- •Предисловие
- •Введение
- •Глава I развитие гидрогеологии и инженерной геологии
- •Глава II вода в атмосфере и на поверхности земли
- •Влажность воздуха
- •Температура воздуха
- •Атмосферные осадки
- •Испарение
- •Инфильтрация
- •Глава III вода в земной коре состояние воды в земной коре, понятие о подземных водах
- •Теории происхождения и формирования подземных вод
- •Глава IV физико-механические и водные свойства пород температурные зоны в земной коре
- •Механический (гранулометрический) состав горных пород
- •Виды воды в горных породах
- •Водные свойства горных пород
- •Механические свойства горных пород
- •Глава V
- •Классификация подземных вод
- •Верховодка
- •Грунтовые воды
- •Артезианские воды
- •Трещинные и карстовые воды
- •Подземные воды в районах многолетней мерзлоты
- •Минеральные воды
- •Режим подземных вод
- •Влияние леса и болот на режим подземных вод
- •Глава VI
- •Физические свойства подземных вод
- •Химический состав подземных вод
- •Химический анализ воды; отбор проб для анализа
- •Формы выражения химического анализа воды
- •Химическая характеристика и классификации подземных вод
- •Глава VII
- •Основные законы движения подземных вод
- •Расходы потока подземных вод и построение кривой депрессии
- •Приток воды к водозаборным сооружениям
- •Движение подземных вод в трещиноватых породах
- •Определение водопритока в карьеры
- •Глава VII!
- •Гидрогеологические наблюдения при разведочных работах
- •Определение водопроницаемости горных пород
- •Определение скорости движения подземных вод
- •Глава IX обводненность месторождений
- •Классификация месторождений полезных ископаемых по гидрогеологическим условиям и степени обводненности
- •9 Богомолов г. В. 257
- •Глава XI
- •Глава XII
- •Водоснабжение
- •Оценка запасов подземных вод и их охрана
- •Искусственное восполнение запасов подземных вод
- •Орошение
- •Осушение
- •Глава XIII
- •Глава VIII. Гидрогеологические исследования 227
- •Глава IX. Обводненность месторождений полезных ископаемых и борьба
- •Глава XI. Главнейшие физико-геологические явления, связанные с деятель ностью поверхностных и подземных вод 267
- •Глава XII. Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования
- •Глава XIII. Применение геофизических методов при гидрогеологических и
Температура воздуха
Основное количество тепла, нагревающего атмосферу, идет от поверхности Земли. Величина отдачи тепла поверхностью Земли зависит от многих факторов: рельефа местности, характера пород, растительности, географической широты местности и т. д. Процесс прогревания атмосферы протекает следующим образом. В дневные часы тепло от нагретой солнечными лучами Земли передается близлежащим слоям воздуха. Чем больше нагрета Земля, тем больше она отдает тепла. Так как теплый воздух легче холодного, нижний нагретый слой воздуха поднимается кверху, а на его место сверху поступает холодный воздух, который по мере нагревания также поднимается в более высокие слои. Так возникают встречные конвекционные токи, переносящие тепло от поверхности Земли в атмосферу.
Движение воздуха происходит не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении вследствие различной степени на-гретости грунтов, неровности земной поверхности и т. п. Степень нагретости воздуха и почвы выражается температурой. Колебания температуры воздуха у поверхности Земли весьма значительны. Они отмечаются как в течение суток, так и в годовом разрезе.
Суточные колебания температуры воздуха особенно резко проявляются в жарких пустынных областях. Пары воды, обычно служащие защитным экраном, здесь почти отсутствуют. Поэтому, например, в Каракумах, Гоби, Атакаме и Сахаре разница между температурой воздуха ночью и его максимальной температурой днем составляет 50—70° С. На экваторе разница между дневной и ночной температурой незначительная. В области с умеренным влажным климатом суточные колебания температуры воздуха не столь велики. При этом в долинах рек они больше, чем в местностях с холмистым рельефом. Минимальные суточные изменения температуры воздуха наблюдаются в районах с открытыми водоемами или заболоченными массивами. По мере удаления от поверхности Земли влияние теплоотдачи земной поверхностью уменьшается и колебания температуры воздуха становятся соответственно меньше.
