Hidroloji-Hidrojeoloji

1. Hidroloji-Hidrojeoloji Doç. Dr. Ahmet ALTIN

2. Yağışın oluşumu Atmosferin o bölgesinde yeterli miktarda su buharı bulunmalıdır. Hava soğumalıdır: Hava soğuyunca su buharı taşıma kapasitesi azalır, doyma noktasının üstüne çıkılınca su buharı sıvı hale geçebilir. Yoğunlaşma olmalıdır: Yoğunlaşma çok küçük (mikron mertebesinde) tozlar üzerinde olur. Bu tozlar (organik cisimler, volkanik kül, sülfürik ve nitrik asit, kil taneleri, tuz ve duman) atmosferde daima mevcut olduğundan hava doymuş hale geçince bu şart her zaman gerçekleşir. Su buharının yoğunlaşmasıyla bulutlar meydana gelir. Bulutlardaki su damlacıklarını büyüklüğü 1-100 mikron arasında kaldığından bunlar buharlaşmadan yeryüzüne kadar düşemezler, hava hareketleri ile atmosferde kalırlar.

3. Yağışın oluşumu Yeryüzüne düşebilecek irilikte (1 mm kadar) damlalar teşekkül etmelidir: Su buharının yoğunlaşabileceği buz kristallerinin varlığıyla ya da küçük damlacıkların çarpışarak birleşmesi sonunda olabilir. - 10 0C den düşük sıcaklıktaki bulutlarda yeterli sayıda buz kristali varsa buz üzerindeki buhar basıncı su üzerindeki buhar basıncından düşük olduğundan, su buharının buz kristalleri üzerinde toplanmasıyla iri kristaller meydana gelebilir. Daha sıcak bulutlarda ise nispeten iri damlacıkların birbirleriyle çarpışıp daha büyümeleri ile yağış görülebilir. Bu şartlar her zaman gerçekleşemediği için diğer üç şart var olduğu halde yağış meydana gelmeyebilir.

4. Yağışın türleri Konvektif yağışlar: Depresyonik (Siklonik) Yağışlar: OrografikYağış:

5. Suni yağmur • Bulutlara gümüş iyodür kristalleri uçaklar vasıtasıyla serpilir, ya da daha ekonomik olarak (-10 0C’nin altında) yeryüzünde yakılarak meydana getirilen gümüş iyodür buharları bulutlara kadar yükselirse -5 0C’nin altındaki sıcaklıklarda su, bu kristallerin üzerinde buzlaşarak buz kristalleri meydana getirir. • Bulutlara kuru buz (katı karbondioksit) serpilerek sıcaklık –40 0C’ye düşürülürse bulutlardaki su kendiliğinden buz kristallerine dönüşür. Böylece yeter sayıda mevcut olmayan buz kristalleri suni olarak meydana getirilmiş olur. • -5 0C’den daha sıcak bulutlarda bu usulle yağmur yağdırmak mümkün olmaz. Bu gibi durumlarda iri damlalar meydana getirmek için bulutlara nem çeken tuz gibi maddeler ya da iri su damlaları püskürtülmesi denemiştir.

6. Yağış Yağışların Ölçülmesi Düşen yağış yerde kalıp birikseydi derinliği ne olurdu? sorusunun cevabı yağışın ölçümüdür. Yağışın birimi mm, cm, kg/m2dir. 1 m V = 1 x 1 x 0.02 V = 0.02 m3 V = 20 Litre 20 L/m2 20kg/m2 1 m 1 m2 20 mm = 2 cm = 0.02 m

7. Düşen yağmur miktarının ölçülmesinde Plüviyometrekullanılır.

8. Plüviyometre ve parçaları

9. Plüviyograf Çoğu zaman yağmurun toplam miktarı yanında belirli bir dönemdeki şiddeti de önemlidir. Zamana göre derinlik olarak yağmur miktarını kaydeden araçlara Plüviyografdenir.Yağmur ölçmede 4 farklı tip plüviyograf ile radarlar kullanılır. 1. Ağırlıklı yazıcı yağmur ölçeği Su bir haznede birikir ve hazne ağırlığına paralel hareket eden kalem uç yağış grafiğini oluşturur.

