Thủy văn học và phân tích vùng ngập lụt ( ĐH Quốc Gia Hà Nội ) - Phụ lục

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

96
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đặc trưng của nước Các đặc tính vật lý của nước được tổng hợp trong bảng C.1. chúng được trình bưy cụ thể dưới đây. Trọng lượng riêng Trọng lượng riêng của chất lỏng γlư lực trọng trường tác dụng lên một đơn vị thể tích chất lỏng. Trong hệ đơn vị SI trọng lượng riêng được đặc trưng lư kN/m3. ở nhiệt độ bình thường γ=9,81 kN/m3 (6,24Ib/ft3) Mật độ Mật độ của chất lỏng ρ lư khối lượng của nó trên thể tích. đối với nước ρ = 1000kg/m3 (1,94 slug/ft3) ở 40C. mật độ giảm theo chiều...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thủy văn học và phân tích vùng ngập lụt ( ĐH Quốc Gia Hà Nội ) - Phụ lục

Phô lôc A C¸c ký tù vµ chó thÝch Ký hiÖu chó thÝch diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña kªnh A diÖn tÝch l−u vùc A tû lÖ tæn thÊt A ®æi h−íng b»ng ph−¬ng ph¸p Èn ADI chØ sè thÊm thêi kú tr−íc API ` diÖn tÝch bÒ mÆt cña kho chøa lµ mét hµm theo h−íng Ar( H ) chiÒu réng ®Ønh kªnh B dßng chÈy c¬ së Bf ®é dÇy tÇng chøa n−íc b hÖ sè chezy C hÖ sè dßng ch¶y C hÖ sè Muskingum C0 , C1 , C2 hÖ sè kho chøa Snyder Cp hÖ sè ®é nghiªng Cs1 hÖ sè thêi gian Snyder Ct hÖ sè ®Ëp Cw hµm mËt ®é luü tÝch CDF gi¸ trÞ ®−êng cong dßng ch¶y SCS CN hÖ sè thay ®æi CV sãng nhanh c thêi gian cña biªñ ®å ®¬n vÞ D h»ng sè Muskingum D thêi gian m−a r¬i D ®−êng kÝnh kªnh tiªu chuÈn Dc 582
hÖ sè tan DHM biÓu ®å dßng ch¶y trùc tiÕp DRH dßng ch¶y trùc tiÕp DRO kho¶ng c¸ch tíi mÆt ph©n n−íc d kho chøa n−íc ngÇm dp bèc h¬i E n¨ng l−îng cô thÓ E momen bËc mét, kú väng, trung b×nh E ( x) qu¸ tr×nh ho¸ h¬i ET ¸p suÊt h¬i e ¸p suÊt h¬i cña kh«ng khÝ ea ¸p suÊt h¬i b·o hoµ es søc chøa thùc ®Þa F dung tÝch thÊm F hµm mËt ®é luü tÝch F ( x) CDF chuÈn F ( z) lùc ma s¸t Ff lùc träng tr−êng Fg lùc thuû tÜnh Fh sè Froude Fr Tû lÖ hoÆc dung tÝch thÊm f hµm mËt ®é x¸c suÊt f ( x) dung tÝch thÊm cuèi cïng fc dung tÝch thÊm ban ®Çu f0 dßng ch¶y ngÇm G dßng s¸t mÆt thÊm xuèng dßng ch¶y ngÇm GW ®é nghiªng g l−îng nhiÖt H ®é Èm t−¬ng ®èi H ®Çu n−íc tæng H sù thay ®æi mùc n−íc qua cÇu H3 ®Çu n−íc h tæn thÊt ®Çu n−íc h1 cao ®é ®Ønh ®Ëp h0 chØ sè nhiÖt I dßng nhËp l−u I 583
tû lÖ phÇn tr¨m kh«ng thÊm I Ia lêi giíi thiÖu ban ®Çu c−êng ®é-thêi gian-tÇn suÊt IDF ®−êng thuû v¨n ®¬n vÞ tøc thêi IUH ®é dèc s−ên tù nhiªn i i c−êng ®é m−a l−îng nhËp tøc thêi i(t) l−îng m−a hiÖu qu¶ ie h»ng sè mÆt trêi J0 hÖ sè ho¹t ®éng K mao dÉn thuû lùc K tham sè ®−êng truyÒn K lùc mao dÉn th¼ng ®øng cña tÇng chøa n−íc K K (θ ) lùc mao dÉn h»ng sè ph−¬ng tr×nh khuÕch t¸n K1 mao dÉn thuû lùc ë tr¹ng th¸i b·o hoµ Ks mao dÉn thuû lùc theo h−íng ngang Kx mao dÉn thuû lùc theo h−íng th¼ng ®øng Kz thèng kª Kolmogorov-Smirnov ë møc ®é tin cËy lín nhÊt KS L−îng thÊm thùc k gi¸ trÞ dßng ch¶y ®éng lùc k ®é dµi kªnh L kho¶ng c¸ch tíi tÇng Èm L dung tÝch bèc h¬i L thêi gian trÔ L tû lÖ tæn thÊt L l−îng nhiÖt ng−ng tô tiÒm n¨ng Lc ®é dµi däc kªnh tíi diÓm gÇn t©m l−u vùc nhÊt Lc ®é dµi tíi trung t©m cña l−u vùc Lca l−îng nhiÖt ho¸ h¬i tiÒm n¨ng Le l−îng nhiÖt ®ãng b¨ng tiÒm n¨ng Lf l−îng nhiÖt lµm tan b¨ng tiÒm n¨ng Lm tr÷ l−îng thÊm Ls l−îng tuyÕt tan hµng ngµy M tû lÖ nguån nhÞªt M thêi gian c¸c hiÖn t−îng x¶y ra nhá nhÊt MIT 584
