CC BY
34
4. Исламов М.Н. Применение электромембранной технологии для повышения качества жидких пищевых продуктов // Биотехнологические процессы и продукты переработки биоресурсов водных и наземных экосистем: матер. I междунар. науч.-практ. конф. - Астрахань: АГТУ, 2008. - С 181-183.
УДК 621.548; 621.311.245 Бабаев Б.Д.
КАРТА ИЗОЛИНИЙ РАВНЫХ СРЕДНЕГОДОВЫХ СКОРОСТЕЙ ВЕТРА ДАГЕСТАНА
Babaev B.D.
MAP ISOLINES OF EQUAL AVERAGE WIND SPEED DAGESTAN
Проведена статистическая обработка данных метеостанций Дагестана и составлена карта изолиний равных среднегодовых скоростей ветра с учетом рельефа местности, которая дает наглядное представление о среднегодовой скорости ветра в любом районе Дагестана, позволяет оценить распределение ветровых ресурсов и дает первоначальную информацию о районах возможного применения ветроэнергетических установок.
Ключевые слова: статистическая обработка, изолинии равных среднегодовых скоростей ветра
In this paper, exposing a static process data 24 weather stations located in the territory of Daghestan, are determined monthly and annual average wind speed. As described in the procedure, taking into account the average values of wind speed and geographical features of different regions, a map of isolines of equal average annual wind speeds, on the whole territory of Daghestan, which provides a visual representation of tion average annual wind speed in any area, to evaluate the distribution of veterinary -rovyh resources and provides initial information on areas of possible application of wet-roenergeticheskih plants.
Key words: statistical manipulation, statistical treatment, contours of equal the average annual wind velocity, isanemone
Ветровая энергия - одна из самых доступных и дешевых видов энергетического сырья, запасы которого в природе практически неисчерпаемы. Применение ветродвигателей и ветроэлектрических установок в Республике Дагестан особенно эффективно будет в сельскохозяйственном производстве, в условиях отгонного животноводства, в районах орошаемого земледелия и в целях электрификации сельскохозяйственных производственных цехов, а также в районах, куда транспортировка топлива и подача электроэнергии на большие расстояния при низкой плотности электрической нагрузки требует значительных затрат или затруднительна.
Однако, несмотря на беспредельность запасов ветровой энергии, она не может быть аккумулирована в ее естественном состоянии, что в сочетании с такими крупнейшими недостатками, как непостоянство и неравномерность распределения ветровой энергии во времени и в пространстве, - обуславливает значительные трудности по ее утилизации.
Поэтому вопрос эффективного использования ветровой энергии должен решаться только после тщательной объективной количественной оценки характеристик и расчетных
параметров энергетической структуры режимов ветра, их точности, надежности, возможных предельных отклонений.
Наблюдения за режимом ветра на территории Дагестана ведутся на 24 метеорологических станциях, которые охватывают прибрежные, равнинные, предгорные и горные районы республики. Наблюдения состоят из: а) измерения средней скорости ветра за промежуток времени 2 или 10 мин (в зависимости от технических возможностей прибора, который используется); б) определения максимального значения мгновенной скорости ветра за тот же промежуток времени (скорости ветра при порывах).
Проведя статическую обработку результатов измерений по всем 24 метеостанциям за разные периоды времени с 1977 по 1981 [1] и с 1995 по 1999 годы, вычислены среднемесячные и среднегодовые скорости ветра согласно [2].
Ход средних многолетних скоростей ветра по месяцам на метеостанциях Дагестана приведены в гистограммах на рис. 1.
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Ахты, Уср.год = 3,2 м/сек
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Бабаюрт, Уср.год = 3,0 м/сек
5,00
4,00
е о 3,00
А 2,00
>
1,00
0,00
2,80 2,70
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
6
5
е о 4
3
> 2 1
0
-32-3-
2,4 „ 2,6
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
4,10
3,70
4,6
3,20 3,30
3,30
3,30
3,30
3,4
3,2
2,8
2,8
2,5
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Ботлих, Уср.год = 1,9 м/сек
Многолетние среднемесячные скорости ветра по
метеостанции Буйнакск, Уср
: 2,0 м/сек
5,00
4,00
ч.
О 3,00
?
