Учебник. — СПб.: РГГМУ, 2009. — 430 с. — ISBN 978-5-86813-242-1.
Рассматриваются наиболее важные аспекты молекулярной физики воды в
трех ее агрегатных состояниях, основные физические свойства воды,
льда, снега, основные положения теплообмена применительно к задачам
гидрологии, а также различные физические процессы и явления,
протекающие в воде, льде, снеге и почвогрунте. Излагаются методы
теплотехнических расчетов водоемов и водотоков.
Предисловие.
Условные обозначения.
Введение.
Молекулярная физика воды в трех ее агрегатных состояниях.
Общие сведения.
Строение молекулы воды.
Понятие о молекулярно-кинетической теории вещества и воды.
Структура воды в трех ее агрегатных состояниях.
Основные физические свойства воды, водяного пара, льда, снега.
Физические свойства воды.
Аномальные свойства воды.
Физические свойства водяного пара в атмосфере.
Физические свойства льда.
Физические свойства снега и снежного покрова.
Основные положения теплообмена.
Теплота. Температурное поле. Градиент температуры.
Тепловой поток. Коэффициент теплопроводности.
Теплопередача и теплоотдача.
Количественная оценка конвективной теплоотдачи.
Количественная оценка лучистого теплообмена.
Количественная оценка теплоты при изменении агрегатного состояния вещества.
Количественная оценка теплоотдачи.
Дифференциальное уравнение теплопроводности.
Дифференциальное уравнение теплопроводности с источником теплоты.
Условия однозначности.
Методы решения задач.
Определение коэффициента теплопроводности.
Определение коэффициента температуропроводности методом регулярного режима.
Определение коэффициента температуропроводности по полевым наблюдениям.
Стационарное температурное поле.
Одномерное стационарное температурное поле.
Одномерное стационарное температурное поле с внутренним источником теплоты.
Стационарное температурное поле цилиндрической стенки.
Теплопередача при цилиндрической стенке.
Двухмерное стационарное температурное поле.
Нестационарное температурное поле.
Аналитические методы решения уравнения теплопроводности.
Метод разделения переменных при решении уравнения теплопроводности.
Частный пример нестационарного температурного поля в стенке.
Решение уравнения теплопроводности при различных граничных условиях.
Численный метод решения уравнения теплопроводности для двухмерного температурного поля.
Расчет скорости промерзания и оттаивания почвогрунта.
Изучение температурных полей на моделях.
Гидротермический расчет водоемов и водотоков.
Дифференциальное уравнение теплопроводности турбулентного потока.
Уравнение теплопроводности непроточного водоема.
Расчет средней температуры воды водоема (метод изоклин).
Расчет температуры поверхности воды водоема (метод А.П. Браславского).
Расчет температуры воды по глубине водоема (метод суперпозиции).
Расчет температуры воды открытого водотока.
Гидротермический расчет водохранилища-охладителя.
Движение вод суши.
Общие сведения о гравитационном движении воды в канаве.
Анализ гидродинамического уравнения Сен-Венана.
Конвективные течения в водоеме.
Конвективный водообмен в устье реки.
Расчет стационарного клина соленых вод устьевой зоны реки при открытой водной поверхности.
Расчет стационарного клина соленых вод устьевой зоны реки при ледяном покрове.
Молекулярный и конвективный перенос вещества в потоке.
Ледотехнический расчет водоемов и водотоков.
Формирование ледяного покрова.
Расчет толщины ледяного покрова.
Расчет площади полыньи нижнего бьефа ГЭС и ее шугопродуцирующей части.
Зажорные явления на реках.
Расход расхода шуги.
Расчет количества льда в зажоре.
Разрушение ледяного покрова.
Заторные явления на реках.
Силовые условия образования затора.
Расчет количества льда в заторе.
Методы борьбы с заторами и зажорами льда на реках.
Статическая нагрузка от ледяного покрова на гидротехнические сооружения.
Статическая нагрузка при температурном расширении льда.
Статическая нагрузка от ледяного поля, находящегося на плаву.
Статическая нагрузка от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды.
Статическая нагрузка от раздробленного льда затора.
Динамические нагрузки льда на гидротехнические сооружения.
Навалы льда на берега и откосы гидротехнических сооружений.
Гидравлическая нагрузка на ледяной покров.
Ветровая нагрузка на ледяной покров.
Расчет размеров навала льда на береговой откос.
Наледи, физическая сущность их формирования и разрушения.
Формирование наледи.
Разрушение наледи.
Наледи - опасное явление природы. Методы борьбы с ними.
Определение временного сопротивления льда на сжатие, изгиб и растяжение.
Испарение с поверхности воды, снега, льда и почвы.
Физика процесса испарения с поверхности воды и факторы, его определяющие.
Методы расчета испарения с поверхности воды.
Расчет испарения с поверхности снежного и ледяного покровов.
Расчет испарения с поверхности почвы.
Измерение испарения с поверхности воды, снежного покрова и почвы.
Вода в почвогрунтах и снежном покрове.
Основные понятия и виды передвижения влаги в почве.
Дифференциальные уравнения влагопереноса в почве.
Некоторые методы решения уравнения влагопереноса в почве.
Мерзлотное пучение некоторых почвогрунтов.
Таяние снежного покрова.
Физико-механические процессы, протекающие в снежном покрове.
Расчет температуры снежного покрова.
Расчет слоя воды, образовавшегося при таянии снежного покрова.
Роль термического режима снежного покрова в образовании лавин.
Акустические, оптические и электромагнитные явления в воде.
