Водный баланс

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В данном курсовом проекте произведен расчет водного баланса для Псковско-Чудской водной системы за 1968 год.

Объем водной массы озера и его изменение зависят от поступления и потерь воды, т.е. от водного баланса озера. Приходная часть водного баланса озера складывается из поступления поверхностного и подземного стока с озерного водосбора и атмосферных осадков, выпадающих на поверхность самого озера. Расходная часть водного баланса складывается из поверхностного и подземного стока из озера, испарения с его поверхности.

1. Физико-географическое описание

1.1 Географическое положение

водный баланс чудский озеро

Псковско-Чудское озеро - крупный озёрный комплекс на границе между Эстонией и Псковской и Ленинградской областями России. Относится к бассейну Балтийского моря Атлантического океана. Псковская область расположена на северо-западе европейской части России. На севере она граничит с Ленинградской областью, на востоке с Новгородской и Калининской областями, на юге с Смоленской областью и Белоруссией, на западе с Латвией и с Эстонией. На северо-западе естественной границей Псковско-Чудское озеро.

Чудско-Псковское озеро является одним из крупнейших озер Европы: по площади зеркало оно занимает пятое место в Европе.

Озёрный комплекс состоит из трёх частей:

северное Чудское озеро - площадь 2611 кмІ (73%);

южное Псковское озеро - площадь 708 кмІ (20%);

срединное Тёплое озеро - площадью 236 кмІ (7%).

Площадь Псковско-Чудского озера составляет 3555 кмІ, объём - 25 кмі. Средняя глубина - 7,1 м, наибольшая - 15 м. В озеро впадает около 30 рек, а вытекает река Нарва (Нарова).

Бассейн вытянут в меридиональном направлении почти на 370 км от 56^о10' на юге, до 59^о30' на севере при средней широте около 160 км. Площадь водосбора в истоке р. Нарвы, включающая площадь озера, равна 47800 км². С востока бассейн Псковско-Чудскоого озера граничит с бассейнами рек Плюсы, Шелоны, Ловати; с юга - с бассейн р. Западной Двины; с запада - с бассейнами рек Койва и Пярну; с северо-запада и севера - с бассейнами небольших рек Ягава, Вальгейыги, Лообу, Кунда, Портсе, впадающих в Финский залив. Водораздел с бассейнами соседних рек выражен слабо, местами проходит по болотным массивам. Более четко водораздел прослеживается в южной и юго-западной частях водосбора, где местность имеет волнистый характер с отметками в 200-3-м над уровнем моря и более при средней высоте водосбора 80-100 м.

Озеро, так же как и бассейн, вытянуто в меридиональном направлении и расположено между 57^о 51' и 59^о 01' с.ш. и 26^о 57' и 28^о 10' в.д. Оно состоит из трех частей, различающися между собой не только морфометрическими, но и режимными характеристиками. Наиболее обширная северная часть водоема носит название Чудское озеро, или Пейпси, южная часть - Псковское озеро, или Пихкява; оба озера соединены между собой относительно узким проливом, который называется Теплым озером, или Лямми-ярв (ширина 2-4 км, длина 25 км, площадь 170 км², глубина 6-8 м, максимальная до 12 м.). Ясно выраженной границей между этими озерами не существует и условно за границу между Чудским и Теплым озерами принята линия, соединяющая м. Ухтина - о. Пийрисар - м. Подборовье; линия, проходящая от южной оконечности м. Мтеж к восточной безымянного мыса недалеко от залива Вярска, принята за границу между Теплым и Псковским озерами.

На эстонских берегах располагаются города Калласте и Муствеэ; в 2 км от восточного российского берега Чудского озера - город Гдов, в 10 км от озера на реке Великая - Псков. Большая часть российского побережья Псковско-Чудского озера и ряд островов официально включены в состав пограничной зоны, посещение которой ограничено. На части Псковского озера юго-восточнее условной линии населенный пункт Липно - населенный пункт Литовиж пограничный режим не установлен. С эстонской стороны пограничной зоны нет, беспрепятственный доступ к побережью озера возможен повсеместно.



1.2 Рельеф и геологическое строение

Несмотря на преобладание равнинного характера территории с абсолютными отметками 30-100 м, рельеф области отличается значительным разнообразием. На всей территории ярко выражены следы ледниковых процессов, создавших моренный ландшафт, и широко распространены отложения ледниковых пород. На севере-западе территории расположена Псковско-Чудская впадина (30-50 м.), представленная преимущественно известняками, мергелями, доломитами и песчанками. Здесь широко распространены вводно-ледниковые и озерные пески. На высоте области, вдоль р. Ловати и её притоков, располагается обширная низменность с абсолютными отметками 80-100 м. остальная часть области более возвышенная. Сильно холмистые участки приходятся на юге области, здесь находится Невельские возвышенности, севернее - Вязовские и за ними Бежаницкие горы (юго-восток р. Великая) с наибольшими высотами по области (328 м). к северу среди низин, вытянутых в широтном направлении, расположены Судомская (293 м) и Псковская, или Лужская возвышенность. Юго - восточная окраина территории окаймлена, так называемыми, Ревеницкими горами - частью Валдайской возвышенности, лежащей вне пределов Псковской области.

В геологическом и тектоническом отношении бассейн озера, являясь частью Русской платформы, расположен в переходной зоне между Балтийской щитом, Московской и Прибалтийской синеклизами. Кристаллический фундамент представлен гранитами и гнейсами, местами прорванными пегматитами и амфиболитами. На севере бассейна глубина залегания кристаллического фундамента не превышает 150 м, в средней части бассейна (района города Изборска) колеблется в пределах 250-350 м и на юге опускается до 1600 м от поверхности земли.

Отложения в ордовикской системы распространены на севере бассейна и представлена в основании песками и алевритами с прослоями пестро-цветных глин общей мощностью до 20 м. выше они перекрыты толщей (до 160 м) известняков, мергелий и доломитов. Отложения силурийской системы обнажаются на западе бассейна и состоят в основном, как отложения ордовика из карбонатных пород.

Породы девонской системы занимают главенствующее место бассейна озера. Северное граница выхода девона прослеживается по линии вдоль р. Нависти - нижнее течение р. Педья - г. Муствээ. Северной части бассейна они залегают на ордовикских и силурийских, а в южной части - на кембрийских отложениях. Девонские отложения представлены средним и верхним отделами; отложения среднего отдела увеличивают свою мощность с севера на юг от 50-60 до 470 м; верхний девонские отложения имеют мощность до 350 м.

Палеозойский чехол имеет общий наклон к югу и к юго-востоку, что совпадает с наклоном кристаллического фундамента. Отложения выходят на поверхность виде полос широтного простирания, причем полосы более древних пород обнажаются на севере бассейна, а более молодых - на юге.

Поверхность палеозоя сплошным чехлом покрывают четвертичные отложения, мощность которых тесно связано с геоморфологией бассейна и в общем увеличиваются с свера га юг. На севере-западе бассейна в районе возвышенности Пандивере, в районе г. Пскова и междуречье рек Ловать и Шелонь на востоке бассейна мощность четвертичных отложений не значительна и не превышает 5-10 м. четвертичный покров слагают ледниковые, флювиогляциальные и озерно-ледниковые отложения «валдайского» возраста.

Впадина (котловина) Псковско-Чудского озера выработана среднедевонским песчано-глинистых и ордовикских, карбонатных породах ограничено краевыми образования ледникового языка с севере - эстонской «невской» стадии последнего оледенения древнейшими береговыми образования Псковско-Чудского при ледникового озера. Предпосылки образования впадина озера связана с тектоникой.

