ترسيب

التساقط هو خروج الماء من الغلاف الجوي ليصل إلى سطح الأرض.ترسبيغطي جميع أشكال المياه التي يطلقها الغلاف الجوي (الثلج والبرد والصقيع والمطر). هطول الأمطار هو المدخل الرئيسي للمياه في منطقة مستجمعات النهر ، ويحتاج إلى تقييم دقيق في الدراسات الهيدرولوجية والهيدروجيولوجية.

حدوث وأنواع الترسيب

تعتمد قدرة الهواء على الاحتفاظ ببخار الماء على درجة الحرارة (Davie، 2008): فكلما كان الهواء أكثر برودة كلما قل بخار الماء ، إذا تم تبريد جسم من الهواء الدافئ الرطب ، فسيصبح مشبعًا ببخار الماء وفي النهاية الماء سوف يتكثف البخار في الماء السائل أو الصلب (مثل قطرات الماء أو الجليد) ، ولن يتكثف الماء تلقائيًا. يجب أن تكون هناك جزيئات دقيقة موجودة في الغلاف الجوي ، تسمى نوى التكثيفتتشكل قطرات الماء أو الجليد عند نوى التكثيف ، وعادة ما تكون قطرات الماء أو الجليد التي تتشكل على نوى التكثيف أصغر من أن تسقط على السطح على شكل ترسيب ، وهي بحاجة إلى النمو من أجل الحصول على كتلة كافية للتغلب على قوى الرفع داخل السحابة. .

هناك ثلاثة شروط التي يجب تلبيتها قبل تكوين الترسيب (Davie ، 2008):

  • تبريد الجو
  • تكثف البخار على النوى
  • نمو الماء أو قطرات الثلج

هناك ثلاثة أنواع رئيسية هطول الأمطار:

  • ترسيب الحمل
  • ترسيب أوروغرافي
  • هطول الإعصار

ترسيب الحمل

يتمدد الهواء الساخن بالقرب من الأرض ويمتص المزيد من رطوبة الماء ، ويتحرك الهواء الدافئ المحمّل بالرطوبة ويتكثف بسبب انخفاض درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى هطول الأمطار ، ويكون هذا النوع من الترسب على شكل عواصف رعدية محلية.

ترسيب أوروغرافي

الرفع الميكانيكي للهواء الرطب جبل الحواجز، مما يسبب هطول أمطار غزيرة على الجانب المواجه للريح من الجبل.

هطول الإعصار

ينتج عن التسخين غير المتكافئ لسطح الأرض بواسطة الشمس مناطق الضغط المرتفع والمنخفض ، حيث تنتقل الكتل الهوائية من مناطق الضغط المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض ، وتنتج هذه الحركة هطول الأمطار ، وإذا حل الهواء الدافئ محل الهواء البارد ، فإن الجبهة تسمى الجبهة الدافئة. إذا كان الهواء البارد يحل محل الهواء الدافئ ، فإن مقدمته تسمى أ جبهة باردة.

قياس الهطول

عادة ما يتم التعبير عن هطول الأمطار على أنه عمق عمودي للمياه السائلة ملليمتر (مم)، وليس بالحجم مثل اللترات أو الأمتار المكعبة.قياس هطول الأمطار هل عمق الماء التي من شأنها أن تتراكم على السطح إذا بقيت كل الأمطار حيث سقطت. يمكن أيضًا التعبير عن تساقط الثلوج على أنه عمق الماء السائل.

للأغراض الهيدرولوجية ، يتم وصفه بشكل مفيد في عمق مكافئ الماء.

مياه عمق مكافئ هو عمق الماء الذي سيكون موجودًا إذا ذاب الثلج.

في حالة التحليل الهيدرولوجي انه مهم؛

  • لمعرفة مقدار سقوط الأمطار ،
  • ومتى حدث هذا.

يتم تسجيل هطول الأمطار في مواقع مختلفة من التضاريس باستخدام نوعين رئيسيين من مقاييس المطر:

  • مقاييس المطر غير المسجلة
  • تسجيل مقاييس المطر.

مقاييس المطر غير المسجّلة

يتكون مقياس المطر غير المسجل من قمع بحافة دائرية وزجاجة زجاجية كمستقبل.

يتم تثبيت الغلاف المعدني الأسطواني عموديًا على أساس البناء مع حافة المستوى فوق سطح الأرض.

مقياس المطر غير المسجل (بعد Raghunath ، 2006).