п 2,00
>
1,00
0,00
2,10 2,20
1,70 1,8
IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
7,00 6,00 * 5,00 8 4,00 \ 3,00 >? 2,00 1,00 -0,00
2,60 2,60 1 90 1 90 1 90 1,80 2,00 1,80 2,10 1,80 1,80 1,80
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
2
III
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Сулак (глав), Уср.год = 4,5 м/сек
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Гуниб, Уср.год = 0,7 м/сек
7 6 5
3 4
3
> 2 1 0
4,4 4,5
-4-
-42-4г+-
4,7 4,6
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
5,9
4,8
4,8
3,8
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Дербента, Уср.год = 2,2 м/сек
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Изберг, Уср.год = 4,2 м/сек
6,00
5,00
(и 4,00
3,00
> 2,00
1,00
0,00
20 -,2,20 2,10 190 190 2,00 , 2,10 2,10 2,00
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
6 5
¡64 с
5 3 2
1 0
3,6 3,8 3,7
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
4,9
4,8
4,6
4,5
4,4
4,1
3,9
3,5
2,70
0
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Касумкент, Уср.год = 1,1 м/сек
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Кизляр, Уср.год = 2,8 м/сек
1 1 1.1 1'2 1,3 1.1 1.1 1 1.1 0,9 0,9 1
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Кочубей, Vср.r0д = 4,0 м/сек
7.00 6.00 £ 5.00 Л 4.00 -в 3.00 -> 2.00 -1.00 -0.00
5.60
4.40
4.10 3.60 3.60 3.60 ип Ч5П 3.80 3.60
I II III IV V VI месяц VII ы года VIII IX X XI XI
6.00 5.00 | 4.00 2 3.00 >а 2.00 1.00 0.00
4.20
2.80 3.20 3.20 2.40 2.70 2.70
2.20 2.10 2.20 2.00
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Крайновка, Усргод = 4,6 м/сек
7.00 6.00 * 5.00 £ 4.00 Н
3.00 >г 2.00 -1.00 0.00
5.80 5.50 5.50
4.90 4.50 4.50 4.40
4.00 4.00 4.00
I II III IV V VI месяц VII ы год VIII а IX X XI XII
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Кумух, Уср.год = 2,5 м/сек
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Леваши, Уср.год = 1,1 м/сек
2.7 3.1 2.9 2.6 2.4 2.5 2.6
р 2 -1 0
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
1.3 1.3 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 . . 0.8 °.9 °.9 _ 0 7
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Лучек, Уср.год = 3,6 м/сек
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Маджалис, Уср.год = 1,0 м/сек
3.8 3.7 3.8 3.5 3.4 3.4 3.5 3.6 3.4 3.4 3.4 3.8
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
месяцы года
6 5
¡6 4--
с
5 3--
> 2 1 09 Т1 1.2 14 12 11 1 0^ 08 09
1
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Махачкала, Уср.год = 3,9 м/сек
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Сергокала, Уср.год = 1,9 м/сек
8 7 6
ш 5 -с
И 4 -
, 3 -> 21 0
4.2 4.7
3.8 3.9 3.5 3.4 3.5 3.6 3.9 3.8 3.9
I II III IV V VI месяц VII ы года VIII IX X XI XII
6.00
5.00
v 4.00
3.00
> 2.00
1.00
0.00
2.30 2.20 2.10 2.20 2.10 2.00 2.00 1.90
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
2.4 2.4
3
0
0
1.60
.60 1.60
метеостанция Сулак Высокогорный, Уср.год = 2,3 м/сек
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Хасавьюрта, Уср.год = 2,8м/сек
6 5
ф 4
\ 3 > 2 1 0
2 5 2,6 2,6
-2,1-
1,7 1,6 1,6
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
5,00 4,00 ксе 3,00 2,00 1,00 0,00
-3,30-
2,60_2,60 - - - 2,80
2,00
2,00 ' 1,90 1,90
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Терекли-Мектеб, Vср.год = 3,1 м/сек
4,5
3,4 3,6
2,9 2,7 2,8 2,7 2,5 2,6 2,9 3
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Тлярата, Vср.год = 1,0 м/сек
nR 0,9 1,2 1,4 1,2 1 1 1,2 1,2 1,1 0,8
0,5 0,5 -1
1 I
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Хунзах, Vср.год = 1,9 м/сек
6 5 4 3 2 1 0
1,7 1,8 1,!
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
Многолетние среднемесячные скорости ветра по метеостанции Юж. Сухокумск, Vср.год = 4,1 м/сек
6,00
5,00
* 4,00 е
/с 3,00 ^ 2,00 > 1,00 0,00
5,20 4,30 4,70
4,00 4,00 3,80 3,90 3,90 3,60 3,80 4,00 3,90
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII месяцы года
Рисунок 1.Гистограммы средних многолетних скоростей ветра по месяцам на
метеостанциях Дагестана
Из сопоставления среднемесячных скоростей ветра на метеостанциях (рис. 2) и физической карты республики [3] видно, что:
наиболее сильные ветры со среднемесячными скоростями, близкими к 5 м/с и более, наблюдаются на метеостанциях, расположенных в прибережной зоне республики;
по мере удаления от береговой полосы на равнинных метеостанциях наблюдаются устойчивые ветры со среднемесячными скоростями от 3 до 5 м/с;
на метеостанциях в предгорных и горных районах республики преобладают в основном слабые ветры со среднемесячной скоростью менее 3 м/с.
