HİDROLOJİ. Buharlaşma. Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan. İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "HİDROLOJİ. Buharlaşma. Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan. İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü"

Tülay Yetiş
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 HİDROLOJİ Buharlaşma Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

2 BUHARLAŞMA Suyun sıvı halden gaz haline (su buharı) geçmesine buharlaşma (evaporasyon) denilmektedir. Atmosferden yeryüzüne gelen yağışın önemli bir kısmı, bitkiler tarafından tutma, buharlaşma (su yüzeyinden, zeminden vb) ve terleme yoluyla akış haline geçmeden atmosfere geri dönmektedir. Özellikle kurak mevsimlerde buharlaşma miktarının belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. 2

3 BUHARLAŞMA: Etkili Faktörler Buharlaşma miktarı çeşitli etkenlere bağlı olarak değişir; Suyun sıcaklığı Havanın hareketi Enerji Nispi nem Sudaki erimiş tuzlar Su derinliği Atmosfer basıncındaki artış 3

4 BUHARLAŞMA: Etkili Faktörler Suyun sıcaklığı arttıkça moleküllerin hızları artar, yüzeysel gerilimler azalır ve su yüzeyindeki buhar basıncı da artacağından buharlaşma kolaylaşır. Havanın hareketi: buharlaşmanın devam etmesi için su buharının su yüzeyinden uzaklaşması gerekir. Bu da hava hareketi (rüzgâr) ile mümkün olmaktadır. 4

5 BUHARLAŞMA: Etkili Faktörler Enerji: su moleküllerinin hızlarını arttırarak buharlaşmayı sağlamak için enerji gereklidir. Güneşten doğrudan doğruya gelen enerjinin yanında karalarda ve sularda depolanmış olan ve rüzgarlarla çevreden taşınan ısı enerjisi de buharlaşmada rol oynar. Nispi nem: havanın nemi arttıkça daha fazla buhar alma durumu ortadan kalkar ve buharlaşma hızı azalır. Sudaki erimiş tuzlar buharlaşmayı azaltır. Bu azalma % 1 civarındadır. 5

6 BUHARLAŞMA: Etkili Faktörler Su derinliğinin de mevsimlik buharlaşma miktarı üzerine etkisi olmaktadır. Derin su kütleleri hava sıcaklığındaki değişimlere daha geç uyabilirler. Bu nedenle de derin sularda buharlaşma sığ su kütlelerine göre yazın daha az, kışın daha fazladır. Atmosfer basıncındaki artış su moleküllerinin hareketini kısıtlar ve buharlaşma azalır. Ancak bu etki diğer etkenlere göre önemsiz sayılabilir. 6

7 Su Yüzeyinden Buharlaşma Meteorolojik koşullara bağlı olarak yeryüzündeki su yüzeylerindeki günlük buharlaşma miktarı 1-10mm arasında değişmektedir. Buharlaşma miktarının belirlenmesi özellikle baraj hazneleri için oldukça büyük önem taşımaktadır. Buharlaşan suyun doğrudan doğruya ölçülmesi güç olup, miktarının hesabı ise olayı etkileyen birçok parametreye bağlıdır. Buharlaşma miktarının hesabı için bir çok yöntem önerilmiştir 7

8 Su Yüzeyinden Buharlaşma 1. Su Dengesi Metodu: Bir su kütlesine (göl, baraj haznesi gibi) süreklilik denklemi uygulanırsa; E P X Y F S Denklemden de görüldüğü gibi belli bir zamandaki buharlaşma miktarı, E, aynı zaman aralığındaki yağış (P), hazneye yada göle giren (X) ve çıkan (Y) akış miktarları, yeraltına sızan su (F) ve su kütlesindeki değişim ( S) 2. Enerji Dengesi Metodu 3. Kütle Transferi Metodu 4. Ampirik Formüller 8

En çok kullanılan buharlaşma tavası tipi A sınıfı buharlaşma tavası olup, alanı 1m 2 ve derinliği 25 cm dir.