khèi l−îng m N hÖ sè ®é nh¸m nh©n tè ¸nh s¸ng hµng ngµy theo th¸ng Nm hÖ sè nh¸m Manning n ®é rçng n l−u l−îng xuÊt l−u O ¸p suÊt P gi¸ng thuû P P chu vi thÊm x¸c suÊt cña XI P( X i ) hÖ sè ¶nh h−ëng dßng ch¶y Pe hµm x¸c suÊt tæng thÓ PDF l−îng bèc h¬i tiÒm n¨ng trong thêi kú 10 ngµy PE l−îng ho¸ h¬i tiÒm n¨ng PET hµm khèi l−îng x¸c suÊt PMF x¸c suÊt P l−îng tho¸t l−u Q l−îng nhËp l−u Q1 l−îng tho¸t l−u Q2 dßng ch¶y trong kªnh Qc trùc x¹ Qd nhiÖt ho¸ h¬i Qe l−îng nhiÖt vËn chuyÓn phï hîp Qh l−îng nhËp l−u Qi l−u l−îng hay l−îng b¬m t¹i nót (i,j) Q( i , j ) bøc x¹ h÷u hiÖu QN bøc x¹ hµng ngµy t¹i thiªn ®Ønh Q0 l−u l−îng ®Ønh lò Qp l−u l−îng ®Ønh lò trong thêi kú lò T n¨m QT n¨ng l−îng ®· cung cÊp cña dßng nhËp l−u vµ dßng tho¸t l−u Qv gÝa trÞ tung ®é cña biÓu ®å t¹i thêi ®iÓm i QOPBS gi¸ trÞ l−u l−îng trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµy q tû lÖ thÊm q dßng ch¶y trµn q0 l−u l−îng t¹i thêi ®iÓm t qi tû sè Bowen R 585
b¸n kÝnh thuû lùc R l−u l−îng R dßng ch¶y mÆt R Albedo trung b×nh RS l−îng m−a RF nghiÖm trung b×nh b×nh ph−¬ng RMS dßng ch¶y RO B¸n kÝnh r b¸n kÝnh cña ®iÓm b×nh th−êng rc ®é dèc kªnh S gradien lùc S l−îng tr÷ S (storativity) S dung tÝch hót trung b×mh Sav ®é dèc tiªu chuÈn Sc l−îng tr÷ Èm cña ®Êt Sd ®é dèc ma s¸t Sf ®é dèc kªnh S0 ®é dèc bÒ mÆt S0 l−îng tr÷ cô thÓ Ss Ss ®é lÖch chuÈn cña x Sx tû lÖ tan SMELT Smelt ®é h¹ thÊp s' thêi kú qu¸ khø T nhiÖt ®é T sù tho¸t h¬i n−íc T qu¸ tr×nh trao ®æi T nhiÖt ®é kh«ng khÝ b·o hoµ Ta thêi gian sãng lò Tb thêi gian c¬ së cña biÓu ®å thuû v¨n Tb nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng Td thêi gian nh¸nh lªn Tr thêi gian t thêi gian tËp trung tc thêi gian tíi ®Ønh tp biÓu ®å ®−êng ®¬n vÞ thuû v¨n UH 586
vËn tèc sãng u u(t − τ ) hµm träng l−îng vËn tèc trung b×nh V tæng thÓ tÝch V vËn tèc thÊm VS momen bËc hai thay ®æi Var( x) vËn tèc v c−êng ®é l−u l−îng W träng l−îng W ®é réng cña dßng ch¶y trµn W hµm giÕng ngÇm Wu ®é cao mÆt n−íc Ws ®é réng kªnh w biÕn cè X kÕt qu¶ xuÊt hiÖn thø i Xi Kho¶ng c¸ch ngang x hÖ sè träng l−îng Muskinggum x trung vÞ xm ®é dèc trung b×nh l−u vùc y ®é s©u y ®é s©u tiªu chuÈn yc ®é s©u dßng ch¶y trong kªnh yc ®é s©u chuÈn yn ®é s©u trung b×nh cña dßng ch¶y trµn yo cao ®é Z ®é dèc h−íng ngang cña kªnh Z sù thay ®æi khái gi¸ trÞ chuÈn Z ®é dÇy tÇng i Zi α hÖ sè sãng ®éng lùc α nh©n tè thêi kú tr−íc α tÝnh nÐn cña vËt liÖu trong tÇng chøa n−íc α nh©n tè ho¹t ®éng α tham sè ph©n bè Gumbel β tÝnh nÐn cña chÊt láng Γ hµm gamma γ hÖ sè lý luËn 587
γ h»ng sè ph©n bè Gumbel γ träng l−îng riªng cña n−íc λ tham sè ph©n bè kinh nghiÖm µ rèi ®éng lùc µ gi¸ trÞ trung b×nh ν rèi ®éng häc φ chØ sè thÊm φ vËn tèc tiÒm n¨ng ρ mËt ®é chÊt láng ρ mËt ®é lín b ρ mËt ®é cña kh«ng khÝ Èm m ρ mËt ®é bèc h¬i w σ é lÖch chuÈn σ variance 2 τ thêi gian ®¬n vÞ θ thÓ tÝch kh«ng khÝ Èm 588
B.1. ChuyÓn ®æi ®¬n vÞ l−u l−îng m3/s m3/ngµy l /s ft3/s ft3/ngµy §¬n vÞ ac-ft/ngµy gal/phót gal/ngµy mgd 3 4 3 6 1,58.104 2,282.107 22,824 1m /s 1 8,64.10 10 35,31 3,051.10 70,05 1m3/ngµy 1,57.10-5 4,09.10-4 35,31 8,1.10-4 2,64.10-4 1 0,0116 0,1835 264,17 4 2,28.10-2 1l/s 0,001 86,4 1 0,0353 3051,2 0,070 15,85 2,28.10 1ft3/s 8,64.104 6,46.105 0,0283 2446,6 28,32 1 1,984 448,8 0,646 3 -7 -4 -5 -5 -3 7,48.10-6 1ft /ngµy 3,28.10 0,02832 3,28.10 1,16.10 1 2,3.10 5,1.10 7,48 3,259.105 0,3258 ac-ft/ngµy 0,0143 1233,5 14,276 0,5042 43,56 1 226,28 1gal/phót 6,3.10-5 2,23.10-3 192,5 4,42.10-3 1,44.10-3 5,451 0,0631 1 1440 -8 -3 -5 -6 -6 -4 10-6 1gal/ngµy 4,3.10 3,79.10 4,382.10 1,55.10 11,337 