3 |
|
XI |
9,9 |
0,4 |
0,16 |
227 |
0,18 |
2592000 |
2,22 |
0,22 |
19,49 |
1,71 |
0,18 |
0,28 |
54 |
|
XII |
17,70 |
0,50 |
0,16 |
227 |
0,28 |
2678400 |
2,22 |
0,22 |
20,84 |
1,70 |
0,18 |
0,44 |
147 |
1983 |
I |
18,60 |
0,30 |
0,20 |
238 |
0,44 |
2678400 |
2,22 |
0,24 |
18,05 |
1,95 |
0,32 |
0,59 |
85 |
|
II |
18,10 |
0,30 |
0,14 |
221 |
0,59 |
2419200 |
2,22 |
0,21 |
18,05 |
1,58 |
0,53 |
0,73 |
38 |
|
III |
7,40 |
0,80 |
0,08 |
205 |
0,73 |
2678400 |
2,22 |
0,19 |
24,44 |
1,04 |
0,69 |
0,81 |
18 |
|
IV |
5,60 |
1,80 |
0,09 |
208 |
0,81 |
2592000 |
2,22 |
0,19 |
33,76 |
1,11 |
0,71 |
0,87 |
22 |