Благодаря хорошо разработанной подземной гидрографической сети, в свою очередь приуроченной к тектоническим нарушениям до четвертичных породах, карстовые породы перераспределяются в пустотах в водовмещающих породах и у подножья возвышенности выходят на древнюю поверхность в виде обильных родников.

Гидрогеологическом отношении бассейн относится к восточному прибалтийского артезианского бассейна. Бассейн озера гидрогеологическом аспекте представляет собой приозерную депрессию, границы которой совпадает с границей водосбора озера. Приозерная депрессия Псковско-Чудского озера является очагом дренажа подземных вод.

1.3 Почвы

Для северной части области характерно сочетание подзолистых почв легкого механического состава (от песчаных до песчанистых легких суглинков) и заболоченных (болотных) почв, развивающихся большей частью по типу верховых болот, за исключением побережья Псковского озера. Болота питаются атмосферными осадками.

В плоско-пониженных участках рельефа, которые здесь занимают обширные площади, особенно в Псковском, Плюсском, Струго-Красненском районах, грунтовые воды держатся близко от поверхности, причем являются слабоминерализованными или мягкими, железистыми.

Для южной части области характерна значительно большая связанность почв (более тяжелый механический состав) и меньшая их оподзоленность, чем в северной части. На целинных лесных или на луговых почвах сильнее выражен дерновый процесс, тогда как на песчаных и легких супесчаных почвах в северных районах он выражен весьма слабо и становится заметнее лишь на легкосуглинистых почвах Гдовского взгорья и на суглинках конечных морен и ленточных глинах Струго-Красненского района.

1.4 Климат

Климатические условия данного района определяется главным образом переносом теплых воздушных масс с Атлантического океана и Балтийского моря и холодных - из районов Арктики. Вторжения арктических воздушных масс вызывают резкие изменения погоды, весной и в начале лета они сопровождаются поздними заморозками, зимой - понижениями температуры, доходящими в отдельные дни до - 40^о С и ниже.

Вторжение атлантических воздушных масс связано с интенсивной циклонической деятельностью в северной части Атлантики, обусловливающей неустойчивую, пасмурную погоду, прохладную летом и относительно теплую, с частыми оттепелями зимой. В отдельные дни максимальная температура воздуха при оттепелях достигает 4-7^о С, что вызывает интенсивное таяние снега. В течение зимы отмечается до 32 дней с оттепелями, наиболее часто они наблюдаются в декабре, в среднем до 14 дней.

Из-за частых оттепелей мощного снегового покрова не образуется. На открытых полевых участках наибольшая высота его отмечается в конце февраля и составляет 25-35 см, в лесу и на возвышенных участках до 35-45 см, что обеспечивает запасы воды в снеге до 60-90 мм. В течение зимы снег лежит 120-135 дней, появляется он в первой декаде ноября и окончательно сходит во второй декаде марта. Устойчивый снежный покров держится со второй декады декабря до конца марта, в среднем 100-115 дней.

Самым холодным месяцем года является февраль, когда средняя температура воздуха составляет -5.5^о С.

Теплый период (с положительной средней суточной температурой воздуха) длится с начала марта до октября.

Вегетационный период (от весеннего до осеннего перехода средней суточной температуры воздуха через 5^оС) длится 160-170 дней.

Летние месяцы характеризуются длинным днем и значительной продолжительностью солнечного сияния. Наибольшие дни наблюдаются в июне, а уже начиная с августа уменьшается.

Значительная облачность, преобладающая почти в течение всего года, особенно в холодный период, в сильной степени уменьшают продолжительность солнечного сияния. В летний период преобладают облака верхнего и среднего ярусов. Пасмурные дни с полной облачностью и без просветов летом бывает редко. В дневные часы преобладают переменная облачность с сильным развитием кучевых облаков.

По количеству осадков область относится к зоне достаточного увлажнения, осадки вполне компенсируют возможное испарение. В течение года на большей части территории выпадает 450-500 мм.

Преобладающим направлением ветра являются юго-западное и южное в зимний период и западное и юго-западное летом. Скорость ветра в осенне-зимний период составляет 4-5 м/с. В теплое время ветры ослабевают, средние скорости за месяц не превышают 3,5 м/с.



2. Расчетная часть

2.1 Исходные данные

Гидрологические данные

Таблица №1

Уровень воды
Озеро-пункт	1 января	31 декабря
оз. Псковское - д. Залита	158	113
оз. Псковское - д. Лисье	160	114
оз. Чудское - д. Праага	76	30
оз. Чудское - д. Кодавере	91	45
оз. Чудское - г. Муствээ	16	32
оз. Чудское - д. Раскопель	155	114

Таблица №2

Температура воды
Озеро-пункт	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
оз. Псковское - д. Залита	11,0	19,2	19,5	15,9	12,1	7,4	1,0
оз. Псковское - д. Лисье	11,4	19,6	19,5	16,1	11,5	6,6	1,1
оз. Чудское - д. Праага	12,3	19,6	20,0	17,1	12,9	8,0	-
оз. Чудское - д. Кодавере	12,0	18,6	19,4	16,1	11,6	7,2	1,3
оз. Чудское - г. Муствээ	12,2	18,7	19,6	16,3	12,1	7,6	1,4
оз. Чудское - д. Раскопель	11,3	18,2	20,0	17,4	13,1	5,5	1,2

Таблица №3

№	река - пост	F, км2	Qгод м3/с
1	Великая - Пятоново	20000	55,6
2	Выханду - Химмистэ	796	4,22
3	Гдовка - Злоблина	66	0,17
4	Желча - Ямм	791	5,47
5	Черма - Яктунина	32,8	0,13
6	Авийыги - Мульги	346	1,52
7	Кяэпа - Кяэпа	286	0,86
8	Тагайыгы - Тудулинна	270	0,87
9	Суур-Эмайыги - Тарту	7850	37,1
10	Роостоя - Роостоя	363	1,30

Описание гидрологических постов

Оз. Чудское - д. Раскопель. Пост открыт 19.10.1906 г. 18.07.1965 г. в створе водомерного устройства поста в 10 м от репера №2, к урезу воды установлен контрольный репер мет. свая №6 СЗУГМС 1938 г. с высотой 31,942 м БС, переданной нивелировкой 19.07.1965 г. от репера №2 с высотой 35,25 м БС. Пост расположен в деревне, на запалном берегу Раскопельской бухты, находящийся на В берегу оз. Чудское. Местность слабоволнистая равнина, где пониженные части рельефа заняты низинными болотами. В районе поста преобладают ветры западного и южного направлений. Водопост состоит из свай и 2 реперов в одном створе.