3,07.10 6,94.10 1 4,38.10-2 1,337.105 3,07 106 1mgd 3785 43,82 1,55 694 1 B.2. ChuyÓn ®æi thÓ tÝch m3 in3 ft3 §¬n vÞ ml l gal ac-ft triÖu gal -6 2 -5 4 -10 2,64.10-10 1ml 1 0,001 10 0,0610 3,53.10 2,64.10 8,1.10 3 -7 2,64.10-7 1l 10 1 0,001 61,02 0,0353 0,264 8,1.10 1m3 8,1.10-4 2,64.10-4 106 1000 1 61,023 35,31 264,17 3 -2 -5 -4 -3 -8 4 ,329.10-9 1in 16,39 1,64.10 1,64.10 1 5,79.10 4,33.10 1,218.10 1ft3 2,296.10-5 7,48.106 28,317 28317 0,02832 1728 1 7,48 3,78.10-3 3,069.10-6 106 1gal 3785,4 3,785 231 0,134 1 9 6 6 5 1ac-ft 1,233.10 1,233.10 1233,5 75,27.10 43,56 3,26.10 1 0,326 9 6 8 5 6 1triÖu gal 3,785.10 3,785.10 3785 2,31.10 1,338.10 10 3,0684 1 589
B.3. ChuyÓn ®æi diÖn tÝch cm2 m2 km2 in 2 ft2 yd2 mi2 §¬n vÞ ha ac 2 -10 -5 -3 1,2.10-4 3,86.10-11 2,47.10-8 1 cm 1 0,0001 10 10 0,155 1,08.10 2 4 -6 -4 3,86.10-7 2,47.10-4 1m 10 1 10 10 1550 10,76 1,196 1 km2 1010 106 1,55.109 1,076.107 1,196.106 0,3861 1 100 247,1 108 104 1,55.107 1,076.105 1,196.104 3,861.10-3 2,471 1 ha 0,01 1 1 in2 6,45.10-4 6,45.1010 6,45.10-8 1 6,94.10-3 7,7.10-4 2,49.10-10 1,574.107 6,452 9,29.10-8 9,29.10-6 144 3,587.10-8 2,3.10-5 1 ft2 929 0,0929 1 0,111 2 -7 -5 3,23.10-7 2,07.10-4 1 yd 8361 0,8361 8,36.10 8,36.10 1296 9 1 1 mi2 2,59.1010 2,59.106 2,59 4,01.109 2,79.107 3,098.106 1 259 640 7 -3 6 1,562.10-3 1 1 ac 4,04.10 4047 4,047.10 0,4047 6,27.10 43,56 4840 B.4. ChuyÓn ®æi chiÒu dµi §¬n vÞ mm cm m km in ft yd mi 0,00109 6,21.10-7 1 mm 1 0,1 0,001 10-6 0,0397 0,00328 0,0109 6,21.10-6 1 cm 10 1 0,01 0,0001 0,3937 0,0328 6,21.10-4 1m 1000 100 1 0,001 39,37 3,281 1,094 6 5 1 km 10 10 1000 1 39,370 3281 1093,6 0,621 -5 1,58.10-5 1 in 25,4 2,54 0,0254 2,54.10 1 0,0833 0,0278 -4 1,89.10-4 1 ft 304,8 30,48 0,3048 3,05.10 12 1 0,333 9,14.10-4 5,68.10-4 1 yd 914,4 91,44 0,9144 36 3 1 1,61.106 1,01.105 1,61.103 1 mi 1,6093 63,36 5280 1760 1 590
B.5. ChuyÓn ®æi c¸c hÖ sè (tõ hÖ SI thµnh ®¬n vÞ Mü) C¸c ®¬n vÞ trong hÖ SI c¸c ®¬n vÞ Mü th−êng dïng C¸c ®¬n vÞ HÖ Mü th−êng dïng Tªn KÝ hiÖu ChuyÓn ®æi KÝ hiÖu Tªn N¨ng l−îng Kiläoulde kj 0.9478 btu ®¬n vÞ Anh th−¬ng dïng -7 Joulde j 2.7778*10 kw-h Kilowatt-giê Joulde j 0.7376 ft-Ibf fut-pound Joulde j 1 W-s Watt-gi©y Joulde j 0.2388 cal Calore -4 Kilojoulde kj 2.7778*10 kw-h kilowatt-giê Ki«joulde kj 0.2778 W-h Watt-giê megajoulde Mj 0.3725 hp-h m· lùc-giê Lùc Newton N 0.2248 Ib lùc pound Khèi l−îng Gram g 0.0353 oz Out Gram g 0.0022 Ib Pound Kilogram kg 2.2046 Ib Pound C«ng suÊt Kilwatt kw 0.9478 But/s ®¬n vÞ anh/gi©y Kilwatt kw 1.341 hp m· lùc Watt w 0.7376 ft-Ibf/s fut-pound/s ¸p suÊt pascal(N/m2) Pa(N/m2) 1.4504*10-4 Ibf/in2 pound/in2 2 2 -2 2 pound/ft2 pascal(N/m ) Pa(N/m ) 2.0885*10 Ibf/ft 2 2 -4 pascal(N/m ) Pa(N/m ) 2.9613*10 InHg chiÒu cao èng (600) 2 2 -3 chiÒu cao cét n−íc ë 600C pascal(N/m ) Pa(N/m ) 4.0187*10 in.H2O 2 2 -2 pascal(N/m ) Pa(N/m ) 1*10 mb Milibar Lkilopascal Kpa(kN/m2) 0.0099 atm ¸p suÊt chuÈn NhiÖt ®é 0 0 ®é C C 1.80+32 F ®é Farenhit 0 0 ®é K K 1.8K-459.67 F ®é Farenhit VËn tèc km/s km/s 2.2369 DÆm/giê DÆm/giê m/s m/s 3.2808 Fit/s ft/gi©y 591
