Вимірювання випаровування.

Визначення кількості води, що випаровується з ґрунту і з поверхні водойм, необхідне для вирішення багатьох наукових і практичних задач: розрахунків норм зрошення, регулювання стоку водойм, створення великих водоймищ та ін.

Випаровування (пароутворення) виражають в міліметрах товщини шару води, що випарувалася, і визначають з точністю до 0,1 мм. Випаровування обчислюють тільки в теплий час року. Установки для вимірювання випаровування називають випарниками або випаромірами.

Існує декілька видів випарників, основаних на різних принципах дії: на принципі визначення маси води, що випарилася, з впливу тепла пароутворення та ін. Широко застосовані випарні установки основані на визначенні випаровування за рівнянням водного балансу деякого об’єму води або ґрунту, для яких прихід визначається тільки рідкими опадами , а витрата – випаровуванням (інші компоненти виключені). Ці установки складаються з випарників, спеціальних дощомірів і допоміжних пристроїв.

Випарники забезпечують можливість вимірювання алгебраїчної суми випаровування і опадів (вони мають різний знак) за певний проміжок часу. Опадоміри дозволяють вимірювати кількість опадів , які випали за цей же час. Таким чином, випарні установки дозволяють визначити випаровування шляхом обчислення різниці результатів вимірювань, отриманих за допомогою випарника і дощоміра.

Випаромір ГГІ-3000. Випаромір розрахований на установку в ґрунті на водовипаровувальних площадках і на спеціальних плотах у водоймах. Він складається з випарника, дощоміра (ГГІ-3000), бюретки і вимірювальної трубки (рис.6.12).

Випарник являє собою циліндричний металевий бак 1 з конусоподібним дном. Площа його випарної поверхні складає 3000 см ³.

Рис.6.12 Випаромір ГГІ-3000: 1 – блок випаровувача; 2 – кронштейн з голкою; 3 - об’ємна бюретка; 4 – лійка дощоміра; 5 - бак дощоміра; 6 – гніздо відра; 7 – водозбірне відро; 8 – футляр з мірною колбою.

Верхній край баку має козирок шириною 20 мм. В центрі дна випарника вертикально встановлена металева труба, в середній частині прикріплена до стінок бака трьома розпірками. Трубка служить для установки при проведенні вимірювань об’ємної бюретки 3. До трубки прикріплений кронштейн з вертикальною голкою 2, що служить репером рівня води, який повинен підтримуватися в випарнику. Гострі голки знаходяться на 48 мм нижче площини, що проходить через верхній край випарника. Для кріплення випарника при його установці на плоту є чотири вушки. Випарник заповнюється водою з водойми, в якому визначається випаровування. Наповнення проводять до співпадання рівня води у випарнику з вістрям голки 2.

Об’ємна бюретка (рис.6.13) служить для визначення зміни рівня води у випарнику.

Внутрішній діаметр бюретки 50 мм, площа поперечного перерізу 20 см ², висота 60 мм. Дно бюретки має в центрі установочний стрижень 5, який при вимірюванні випаровування вставляється в центральну трубку випарника. Збоку бюретки, біля самого дна, є невеликий отвір, через який вода з випарника попадає в бюретку. За допомогою вигнутого важеля 3 і гвинта 2, який упирається в кришку бюретки, отвір може щільно закриватися клапаном 4. У верхній частині бюретка має носик 1 для зливу води.

Рис.6.13 Бюретка: 1 – носик; 2 – гвинт; 3 – важіль; 4 – клапан; 5 – стрижень.

Спеціальна вимірювальна скляна колба об’ємом 30 см ³, що закінчується градуйованою циліндричною трубкою з ціною поділки шкали 0,1 мм шару води у випарнику, служить для вимірювання води, захопленої бюреткою (рис.6.12).

Дощомір ГГІ-3000 являє собою циліндричний бак 5 з конусоподібним дном. В бак дощоміра вставляється лійка 4 для прийому опадів, яка має, як і випарник, приймальну площу 3000 см ². До верхнього краю лійки припаяний козирок. Опади, які попадають у лійку, через трубку збираються у відрі, що установлене всередині циліндричного гнізда 6, прикріпленого до дна баку 5. Відро розраховане на приймання 15 л опадів, тобто шару опадів 50 мм. Для виймання відра з баку дощоміра служить відкидна ручка. Простір між стінками бака і кожухом для відра служить баластною камерою, в яку закладають камені, куски заліза і т.п., зменшуючи тим самим зайву плавучість дощоміра. Для кріплення дощоміра на плоту він, також як і випаровувач має чотири вушка.