9 Su Yüzeyinden Buharlaşma Buharlaşmanın Ölçülmesi Serbest su yüzeyinden buharlaşmayı belirlemenin en iyi yolu buharlaşma tavası (evapometre) olarak tanımlanan metal kapların kullanılmasıdır. En çok kullanılan buharlaşma tavası tipi A sınıfı buharlaşma tavası olup, alanı 1m 2 ve derinliği 25 cm dir. Tava 20 cm su ile doldurulup su yüzeyindeki alçalma bir limnimetre ile ölçülerek buharlaşma miktarı belirlenir. Yağışlı günlerde yağış yüksekliği de ayrıca ölçülerek hesaba katılmalıdır. 9

10 Buharlaşmanın Ölçülmesi A tipi tavanın kullanılması ve göldeki buharlaşma miktarına geçmek için tavadaki okumanın tava katsayısı ile çarpılması önerilmektedir. Buharlaşma tavası ile ölçülen buharlaşma değeri, iklim ve fiziksel faktörlerdeki farklılıklardan dolayı serbest su yüzeyi buharlaşmasına doğrudan uygulanamaz. Örneğin, çok derin ve büyük bir göl, buharlaşma tavası ile karşılaştırıldığında daha fazla ve farklı rüzgara maruz kalacaktır. 10

11 Buharlaşmanın Ölçülmesi Metal bir kaptaki küçük su hacmi büyük su kütlelerine (örneğin baraj) göre sıcaklık değişimlerinden daha fazla etkilenecektir. Bu nedenle, buharlaşma tavası ile ölçülen buharlaşma değerleri, serbest su yüzeyindeki buharlaşmayı elde etmek için bir katsayı ile çarpılmalı ve düzeltilmelidir. Bu buharlaşma katsayısı, göldeki buharlaşmanın tavadaki buharlaşmaya oranı olarak düşünülebilir. A sınıfı tavalarda yıllık buharlaşma katsayısı 0.7 kabul edilebilir. Bu değer arasında değişmekte olup, 0.7 alınması durumunda yapılacak hata % 15 in altında kalır. 11

12 Zemin Yüzeyinden Buharlaşma Zemin yüzeyinden buharlaşma su yüzeyinden buharlaşmaya benzer. Zeminin üst kısmında arazi kapasitesi değerinde su varsa zeminden buharlaşma, su yüzeyinden buharlaşmaya eşit olur. Aksi halde zeminden buharlaşma miktarı zeminde mevcut su miktarı ile sınırlı olup kuruma noktasına düşüldüğünde buharlaşma tamamen durur. Bu bakımdan zemin nemi ve zeminin su iletim kapasitesi önemli rol oynar. 12

13 Terleme ve Tutma Bitkilerin suyu kökleriyle zeminden çekip yaşamaları için gerekli işlemlerle faydalandıktan sonra yapraklarından buhar halinde havaya vermelerine terleme (transpirasyon) denir. Terleme bitkilerin büyümesi ile ilgili olduğundan sadece büyüme mevsiminde gündüz saatlerinde görülür. Terleme kaybı bitki cinsine göre günde mm arasında değişir. Terleme, buharlaşmanın bağlı olduğu bütün etkenlere, ayrıca, bitki örtüsüne, zemin cinsine ve zeminde mevcut su miktarına bağlıdır. 13

14 Terleme ve Tutma Bitkilerin buharlaşma kayıpları üzerine etkileri tutma şeklinde olur. Tutma, bitkiler tarafından alıkonan ve yeryüzüne hiç varamayan yağış olarak tanımlanır. Tutma kaybı, bitki ile örtülü alanın yüzdesine ve bitkilerin tutma kapasitesine bağlıdır. 14

15 Evapotranspirasyon (ET) Kayıpları Bir bölgede, terleme zemin, su ve kar yüzeylerinde buharlaşma ile meydana gelen toplam su kayıplarına evapotranspirasyon (ET) kayıpları denir. ET kayıpları: Gerçek ET Potansiyel ET. Potansiyel ET, her zaman zemin nemi bulunduğu takdirde meydana gelecek kayba denir. Gerçek ET ise mevcut zemin nemiyle sınırlı olduğu için daha az olabilir, zemin nemi kuruma noktasına gelince gerçek ET sona erer. Gerçek ET, zemin nemine, bitki örtüsüne ve bitkilerin gelişme durumuna bağlı olarak değiştiği için belirlenmesi güçtür. 15