C. nh÷ng §Æc tr−ng cña n−íc C¸c ®Æc tÝnh vËt lý cña n−íc ®−îc tæng hîp trong b¶ng C.1. chóng ®−îc tr×nh bµy cô thÓ d−íi ®©y. Träng l−îng riªng Träng l−îng riªng cña chÊt láng γ lµ lùc träng tr−êng t¸c dông lªn mét ®¬n vÞ thÓ tÝch chÊt láng. Trong hÖ ®¬n vÞ SI träng l−îng riªng ®−îc ®Æc tr−ng lµ kN/m3. ë nhiÖt ®é b×nh th−êng γ =9,81 kN/m3 (6,24Ib/ft3) MËt ®é MËt ®é cña chÊt láng ρ lµ khèi l−îng cña nã trªn thÓ tÝch. ®èi víi n−íc ρ = 1000kg/m3 (1,94 slug/ft3) ë 40C. mËt ®é gi¶m theo chiÒu t¨ng cña nhÖt ®é. Nh÷ng quan hÖ cña ρ vµ γ ®Òu liªn quan ®Õn lùc träng tr−êng g lµ g . ρ = γ §é ®µn håi tuyÖt ®èi Víi mçi mét môc ®Ých cô thÓ, chÊt láng cã thÓ ®−îc xem xÐt lµ kh«ng bÞ nÐn. Gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña ®é ®µn håi ®−îc viÕt bëi ∆P E= ∆v / v' ë ®©y ∆P lµ sù t¨ng ¸p suÊt khi ¸p dông cho mét thÓ tÝch V , kÕt qu¶ trong sù gi¶m thÓ tÝch ∆V . Trong hÖ ®¬n vÞ SI ®é ®µn håi tuyÖt ®èi lµ kN/m2. ®èi víi n−íc, E xÊp xØ 2.150kN/m2 (44.9 lb/ft2) ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt b×nh th−êng §é rèi ®éng lùc §é rèi cña mét chÊt láng ®−îc ®o theo ph−¬ng tiÕp tuyÕn cña søc c¶n hay øng suÊt ®¸y. Trong hÖ ®¬n vÞ SI ®é rèi ®−îc ®Æc tr−ng b»ng N-s/m2 §é rèi ®éng häc Trong nhiÒu vÊn ®Ò vÒ sù chuyÓn ®éng cña chÊt láng, ®é rèi x¶y ra theo mËt ®é d¹ng lµ µ / ρ , vµ nã ®−îc ký hiÖu lµ ν . §é rèi ®éng häc cña chÊt láng cã thø nguyªn lµ m2/s trong hÖ ®¬n vÞ SI. Gi¶m theo sù t¨ng cña nhiÖt ®é. Søc c¨ng bÒ mÆt Søc c¨ng bÒ mÆt cña mét chÊt láng, ®−îc ký hiÖu lµ σ lµ mét ®Æc tr−ng vËt lý mµ t¹o ra giät n−íc vµ n»m l¬ löng trªn mét vßi n−íc, mét c¸i cèc ®−îc giãt ®©ú chÊt láng qu¸ thµnh mµ nã kh«ng trµn xuèng, vµ lµm cho thuyÒn næi trªn mÆt chÊt láng. Søc c¨ng bÒ mÆt n»m ngang trªn bÒ mÆt n»m ngang lµ t−¬ng øng víi chiÒu dµi cña dßng vµ 592
t¸c ®éng theo h−íng vu«ng gãc víi nã. Trong hÖ ®¬n vÞ SI thø nguyªn cña søc c¨ng bÒ mÆt lµ N/m. Nã gi¶m theo sù t¨ng cña nhiÖt ®é. ¸p suÊt h¬i C¸c ph©n tö n−íc mµ phï hîp víi n¨ng l−îng ®éng l−îng ®−îc b¶o vÖ bªn ngoµi khèi chÊt láng t¹i bÒ mÆt tù do vµ trë thµnh h¬i n−íc. ¸p suÊt ®−îc sinh ra bëi h¬i n−íc nµy ®−îc coi nh− ¸p suÊt h¬i Pv . Trong hÖ ®¬n vÞ SI thø nguyªn cña nã lµ kilopascal (kpa) hay kN/m2. B¶ng C.1 c¸c tÝnh chÊt vËt lý cña n−íc NhiÖt ®é T/l riªng MËt ®é §é ®µn §é rèi §/L §é rèi §/H Søc c¨ng bÒ ¸p suÊt h¬i 3 3 2 2 2 0C KN/m Kg/m håi kN/m N-s/m m /s mÆt N/m kN/m2 0 9.805 999.8 1.98 1.781 1.785 0.0765 0.61 5 9.807 1000 2.05 1.518 1.519 0.0749 0.87 10 9.804 999.7 2.1 1.307 1.306 0.0742 1.23 15 9.798 999.1 2.15 1.139 1.139 0.0735 1.7 20 9.789 998.2 2.17 1.002 1.003 0.0728 2.34 25 9.777 997 2.22 0.89 0.893 0.072 3.17 30 9.764 995.7 2.25 0.798 0.8 0.0712 4.24 40 9.73 992.2 2.28 0.653 0.658 0.0696 7.38 50 698 988 2.29 0.547 0.553 0.0679 12.33 60 642 983.2 2.28 0.466 0.474 0.0662 19.92 70 589 977.8 2.25 0.404 0.413 0.0644 31.16 80 530 971.8 2.2 0.354 0.364 0.0626 47.34 90 466 965.3 2.14 0.315 0.326 0.0608 40.1 100 399 958.4 2.07 0.282 0.294 0.0589 101.33 Tµi liÖu tham kh¶o 1. Vennarrd J. K. and R, L, Steeet, 1975, Elementary Fluid Mechanic, 5th ed., John Wiley and Sons, New York. 593
D.1. C©n b»ng bøc x¹ Tæng bøc x¹ Toµn bé bøc x¹ ®−îc hÊp thô bëi mÆt n−íc (hay tuýªt) QN bao gåm sãng ng¾n, vµ thµnh phÇn sãng dµi nh− sau QN = QS − QSr + Qa − Qar − Qb (D.1.1) ë ®©y QS = bøc x¹ ®Õn (sãng ng¾n) (còng ®−îc gäi lµ tia tíi) (cal/cm2-phót= ly/phót) QSr = tia t¸n x¹ sãng ng¾n Qa = tia ®Õn tõ khÝ quyÓn (sãng dµi) Qar = tia t¸n x¹ sãng dµi Qb = tia ph¶n x¹ sãng dµi tõ mÆt n−íc (tia ph¶n x¹ ly/phót) §¬n vÞ cña vËn tèc truyÒn lµ (ly/phót) ë ®©y 1ly=1 gam-cal/cm2. Tuy nhiªn trong hÖ ®¬n vÞ SI sö dông ®¬n vÞ wat/m2 ®èi víi sãng hçn hîp. 1ly/phót= 697.33W/m2. C¸c thµnh phÇn sãng ng¾n vµ sãng dµi lu«n lu«n ®−îc ®o ®¹c vµ dù b¸o mét c¸ch riªng biÖt. Bøc x¹ sãng ng¾n T¹i n−íc