Page 55 - 2022年第53卷第11期

即
２
２
（１ － ａ）（１ － ０．６５Ｃ）ｓｉｎ（ θ ?２） （２３）
ｅ
φ Ｒｎ ＝ ａφ ｓ ｃ
对于矩形渡槽垂直边墙，θ ＝ π ?２，把式（１７）（２１）（２３）代入式（１３）得矩形渡槽边墙外壁太阳辐射
净热通量
２ ｍ
φ ｃｓ，ｉ ＝ （１ － ａ）（１ － ０．６５Ｃ）（ＩＥＰ ｃｏｓ（ α ）ｃｏｓ（ β － γ ） ＋ ０ ．５ φ ｓｄ ＋ ０ ．５ａφ ｓ ） （２４）
ｃ
０ ０
ｅ
式中下标 ｉ ＝ １ 和 ２分别表示渡槽两边墙。在一般情况下，渡槽两侧边墙太阳辐射热通量存在差异。
对于渡槽底板，θ ＝ π ，影响外壁的太阳辐射只有地表反射热通量
２
（１ － ０．６５Ｃ） （２５）
ｃ
φ ｃｓ，ｉ ＝ ａ（１ － ａ） φ ｓ
ｅ
式中下标 ｉ ＝ ３ 。草地的反照率 ａ＝ ０．１７４～０．２１９ ，混凝土面的反照率 ａ＝ ０．３３～０．３７ 。
ｅ ｃ
式（ ２４）（２５）中水平地表的晴天日射和散射的热通量可采用下述公式计算 ［１３］
ｍ
＝ ０．５（１ ＋ Ｐ ）ＩＥｓｉｎ（ α ） （２６）
φ ｓ ０ ０
ｍ
＝ ０．５（１ － Ｐ ）ＩＥｓｉｎ（ α ） （２７）
φ ｓｄ ０ ０
ｍ
式（ ２４）—（２７）中太阳高度角 α 、日地距离订正系数 Ｅ、Ｐ 的计算可参考文献［１３］，因此对于给
０
可计算得到。
定位置的渡槽和云量 Ｃ，φ ｃｓ，ｉ
下面以保定地区为例，了解水面与渡槽外壁太阳辐射的差异。假设有一矩形渡槽两边墙外壁分别
面朝正东和正西，即上午只有面朝正东边墙外壁接受太阳直射，而下午只有面朝正西边墙外壁接受太
阳直射。在此条件下，在上午，面朝正东边墙外壁太阳辐射包括太阳直射、散射和地面反射，而面朝
正西边墙外壁太阳辐射只有太阳散射和地面反射；在下午，面朝正东边墙外壁太阳辐射只有太阳散射
和地面反射，而面朝正西边墙外壁太阳辐射包括太阳直射、散射和地面反射。当太阳辐射时间与天文
辐射相同、渡槽混凝土面的反照率 ａ＝ ０．３３、地表反照率 ａ＝ ０．２、云量 Ｃ取历史天气资料，则可得如
ｅ
ｃ
为
图 ４所示保定地区 ２０１５—２０１６年冬季水面与渡槽外壁太阳辐射净热通量随时间的变化。图中：φ ｓｎ
为上午渡槽面朝正东边墙外壁太阳辐射平均
水面太阳辐射日平均净热通量，计算模型见下一节；φ ｃｓ，１
为底板外壁接受的地表太阳
净热通量（等于下午渡槽面朝正西边墙外壁太阳辐射平均净热通量）；φ ｃｓ，３
辐射反射的日平均净热通量。
＞ ＞ ，晴
从图 ４可见，水面太阳辐射、边墙外侧太阳辐射和底板外侧太阳辐射的关系是 φ ｓｎ φ ｃｓ，１ φ ｃｓ，３
２ ２ ２
天时 φ ｃｓ，１ ＝ １７０～２８０Ｗ?ｍ ，阴天时 φ ｃｓ，１ 有时小于 １００Ｗ?ｍ ；晴天时 φ ｓｎ ＝ ２３０～４００Ｗ?ｍ ，阴天时 φ ｓｎ 最
２ ２
小接近 １００Ｗ?ｍ ；φ ｃｓ，３ 一般在 ５０Ｗ?ｍ 左右变化。

图 ４ 保定地区 ２０１５年 １２月—２０１６年 ２月冬季水面与渡槽外侧太阳辐射净热通量

２．４ 渡槽外壁温度与气温的关系 渡槽外壁与大气的热交换包括太阳辐射、对流和长波辐射，
＝ － ＋ ，ｉ ＝ １ ，２，３ （２８）
φ ｗａ，ｉ φ ｃｓ，ｉ φ ｃ，ｉ φ ａｂ θ ，ｉ
２
为外壁的净热通量，Ｗ?ｍ 。
式中 φ ｗａ
把式（ ３）（１２）代入式（２８）得
＝ ＋ ｈ （Ｔ － Ｔ），ｉ ＝ １ ，２，３ （２９）
ｈ ）（Ｔ － Ｔ） － φ ｇ，ｉ ｂａ
ｃ，ｉ
φ ｗａ，ｉ φ ｃｓ，ｉ φ ａ，ｉ φ ａｂ０ － （ｈ ＋ φ ａ，ｉ ｂａ ｓ，ｉ ａ ｓ，ｉ ｇ
３
— １ ２ １ —