يتم جمع المطر الذي يسقط في القمع في المستقبل ويقاس في زجاج قياس خاص متدرج بملليمتر من هطول الأمطار. عادة ما يتم إجراء قياسات هطول الأمطار في الساعة 08.00 و 16.00 أثناء هطول الأمطار الغزيرة ، يجب قياسها ثلاث أو أربع مرات في اليوم ، وبالتالي فإن مقياس المطر غير المسجل يعطي فقط العمق الإجمالي لهطول الأمطار خلال الـ 24 ساعة الماضية.

تسجيل مقاييس المطر

A قياس المطر نوع التسجيل له ترتيب ميكانيكي آلي يتكون من:

  • الساعة
  • أسطوانة مثبتة حولها ورقة رسم بياني
  • ونقطة قلم رصاص ترسم منحنى الكتلة لهطول الأمطار.

يسمى هذا النوع من المقياس أيضًا التسجيل الذاتي, أوتوماتيكي or دمج مقياس المطر.

من منحنى كتلة هطول الأمطار هذا ؛

  • عمق هطول الأمطار في وقت معين ،
  • معدل أو شدة هطول الأمطار في أي لحظة أثناء العاصفة ،
  • يمكن تحديد وقت بداية وتوقف هطول الأمطار.

هناك ثلاثة أنواع لتسجيل مقاييس المطر:

  • مقياس المطر دلو البقشيش
  • يزن نوع مقياس المطر
  • مقياس المطر نوع تعويم

مقياس المطر دلو البقشيش

يتكون مقياس المطر ذو الجرافة المنعكسة من جهاز استقبال أسطواني قطره 30 سم مع قمع بداخله.

مقياس المطر من نوع دلو البقشيش

يوجد أسفل القمع زوج من الدلاء. مقياس المطر من نوع دلو القلب (بعد Raghunath ، 2006). يتلقى هطول أمطار يبلغ 0.25 مم ، حيث يتم توجيهه وإفراغه في خزان أدناه ، بينما يأخذ الجرافة الأخرى موقعها وتتكرر العملية. ينشط قلب الدلو في دائرة كهربائية مما يتسبب في تحرك القلم على مخطط ملفوف حول أسطوانة تدور بواسطة آلية الساعة.

يزن نوع مقياس المطر

في وزن نوع مقياس المطر ، عندما يتم جمع وزن معين من المطر في خزان ، فإنه يجعل القلم يتحرك على مخطط ملفوف حول أسطوانة مدفوعة على مدار الساعة.

قياس وزن نوع المطر (بعد Raghunath ، 2006).

يضبط دوران الأسطوانة مقياس الوقت بينما تسجل الحركة الرأسية للقلم الترسيب التراكمي

مقياس المطر نوع تعويم

في مقياس المطر من النوع العائم ، حيث يتم تجميع المطر في غرفة عائمة ، يتحرك الطفو لأعلى مما يجعل القلم يتحرك على مخطط ملفوف على مدار الساعة.

مقياس المطر نوع تعويم

عندما تمتلئ غرفة الطفو ، فإن الماء يسحب للخارج تلقائيًا من خلال أنبوب سيفون يتم الاحتفاظ به في غرفة سيفون مترابطة. ال وزن ومقاييس المطر من نوع تعويم يمكن تخزينها معتدلة تساقط الثلوج التي يمكن للمشغل أن يزنها أو يذوبها ويسجل عمق المطر المكافئ.يمكن إذابة الثلج في المقياسنفسها (كما يتم تجميعها هناك) بواسطة نظام تسخين مُركب عليها أو عن طريق وضع مواد كيميائية معينة في المقياس (كلوريد الكالسيوم ، جلايكول الإيثيلين ، إلخ).

متوسط ​​المساحة الهطول

نقطة هطول الأمطار: إنه هطول الأمطار المسجل في محطة واحدة.

بالنسبة للمناطق الصغيرة التي تقل مساحتها عن 50 كم 2 ، يمكن اعتبار نقطة هطول الأمطار على أنها متوسط ​​العمق فوق المنطقة. في مناطق واسعة ، يجب تركيب شبكة من محطات قياس هطول الأمطار (محطات الأرصاد الجوية). نظرًا لأن هطول الأمطار على مساحة كبيرة غير منتظم ، يجب تحديد متوسط ​​عمق هطول الأمطار على المنطقة.المساحي يعني هطول الأمطار هو متوسط ​​هطول الأمطار لمنطقة كبيرة (حوض ، سهل ، منطقة ، إلخ) لفترة زمنية محددة (سنة ، شهر ، إلخ).