Випарник і дощомір монтуються на спеціальному плоту, так щоб вони були заглиблені в воду до співпадання рівнів води у випарнику та водоймі.

Вимірювання випаровування по випарнику ГГІ. За допомогою об’ємної бюретки та вимірювальної трубки визначають в установлені строки рівень води у випарнику. З цією метою об’ємна бюретка стрижнем 5 (рис.6.13) вставляється до упора в трубку 7 випарника і при відкритому клапані 4 залишається в такому ж положенні одну-дві хвилини, для того щоб рівень води у випарнику і в бюретці вирівнявся. Після цього поворотом гвинта 2 закривають клапан бюретки, знімають бюретку і зливають з неї воду у вимірювальну трубку. Відлік за шкалою вимірювальної трубки проводять з точністю до однієї поділки (результат записують). Після вимірювання воду з трубки виливають назад у випаровувач. Вимірювання кожен раз повторюють тричі. Результат розраховують як середнє арифметичне трьох вимірювань. Якщо рівень води у випарнику понизився більше ніж на 5 мм або підвищився більше ніж на 10 мм відносно вістря голки, то доливають або відливають воду з випарника, обов’язково враховуючи при цьому кількість долитої або відлитої води за допомогою вимірювального стакану дощоміра. При роботі на солонуватій водоймі у випарник при сильному випаровуванні доливають дистильовану воду, а при рясних опадах - воду з водойми для збереження у випарнику води такої ж концентрації, як і у водоймі.

Вимірювання по дощоміру. Опади, зібрані дощоміром ГГІ, вимірюються одночасно з вимірюваннями випаровування по випарнику. Для цього знімають лійку 4, виймають за ручку водозбірне відро 7 і зібрані в ньому опади вимірюють за допомогою мірного стакану.

Кількість опадів визначається за формулою

,

де - кількість опадів, мм;

- кількість поділок мірного стакана;

- коефіцієнт, який залежить від співвідношення ціни поділки шкали стакана см ³ і приймальної площі опадоміра 3000 см ³

.

Після вимірювань і запису результатів воду з дощомірного стакана виливають у водойму, водозбірне відро ставлять в гніздо і зверху дощоміра вставляють лійку.

Випаровування між строками обчислюється за формулою

,

де - кількість води, що випарилася, мм;

і - середні значення з трьох відліків по вимірювальній трубці випарника відповідно в попередній і в даний строк;

.

Ґрунтовий випарник ГР-25 (рис.6.14). Цей випарник спільно з ґрунтовим дощоміром застосовують для вимірювання випаровування з ґрунту спеціальних площадок і сільськогосподарських полів. Звичайно використовують одночасно не менше двох випарників.

Випарник складається з внутрішнього циліндра 2 зі знімним дном, зовнішнього циліндра (гнізда) 3, водозбірної посудини 5 для уловлювання води, яка просочилася через моноліт ґрунту. Циліндр 2 служить для розміщення в ньому ґрунтового моноліту (площа поверхні, що випаровує 500 см ²).   Рис.6.14 Випарник ґрунтовий: 1 – козирок; 2 - внутрішній циліндр (для ґрунтового моноліту); 3 - зовнішній циліндр (гніздо); 4 - знімальне дно; 5 – водозбірна посудина; 6 і 7 – отвори.

Знімальне дно 4 внутрішнього циліндра 2 має отвори для пропускання води, яка просочується крізь моноліт ґрунту. До верхнього краю циліндра 2 приварені чотири вушка з отворами для піднімання випарника за допомогою спеціальних гачків. Циліндр 2 має козирок 1, який закриває зазор між ним і циліндром 3. Маса внутрішнього циліндра з монолітом ґрунту складає приблизно 40 кг.

Водозбірна посудина 5 являє собою циліндр висотою 30 мм з лійкоподібною кришкою, яка має отвір 7 в центрі для стоку води, що просочилася крізь дно 4 випарника, і отвір 6 для зливу води в дощомірний стакан.

Водозбірна посудина 5 ставиться на дно зовнішнього циліндру 3. Внутрішній циліндр 2 опускається до водозбірної посудини 5 і спирається своїм козирком 1 на верхній край зовнішнього циліндра 3. Рядом з випарником повинен бути встановлений опадомір, бажано з приймальною поверхнею 500 см ², що дорівнює випарувальній поверхні випарника.

Дощомір до ґрунтового випарника ГР-25 (рис.6.15). Дощомір складається з дощомірного відра 1 і гнізда 2 для його установки.