Mü, c¸c sè liÖu bøc x¹ ngµy ®−îc lÊy tõ mét sè tr¹m ®o ®¹c c¸c yÕu tè thêi tiÕt theo th¸ng bëi Trung t©m d÷ liÖu nhiÖt ®é quèc tÕ, Tæ chøc khÝ quyÓn vµ h¶i d−¬ng quèc gia, Ashville, B¾c Carolina. Do ®ã c¸c sè liÖu ®−îc dù tr÷, c¸c ph−¬ng ph¸p dù b¸o lµ rÊt cÇn thiÕt. Ph−¬ng ph¸p tèt nhÊt thÝch hîp trong thuû v¨n ®−îc tr×nh bµy bëi kü s− Tennessee Valley (1972). C¸c bøc x¹ sãng ng¾n trªn bÒ mÆt n»m ngang cña khÝ quyÓn ®−îc xÊp xØ nh− sau: J0 m .a . sin α . f1 ( c) QS = (D.1.2) r2 ë ®©y J 0 = hÖ sè mÆt trêi, xÊp xØ 1.97 ly/phót r = b¸n kÝnh quay gi÷a tr¸i ®Êt vµ mÆt trêi, lµ mét hµm theo ngµy a = hÖ sè vËn chuyÓn cña khÝ quyÓn m = khèi l−îng kh«ng khÝ ( quan hÖ víi chiÒu dµi cña tia mÆt trêi xuyªn qua khÝ quyÓn) (víi α =100) α = ®é cao mÆt trêi (®é cao mÆt trêi theo h−íng ngang) f1 ( c) = hµm vÒ l−îng m©y, ë ®©y C lµ hÖ sè che phñ bÇu trêi §é cao mÆt trêi lµ mét hµm theo ®é cao, ®é nghiªng c¶u tr¸i ®Êt, vµ thêi gian trong mét ngµy vµ cã thÓ ®−îc tÝnh mét c¸ch chÝnh x¸c nh− lµ mét hµm cña ®é cao, ®é dµi, ngµy vµ thêi gian ( Eagleson,, 1970; List 1966; Tennessee Valley 1972). Tuy nhiªn ®Ó dù b¸o tæng x¹ trong mét ngµy, ph−¬ng tr×nh D1.2 ph¶i ®−îc lÊy tÝch ph©n sè theo c¸c 594
biÕn thêi gian vµ l−îng ¸nh n¾ng trong ngµy. HÊp thô vµ t¸n x¹ c¸c tia bøc x¹ trong khÝ quyÓn lµ mét hµm cña khÝ quyÓn bao gåm, h¬i n−íc, ozone, vµ bôi khÝ quyÓn cã thÓ ®−îc dù b¸o tõ c¸c sè liÖu ®o ®¹c cña nh÷ng yÕu tè nµy ( Tennessee Valley 1972). Tuy nhiªn, nã lµ hÖ sè ®Ó tæng hîp viÖc tÝnh to¸n b»ng viÖc sö dông hÖ sè vËn chuyÓn khÝ quyÓn lµ kinh nghiÖm α KÕt qu¶ nµy cho bÇu trêi trong suèt ®−îc tr×nh bµy b»ng b¶ng cña gi¸ trÞ α trong b¶ng D.1.1 (List 1966) vµ näi suy cho c¸c gi¸ trÞ kh¸c vµ gi¸ trÞ hÖ sè vËn chuyÓn cña khÝ quyÓn. Gi¸ trÞ trong b¶ng D.1.1 chØ cho biÕt gi¸ trÞ trùc x¹ Qd . C¸c gØatÞ cÇn thiÕt ®−îc t¨ng thªm ®Ó chøa c¶ tia ph¶n x¹ cña bÒ mÆt tr¸i ®Êt. Nã ®−îc lµm nh− sau (List 1966) b¶ng D1.2 1. T×m tia bøc x¹ ngµy ë ®Ønh tÇng khÝ quyÓn Q0 tõ b¶ng D.1.2 2. Lµm gi¶m Q0 xuèng 9% ®Ó h¬i n−íc hÊp thô 7% vµ tÇng ozon hÊp thô 2%. PhÇn cßn l¹i lµ 0.91 Q0 . 3. Tõ b¶ng D.1.1. t×m trùc x¹ Qd chiÕu xuèng bÒ mÆt tr¸i ®Êt vµ trõ ®i 0.91 Q0 . KÕt qu¶ kh¸c S = 0.91Q0 − Qd xÊp xØ n¨ng l−îng ph¶n x¹ ngoµi chïm tia trùc x¹ 4. Mét nöa c¸c tia ph¶n x¹ quay trë l¹i kh«ng trung. Do ®ã thªm S / 2 gi¸ trÞ tõ tia trùc x¶tong b¶ng D.1.1 vµ QS = Qd + S / 2 ( chØ cho bÇu trêi trong suèt) VÝ dô D.1.1 TÝnh to¸n QS ®èi víi bÇu trêi kh«ng m©y ngµy 8 th¸ng 8 ë vÜ ®é 400 vÜ ®é B¾c gi¶ sö hÖ sè vËn chuyÓn cña khÝ quyÓn lµ 0.8. gi¶i Tõ b¶ng D1.1 ta cã Qd =635ly/ngµy. tõ b¶ng D1.2 , Q0 =901 ly/ngµy. do ®ã S = 0,91.901 − 635 = 185` ly/ngµy. vµ QS = 635 + 185 / 2 = 728 ly/ngµy. Tõ c¸c gi¸ trÞ trong b¶ng D.1.1 vµ D.1.2 lµ cë së cña hÖ sè mÆt trêi J 0 cña 1,94 ly/phót nã cã thÓ t¨ng lªn 2% ®Ó tÝnh to¸n ®−îc c¸c gi¸ trÞ cña 1,79 ly/phót (Frolich 1977), nh−ng sai sè lµ cã thªtrong khi x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña hÖ sè vËn chuyÓn cña khÝ quyÓn α . HÖ sè nµy cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p ®· ®−îc tr×nh bµy bëi List (1966) vµ Tennssee Valley (1972) hay ®o ®¹c trùc tiÕp. C¸c gÝa trÞ cña α n»m trong kho¶ng 0,8-0,9. §o ®¹c l−îng m©y còng ®−îc thùc hiÖn theo tõng giê t¹i c¸c tr¹m ®o thêi tiÕt vµ ®−îc coi nh− mét hµm cña ®é che phñ bÇu trêi, trong 10 phÇn. Mét hÖ sè kinh nghiÖm cña ®é m©y (Tennssee 1972) lµ: f1 (C ) = 1 − 0,65.C 2 (D.1.3) víi C lµ hÖ sè. Ph−¬ng tr×nh nµy øng dông tèt ®èi víi thêi kú dµi, nh− th¸ng, nh−ng sÏ cung cÊp mét kÕt qu¶ tèt cña dù b¸o sö dông C nh− mét hÖ sè trung b×nh cña ®é che phñ bÇu trêi theo giê trong mét ngµy n¾ng. NhiÒu ph−¬ng ph¸p c«ng phu cÇn thiÕt ph¶i biÕt m©y lo¹i g× vµ ®é cao m©y lµ bao nhiªu (Tarplay 1979). 595