Оз-Чудское - д. Кодавере. Пост открыт 7.08.1947 г. Наблюдения над уровнем воды перенесены на северную окраину г. Калласте (3,5 км к Ю от д. Кодавере) в устье ручья Торила (в 60 м от озера). Водомерное устройство поста состоит из двух дер. реек, установки для самописца уровня воды и двух реперов. Самописец уровня воды типа «Валдай» установлен 16.07.1964 г. в дер. будке над бет. колодцем диаметром 0,7 м, соединенным с озером трубой диаметром 0,07 м и длиной 7,0 м. основной чуг. ст. репер «ЕР» б/№ в стене ремонтных мастерских рыбколхоза, в 90 м к СЗ от будки самописца с высотой 36,19 м БС. Контрольный репер - чуг. ст. «ЕР» б/№ в стене рыбоприемного пункта, в 7 м, к СВ от будки самописца, с высотой 31,41 м БС. Высоты реперам переданы водной нивелировкой по данным наблюдений на постах Кодвере, Муставээ и Праага за период с января по сентябрь 1965 г. высота нуля графика осталось без изменений 28,66 м БС. Ряд наблюдений не прерываются. Пост расположен на западном берегу озера, в 0.5 км восточнее деревни, на небольшом мысу. Прилегающая местность - несколько наклонная в сторону озера равнина, занятая под пашни. Береговая линия озера выпуклая, малоизвилистая. В районе водопоста берег высокий и крцтой с узенькой трассой под обрывом. Водопост оборудован мет. и дер. сваями и реперами

Оз. Чудское - г. Муствээ. Станция образована в 1.10.1920 г. Станция расположена на северо-западном берегу озера, в 3 км к С от г. Муствээ.в районе станции озеро имеет ширину 50 км. Прилегающая местность - низменная равнина, простираются поля и луга, далее - болотистое пастбище, поросшее кустарником. Водопост расположен в городе, в гавани, на р. Муствээ и состоит из рейки, установки самописца уровня воды и реперов.

Оз. Псковское - о. Залита. Пост открыт 14.10.1928 г. и расположен на юго-восточном берегу острова, у поселка. Очертание берега острова в районе поста извилистое. Нижняя часть берега в районе поста пологая и сложена крупным песком и валунами, далее от уреза воды берег круто повышается и достигает высоты 4-6 м. в районе поста озеро не зарастает. Участок поста подвержен влиянию сгонно-нагонных ветров. В теплые зимы наблюдаются полыньи..водопост состоит из свай и контрольного репера. Озеро используется для судоходства рыболовста.

Оз. Псковское - д. Лисье. Пост открыт в 26.06.1921 г. и расположен на югезападном берегу оозера, в 3 км к С от пристани Будовище. Общее направление береговой линии озера в районе поста м СЗ на ЮВ; береговая линия извилистая. Водопост находится на северной окраине деревни у дома гр-на Рейно и состоит из свай и четырех стенных реперов.

Р. Черма - д. Яктушино. Пост распоолжен в 2 км выше деревни, в 4 км выше проточного оз. Черемского. Рельеф местности слпбоволнистый, с относительно малыми колебаниями высот, и только в районе поста рельеф слегка всхолмленный. Характерными формами рельефа являются верховые, торфяные болота. Местность покрыта смешанным лесом. Долина реки в районе поста пойменная, шириной 40-50 м. правый склон долины пологий, левый - крутой; оба склона покрыты кустарником. Пойма правобережная, луговая, шириной 30 м, затопляется при уровне 157 см над нулем графика. Русло реки сильно извилистое, дно песчано-гравелистое с отдельными крупными камнями. Весеннего ледохода не бывает, лед тает на месте. Водопост находится на левом берегу и состоит из свай и реперов.

Р. Гдовка. - д. Злобино. Пост расположен в 8 км от г. Гдов. Рельеф прилегающей местности - слабопересеченный. Местность занята под пашни, луга и огороды. Долина реки пойменная, имеет ширину 120-180 м. русло реки извилистая, сильно зарастает. Ледостав устойчивый, ледохода не бывает. Водопост находится на правом берегу, 0.5 км выше деревни, и состоит из свай, самописца уровня воды, гидрометрического лотка и репера.

Р. Великая - д. Пятново. Станция расположенав 2.5 км выше д. выдра, 4 км ниже впадения р. Щепец. Водопост находится на правом берегу, в 1 км выше деревни, и состоит из свай и репера в одном створе.

Р. Выханду - д. Химмистэ. Пост расположен в деревне. Прилегающая местность холмистая. Долина реки шириной 150-300 м; склоны долины: левый - пологий, правый - крутой, местами обрывистые, поросшие лесом и кустарником. Водопост находится на левом берегу, в 115 м ниже плотины мельницы Лаури, и состоит из мет. свай, рейки и 2-х реперов.

Р. Авайыги - х. Мульги. Пост расположен в 3,7 км к СЗ от с. Лохусуу возле дороги в с. Авинурме. Прилегающая местность - равнинная, покрыта лесами. Долина реки в районе поста имеет ширину 130-200 м, умеренно крутые. Водопост расположен на левом берегу у усадьбы Мульги в 20 м выше разрушенной плотиной и мельницы и оборудован мет. сваями, эмалированной водомерной рейкой, прикрепленной к устою гидрометрического мостика на левом берегу и репером.

Р. Тагайыги - с. Тудулинна. Пост расположен в селении у моста. Местность равнинная, замыкаемая с запада высоким холмом. Водопост находится на правом берегу, в 180 м ниже моста оборудован дер. сваями и реперами. Гидроствор №1 расположен в створе водопоста и оборудован лодочной переправой, в межень гидрометрическим мостиком.

Р. Желча - пос. Ямм. 27.09.65.г. на левом берегу в створе водомерного устройства поста 3,0 м от репера №1 к реке, установлен контрольный репер (стандартная металлическая свая) №2 СЗУГМС 1965 г. с высотой 9,960 м усл., переданной нивелировкой от основоного деревянного репера №1 ЛУГМС 1960 г. с высотой 10,000 м усл.

28-30. 09,1965 г. произведена привязка реперов поста к реперу (дер) №10 1964 г. Псковского технического участка с высотой 32, 937 м БС, расположенному на берегу оз. Ужимское южнее причала (склада дров.)

Метеорологические данные

Метеорологические станции расположенные в бассейне р. Великая

Таблица №4

Oсадки (Р), мм
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Сумма
П.горы	14,0	22,1	22,6	27,1	38,0	55,9	33,0	53,8	44,3	51,1	45,1	56,8	463,8
Опочка	10,2	21,5	17,8	23,1	41,2	56,9	32,1	84,6	46,4	51,1	56,1	54,1	495,1
Идрица	11,5	21,9	18,1	13,3	51,4	34,3	39,1	59,0	62,1	66,8	57,6	52,5	487,6
Псков	8,5	18,7	10,0	29,3	34,7	61,7	14,2	35,9	30,3	36,1	58,9	60,9	399,2

Таблица №5

Температура воздуха (tвозд.), 'C
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Средн.
П.горы	-5,4	-9,8	-6,2	4,4	11,3	17,9	17,9	14,6	11,0	7,0	-0,6	-3,3	4,9
Опочка	-5,1	-10,0	-7,1	4,6	11,0	18,2	17,9	14,2	10,8	6,7	-0,4	-2,7	4,8
Идрица	-5,5	-9,9	-6,6	4,4	11,0	18,1	17,9	14,1	11,1	6,6	-0,5	-2,8	4,8
Псков	-4,3	-10,1	-5,9	4,3	11,5	17,6	17,8	14,6	10,6	6,8	-0,7	-3,2	4,9

Таблица №6

Упругость водяного пара, мбар
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Средняя
П.горы	2,1	2,5	2,6	5,9	11,5	10,0	14,1	15,8	11,8	8,4	5,7	3,2	7,8
Опочка	2,0	2,5	2,6	6,0	11,7	19,4	14,2	16,1	11,8	8,4	5,8	3,3	8,6
Идрица	2,0	2,5	2,7	6,0	11,7	10,4	14,2	16,1	11,8	8,4	5,9	3,2	7,9
Псков	2,0	2,4	2,6	6,0	11,0	9,8	13,4	15,8	11,8	8,6	5,5	3,3	7,7