Общие сведения о звуке.
Ультразвук и его применение в гидрологии.
Оптические свойства воды.
Оптические методы исследования.
Омагниченная вода.
Электромагнитные явления в воде.
Литература.
Предметный указатель.
Условные обозначения.
Введение.
Молекулярная физика воды в трех ее агрегатных состояниях.
Общие сведения.
Строение молекулы воды.
Понятие о молекулярно-кинетической теории вещества и воды.
Структура воды в трех ее агрегатных состояниях.
Основные физические свойства воды, водяного пара, льда, снега.
Физические свойства воды.
Аномальные свойства воды.
Физические свойства водяного пара в атмосфере.
Физические свойства льда.
Физические свойства снега и снежного покрова.
Основные положения теплообмена.
Теплота. Температурное поле. Градиент температуры.
Тепловой поток. Коэффициент теплопроводности.
Теплопередача и теплоотдача.
Количественная оценка конвективной теплоотдачи.
Количественная оценка лучистого теплообмена.
Количественная оценка теплоты при изменении агрегатного состояния вещества.
Количественная оценка теплоотдачи.
Дифференциальное уравнение теплопроводности.
Дифференциальное уравнение теплопроводности с источником теплоты.
Условия однозначности.
Методы решения задач.
Определение коэффициента теплопроводности.
Определение коэффициента температуропроводности методом регулярного режима.
Определение коэффициента температуропроводности по полевым наблюдениям.
Стационарное температурное поле.
Одномерное стационарное температурное поле.
Одномерное стационарное температурное поле с внутренним источником теплоты.
Стационарное температурное поле цилиндрической стенки.
Теплопередача при цилиндрической стенке.
Двухмерное стационарное температурное поле.
Нестационарное температурное поле.
Аналитические методы решения уравнения теплопроводности.
Метод разделения переменных при решении уравнения теплопроводности.
Частный пример нестационарного температурного поля в стенке.
Решение уравнения теплопроводности при различных граничных условиях.
Численный метод решения уравнения теплопроводности для двухмерного температурного поля.
Расчет скорости промерзания и оттаивания почвогрунта.
Изучение температурных полей на моделях.
Гидротермический расчет водоемов и водотоков.
Дифференциальное уравнение теплопроводности турбулентного потока.
Уравнение теплопроводности непроточного водоема.
Расчет средней температуры воды водоема (метод изоклин).
Расчет температуры поверхности воды водоема (метод А.П. Браславского).
Расчет температуры воды по глубине водоема (метод суперпозиции).
Расчет температуры воды открытого водотока.
Гидротермический расчет водохранилища-охладителя.
Движение вод суши.
Общие сведения о гравитационном движении воды в канаве.
Анализ гидродинамического уравнения Сен-Венана.
Конвективные течения в водоеме.
Конвективный водообмен в устье реки.
Расчет стационарного клина соленых вод устьевой зоны реки при открытой водной поверхности.
Расчет стационарного клина соленых вод устьевой зоны реки при ледяном покрове.
Молекулярный и конвективный перенос вещества в потоке.
Ледотехнический расчет водоемов и водотоков.
Формирование ледяного покрова.
Расчет толщины ледяного покрова.
Расчет площади полыньи нижнего бьефа ГЭС и ее шугопродуцирующей части.
Зажорные явления на реках.
Расход расхода шуги.
Расчет количества льда в зажоре.
Разрушение ледяного покрова.
Заторные явления на реках.
Силовые условия образования затора.
Расчет количества льда в заторе.
Методы борьбы с заторами и зажорами льда на реках.
Статическая нагрузка от ледяного покрова на гидротехнические сооружения.
Статическая нагрузка при температурном расширении льда.
Статическая нагрузка от ледяного поля, находящегося на плаву.
Статическая нагрузка от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды.
Статическая нагрузка от раздробленного льда затора.
Динамические нагрузки льда на гидротехнические сооружения.
Навалы льда на берега и откосы гидротехнических сооружений.
Гидравлическая нагрузка на ледяной покров.
Ветровая нагрузка на ледяной покров.
Расчет размеров навала льда на береговой откос.
Наледи, физическая сущность их формирования и разрушения.
Формирование наледи.
Разрушение наледи.
Наледи - опасное явление природы. Методы борьбы с ними.
Определение временного сопротивления льда на сжатие, изгиб и растяжение.
Испарение с поверхности воды, снега, льда и почвы.
Физика процесса испарения с поверхности воды и факторы, его определяющие.
Методы расчета испарения с поверхности воды.
Расчет испарения с поверхности снежного и ледяного покровов.
Расчет испарения с поверхности почвы.
Измерение испарения с поверхности воды, снежного покрова и почвы.
Вода в почвогрунтах и снежном покрове.
Основные понятия и виды передвижения влаги в почве.
Дифференциальные уравнения влагопереноса в почве.
Некоторые методы решения уравнения влагопереноса в почве.
Мерзлотное пучение некоторых почвогрунтов.
Таяние снежного покрова.
Физико-механические процессы, протекающие в снежном покрове.
Расчет температуры снежного покрова.
Расчет слоя воды, образовавшегося при таянии снежного покрова.
Роль термического режима снежного покрова в образовании лавин.
Акустические, оптические и электромагнитные явления в воде.
Общие сведения о звуке.
Ультразвук и его применение в гидрологии.
Оптические свойства воды.
Оптические методы исследования.
Омагниченная вода.
Электромагнитные явления в воде.
Литература.
Предметный указатель.