Годовые колебания температуры достигают наибольшей величины в областях с континентальным климатом. Например, в центральных районах Якутской АССР (бассейны рек Лены, Яны) минимальные температуры в январе опускаются ниже —65°, —70° С, а макси-
17
Рис. 4. Термометры: обыкновенный (А), максимальный (Б) и минимальный (В)
Температура воздуха измеряется термометрами. По характеру наполнения различают термометры с жидкостью (спиртом), металлом (ртутью) и'газом (водородом). Устройство термометров не требует особых пояснений. Ответственные части термометров — стеклянный резервуар с капилляром и шкала для отсчетов (рис. 4, А). Существуют термометры различной градуировки. В СССР принято пользоваться термометром, который имеет шкалу с делениями от 0 до 100° С. В зависимости от цели наблюдений употребляются термометры максимальные и минимальные. Максимальный термометр служит для измерения максимальных температур. Он имеет шкалу с делениями через 0,5°; более дробные части градуса отсчитываются на глаз. В этом термометре на дне резервуара прикреплена тонкая игла, конец которой входит в капилляр (рис. 4, Б). Между стенками капилляра и иглой образуется маленькое кольцевое отверстие, через которое ртуть, расширяясь при повышении
18
температуры, может входить в капилляр, но не может вернуться в резервуар при охлаждении и понижении температуры. Для измерения минимальной температуры ртутный термометр непригоден. Ртуть замерзает при температуре —39° С, поэтому минимальные термометры наполняют спиртом, который замерзает при —114° С. В минимальном термометре (рис. 4, В) внутри капилляра, заполненного спиртом, имеется тонкая палочка (штифтик) с расширенными концами. При понижении температуры столбик спирта в капилляре сокращается и пленка поверхностного натяжения спирта увлекает за собой штифтик книзу, в сторону резервуара. В случае вторичного повышения температуры спирт поднимается по капилляру, обтекая штифтик, который остается на месте.
Таким образом, по положению верхнего конца штифтика определяют нашшзшую температуру в период наблюдений. По мениску спирта в капилляре определяют температуру воздуха в данный момент.
Рис. 5. Будка для приборов, используемых при измерениях температуры и влажности воздуха
Термометры для измерения температуры и влажности воздуха устанавливают в специальных будках (рис. 5), которые защищают приборы от прямого влияния солнечных лучей. Размеры будки обычно следующие: высота 590 мм, ширина 460 мм, глубина 290 мм. Так как резервуары термометров должны находиться на расстоянии 2 м от поверхности земли, где уже не сказывается влияние температуры почвы, будку устанавливают на определенной высоте над Землей. Дверцы будки делают из полосок железа шириной 60 мм, расположенных под углом 45° к горизонту, вследствие чего она хорошо вентилируется и надежно защищает приборы от прямого действия солнечных лучей. На дне будки укрепляют железный штатив, на горизонтальной перекладине которого устанавливают два психрометрических термометра, а в нижней части при помощи специальных лапок закрепляют в горизонтальном положении максимальный термометр.
Чтобы знать температуру воздуха в каждый момент периода наблюдений, пользуются самописцем, или термографом, производящим непрерывную запись температуры (рис. 6). Прибор имеет воспринимающую (а) и записывающую (б) части. Воспринимающей частью служит пластинка, состоящая из спаянных полосок двух металлов (биметаллическая), обладающих различными коэффициентами расширения. При изменении температуры пластинка изгибается и передает движение перу, вычерчивающему соответствующую кривую на ленте барабана, приводимого во вращение часовым механизмом. При повышении температуры перо перемещается по ленте вверх, при понижении — вниз.
19
Наблюдения показывают, что наиболее высокая температура воздуха за сутки бывает через 2—3 ч после полудня. Таким образом, кривая суточного хода температуры воздуха имеет в среднем один минимум — перед восходом солнца и один максимум — около 14 ч. Поскольку время восхода солнца в течение года изменяется, минимальная и максимальная температуры воздуха в различное время года также приходятся на различные часы.
Рис 6. Термограф
Чтобы наглядно изобразить распределение температуры воздуха на большой территории, измеряют температуру в различных точках этой территории и данные наблюдений наносят на географи-
20
Рис. 7. Карта изотерм
ческую карту. Линии, соединяющие точки с одинаковой температурой, называются изотермами. Для сравнения температур их обычно приводят к уровню моря. Для этой цели пользуются вертикальным температурным градиентом, который по данным многочисленных наблюдений в среднем составляет 0,5° на 100 м. Для приведения температуры к уровню моря следует величину вертикального температурного градиента умножить на высоту расположения станции над уровнем моря и разделить на 100; полученное число прибавить к показанию температуры, замеренной на станции. Например, на станции, расположенной на высоте 400 м над уровнем моря, температура воздуха в январе равна —8,5° С. Температура, приведенная к уровню моря, будет составлять:
Карты изотерм строятся по среднемесячным и среднегодовым^ температурам как для отдельных районов, так и для крупных территорий. Годовые изотермы северного и южного полушарий приведены на рис. 7.