Метеорологические станции расположенные вокруг озера

Таблица №7

Oсадки (Р), мм
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	У
Тийрикоя	12,8	23,1	2,2	24,2	41,4	26,3	41,3	33,7	31,3	43,4	40,0	37,9	357,6
Тарту	6,4	23,8	5,8	24,7	15,9	51,4	28,1	52,8	39,0	35,3	44,0	53,8	381
Гдов	21,2	17,2	2,8	29,1	29,9	40,2	31,1	24,8	29,7	52,1	51,8	45,8	375,7
Струги кр	14,6	23,1	8,1	26,2	20,7	101,6	34,0	41,1	28,2	59,0	66,6	71,9	495,1
Псков	8,5	18,7	10,0	29,3	34,7	61,7	14,2	35,9	30,3	36,1	58,9	60,9	399,2

Таблица №8

Температура воздуха (tвозд.), ?C
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Ср.
Тийрикая	-2,9	-10,0	-6,1	3,2	9,7	15,5	16,4	14,1	10,2	7,0	-0,2	-2,6	4,5
Тарту	-3,2	-9,5	-6,2	4,0	10,7	16,4	16,5	14,3	10,7	6,8	-0,1	-1,6	4,9
Гдов	-3,9	-9,6	-6,2	3,1	10,3	16,6	17,3	14,9	11,6	8,1	-2,0	-2,9	4,8
Струги красные	-5,1	-10,0	-6,5	3,4	10,4	16,5	16,7	13,8	9,7	6,7	-1,8	-4,0	4,2
Псков	-4,3	-10,1	-5,9	4,3	11,5	17,6	17,8	14,6	10,6	6,8	-0,7	-3,2	4,9

Таблица №9

Упругость водяного пара, мбар
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Средняя
Тийрикая	2,0	2,4	2,6	6,0	11,0	9,8	13,4	15,8	11,8	8,6	5,5	3,3	7,7
Тарту	2,2	2,3	2,5	5,4	10,4	12,7	14,3	16,5	12,6	8,8	5,6	3,7	8,1
Гдов	2,2	2,3	2,5	5,8	11,0	11,9	13,7	15,6	11,8	8,6	5,6	3,6	7,9
Струги красные	2,0	2,2	2,3	5,8	10,5	10,2	13,9	15,6	12,3	8,9	5,4	3,4	7,7
Псков	2,0	2,3	2,3	5,4	10,3	9,4	13,2	15,0	11,2	8,4	5,4	3,3	7,4

Описание метеорологических станций

Ст. Псков. Метеостанция расположена в Чудско-Псковской низине, на ЮЮЗ окраине города Псков. Окружающая местность представляет собой равнину с редкими пологими холмами, местами заболоченную и занятую полями, реже лесом. Непосредственно к городу примыкает голя, перемежающихся с лугами, поросшими кустарником или редким лесом.

Ст. Тайрикоя. Станция организована в 1923н. и расположена в настоящее время на северо-западном берегу Чудского озера, на северной окраине г. Муствээ. У станции озеро имеет ширину 50 км. По рельефу местность представляет собой низменную равнину, в основном занятую лесом и болотистыми пастбищами, поля занимают лишь незначительную часть -20-30%. Ближайшие городские постройки находятся в 150 км к Ю от от метеоплощадки.

Ст. Струги Красные. Наблюдения на станции начались 1944 г. в пос. Леоново. Станция расположена в Лужско-Великолукском холмистом поясе, на восточной окраине Лужского взгорья. Окружающая местность холмистая, покрыта молодым смешанным лесом. Большие массивы смешанного леса начинаются в 3 км к ЮЗ и в 4 км к ЮВ. В районе станции леса расположены в виде небольших рощ. В радиусе 2,5 км станцию окружают озера: к ВСВ в 2 км лежит оз. Чудское, а к ССВ в 2 км - озеро Песчаное.

Ст. Тарту. Метеорологическая станция организована 17.09.1944 г. в г. Тарту. Станция находится в застроенном районе в г. Тарту, в непосредственной близости к холму Тоомемяги, имеющему абсолютную высоту 67-69 м. В окрестностях города простирается равнина, в основном занятая полями. В северной части города простирается с СЗ на ЮВ протекает р. Эмайыги. Большой парк находится на холме. Постройки в городе, в основном, двухэтажные.

Ст. Гдов. Наблюдения на станции организованы в июне 1886 г. Станция расположена в Чудско-Псковском низине, в 1.5 км к востоку от озера Чудское. Местность почти плоская, мастам заболоченная, занятая сельско-хозяйственными угодьями и кустарником. Отдельные небольшие холмы находятся в 600 км к ССВ. Ближайший лес находится в 3 км к Ви ЮВ. В 300 м к ЮЗ, пересекая город протекает р. Гдовка, впадающая в 1.5 км к З в Чудское озеро.

Ст. Идрица. Станция организована в декабре 1924 г. в г. Идрица. метеонаблюдения начались с апреля 1925 г. Станция расположена в Лужско-Великолукской холмистой полосе, западнее Вязовских гор. Окружающая местность слабохолмистая, местами заболоченная, занятая полями, лисами и кустарникам Из озера Идрия берет начало р. Идрица, протекающая в восточном направлении, огибая станцию с юга и востока в 1 км и с северо-востока в 0.5 км; дальше река течет в северо-западном направлении.

Ст. Опочка. Метеорологические наблюдения в г. Опочка начались в июне 1893 г. Станция расположена на Псковско-Опочацком плато. Местность отличается мелковолнистым рельефом, частично заболочена, покрыта полями, лугами и кустарником. К западу в 3.5 км протекает с юга на север р. Великая. Крупных озер в радиусе 506 км нет.

Ст. Пушкинские Горы. Станция открыта в 1925 г. по программе станции III разряда. Местность холмистая, частично заболочена, покрытая полями и лесом. Ближайшие холмы высотой 30-60 м отстоят 400-500 м к востоку. Лес находится к станции с СВ в виде густых зарослей кустарника и редких деревьев и тянется неширокой полосой в восточном направлении, где переходит в густой, многолетний хвойный лес. В 4.5 км к СВ находится большой Михайловский парк в 3.5 км к З с Ю на С протекает р. Великая.

2.2 Расчет водного баланса реки Великая за 1968 г.

Метод водного баланса отражает общий закон сохранения материи и основан на следующем очевидном равенстве: для любого объема пространства, ограниченного некоторой произвольной поверхностью, количество воды, вошедшее внутрь этого объема, за вычетом количества воды, вышедшего из него, должно равняться изменению количества воды внутри данного объема.

Это равенство справедливо для любого промежутка времени и для любого произвольного взятого пространства, ограниченного замкнутой поверхностью.

При рассмотрении водного баланса речного водосбора объемом пространства будем объем, ограниченный вертикальной поверхностью, проходящей по водораздельной линии до первого водоупора, снизу - поверхность этого водоупора, а сверху - площадь водосбора.

Уравнение для водного баланса речного бассейна с ествественным режимом стока можно записать в следующем виде:

Х=У+Е +?U

где Х - атмосферные осадки, выпавшие на водосбор, мм; У - слой стока в замыкающем створе, мм; Е - суммарное испарение с водосборного бассейна, мм; ?U - остаточный член, включающий неучтенные элементы баланса и погрешности в определении элементов водного баланса, мм.