يتم تحديد متوسط ​​هطول الأمطار المساحي بواحد مما يلي ثلاث طرق:

  • طريقة الحساب (المتوسط)
  • طريقة isohyetal
  • طريقة مضلع ثيسن

متوسط ​​كميات هطول الأمطار لمحطات قياس هطول الأمطار لـ الفترة الزمنية المشتركة (نفسها) تُستخدم في تطبيق هذه الأساليب ، لأن طول فترة المراقبة لكل محطة قد يختلف.

طريقة الحساب (المتوسط)

يتم الحصول عليها ببساطة عن طريق حساب متوسط ​​كميات الهطول في محطات قياس هطول الأمطار الفردية (محطات الأرصاد الجوية) في منطقة الصرف.

تمهيد = Pi / n (2.1)

تمهيد = متوسط ​​عمق هطول الأمطار فوق المنطقة

∑ Pi = مجموع كميات الهطول في محطات قياس الهواطل الفردية

n = عدد محطات قياس هطول الأمطار في المنطقة

هذه الطريقة سريعة وبسيطة ويعطي نتائج جيدة

التقديرات في البلد المسطح (Raghunath ، 2006):

  • إذا كانت المقاييس موزعة بشكل موحد ،
  • وإذا كان هطول الأمطار في المحطات المختلفة لا يختلف اختلافًا كبيرًا عن المتوسط.

طريقة isohyetal

طريقة isohyetal

في هذه الطريقة ؛ يتم رسم الترسبات التي يتم قياسها في مواقع القياس (محطات الأرصاد الجوية) على خريطة أساسية مناسبة ، ويتم رسم خطوط تساوي هطول الأمطار (isohyets) مع مراعاة التأثيرات الأوروغرافية وتشكل العواصف.

تُظهِر خريطة متساوية الشكل خطوطًا متساوية لهطول الأمطار مرسومة بنفس الطريقة التي تُرسم بها خريطة الكنتور الطبوغرافي. تحتوي الخريطة المتساوية على فاصل هطول الأمطار بين isohyets-10 mm ، 25 mm ، 50 mm ، إلخ.

يتم أخذ متوسط ​​التساقط بين الأشكال المتساوية الناجحة (P1 ، P2 ، P3 ، ...) كمتوسط ​​لقيمتين متساويتين.

هذه المتوسطات هي ؛ موزونة بالمساحات الواقعة بين النتوءات المتساوية (a1 ، a2 ، a3 ، ...) ، مضافة ومقسومة على المساحة الكلية للحوض مما يعطي متوسط ​​عمق هطول الأمطار على الحوض بأكمله.

تمهيد = ∑ * (Pi + Pi + 1) / 2] ai / A (2.2) ai = المنطقة بين الاثنين

isohyets المتتالية Pi و Pi + 1

أ = المساحة الإجمالية للحوض.

طريقة مضلع ثيسن

تحاول هذه الطريقة السماح بالتوزيع غير المنتظم للمقاييس من خلال توفير عامل ترجيح لكل مقياس (Raghunath ، 2006).

يتم رسم المحطات على خريطة أساسية ومتصلة بخطوط مستقيمة.

طريقة مضلع ثيسن

يتم رسم المنصات العمودية على الخطوط المستقيمة ، وتربط المحطات المجاورة لتشكيل المضلعات.

من المفترض أن تتأثر كل منطقة مضلع بمحطة قياس الهواطل داخلها.

P1، P2، P3،…. هي الترسبات في المحطات الفردية ،

و a1 ، a2 ، a3 ،…. هي مناطق المضلعات المحيطة بهذه المحطات (مناطق التأثير).

متوسط ​​عمق هطول الأمطار للحوض تم إعطاؤه بواسطة

Pave = ∑ Pi ai / A (2.3) A = المساحة الإجمالية للحوض.

النتائج التي يتم الحصول عليها عادة ما تكون أكثر دقة من تلك التي تم الحصول عليها عن طريق حساب المتوسط ​​الحسابي البسيط.

يجب وضع المقاييس (المحطات) بشكل صحيح فوق مستجمع المياه للحصول على مضلعات منتظمة الشكل.

