Диссертация (1151714), страница 13
Текст из файла (страница 13)
При глубоком залегании уровня грунтовых вод наиболее надежнымспособом определения суммарного испарения с земель сельскохозяйственногоназначения является полевой, с использованием метода водного баланса. Однако,исследовательских данных по определению суммарного водопотреблениянедостаточно. Поэтому при оценке суммарного испарения используютсярасчетные зависимости [4,8,46,47,65].69В условиях оптимального увлажнения суммарный расход влаги завегетационный период по многолетним значениям близок к испаряемости [5].Испаряемость – это максимально возможное испарение при неограниченномпоступлении влаги к испаряющей поверхности.
Для условий Московской областинамиопределяласьиспаряемостьподаннымметеостанцииВДНХа,сиспользованием расчетных формул Н.Н. Иванова:месячная испаряемость определялась по формуле:Eм =0,0018* (25+Т)2*(100-α),(2.10)где Eм – месячная испаряемость в мм,Т - средняя месячная температура воздуха в⁰ C,α – средняя месячная относительная влажность воздуха в процентах.испаряемость за декаду вычислялась формуле:Eд =0,061* (25+t)2*(1- 0,01β)(2.11)где Eд –испаряемость за декаду в мм.t – средняя температура воздуха за декаду, ⁰Cβ – относительная влажность воздуха за декаду, %.Результаты обработки многолетних данных по испаряемости (1966-2012 гг.) ввиде эмпирических кривых обеспеченностиза год, теплый и вегетационныйпериоды представлены на рис.2.23 и в приложении 10. Из полученных данныхследует, что годовая испаряемость за 47-ми летний период изменялась в пределах441,7-740,8 мм.
В среднем за рассматриваемые годы (50% обеспеченность)суммарная испаряемость за год составляла 559,8 мм. и отмечалась в 1977г. Всредневлажные и среднесухие годы (обеспеченность соответственно 25 и 75%)суммарное испарение соответственно составляло 618 мм и 505 мм. Вэкстремальные по влагообеспеченность годы (1,5 и 98,5 % обеспеченности)годовая испаряемость была равна 740,8 и 441,4 мм. Аналогичная закономерностьпо суммарной испаряемости была сохранялась за теплый и вегетационныйпериоды. Испаряемость за теплый период была меньше, чем годовая70испаряемость на 16-19 % в зависимости от особенностейметеорологическихусловий года.Рис.2.23 Эмпирические кривые обеспеченности суммарной испаряемости по даннымметеостанции ВДНХВ целом за теплый период (апрель –сентябрь) испаряемость в течение 47-милетнего периода изменялась в пределах 358,1- 624,6 мм.
и в среднем примедианном значении (50% обеспеченность) достигала 460,2 мм. Аналогичнаякартина сохранялась и за вегетационный период. Здесь в течение 1966-2012 гг.испаряемость варьировала в пределах 266,3 -509,0 мм., а по средним многолетнимданным (50% обеспеченности) она составила 352 мм. Эти показатели былизафиксированы в 1977 г.Значение испаряемости различались, как по периодам года, так и помесяцамвегетации(рис.2.24,приложениеиспаряемости были установлены в зимний период,11).Наименьшеезначениекоторые не превышали 20ммза месяц. Наибольшие показатели по испаряемости были выявлены в летнийпериод в июне и июле, где они достигли 182,4мм /мес.
(2012 г.).Методом линейной корреляции нами было получено аналитическоевыражение тесной связи между испаряемостью и суммой температур, а такжемежду испаряемость и суммой дефицитов влажности воздуха за теплый периодза 47 лет (1966-2012гг). Для условий Московской области связь между71испаряемостью и суммой температур за теплый период года (апрель-сентябрь)описывается уравнением регресс вида :E=53,27+0,14∑t,(2.12)где Е-испаряемость в мм.;∑t- сумма температур за апрель-сентябрь ⁰C.Коэффициент корреляции r= 0,79; R2=0,62Связь испаряемостью и дефицитом влажности воздуха можно выразитьуравнением регрессии вида:E=178,94+0,27∑d,(2.13)где Е-испаряемость в мм.; ∑d- сумма дефицитов влажности воздуха заапрель-сентябрь в мб.Коэффициент корреляции r= 0,84; R2=0,70.Обработка результатов испаряемости проводилась за каждый год рис.2.24.Эти значения наиболее характерны полиномиальной кривой пятой степени.Распределение суммарной испаряемости за каждый год по метеостанцииВДНХа за 1966-2012 гг.
показанона рис.2.25. Из этих данных следует, чтомаксимальное значение годовой испаряемости отмечались в 1972, 2002 и 2010 гг.(около 700мм), а минимальное – в 1976 и 2004 гг. (порядка 430-450мм).Следует отметить, что за 47-ми летний период в изменении годовойиспаряемости определенной закономерности не было выявлено.
Полученнаялинейная зависимость свидетельствует о том, что как в первые годы, так и втечение последующих лет определений по 2012г. годовая суммарнаяиспаряемость не только увеличилась, но даже несколько снизилась с 600 мм до530 мм.Рис.2.25. Распределение годовых сумм испаряемости за многолетний период (19662012гг.) по метеостанции ВДНХа72Рис.2.24. Изменение суммарной испаряемости за каждый месяц 1966-2012 гг. и полиноминальные кривые для1995 и 2000 г.732.4 Обработка метеорологических параметров методом матрицы переходныхвероятностейВ работе рассмотрены факторы внешней среды как случайные функции, чтопозволяет более полно оценить структуру случайного процесса, которыйдостаточновполнойстепениможноописатьматрицамипереходныхвероятностей [13].