Среднее значение осадков для бассейна рассчитываются методом среднего арифметического.

Средняя сумма осадков для бассейна р. Великая 761 мм.

Слой стока реки Великая рассчитан по данным годового расхода воды в створе д. Пятоново.

У= QT/F=55,6*31,5*10⁶/20000*10³=87,6 мм.

Норма испарения с поверхности водосбора определяется по методу А.Р. Константинова. Для этого норму испарения определяем по номограмме, используя среднегодовые значения температуры воздуха и абсолютной влажности.

Норма испарения с поверхности водосбора Е=440 мм

Значение среднегодовой абсолютной влажности для бассейна р. Великая, получаем также методом среднеарифметического, равно еср.=7,7.

Значение среднегодовой температуры воздуха для бассейна рассчитывается методом среднего арифметического и составляет 4,2^о С.

После того, как определили значении составляющих уравнений.

Из данного уравнения:

Х=У+Е +?U

выражает остаточный член, тогда уравнение будет:

?U= У+Е - Х

?U=87,6+450-461= +76,6 мм

Водный баланс в створе р. Великая - д. Пятоново

Таблица №10

Элементы прихода	Слой мм	Объем 106 мі	Элементы расхода	Слой мм	Объем 106 мі	?U мм
Осадки	461	9220	Сток	87,6	1751	-
			Испарение	450	9000	-
Приход	461	9220	Расход	537,6	10751	76,6

2.3 Расчет водного баланса Чудско-Псковского озера за 1968 год

Общий вид уравнения водного баланса водных акваторий следующий:

?П - ?Р = ?А + Н',

где ?П - сумма приходных компонентов баланса; ?Р - сумма расходных компонентов баланса; ?А - сумма аккумуляционных компонентов; Н' - невязка баланса.

К приходным компонентам относятся: Пр - приток воды по рекам, впадающим в озеро или водохранилище, и с площади, непосредственно прилегающей к водоему и не имеющей постоянной гидрографической сети (склоновый сток); Пос - поступление воды за счет осадков, выпавших на зеркало водоема (зимой на ледяной покров); Л - приток воды от таянья осевшего на берегах льда; К - конденсация влаги на поверхности водоема.

К расходным компонентам относятся: С - сток воды из озера по вытекающим из него рекам (для водохранилищ - сток через гидротехнические сооружения); И - потери на испарение с водной поверхности; Ф - фильтрация (подземный сток) воды из водоема (в том числе фильтрация через тело плотин); Л1 - временные потери воды за счет оседания льда и покрывающего его снега на берегах при зимнем снижении уровня водоема; З - расход воды на хозяйственные нужды (орошение, судоходные каналы, водоснабжение и др.).

К аккумуляционным составляющим относятся: АВ - аккумуляция воды в чаше водоема; Аб - аккумуляция воды в грунтах берегов, обусловленная оттоком воды в грунт с повышением уровня; Ап - аккумуляция в русле и пойме устьевой части основных рек; Н' - невязка баланса, складывающаяся из суммы неучтенных составляющих и суммарной ошибки определения учтенных.

Основная роль в водном балансе обычно принадлежит: в приходной части поверхностному притоку (Пр) и в меньшей степени осадкам на зеркало водоема (Пос), а в расходной - стоку для сточных водоемов (С) и испарению (И), особенно для бессточных.

Таким образом, за период времени Т, учитывая только основные составляющие баланса, можно записать уравнение в виде:

Пр + Пос + С - И + Н = ± АВ.

Составляющие водного баланса озер и водохранилищ рассчитываются по материалом наблюдений всех гидрометеорологических станций и постов, действующих на данном водоеме, и гидрологических станций и постов, измеряющих сток на реках бассейна (в том числе и не являющихся притоками исследуемого водоема). Для озер необходимо также располагать материалами наблюдений на вытекающих реках, а для водохранилищ - данными учета стока на сооружения гидроузлов. Одновременно надо иметь план или карту водоема в изобатах и его бассейна, а также батиграфическую и объемную кривые.

Расчет составляющих водного баланса целесообразно выполнять в размерностях, принятых при их определении в пунктах наблюдений. Например, приток и сток в воде средних расходов Q_пр, Q_ст (мі/с), осадки и испарение в слое воды х, Е (мм), аккумуляция в виде приращения уровня ?Н (см) или объема ?W (мі). Все величины - за интервал времени Т.

При включении этих составляющих в уравнение водного баланса необходимо выполнить приведение их к единой размерности.

В объемных единицах (млн мі)

f_оз - площадь зеркала озера или водохранилища.

Подсчет среднегодового стока рек впадающих в озеро

Так как систематический учет стока ведется не на всех реках, впадающих в озеро, и остальная часть бассейна остается неизученной, расчет разделен на две части.

а) Подсчет суммарного стока с территории освещенной наблюдениями.

Площадь бассейна озера 47800 кмІ, средняя площадь зеркала Чудско-Псковского озера - 3550 кмІ. В 1968 году наблюдение за стоком велись на реках:

Среднегодовой сток рек впадающих в озеро.



Табл.21

река - пост	F кмІ	Q мі/с	М л/с кмІ	МF л/с
р. Роостоя - д. Роостоя	363	1,30	3,58	1299
р. Кяэпа - д. Кяэпа	286	0,86	2,37	677,8
р. Суур-Эмайычи-г. Тарту	7850	37,1	4,73	37130
р. Выханду - р.п. Ряпина	1100	4,22	3,84	4224
Гдовка - Злоблина	66	0,17	2,58	170,3
р. Великая - д. Пятоново	20000	55,6	2,78	55600
р. Желча - пос. Ямма	791	5,47	6,92	5473,7
Черма - Яктунина	32,8	0,13	3,96	129,9
Тагайыгы - Тудулинна	270	0,87	3,22	869,4
?	30684	105,7	33,98	105574,1

Q_осв = 105,7 мі/с

б) Подсчет среднегодового стока с бассейна озера.

Суммарная площадь изученных рек:

где М1 …Mn - модули стока в пунктах где производятся наблюдения, л/с кмІ; F1 … Fn - площади водосборов в этих пунктах, кмІ.

Таким образом, на основе всех произведенных вычислений:

Суммарный поверхностный приток озера определяется по формуле



Расчет испарения с поверхности озера

Расчет испарения с поверхности Чудско-Псковского озера за интервалы времени безледоставного периода 1968 года производится по данным опорных метеостанций Гдов, Псков и Тийрикоя, равномерно расположенных по периметру озера.

Данные о температуре воды и датах вскрытия и замерзания озера взяты по станциям Раскопель, Залита и Муствээ.

Расчет испарения начинается с определения средней длины разгона воздушного потока над озером. Для этого на план озера наносятся две системы прямоугольных сеток из параллельных профилей, ориентированных в первом случае с С на Ю и с З на В, а во втором - с СЗ на ЮВ и с СВ на ЮЗ. Среднюю длину разгона для каждого направления профиля Li вычисляем как среднее арифметическое из длин всех профилей этого направления:

L_ср = 37 км

Затем рассчитываем розу ветров. Для этого по данным метеорологических ежемесячников за расчетный год по опорной метеостанции суммируем число случаев ветра всех восьми румбов, а потом определяем повторяемость направлений ветра в% как отношение числа случаев ветра соответствующего румба за год к годовой сумме числа случаев ветра всех восьми румбов, %.