B¶ng D1.1. Tæng l−îng trùc x¹ mÆt ®Êt víi sù thay ®æi hÖ sè khÝ quyÓn HÖ sè mÆt trêi Jo ®−îc lÊy b¨ng 1.94 cm2.phut-1.C¸c gi¸ trÞ lÊy theo chiÒu ngang bÒ mÆt ®Êt XÊp xØ ngµy α =0.6 cal.cm-2 VÜ ®é 21 6 22 8 23 8 22 4 th¸ng 4 th¸ng 5 th¸ng 6 th¸ng 8 th¸ng 9 th¸ng 10 th¸ng 12 th¸ng 2 0 90 127 299 125 80 6 158 309 156 5 70 47 234 349 232 46 60 120 312 406 308 118 10 10 50 202 376 450 372 199 58 19 58 40 282 426 477 421 278 130 75 131 30 350 453 481 449 345 213 152 215 20 404 459 465 454 398 293 237 296 10 436 444 428 439 430 366 323 370 00 447 407 372 404 440 422 297 427 -10 436 353 303 349 430 461 457 465 -20 404 282 222 279 3398 475 497 480 -30 350 206 143 204 345 470 514 475 -40 282 125 70 124 278 441 509 445 -50 202 56 18 55 199 391 481 395 -60 120 10 10 118 323 434 327 -70 47 46 242 373 145 -80 6 5 164 330 166 -90 131 319 133 XÊp xØ ngµy α =0.7 cal.cm-2 0 90 217 440 215 80 13 243 442 242 13 70 80 324 467 321 79 60 174 408 520 404 172 22 1 23 50 272 477 563 472 268 91 37 92 40 363 529 587 524 358 182 111 184 30 440 556 588 550 434 281 210 283 20 499 561 568 556 491 374 309 378 10 534 542 524 537 527 456 408 460 00 546 501 462 496 538 519 493 524 -10 534 439 382 436 527 563 560 568 -20 499 361 290 357 491 552 606 588 -30 440 271 196 268 434 576 628 582 -40 363 176 103 174 358 548 627 554 -50 272 88 34 87 268 495 601 500 -60 174 22 1 21 172 423 555 427 -70 80 79 337 499 340 -80 13 13 253 472 255 -90 226 469 228 596
B¶ng D1.1. Tæng l−îng trùc x¹ mÆt ®Êt víi sù thay ®æi hÖ sè khÝ quyÓn (TiÕp) HÖ sè mÆt trêi Jo ®−îc lÊy b¨ng 1.94 cm2.phut-1.C¸c gi¸ trÞ lÊy theo chiÒu ngang bÒ mÆt ®Êt XÊp xØ ngµy α =0.8 cal.cm-2 VÜ ®é 21 6 22 8 23 8 22 4 th¸ng 4 th¸ng 5 th¸ng 6 th¸ng 8 th¸ng 9 th¸ng 10 th¸ng 12 th¸ng 2 0 90 349 615 346 80 29 356 608 361 29 70 128 434 605 429 126 1 1 60 242 520 650 515 240 44 5 44 50 356 591 686 585 350 136 64 137 40 456 641 708 635 449 247 164 249 30 539 668 706 662 532 360 277 363 20 601 669 678 663 593 463 393 468 10 639 649 630 643 630 555 503 560 00 652 602 560 597 643 626 598 631 -10 639 534 471 530 630 637 672 680 -20 601 446 369 442 593 695 725 700 -30 539 347 260 343 532 694 754 700 -40 456 239 153 236 449 665 756 671 -50 356 131 60 130 350 612 732 619 -60 242 42 14 42 240 539 694 544 -70 128 1 1 126 449 646 454 -80 29 29 378 649 381 -90 363 656 366 XÊp xØ ngµy α =0.9 cal.cm-2 0 90 532 826 526 80 67 528 813 523 66 70 199 571 744 566 196 5 5 60 333 650 799 643 328 80 16 81 50 455 718 828 711 449 200 107 201 40 562 766 841 759 554 328 229 331 30 651 791 831 783 641 453 326 458 20 715 789 799 781 705 566 491 571 10 755 763 744 756 744 664 610 670 00 768 714 668 707 757 740 713 748 -10 755 640 571 634 744 792 794 799 -20 715 545 460 539 705 819 853 826 -30 615 436 340 433 641 820 888 828 -40 562 316 214 313 554 791 898 802 -50 455 192 100 190 449 745 884 752 -60 333 77 15 76 328 674 854 381 -70 199 5 4 196 593 826 598 -80 67 66 547 867 553 -90 551 883 556 597