التبخر والنتح

تسمى العملية التي يتم من خلالها نقل المياه من سطح الأرض (سطح الأرض ، وأسطح المياه الحرة ، ومياه التربة ، وما إلى ذلك) إلى الغلاف الجوي تبخر. أثناء عملية التبخر ، يتم أخذ حرارة التبخر الكامنة من سطح التبخر. لذلك يعتبر التبخر عملية تبريد. التبخر من سطح الأرض والمياه الحرة

تعتبر الأسطح ومياه التربة وما إلى ذلك ذات أهمية كبيرة في الدراسات الهيدرولوجية والمترولوجية لأنها تؤثر على (Usul ، 2001):

  • سعة الخزانات ،
  • غلة أحواض الأنهار ،
  • حجم محطات الضخ ،
  • الاستخدام الاستهلاكي للمياه من قبل النباتات ، إلخ.

النتح يحدد فقدان الماء من النباتات إلى الغلاف الجوي من خلال المسام الموجودة على سطح أوراقها. في المناطق المغطاة بالنباتات يكاد يكون من المستحيل التمييز بين التبخر والنتح. لذلك ، يتم تجميع العمليتين معًا ويشار إليهما باسم التبخر.

تبخر

يختلف معدل التبخر والنتح حسب:

  • عوامل الأرصاد الجوية (الغلاف الجوي) التي تؤثر على المنطقة ،
  • وعلى طبيعة السطح المتبخر.

العوامل التي تؤثر على معدل التبخر (وكذلك التبخر النتح) هي:

  1. اشعاع شمسي
  2. الرطوبة النسبية
  3. درجة حرارة الهواء
  4. ريح
  5. الضغط الجوي
  6. درجة حرارة الماء السائل
  7. التملح
  8. الخصائص الديناميكية الهوائية
  9. خصائص الطاقة

قياس التبخر

الطريقة الأكثر شيوعًا لقياس التبخر هي استخدام تبخر الخبز.

هذا قدر كبير من الماء مع أداة قياس عمق الماء.

قياس التبخر

يسمح هذا الجهاز بتسجيل كمية المياه المفقودة من خلال التبخر خلال فترة زمنية.

في محطة أرصاد جوية قياسية ، يقاس التبخر يوميًا على أنه التغير في عمق المياه. وعاء التبخير مملوء بالماء ، ومن هنا تبخر المياه المفتوحة يقاس. وعاء التبخير القياسي ، يسمى وعاء التبخير من الفئة أ ، يبلغ قطره 122 سم وعمقه 25.4 سم.

يتم تطبيق المعاملات التجريبية (معامل عموم) لتقدير التبخر من المسطحات المائية الكبيرة (البحيرة ، خزان السد ، إلخ) باستخدام مقياس التبخر.

تتراوح قيم معامل عموم لوعاء التبخر من الفئة أ بين 0.60-0.80 ، ويتم استخدام 0.70 كمتوسط ​​سنوي.

طرق تقدير التبخر

أدت الصعوبات في قياس التبخر باستخدام أدوات الأرصاد الجوية إلى بذل الكثير من الجهد لتقدير التبخر.

هناك طرق مختلفة لتقدير التبخر:

  1. طريقة ميزانية المياه
  2. طريقة ميزانية الطاقة
  3. المعادلات الإمبريالية (Thornthwaite ، Penman ، Penman-Monteith ، إلخ.)

طريقة ميزانية المياه

نهج بسيط لتحديد التبخر ينطوي على الحفاظ على ميزانية المياه.

معادلة الاستمرارية يمكن كتابتها بالشكل التالي لتحديد التبخر (E) لفترة معينة:

E = (∆S + P + Qs) - (Qo + Qss)

∆S: تغيير في التخزين ، P: هطول الأمطار ،

Qs: تدفق السطح ، Qo: تدفق السطح ،

Qss: التدفق تحت السطحي (التسرب)

طريقة ميزانية الطاقة

لتحديد التبخر من ميزانية طاقة البحيرة يمكن استخدامها.

E = (Qn + Qv-Qo) / ρ.Le (1 + R)

Qn: صافي الإشعاع الذي يمتصه الجسم المائي ، Qv: الطاقة المتوقعة للتدفق الداخلي والخارجي ،

Qo: زيادة الطاقة المخزنة في الجسم المائي ، ρ: كثافة الماء ،

Le: حرارة التبخر الكامنة ،

R: نسبة فقد الحرارة بالتوصيل إليها عن طريق التبخر.

المعادلات الإمبريالية (Thornthwaite ، Penman ، Penman-Monteith ، إلخ.)

تعتمد المعادلات التجريبية على المتغيرات الجوية المقاسة (المعلمات).

هطول الأمطار والإشعاع الشمسي وسرعة الرياح والرطوبة النسبية يتم استخدام القيم في تقدير التبخر بواسطة هذه المعادلات.