Повторяемость направлений ветра, %

Табл.11

Станции	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Тийрикоя	11,2	8,9	7,2	14,4	10,3	17,6	16,8	11,1
Тарту	5,6	8,2	8,7	11,2	10,7	18,4	20,1	11,1
Гдов	9,3	6,8	7,4	15,3	17,8	15,7	12,3	9,1
Псков	6,9	4,2	8,4	13,7	18,9	12,5	12,3	19,9
Струги Красные	9,0	7,9	6,5	10,2	15,1	19,5	14,5	12,2
?	42,0	36	38,2	64,8	72,8	83,7	76	63,4
ср	8,4	7,2	7,6	13,0	14,6	16,7	15,2	12,7

Средняя длина разгона для всей акватории озера вычисляется по формуле:

где Lс-ю и т.д. - средняя длина разгона воздушного потока по профилям соответствующих направлений, км; (Nc+Nю) и т.д. - сумма повторяемостей направлений ветра для двух взаимно противоположных румбов, %.

Значения средних месячных скоростей ветра над озером на высоте 2 м определяется по формуле:

U2 = K1*K2*K3*U

где K1 - коэффициент, учитывающий степень защищенности метеостанции на суше; K2 - коэффициент, учитывающий характер рельефа; K3 - коэффициент, учитывающий среднюю длину разгона воздушного потока над водоемом; U - скорость ветра на высоте флюгера за расчетный интервал времени.

Расчет средней скорости ветра над водной поверхностью на высоте 2 м.

Табл.12. Метеостанция Гдов

месяц	хф м/с	к1	к2	к3	х2 м/с
1	2,9	1,3	1	1	3,77
2	4	1,3	1	1	5,2
3	4,4	1,3	1	1	5,72
4	4,1	1,3	1	1	5,33
5	3,3	1,3	1	1	4,29
6	3,1	1,3	1	1	4,03
7	4,9	1,3	1	1	6,37
8	2,9	1,3	1	1	3,77
9	2,6	1,3	1	1	3,38
10	5,2	1,3	1	1	6,76
11	4	1,3	1	1	5,2
12	5,8	1,3	1	1	7,54

Табл.13. Метеостанция Псков

месяц	хф м/с	к1	к2	к3	х2 м/с
1	3,6	1,3	1	1	4,68
2	4,6	1,3	1	1	5,98
3	5,2	1,3	1	1	6,76
4	4,7	1,3	1	1	6,11
5	3,4	1,3	1	1	4,42
6	3,5	1,3	1	1	4,55
7	3,5	1,3	1	1	4,55
8	3,2	1,3	1	1	4,16
9	2,9	1,3	1	1	3,77
10	5,7	1,3	1	1	7,41
11	4,4	1,3	1	1	5,72
12	4,7	1,3	1	1	6,11

Табл.14. Метеостанция Тийрикоя

месяц	хф м/с	к1	к2	к3	х2 м/с
1	2,2	1,8	1	1	3,96
2	4,7	1,8	1	1	8,46
3	5,9	1,8	1	1	10,62
4	5,6	1,8	1	1	10,08
5	4,1	1,8	1	1	7,38
6	4,1	1,8	1	1	7,38
7	3,5	1,8	1	1	6,3
8	3,4	1,8	1	1	6,12
9	2,7	1,8	1	1	4,86
10	5,4	1,8	1	1	9,72
11	3,9	1,8	1	1	7,02
12	4	1,8	1	1	7,2

Расчет средних месячных значений упругости водяного пара над озером на высоте 2 м.

Табл.15. Метеостанция Гдов

	tср°С	t2'°С	tср - t2'	е'2 мб	е0 мб	0,8е0 мб	М	(0,8е0-е'2) М	е2 мб
IV	4,5	4,2	0,3	6,1	8,4	6,72	0,39	0,2418	6,3
V	11,9	9,3	2,6	8,4	13,91	11,13	0,39	1,0639	9,5
VI	18,6	16,7	1,9	12,8	19,76	15,81	0,39	1,1731	14,0
VII	17,5	14,8	2,7	13,2	18,8	15,04	0,39	0,7176	13,9
VIII	18,9	17,4	1,5	15,2	21,86	17,49	0,39	0,8923	16,1
IX	14,0	11,2	2,8	11,2	16,0	12,8	0,39	0,6240	11,8
X	4,1	3,4	0,7	6,9	8,16	6,53	0,39	-0,1451	6,8

Табл.16. Метеостанция Псков

	tср°С	t2'°С	tср - t2'	е'2 мб	е0 мб	0,8е0 мб	М	(0,8е0-е'2) М	е2 мб
IV	3,6	5,3	-1,7	6,0	7,90	6,32	0,39	0,1248	6,1
V	11,7	10,0	1,7	8,4	13,73	10,984	0,39	1,00776	9,4
VI	18,7	16,8	1,9	12,3	21,58	17,264	0,39	1,93596	14,2
VII	17,0	15,2	1,8	12,8	19,40	15,52	0,39	1,0608	13,9
VIII	18,9	17,4	1,5	19,6	19,34	15,472	0,39	-1,60992	18,0
IX	14,3	11,0	3,3	10,8	16,33	13,064	0,39	0,88296	11,7
X	4,5	3,7	0,8	7,0	8,40	6,72	0,39	-0,1092	6,9

Табл.17. Метеостанция Тийрикоя

Месяц	tср°С	t2'°С	tср - t2'	е'2 мб	е0 мб	0,8е0 мб	М	(0,8е0-е'2) М	е2 мб
27/III	0,0	-0,8	0,8	4,9	6,11	4,88	0,38	-0,0076	4,9
IV	5,1	4,3	0,8	6,0	8,77	7,016	0,38	0,386	6,4
V	10,7	8,4	2,3	8,4	12,86	10,288	0,38	0,717	9,1
VI	17,6	15,6	2,0	12,3	20,12	16,096	0,38	1,442	13,7
VII	17,0	14,3	2,7	12,8	19,40	15,52	0,38	1,034	13,8
VIII	19,2	16,4	2,8	19,6	22,28	17,824	0,38	-0,675	18,9
IX	14,1	10,9	3,2	10,8	16,11	12,888	0,38	0,793	11,6
X	4,3	3,3	1,0	7,0	8,28	6,624	0,38	-0,143	6,9
XI	0,7	-0,6	1,3	5,4	6,45	5,16	0,38	-0,091	5,3



Расчет испарения с поверхности озера за интервалы времени безледоставного периода.

