Водоемы и водотоки
При проектировании таких сооружений как водозаборы, мосты, переходы трубопроводов через водотоки, намывные карьеры и т.п. приходится сталкиваться с необходимостью оценки теплового воздействия водоема (водотока) на грунты оснований.
В прибрежной части водоёма там, где зимой происходит полное промерзание воды, моделировать воздействие водоёма можно материалом, задаваемым в программе в виде льда (ссылка). В области, где не происходит промерзание воды до дна, воду можно моделировать путём постановки граничных условий теплообмена.
Данные по термическому режиму озер и водотоков, как правило, отсутствуют в материалах инженерных изысканий и в справочной литературе. Для определения температур воды на дне водоема может быть составлена экспертная оценка температур воды на базе следующей информации.
Термический режим воды в озере определяется процессами прямой и обратной стратификации. Связаны эти процессы с тем, что вода имеет максимальную плотность при температуре 4°С.
Если температура воды в озере не прогрелась выше 4°С, то вода у поверхности будет холоднее всего, постепенно согреваясь к глубине. Каждый раз поверхностная вода, нагреваясь до 4°С, будет опускаться вниз, выталкивая вверх более холодные слои воды. Это явление получило название обратной термической стратификации. Так будет продолжаться до тех пор, пока температура всей толщи воды в озере не станет равна 4°С.
С этого момента нагревающаяся поверхностная вода уже не будет опускаться вниз и вступит в силу прямая термическая стратификация. Т.е., теперь температура воды в озере будет понижаться с увеличением глубины.
Прямая стратификация характерна для летнего времени года, а обратная – для зимнего. Осенью и весной на время устанавливается постоянная температура для всей толщи воды в озере. Это состояние получило название гомотермии.
Проанализировав график (см. рисунок) приведенные в автореферате на соискание ученой степени кандидата географических наук Ефремовой Т.В. на тему «Географические закономерности термического режима разнотипных озер северо-запада России», Санкт-Петербург – 2005г., возможно составить ориентировочный график температур на дне моделируемого вами озера.
Жирной линией представлена температура воздуха, а тонкими линиями температура озера на соответствующей глубине.