Дощомірне відро 1 має приймальний отвір 500 см ² і висоту 400 мм. Його пристрій такий же, як у відра опадоміра Третьякова. В дні гнізда 2 є отвори, через які стікає вода, що надійшла до гнізда. До дна приварені три кронштейна для установки на них дощомірного відра.     Рис.6.15 Дощомір до ґрунтового випарника: 1 - дощомірне відро; 2 – гніздо; 3 – кронштейн.

Для важення випарника з ґрунтовим монолітом застосовуються ваги, які забезпечують достатньо точне важення маси в 50 кг.

Установка випарника і дощоміра. Для гнізда випарника і гнізда дощоміра викопують круглі ями діаметром 30 – 40 см і глибиною 52 см. Рослинний покров навколо ям необхідно зберегти в природному вигляді. Гніздо випарника вставляють в яму так, щоб його верхній край піднімався над поверхнею на 1,5 см, а гніздо дощоміра – на 5 см. Щілини навколо гнізд засипають ґрунтом і утрамбовують (земля, що залишилася, з площадки прибирається).

Зарядка випарника ґрунтовим монолітом проводиться з спеціально вибраної для цього ділянки таким чином. Внутрішній циліндр випарника (без дна) ставиться на ґрунт, і натиском зверху вдавлюється в нього на 3 – 5 см, потім обкопується навколо, знову вдавлюється і обкопується, і так до тих пір, доки циліндр не заглибиться настільки, що його верхній край буде на 1 – 1,5 см вище поверхні моноліту. Осаджувати циліндр можна тільки натиском зверху: осадка ударами приводить до деформації моноліту. Потім під випарник підводиться дно. Якщо ґрунт пухкий, дно підсовується на 3 – 5 см під випарник, потім останній обертальним рухом насовується на дно. При щільному ґрунті моноліт потрібно підрізати знизу лопатою, нахилити випарник (не більше ніж на 45°), порівняти нижню поверхню моноліту на рівні з краями циліндру і закріпити дно. Потім щілини між монолітом і стінкою циліндра, якщо вони утворилися, засипають землею, проштовхуючи її за допомогою ножа або стальної лінійки. Зовнішні стінки циліндра і дно очищують від землі, що пристала до них.

Зміна монолітів проводиться один – три рази в місяць в залежності від типу випарувальної площадки.

Випарники зважуються вранці до 9 год, але при росі – після її випаровування. При дощі важення випарників переноситься на інші години поточного дня, після припинення дощу, або на вранішні години наступного дня.

Вимірювання опадів в дощомірі і води, що просочилася крізь моноліт, проводиться безпосередньо перед важенням випарника з монолітом. При тривалих дощах і після сильних злив вимірювання води, що просочилася, необхідно проводити щоденно, не зважуючи випарник, а тільки виймаючи його з гнізда. Щоденні вимірювання закінчуються після того, як надходження води у водозбірну посудину припинилося. Такий порядок дозволяє уникнути переповнення водозбірних посудин випарників.

Вимірювання опадів, зібраних дощоміром і, що просочилися крізь моноліт у водозбірну посудину, проводиться за допомогою дощомірного стакану.

Випаровування обчислюється за формулою

,

де і - маса випарника відповідно в попередній і поточний

строки, г;

- кількість опадів, виміряних за допомогою дощоміра;

- опади, які просочилися у водозбірну посудину.

На деяких станціях застосовуються так звані гідравлічні випарники, розроблені під керівництвом В.А. Уриваєва. За їх допомогою вимірюється випаровування з великих монолітів, важення яких проводиться за допомогою гідравлічних вагів, що складають одне ціле з випарниками. Ці випарники містять пристрій для безперервної реєстрації випаровування з високою точністю.

Контрольні запитання:

1. Що називається опадами?

2. Яким приладом можна виміряти кількість опадів?

3. З яких основних частин складається опадомір?

4. Як проводиться установка опадоміра на метеорологічній станції?

5. Як вимірюється кількість опадів?

6. Що являє собою сумарний опадомір і де він використовується?

7. Як проводять снігомірні спостереження?

8. Як вимірюється густина снігу?

9. Як можна визначити запас води в сніговому покриві?

10. На чому оснований метод вимірювання запасів води в сніговому покриві за допомогою радіоактивних ізотопів?

11. Яким приладом можна виміряти не тільки кількість опадів, але й їхню інтенсивність?

12. Як працює механізм примусового зливу?

13. Де і як установлюється плювіограф?

14. Як проводиться обробка діаграмних стрічок?

15. Що являє собою ожеледовий станок?

16. Яким приладом вимірюється роса?

17. Що являє собою випаромір?

18. Для чого потрібна об’ємна бюретка?

19. Як вимірюється випаровування по випарнику ГГІ?

20. Коли і як проводяться вимірювання випаровування?

Дата добавления: 2015-10-13