Табл 18. Метеостанция Гдов

месяц	0,14*n	е0 мб	е2 мб	е0-е2 мб	х2 м/с	0,72*х2	1+0,72*х2	Е мм
IV	4,2	8,4	6,3	2,1	5,33	3,83	4,83	42,66
V	4,34	13,91	9,5	4,41	4,29	3,08	4,08	78,25
VI	4,2	19,76	14	5,76	4,03	2,90	3,90	94,38
VII	4,34	18,8	13,9	4,9	6,37	4,58	5,58	118,8
VIII	4,34	21,86	16,1	5,76	3,77	2,71	3,71	92,85
IX	4,2	16	11,8	4,2	3,38	2,43	3,43	60,56
X	4,34	8,16	6,8	1,36	6,76	4,86	5,86	34,63
?								522

Табл.19. Метеостанция Псков

месяц	0,14*n	е0	е2 мб	е0-е2	х2	0,72*х2	1+0,72*х2	Е мм
IV	4,2	7,9	6,1	1,8	6,11	4,39	5,39	40,81
V	4,34	13,73	9,4	4,33	4,42	3,18	4,18	78,59
VI	4,2	21,58	14,2	7,38	4,55	3,27	4,2	132,5
VII	4,34	19,4	13,9	5,5	4,55	3,27	4,2	102,0
VIII	4,34	19,34	18	1,34	4,16	2,99	3,99	23,23
IX	4,2	16,33	11,7	4,63	3,77	2,71	3,71	72,23
X	4,34	8,4	6,9	1,5	7,41	5,33	6,33	41,24
?								491

Табл.20. Метеостанция Тийрикоя

месяц	0,14*n	е0 мб	е2 мб	е0-е2 мб	х2 м/с	0,72*х2	1+0,72*х2	Е мм
27/III	0,7	6,1	4,9	1,2	10,62	7,65	8,65	7,26
IV	4,2	8,77	6,4	2,37	10,08	7,26	8,26	82,20
V	4,34	12,86	9,1	3,76	7,38	5,31	6,31	103,0
VI	4,2	20,12	13,7	6,42	7,38	5,31	6,31	170,2
VII	4,34	19,4	13,8	5,6	6,3	4,54	5,54	134,5
VIII	4,34	22,28	18,9	3,38	6,12	4,41	5,41	79,31
IX	4,2	16,11	11,6	4,51	4,86	3,50	4,50	85,22
X	4,34	8,28	6,9	1,38	9,72	7,00	8,00	47,90
XI	4,2	6,45	5,3	1,15	7,02	5,05	6,05	29,24
7/XII	0,98	6,16	4,7	1,46	7,2	5,18	6,18	8,85
?								748



Среднее рассчитанное значение для озера Е = 587 мм.

Тогда Wис = 2207·106 мі

Расчет аккумуляционной составляющей водного баланса озера

Аккумуляция воды в озере определена по данным трех озерных постов по разности средних уровней на 1 января и 31 декабря. Средний уровень рассчитывается как средневзвешенный и определяется по формуле:

Размещено на http://www.allbest.ru/

где ?H - разности средних уровней на указанные даты; fi - площади тяготения к станциям (в долях от единицы).

Табл.22. Расчет аккумуляции в озере

пост	Н1 см	Н2 см	?Н см	fi	?Н*fi
д. Раскопель	166	161	5	0,17	0,85
г. Муствээ	20	21	-1	0,24	-0,24
д. Кодавере	96	96	0	0,26	0
д. Праага	81	81	0	0,06	0
о. Залита	164	164	0	0,12	0
д. Лисье	167	167	0	0,08	0
д. Мехикоорма	121	119	2	0,07	0,14
?					0,75

?H·fi = 0,75 см

WАК = ?H·Fоз/10І = 26,6·106 мі

Сток воды из озера

Сток воды из озера определяется по данным измерений на гидростворе на вытекающей реке Нарва - Нарвская ГЭС.

Расход воды Qст = 290 мі/с

Wст = Qст Т= 9135·106 мі

Расчет осадков на поверхность озера

Расчет осадков на поверхность озера выполняются раздельно для холодного и теплого периодов года.

Табл.29 Расчет осадков на поверхность озера

Oсадки (Р), мм
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Сумма
П.горы	49,8	30,6	73,1	59,9	57,6	66,8	118,8	32	72,5	90,2	33,5	46,1	730,90
Опочка	41,8	30,3	67,8	62,7	64,8	93	195	21,2	66,6	82,1	26,9	41,9	794,10
Идрица	28,3	28	62,2	57,4	83,8	106,2	145,6	31	58,7	76,9	30,1	49	757,20

Среднее рассчитанное значение суммы осадков для озера х = 760 мм.

W_ос = xf_оз/10і = 2700·10⁶ мі

Водный баланс озера

Табл.30 Водный баланс Чудско-Псковского озера

Элементы прихода	Объем 106 мі	Слой мм	Элементы расхода	Объем 106 мі	Слой мм	Невязка 106 мі
Приток	8820	18,5	Сток	9130	19,1	-
Осадки	2700	4,4	Испарение	2207	4,5	-
Аккумуляция	26,6	0,06
Приход	11546,6	22,76	Расход	11337	23,6	-209,6

Относительная невязка баланса:

е = (Н'/П) 100% = -3,7%



Суммарная ошибка расчета:

д = ±? д₁І + д₂І + д₃І

где д₁, д₂, д₃ - случайные относительные ошибки расчета соответственно притока, стока и аккумуляции.

Погрешность учета притока с изученной площади ±5%, с неизученной площади ±15%.

Суммарная относительная погрешность учета притока:

д₁ = ±v(д_освІQ_освІ + д_неосвІQ_неосвІ)/Q_прІ = 9,7%

Точность учета стока в истоке р. Нарва принята ±5%.

Относительная ошибка д₃ = 0,0005%.

Таким образом суммарная ошибка расчета д = 10,9%

д > |е|, следовательно расчет водного баланса Чудско-Псковского озера выполнен достаточно точно.

2.4 Ветровое волнение на озере

Расчет элементов ветровых волн фильтрационным способом производится по данным опорной метеостанции за безледоставный период 1968 года по заданному направлению. В основу метода положены уравнения, аппроксимирующие эмпирические связи, основанные на совместном анализе большого количества натурных и лабораторных измерений. При наличии плана озера в изобатах можно построить профиль водоема по заданному направлению, определить длину разгона, уклоны дна и глубины.

Расчет элементов волн необходимо производить с учетом деления водоема по установленному профилю в зависимости от глубины на следующие зоны:

· глубоководная - с глубиной Н>0,5лгл, где дно не влияет на основные характеристики волн (лгл - длина волны в глубоководной зоне);

· мелководная - с глубиной 0,5лгл > Н > 1 м, где дно оказывает влияние на развитие волн и на основные их характеристики;

· прибойная - с глубиной от Нкр до 1 м, в пределах которой начинается и завершается разрушение волн;

Расчетная скорость ветра принимается на высоте 10 м над уровнем воды и определяется по формуле

U_р = k_z k_ф U_макс

где k_z - коэффициент перехода от скорости ветра, измеренной на высоте z, к скорости ветра на высоте 10 м над уровнем воды; k_ф - коэффициент перехода от скорости ветра, измеренной по флюгеру, к анемометрическим показаниям; U_макс - скорость ветра максимально наблюденная за безледоставный период на опорной метеостанции.

U_р =1,0·1,0·5,8 = 5,8 м/с

Расчетная обеспеченность р = 5%

Из неравенства Н>0,5лгл делаем вывод, что весь водоем можно отнести к мелководному (Нср = 8,35 м; 0,5лгл = 20,9 м). В этом случае развитие волн происходит на мелководье с уклоном дна I = 0,0002 и средней глубиной Нср = 8,35 м. Среднюю высоту волны и средний период следует определять из соотношений и , полученных по графику с учетом влияния дна по безразмерным параметрам и .

Безразмерные параметры равны: = 9690 = 2,4



С помощью графика получены соотношения расчетных значений:

= 0,095 = 4,2

= 0,33 м = 2,48 с

Для перехода от среднего значения к по графику с помощью вышеуказанных безразмерных параметров определены два значения k_5% (1.95 и 1,80). В качестве расчетного принимаем меньшее k_5% = 1,8.