B¶ng D1.2.Tæng l−îng bøc x¹ hµng ngµy trªn ®Ønh tÇng khÝ quyÓn VÜ ®é 21/3 13/4 6/5 29/5 22/6 15/7 8/8 31/8 23/9 16/10 8/11 30/11 22/12 13/1 2/4 26/2 90 423 772 999 1077 994 765 418 80 155 423 760 984 1060 980 754 418 153 7 7 70 307 525 749 939 1012 934 742 519 303 129 24 24 31 60 447 635 809 934 997 929 801 629 442 273 146 72 49 73 146 276 50 575 732 867 958 989 954 859 725 568 414 286 204 176 205 289 419 40 686 807 910 972 991 967 8901 798 677 545 429 348 317 350 434 553 30 775 865 929 967 975 960 951 856 765 663 564 492 466 494 235 670 20 841 894 923 935 935 930 916 884 831 760 685 627 605 630 360 769 10 882 897 893 881 873 877 886 887 871 825 789 748 733 752 462 845 0 895 873 837 804 790 800 830 863 885 886 870 851 843 855 545 896 -10 882 824 760 707 687 704 753 814 871 910 927 931 933 936 936 921 -20 841 750 660 593 567 590 654 741 831 907 958 988 999 993 968 918 -30 775 654 543 465 436 463 538 646 765 877 964 1020 1041 1025 973 888 -40 686 538 413 329 297 328 409 533 677 819 944 1027 1059 1032 953 828 -50 575 408 276 193 165 192 274 404 568 743 901 1014 1056 1018 909 752 -60 447 269 140 68 47 68 139 266 442 644 840 987 1046 992 847 652 -70 607 127 23 23 126 303 532 778 993 1081 998 785 539 -80 155 7 7 153 429 790 1041 1132 1046 796 434 -90 429 801 1056 1149 1062 809 434 B¶ng D.1.3. GÝa trÞ trung b×nh ngµy cña Albedo sãng ng¾n cña n−íc Th¸ng Rs (%) Mét 9 Hai 7 Ba 7 T− 6 N¨m 6 S¸u 6 B¶y 6 T¸m 6 ChÝn 7 M−êi 7 M−êi mét 9 M−êi hai 10 T¸n x¹ sãng ng¾n Sù t¸n x¹ sãng ng¾n cña bÒ mÆt n−íc phô thuéc vµo ®écao mÆt trêi, theo ngµy th× lµ mét gi¸ trÞ Albedo trung b×nh (hÖ sè t¸n x¹) Rs xÊp xØ 0,07 cã thÓ ®−îc sö dông; nã kho¶ng 0,06 trong c¸c th¸ng mïa hÌ vµ 1,0 trong th¸ng 12 (b¶ng D1.3). HÖ sè albedo cña tuyÕt phô thuéc vµo tuæi cña tuyÕt. Nh÷ng khèi tuyÕt míi cã hÖ sè albedo kho¶ng 0,83 (c¸c kü s− qu©n sù Mü 1956) vµ gi¶m xuèng kho¶ng 0,42 ®Õn 0,7 tuú thuéc lo¹i tuæi (h×nh D.1.1). Cuèi cïng t¸n x¹ trung b×nh ®−îc x¸c ®Þnh ®¬n gi¶n lµ: 598
Qsr = Qs . Rs (D.1.4) Bøc x¹ sãng dµi cña khÝ quyÓn Kh«ng gièng nh− sãng ng¾n sãng dµi x¶y ra trong tÊt c¶ c¸c giê trong ngµy, sãng dµi x¶y ra lien tôc b»ng tÊt c¶ c¸c ph©n tö. §Ó ®o ®−îc gÝa trÞ nµy sö dông mét lo¹i thu sãng tæng hîp, tõ nh÷ng gi¸ trÞ ®o ®¹c cña sãng ng¾n ®−îc lÊy ®Ó x¸c ®Þnh cho sãng dµi. Kh«ng may m¸y thu sãng thu ®−îc c¸c gÝa trÞ kh«ng ®−îc thùc hiÖn t¹i mét tr¹m khÝ ®o thêi tiÕt; tuy nhiªn sãng dµi lµ mét yÕu tè dÔ dù b¸o. Trong thùc tÕ sãng dµi ®−îc tÝnh to¸n b»ng viÖc sö dông ®Þnh luËt Stefan-Boltzman: Qa = ε a .σ .Ta . f 2 (C) 4 (D.1.5) ë ®©y Qa = sãng dµi khÝ quyÓn (ly/phót) ε a = bøc x¹ khÝ quyÓn Ta = nhiÖt ®é kh«ng khÝ (0K) σ = h»ng sè Stefan-Boltzman (b»ng 0.183.10-10 ly/phót.0K) H×nh D.1.1. Sù phô thuéc albedo vµo tuyÕt NhiÖt ®é kh«ng khÝ th−êng ®−îc ®o ®¹c ë ®é cao chuÈn lµ 2m. §é bøc x¹ cña n−íc (hay tuyÕt ) lµ 0,97, vµ ®é bøc x¹ cña khÝ quyÓn phô thuéc vµo ®é Èm cña nã. Trong thùc tÕ, c¸c ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh chÝnh x¸c nhÊt gi¸ trÞ Qa nÕu l−îng m©y ë nhiÖt ®é chuÈn ®−îc biÕt vµ sö dông ph−¬ng tr×nh (D.1.5), víi ®é bøc x¹ lµ 0,97 vµ f 2 = 1 . §èi víi bÇu trêi trong suèt, mét sè c«ng thøc kinh nghiÖm ®−îc sö dông quan hÖ ε a víi ¸p suÊt h¬i n−íc khÝ quyÓn ea hay nhiÖt ®é kh«ng khÝ Ta . Tõ c¸c gi¸ trÞ thu ®−îc cña c¸c ph−¬ng ph¸p ®èi víi ®iÒu kiÖn bÇu trêi lµ trong suèt vµ ë n−íc Mü. Hatfiel (1983) ®· t×m ra ph−¬ng tr×nh Brunt nh− sau: ε a = 0,51 + 0,066 ea (D.1.6) ë ®©y: ea cã ®¬n vÞ lµ mb vµ cã d¹ng tÝnh to¸n nh− sau: ea = H .e s (Ta ), (D.1.7) 599