16 Evapotranspirasyon (ET) Kayıpları Kullanma suyu, bitki kaplı yüzeylerden olan buharlaşma, terleme ve bitkinin gövdesinde kullanılan suya denir ve çoğu kez evapotranspirasyon ile eşdeğerdir. Bitkilerin kullanma suyuna tesir eden faktörler. Bitki türü Toprak tipi Toprak kullanma metodu Topraktaki kullanılabilir nem İklim faktörler (sıcaklık, nem, yağış, rüzgar) Yerin enlemi (büyüme mevsiminin uzunluğuna tesir eder) 16

17 Potansiyel ET hesabı Bir bölgenin çeşitli elemanları için farklı olan buharlaşma miktarlarını belirlemek güç olacağından toplam ET kayıplarını tahmin etmek için çeşitli formüller ileri sürülmüştür. Bunların en basitlerinde havzanın yıllık ET miktarı, yıllık ortalama sıcaklığa ve yıllık yağış yüksekliğine bağlı olarak verilir. Coutagne Formülü U P * P *T Turc Formülü U P P (0.9 L 2 2 ) 0.5 L * T 0.05* T 2 17

18 Potansiyel ET hesabı THORNWAITE YAKLAŞIMI: Thornthwaite (1944) aylık evapotranspirasyonun (BT) cm cinsinden bulunması için aşağıdaki ampirik denklemi vermiştir. BT 10* t 1.6* TE TE i 1 a 12 t i 5 1,514 t: aylık ortalama sıcaklık ( o C), TE: Thornthwaite ın sıcaklık etki indisi, a: yukarıda verildiği gibi bir katsayıdır. a TE 18

19 Potansiyel ET hesabı Bitkilerin su ihtiyacının belirlenmesinde Blaney-Criddle formülü U = 25.4*k*f f=((1.8*t+32)/100)*p U 45* k * p *( t 18) Burada; U: (mm/ay) aylık su ihtiyacı, k: bitki cinsine bağlı bir katsayı, p: aylık gündüz saatleri toplamının yıllık gündüz saatleri toplamına oranı, t: aylık ortalama sıcaklıktır ( C). k katsayısı; değişik bitkiler için arasında değer almaktadır. k = k 1. k 2 19

20 Potansiyel ET hesabı Aylık bitki katsayısı, k, bitkinin cinsine göre iki değerle verilir, birinci değer, k1, mevsimlik bitki katsayısıdır, ikinci ise, k2, aylık katsayıdır ve mevsimlik değerin yüzdesi olarak verilir. Yukarıdaki formülde kullanılacak k değeri bu katsayıların, k1 ve k2, çarpımı ile elde edilir.k1 ve k2 katsayıları: 20

21 Bitki Su Tüketimi Tahmininde Blaney-Criddle Çizelgedeki günlük değerler aydaki gün sayısı ile çarpılarak aylık değerler bulunur. Çizelge. Günlük Gündüz Saatlerinin Yıllık Gündüz Saatlerine Oranı (P, %) Enlem Derecesi Aylar (30) (31) (30) (31) (31) (30) (31) Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim

22 Potansiyel ET hesabı Burada (p) değerler, enlem ve yılın aylarına bağlı olarak ilgili tablolardan okunur. 22

23 Potansiyel ET hesabı 23

24 Potansiyel ET hesabı Blaney-Criddle Örnek 24

25 Potansiyel ET hesabı Blaney-Criddle Örnek 25

Benzer belgeler

BÖLÜM 3 BUHARLAŞMA. Bu kayıpların belirlenmesi özellikle kurak mevsimlerde hidrolojik bakımdan büyük önem taşır.

BÖLÜM 3 BUHARLAŞMA. Bu kayıpların belirlenmesi özellikle kurak mevsimlerde hidrolojik bakımdan büyük önem taşır. BÖLÜM 3 BUHARLAŞMA 3.1. Giriş Atmosferden yeryüzüne düşen yağışın önemli bir kısmı tutma, buharlaşma ve terleme yoluyla, akış haline geçmeden atmosfere geri döner. Bu kayıpların belirlenmesi özellikle