= 0,33 ? 1,8 = 0,59 м

Средняя длина волны равна:

= 9,81*2,48І/6,28 = 9,6 м

Для определения превышения волны над расчетным уровнем рассчитываются безразмерные параметры:

= 0,87 и = 0,0098

С помощью полученных параметров по графику находим соотношение

= 0,45 откуда находим = 0,27 м

Элементы волн в прибойной зоне: уклон J = 0.001, Н = 1 м, рефракция отсутствует. Кроме элементов волн, требуется установить критическую глубину при первом их обрушении. Для определения рассчитан безразмерный параметр:



= 0,104

По графику с учетом заданного уклона определена безразмерная величина

= 0,012 отсюда находим = 0,72 м

Искомая величина определена с помощью пёреходного коэффициента k_5% = 0,94, = 0,94 ? 0,72 = 0,68 м

Длина волны определена по графику с использованием вышерассчитанного безразмерного параметра. При этом получено отношение

= 0,84, откуда = 8,06 м

Для определения превышения вершины волны над расчетным уровнем использованы значения безразмерных величин:

= 0,0113, = 0,104

По графику определено соотношение:

= 0,77 откуда = 0,52 м



Для определения критической глубины, соответствующей створу первого обрушения волн, и при отсутствии рефракции получено соотношение

= 0,09, Нкр = 0,09 ? 9,6 = 0,864 м

Глубина, соответствующая последнему обрушению волн, определена по формуле:

где k_m - коэффициент потери высоты волн в откосе, зависящий от угла его уклона; n - число обрушений.

В данном случае k_m = 0.75, n = 4.

Н_кп = 0,75³ ? 0,864 = 0,34 м

Определение ветрового волнения нагона производится по формуле:

?h = 2?10^-6 ?UІL/(g?H_ср) ?соsб,

направление ветра и продольная ось совпадают (б=0°)

?h = 2?10^-6 ?5,8І?33230?1,0/(9,81?8,35) = 0,027 м ? 3 см.

2.5 Заиление озера

С течение времени емкость котловин озер и водохранилищ уменьшается вследствие заполнения их взвешенными и влекомыми наносами, постоянно вносимыми в водоем притоками, продуктами разрушения берегов и органическими веществами, являющимися остатками отмерших живых организмов и растительности. В процессе заиления изменяются морфометрические характеристики водоемов.

При расчетах заиления в зависимости от хозяйственных задач решается комплекс вопросов, среди которых одним из главных является расчет периода, в течение которого водоем будет полностью или частично заполнен наносами.

По мере накопления отложений интенсивность заиления уменьшается в связи с возрастанием скоростей течения, повышением транспортирующей способности потока, что приводит к увеличению транзитной части наносов.

При расчете заиления следует учитывать взвешенные наносы. При отсутствии данных наблюдений средний многолетний расход взвешенных наносов рекомендуется находить по формуле:

R_o = с·Q_o·10 ^-3,

где R_o, Q_o - среднемноголетние значения взвешенных наносов и расходов воды; с - среднемноголетнее значение мутности (г/мі).

R_o = 10 ·144·10 ^-3 = 1,44 кг/сек

Для расчета заиления необходимо перейти от вычисленных расходов наносов R к объему наносов W_R, для чего используется соотношение:

W_R = R_o T/г_отл,

где W_R - объем наносов в состоянии естественного уплотнения (мі); T - число секунд за расчетный интервал времени; г_отл - плотность отложений скелета грунта, определяемая отношением массы сухого грунта к его объему в состоянии естественной влажности (г_отл = 1,2 т/мі).

W_R =1,44·31,5·10 ⁶ /1200 = 37800 мі

При равномерном отложении наносов по годам, зная годовое количество наносов и емкость водоема, можно приближенно оценить среднюю продолжительность заиления озера по формуле:

T = W_оз/(W_R(1-д))

где W_оз - объем водоема (мі); W_R - среднемноголетний сток наносов рек, впадающих в водоем (мі); д - транзитная часть наносов мелких фракций (д=0,3).

T =25,2·10⁹/(37800 ·0,7) = 952381 лет

2.6 Антропогенное воздействие на озеро

К началу 2013 года общее состояние рек, по сравнению с 2001-2007 гг., улучшилось. Нагрузка на реки, впадающие в Чудское озеро, за последние годы несколько снизилась. Главной проблемой Чудско-Псковского озера остается его эвтрофикация. Состояние Нарвского водохранилища относительно стабильное (аналогичное с состоянием северной части Чудского озера), однако и в этом водоеме отмечается увеличение удельного веса сине-зеленых водорослей. В современных условиях процессы развития и преобразования водных экосистем протекают значительно быстрее, чем раньше, поскольку они обусловлены не столько естественными факторами, действующими в масштабе геологического времени, сколько антропогенными. В развитии биоценозов в экосистеме озера отмечены в последние годы заметные природные модификации, к числу которых следует отнести: а) для фитопланктона: - увеличение общей численности фитопланктона за счет усиления развития в первую очередь группы синезеленых, вплоть до их «цветения», - обеднение видового состава водорослей с тенденцией выхода на доминирующее положение одного-двух видов, - выход синезеленых водорослей на доминирующее положение даже в весенний период, - снижение относительной численности группы зеленых водорослей и нарушение сезонного хода в развитии сообщества в целом.

Что касается водохозяйственной обстановки, то потребление воды на территории Эстонии увеличилось и составило в 2007 г. 1,55 млн куб. м (в 2005 г. - 1,26 млн куб. м, в 2006 г. - 1,28 млн куб. м). Увеличение произошло за счет роста водопотребления Нарвскими электростанциями (в первую очередь Эстонской электростанцией), водоотбор которых составляет абсолютное большинство всего водопотребления.

По информации российской стороны, в бассейне реки Нарвы, включая Чудско-Псковское озеро, на государственном учете находится 332 предприятия-водопользователя, из которых 93 имеют выпуски в водные объекты с общим объёмом сброса сточных вод 141,5 млн. куб. м в год. В целом по бассейну объем забора воды из природных водных объектов в 2007 году уменьшился на 3,3 млн. куб. м, в основном за счет сокращения забора воды МП г. Пскова «Горводоканал», водопотребления на собственные нужды предприятий и т.д.

Также антропогенные воздействия на водные экосистемы приводят к негативным изменениям, наиболее сильно выраженным в сообществах донных организмов. Важнейшим фактором, вызывающим деградацию донных сообществ и возникновение чрезвычайных ситуаций, является загрязнение токсичными химическими веществами, которые депонируются в осадках и становятся источником потенциальной опасности для экосистемы водного объекта.

Заключение

В данной работе были рассчитаны водный баланс реки Великой, одной из крупнейших рек, впадающий в Чудско-Псковское озеро, водный баланс самого Чудско-Псковского озера за взятый 1968 год, ветровое волнение на озере, время заиления озера и рассмотрено антропогенное воздействие на Чудско-Псковское озеро.

Приходная часть водного баланса р. Великая в створе д. Пятоново за 1968 год составила 760 мм, а расходная - 792 мм. Невязка равна 32 мм. Это говорит о том, что происходит увеличение запасов влаги в рассматриваемом объеме.

У водного баланса Чудско-Псковского озера за 1968 год приходная часть составила 11546,6 мі, а расходная часть получилась равной 11337·10⁶ мі, таким образом невязка составила -209,6·10⁶ мі, что говорит о уменьшении запаса воды в озере. Относительная невязка баланса е = -3,7%, суммарная ошибка расчета д = 10,9%, т.к. д > |е|, то расчет водного баланса Чудско-Псковского озера выполнен достаточно точно.