ë ®©y: es lµ ¸p suÊt h¬i baâ hoµ (mb) ë nhiÖt ®é kh«ng khÝ lµ Ta , H lµ ®é Èm t−¬ng ®èi Ph−¬ng tr×nh 1.6 trong ch−¬ng 1 ®· chØ ra mét c¸ch tèt ®Ó −íc l−îng es hay nã cã thÓ ®−îc lÊy tõ b¶ng C.1 hay List (1966). Mét c«ng thøc kinh nghiÖm cho sù t¨ng lªn cña bøc x¹ khÝ quyÓn víi ®é che phñ cña m©y trªn bÇu trêi còng ®−îc t×m ra bëi Tennessee Valley (1972): f 2 (C ) = 1 + 0,17.C 2 (D.1.8) Ph¶n x¹ sãng dµi §èi víi c¶ n−íc vµ tuyÕt, hÖ sè Albedo cña sãng dµi lµ 0,03, ë ®©y nã b»ng víi (1- ®é bøc x¹). Tia ph¶n x¹ NhiÖt ®é bÒ mÆt n−íc ph¶i biÕt ®Ó tÝnh Qb nh− sau: Qb = 0,97.σ .Ts 4 (D.1.9) ë ®©y Ts lµ nhiÖt ®é mÆt n−íc (0K) vµ ®é bøc x¹ lµ 0,97 ®· ®−îc sö dông. Nã t−¬ng tù ph−¬ng tr×nh ®· sö dông ®Ó tÝnh tia ph¶n x¹ tõ bÒ mÆt tuyÕt. VÝ dô D.1.2 TÝnh to¸n ®é bøc x¹ ngµy tíi bÒ mÆt n−íc víi c¸c ®iÒu kÞn nh− sau (trung b×nh ngµy). Ngµy 8/8 VÜ ®é 400 vÜ ®é B¾c L−îng m©y 0,4 HÖ sè vËn chuyÓn cña khÝ quyÓn lµ 0,8 NhiÖt ®é kh«ng khÝ 300 C §é Èm t−¬ng ®èi lµ 60% NhiÖt ®é mÆt n−íc 200C Bçu trêi trong suèt ®é bøc x¹ ®−îc tÝnh trong vÝ dô D.1.1 lµ 728 ly/ngµy. §èi víi l−îng m©y lµ 0,4, Qs = 728.(1 − 0,65.0,4 2 ) = 652 ly/ngµy Sö dông hÖ sè Albedo sãng ng¾n lµ 0,07 ph¶n x¹ sãng ng¾n lµ Qsr = 0,07.652 = 46 ly/ngµy Tõ ph−¬ng tr×nh 1.6 ¸p suÊt h¬i b·o hoµ víi nhiÖt ®é kh«ng khÝ lµ 300C lµ −4278,6 es = 2,7489.10 8. exp( ) = 42,4 mb 30 + 242,79 es = 0,6.42,4 = 25,4 mb Do ®ã: Sö dông c«ng thøc Brunt ®èi víi bøc x¹ bÇu trêi trong suèt. 600
ε a = 0,51 + 0,066. 25,4 = 0,843 tia bøc x¹ khÝ quyÓn sãng dµi ë nhiÖt ®é 30 + 273 = 3030K lµ: Qc = 0,843.0,813.10 −10.303 4 = 0,578 ly/ngµy Bøc x¹ sãng dµi lµ Qar = 0,03.832 = 25 ly/ngµy Tia ph¶n x¹ tõ mÆt n−íc ë nhiÖt ®é mÆt n−íc 20 + 273 = 2930K lµ Qb = 0,97.0,813 .10 −10.293 4 = 0,581 ly/phót Cuèi cïng tæng l−îng bøc x¹ mµ mÆt n−íc hÊp thô ®−îc lµ QN = Qs − Qsr + Qa − Qar − Qb = 652 − 46 + 832 − 25 − 837 = 576 ly/ngµy Nh− vËy khèi n−íc hÊp thô lµ 576 ly/ngµy trong toµn bé c¬ chÕ ph¸t x¹. Trong khèi n−íc thµnh phÇn sãng ng¾n ®−îc hÊp thô nhanh xuèng d−íi s©u, cßn thµnh phÇn sãng dµi hÊp thô trªn bÒ mÆt n−íc (Eaglson, 1970; Tennessee Valley 1972). §èi víi tuyÕt sãng dµi ®−îc hÊp thô trªn bÒ mÆt vµ cã tíi 90% thµnh phÇn sãng ng¾n ®−îc hÊp thô trong 20cm trªn cïng cña bÒ mÆt (nhãm kü s− qu©n ®éi Mü,1956). Tµi liÖu tham kh¶o 1. Anderson, E. R., 1954, "Energy-Budget Studies, Water-Loss Investigations: Lake Hefner Studies," USGS Professional Paper 269, Washington, D.C. 2. Eagleson, P. S., 1970, Dynamic Hydrology, MeGraw-Hill Book Company, New York. 3. Frohlich, C., 1977, "Contemporary Measures ofthe Solar Constant," in White, 0. R. (editor), The Solar Output and Its Variations, Colorado Associated University Press, pp. 93 - 109. 4. Hatfield, J. L., R. J. Reginato, and S. B. Idso, 1983, "Comparison of Longwave Radiation Calculation Methods over the United States," Water Resources Research, vol. 19, no. 1, February, pp. 285 - 2$,8. 5. List, R. J., 1966, Smithsonian Meteorological Tables, 6th ed.# @msonian Institution, Washington, D.C. 6. Tarpley, J. D., 1979, "Estimating Incident Solar Radiation at the Surface from Geostationary Satellite Data," J. Applied Meteorology, vol. 18, no. 9, Septernber, pp. 1 1 72 - 118 1. 7. Tennessee Valley Authority, 1972, "Heat and Mass Transfer Between a Water Surface and the Atmosphere," TYA Engineering Laboratory Report No. 14, Norris, Tennessee, April. 8. U.S. Army Corps of Engineers, 1956, "Snow Hydrology," North Pacific Division, U.S. Army Co" of Engineers, Portland, Oregon, NTIS PB- 1 5 1660. 601