Методом составления матриц переходных вероятностей намибылиобработаныметеорологическиеданныепотемпературевоздуха,атмосферным осадкам, радиационному балансу и дефициту влажности воздуха.При составлении таблиц матриц переходных вероятностей были составленытаблицы с ячейками 6 на 6. В ячейках в верхнее число вписывается количествослучаев попадания метеорологических показателей в определенный диапазон, а внижнее число – частота появление или число попаданий в установленныйдиапазон деленных на общую сумму случаев по строке матриц. В процессеформирования матриц определялось количество «попаданий» в установленнуюградацию за теплый период года (апрель-сентябрь) при переходе от одной декадыв другую.
Результаты расчета выполнены для декадных значений показателейтемпературы воздуха, атмосферных осадков и дефицита влажности воздуха за 47лет (1966-2012 гг.), т.е.828 значений для каждого параметра. Для расчетарадиационного баланса данные принимались для декадных значений за 20 лет(1994-2013 гг.), т.е. 342показателя. При этом использовались данныеметеостанции ВДНХа.2.4.1. Матрица переходных вероятностей температуры воздухаМатрица переходных вероятностей температуры воздуха за теплый периодс первый декады апреля по третью декаду сентября приведена в таблице 2.8. и нарис 2.26.74Таблица 2.8.
Матрица переходных вероятностей температуры воздуха по декадамтеплого периодатемпература-1.25- 44-9.259.25-14.514.5-19.7519.75-2525-30.25-1.25- 4150,42170,1450,0200,0000,0000,004-9.25190,53500,42390,1580,0200,0000,009.25-14.520,06450,381200,47780,2460,0710,1414.5-19.7500,0060,05810,321850,57500,5630,4319.75-2500,0000,0070,03490,15330,3720,2925-30.2500,0000,0020,0130,0110,0110,14Сумма36118254323907Частота случаев0,600,500,400,300,200,100,00-1.25- 44-9.259.25-14.514.5-19.7519.75-2525-30.25ИнтервалыРис.2.26.
Частота появления значений температуры воздуха за теплый периодИз полученных данных следует, что структура матрицы переходныхвероятностей температур воздуха за теплый период года имеет вид ломанойкривой близкой к форме синусоиды или диагонали. Все максимальные значенияих частоты появления расположены в интервале температур 14.5 – 19.75 ⁰C. (185случаев за 47 лет). Последовательно, в каждой декаде месяца значениетемпературы воздуха в интервале от 4 до 19,75⁰C с большой вероятностью будет75такой же, как и в предыдущей декаде. Структура матрицы вероятноститемпературы воздуха заметно изменяется в интервале – 1,25 -4 ⁰C и 25-30,25 ⁰C.Изменение частоты переходных значений температур воздуха в рассматриваемыхдиапазонах будет значительноменьше.
Приведенная структура изменениячастоты переходных значений температуры воздуха, в основном соответствуетнормальному закону распределения, так как декадные значения в диапазонетемператур 4-9,25⁰C, 9,25-14,5 ⁰C и 14,5-19,75⁰C соответствует диагональнойформе2.4.2. Матрица переходных вероятностей атмосферных осадковМатрица переходных вероятностей атмосферных осадков за теплый периодс первый декады апреля по третью декаду сентября представлена в таблице 2.9.
ина рис 2.27.Таблица 2.9 Матрица переходных вероятностей атмосферных осадков по декадамтеплого периодаосадки0-19.219.2-38.438.4-57.657.6-76.876.8-9696-115.20-19.22630,581240,53470,52130,3650,3320,6719.2-38.41210,27660,28250,28120,3360,4000,0038.4-57.6420,09310,1390,1050,1420,1300,0057.6-76.8180,0440,0280,0940,1120,1310,3376.8-9670,0250,0210,0120,0600,0000,0096-115.210,0020,0100,0000,0000,0000,00Сумма4522329036153Частота случаев760,800,600,400,200,000-19.219.2-38.438.4-57.657.6-76.876.8-9696-115.2ИнтервалыРис.2.27.
Частота появления значений атмосферных осадков за теплый периодСтруктураматрицыатмосферныхосадковпредставленаввидевертикального столбца. При этом большие значения вероятности расположены напервом и втором вертикальном столбцах в декадных диапазонах 0-19.2 мм и19.2-38.4мм. в этомслучаечастота появления атмосферных осадковсоответственно составляет 263 случая из 452 значений и 124 случая из 232значений. Наименьшее частота появления атмосферных осадков в интервале 96115.2 мм, всего 3 случая из них 2 имеют частоту 0,67.
Приведенная структурапоказывает, что в каждой декаде месяца значение атмосферных осадков сбольшей вероятностью будет меньше, чем в предыдущей декаде. В целомпрослеживается тенденция уменьшения осадков в каждую последующую декадумесяца.2.4.3. Матрица переходных вероятностей радиационного балансаМатрица переходных вероятностей радиационного баланса за теплыйпериод с первый декады апреля по третью декаду сентября приведены в таблице2.10 и на рис 2.28.77Таблица 2.10 Матрица переходных вероятностей радиационного баланса подекадам теплого периодаРадиационныйбаланс0-2.72.7-5.45.4-8.18.1-10.810.8-13.5Частота случаев13.5-16.20-2.72.7-5.45.4-8.18.1-10.810.8-13.513.5-16.260,35110,1600,0000,0000,0010,1780,47340,51220,2320,0200,0000,0020,12190,28410,44190,1870,1310,1710,0630,04230,24510,50270,4900,0000,0000,0070,07260,25210,3840,6700,0000,0010,0150,0500,0000,00Сумма1767941035560,800,600,400,200,000-2.72.7-5.45.4-8.18.1-10.810.8-13.513.5-16.2ИнтервалыРис.2.28.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