باستخدام هذه المعادلات ، من الممكن عمل تقدير جيد للتبخر من البحيرات لفترات سنوية أو شهرية أو يومية.

النتح

النتح عن طريق النبات يؤدي إلى التبخر من الأوراق من خلال ثقوب صغيرة (ثغور) في الورقة.

يشار إلى هذا أحيانًا باسم تبخر الأوراق الجافة.

ابتكر علماء النبات طرقًا مختلفة لقياس النتح. واحدة من الطرق المستخدمة على نطاق واسع هي القياس عن طريق مقياس النبات (راغوناث ، 2006).

مقياس النبات يتكون من خزان مغلق للماء مع تربة كافية لنمو النبات مع تعرض النبات فقط.

يتم استخدام الماء بشكل مصطنع حتى اكتمال نمو النبات.

يتم وزن الجهاز في البداية (W1) وفي نهاية التجربة (W2).

يتم تطبيق الماء أثناء النمو (w) يقاس والماء الذي يستهلكه النتح (Wt) يتم الحصول عليها باسم

Wt = (W1 + w) - W2

التبخر

التبخر (Et) هو إجمالي المياه المفقودة من الأرض المزروعة (أو المروية) بسبب التبخر من التربة والنتح بواسطة النباتات.التبخر المحتمل (إبت) هو التبخر من النباتات الخضراء القصيرة عندما يتم إمداد الجذور بمياه غير محدودة تغطي التربة. عادة ما يتم التعبير عنه بعمق (سم ، مم) فوق المنطقة.

وفيما يلي بعض من طرق تقدير التبخر (راغوناث ، 2006):

  • تجارب الدبابات و lysimeter
  • المؤامرات التجريبية الميدانية
  • معادلات التبخر النتح كما طورها لوري جونسون ، بنمان ، ثورنثويت ، بلاني كريدل ، إلخ.
  • طريقة مؤشر التبخر.

تسلل

يسمى الماء الذي يدخل التربة على سطح الأرض تسلل. يغذي نقص رطوبة التربة ويتحرك الماء الزائد إلى أسفل بفعل قوة الجاذبية. هذه العملية تسمى تسرب عميق or الترشيح، يغذي المياه الجوفية ويبني منسوب المياه الجوفية.

يُطلق على الحد الأقصى للمعدل الذي تستطيع فيه التربة في أي حالة امتصاص الماء اسمها قدرة التسرب.

تسرب (f) غالبًا بمعدل مرتفع (20 إلى 25 سم / ساعة) ، وينخفض ​​إلى معدل حالة ثابت إلى حد ما (fc) مع استمرار المطر ، يسمى المطلق fp (= 1.25 إلى 2.0 سم / ساعة)

معدل التسلل

معدل التسلل (f) في أي وقت t من خلال معادلة هورتون

(Raghunath، 2006): f = fc + (fo - fc) e – kt

fo = المعدل الأولي لقدرة التسلل

fc = المعدل الثابت النهائي للتسلل عند التشبع

k = ثابت يعتمد بشكل أساسي على التربة والغطاء النباتي e = قاعدة اللوغاريتم النابيري

ر = الوقت من بداية العاصفة

يعتمد التسلل على:

  • شدة ومدة هطول الأمطار ،
  • الطقس (درجة الحرارة) ،
  • خصائص التربة ،
  • غطاء نباتي ،
  • استخدام الأراضي،
  • محتوى رطوبة التربة الأولي (البلل الأولي) ،
  • الهواء المحبوس في التربة أو الصخور ،
  • وعمق منسوب المياه الجوفية.

تحديد التسلل

طرق تحديد التسلل هي:

  • مقياس التسلل
  • المراقبة في الحفر والبرك
  • الليسيمترات
  • محاكيات المطر الاصطناعية
  • تحليل هيدروغراف

المراجع

  • أ.د. FİKRET KAÇAROĞLU ، مذكرة محاضرة ، جامعة Muğla Sıtkı Koçman
  • ديفي ، ت. ، 2008 ، أساسيات الهيدرولوجيا (الطبعة الثانية). روتليدج ، 200 ص.
  • Raghunath ، HM ، 2006 ، الهيدرولوجيا (الطبعة الثانية). العصر الجديد Int. Publ. ، نيودلهي ، 463 ص.
  • أصول ، ن. ، الهيدرولوجيا الهندسية. مطبعة METU ، أنقرة ، 404 ص.