Для получения более полной информации о ветровом режиме на всей территории Дагестана проведены изолинии равных среднегодовых скоростей ветра с учетом среднегодовых значений скоростей ветра и географических особенностей [3] различных районов по следующей методике:
1) для каждой пары метеостанций определяется расстояние AX по карте (в мм) и величина разности AV значений среднегодовых скоростей ветра;
2) определяется величина интервала в направлении прямой, соединяющей обе метеостанции, на котором скорость ветра изменяется на 1 м/с:
_ AX мм
S ( Т ) ;
AV м / с
3) вычисляется величина отклонения AVi заданной скорости ветра от фактической среднегодовой для данной метеостанции;
3,2
3,2
3
150
150
2,6
2,3
2
2
19
1,7
4) берется произведение 8-АУ! и определяется величина интервала АХ! по карте (в мм) от метеостанции, принятой в качестве первой, до точки по карте с заданной скоростью ветра.
5) по полученным совокупностям точек, соответствующих каждой заданной скорости ветра, проводятся кривые равных среднегодовых скоростей.
Полученные в результате изолинии определяют среднегодовые скорости ветра на всей территории Дагестана в диапазоне скоростей от 1,5 до 6,0 м/с и соответствуют промежуточным значениям с интервалом 0,5 м/с (рис. 2).
Рисунок 2. Карта изолинии среднегодовых скоростей ветра (в м/с) на территории Дагестана по данным метеостанций с 1977 по 1981, с 1995 по 1999 гг.
Изложенная методика построения линий равных среднегодовых скоростей ветра является достаточной при построении изолиний в равнинных районах Дагестана. Однако при построении изолиний в предгорных и горных районах привлекались также
дополнительные соображения, связанные с крупномасштабным рельефом и характеристикой ветрового режима этих районов.
Так, например, при построении изолиний в предгорных и горных районах учитывалось, что ветры в основном переваливают через хребты и в дальнейшем распространяются по ущельям и долинам рек. При этом хребты являются границей раздела ветра вследствие чего районы, расположенные на большей высоте, а также в ущельях и долинах рек, должны обладать большей скоростью, чем районы, расположенные за хребтом.
Нами были проведены экспериментальные измерения чашечным анемометром значений скоростей ветра в трех точках пригорода Махачкалы, которые расположены приблизительно в трех километрах от метеорологической станции (к юго-востоку -"Редукторный", "Ипподром" и к северо-востоку - "Сепараторный"), находящиеся приблизительно на одной изолинии [4]. Измерения проводились одновременно в трех опорных точках в 1999г.: с 26.09 по 5.10, с 26.10 по 4.11 и с 26.11 по 5.12 с 8 до 20ч каждый час с осреднением результатов за 10 мин. Полученные данные позволяют с большей достоверностью восстановить поле скоростей. При обработке данных применялись известные аппроксимационные методы.
Проведенный анализ почасовой, суточной и декадной корреляционной связи скоростей ветра в трех пригородных точках Махачкалы (взятых в разных сторонах и на одной изолинии) мало отличаются друг от друга [4], и данные метеостанции можно взять за основу при установке ветроагрегатов в равнинной части Дагестана.
Таким образом, карта изолиний среднегодовых скоростей ветра дает наглядное представление о среднегодовой скорости ветра в любом районе Дагестана, позволяет оценить распределение ветровых ресурсов и содержит первоначальную информацию о районах возможного применения ветроэнергетических установок.
Библиографический список:
1. Ибрагимов А. М., Баламирзоев А. Г. Проведение регулярных измерений скорости ветра в четырех пунктах расположения ветроагрегатов АВЭУ-6-4 (Х/д ЛГАЭ - 88 - 3). Махачкала: 1988. 29 с.
2. Зубарев В. В., Минин В. А., Степанов И. Р. Использование энергии ветра в районах Севера. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1989. 208 с.
3. Атлас Дагестанской АССР. Главное управление геодезии и картографии при СМ СССР. Москва. 1979.
4. Бабаев Б. Д. Корреляционна связь между значениями скоростей ветра и плотность его энергии в трех пригородных точках Махачкалы // Вестн. Дагестанского государственного университета. Естественные науки. Вып. 4. ИПЦ ДГУ, 2001. С. 17 - 19