10. 2. Devrilen kovalı yazıcı yağmur ölçeği Kovası dolup taşma noktasına gelince devrilir ve yazıcı uç sabit hızla dönen şerit üzerine bir işaret atar. Bu işaretler sıklaştıkça yağışın şiddetli, seyreldikçe yağışın az şiddette olduğu anlaşılır. Ağırlıklı yazıcı yağmur ölçeğine göre daha kabadır. 3. Yüzgeçli yazıcı yağmur ölçeği Kapta biriken su yükselip dolunca, yazıcı bir işaret koyar ve boşalma devrilerek değil de yüzücü bir şamandıranın bir sifonu çalıştırmasıyla olur.

11. 4. Elektronik Yağış Ölçer (Elektronik Plüvioygraf) Yağış rejimi bilinmeyen havzalarda Elektronik Plüviyograf’larla 1m2’ ye düşen yağış elektronik olarak ölçülmektedir. Elektronik Plüviyograf, limitsiz yağış kapasiteli, yağış toplama ünitesi, yağış hareketlerini bilgisayar komutları haline dönüştüren otomatik kefe sistemi, datalogger, hafıza, elektronik ve mekanik bölümlerden oluşmaktadır.

12. Elektronik Plüviyograf

13. 5. Radar 1-20 cm dalga boylu mikro-dalga ışın gönderilir. Yansıtıcılardan gelen ışınlara göre yağmurun anlık şiddeti ve toplam miktarı belirlenebilir.

17. Kar Ölçümü Plüviyometre ve ağırlıklı plüviyograf kullanılıyorsa giriş hunisi çıkarılır. Plüviyometreye ölçülmüş sıcak su eklenerek kar eritilip ölçüm yapılabilir. Yağmış kar için derinlik ölçümündekar bastonu, yoğunluk ölçümünde ise kar kavalıkullanılır. Kar kavalı, kar derinliğine göre birbirine eklenebilir şekildedir. 100 cm3 hacme sahip kar kavalından g/m3 olarak yoğunluk bulunur. Kar hacmiyle çarpılarak kar miktarı bulunur. Böylece bir alandaki kar yağışının ne kadar suya karşılık geleceği bulunabilir. Kar örtüsünün yoğunluğu 100-600 kg/m3 kadardır. Eğer kar kuru ve toz halindeyse bu rakam 100’e, ıslak ve sıkı ise 600’e yaklaşır. Bazen çığ haline gelerek sıkışmış karın yoğunluğu 900 kg/m3’e kadar ulaşabilir.

18. Kar ölçümü

19. Ölçüm hataları • En büyük hata rüzgar kaynaklıdır. Hafif yağışlarda hata payı %50 olabilir. • Rüzgar perdeleri rüzgar kaynaklı hatada kullanılabilir. • Bina, ağaç gibi yükseltiler de hata verebilir. • Ölçek yakındaki yükseltiden yüksekliği iki katı uzaklıkta olmalıdır. • Buharlaşmanın engellenmesi için yüzeyde yağ tabakası olabilir. • Ölçekler yerden 1 m yüksekte olmalıdır.

20. Yağış ölçek ağı • Dağlık bölgelerde ve denizden gelen hava etkisindeki alanlarda daha sık yerleştirilmeli. • Düz bölgelerde 600-900 km2 de 1 adet • Dağlık bölgelerde 100-250 km2 de 1 adet • Dağlık bölgelerde 500 m kot farklarında 1 adet • Ölçeklerin en az %10-20 yazıcılı olmalı.

21. Yağış verilerinin analizi Yağış şiddeti (i) Toplam yağış eğrisi Yağışın (P) zamana (t) bağlı değişimini gösteren grafiklerdir.

22. Yağış verilerinin analizi Hiyetograf Yağış şiddetinin (i) zamana (t) bağlı değişimini periyodik küçük zaman dilimleri içerisinde gösteren grafiklerdir.

23. Yağış verilerinin analizi Yağış kayıtlarının homojenleştirilmesi Bir yağış ölçeğinin yer veya konumunda, ölçme yönteminde veya çevre şartlarında yapılan değişiklikler sonucu, bir istasyonda ölçülen eski ve yeni yağış değerleri arasındaki homojenlik bozulmuş olabilir. Homojenliğin bozulup bozulmadığını belirlemek ve bozulmuşsa homojenliğini sağlamak için "çift toplama yağış yöntemi" kullanılır. Yıllık yağış ort. kullanılarak kümülatif (eklenik) grafik çizilir ve eğimde kırıklık aranır... Bu verileri homojenleştirmek için, o yıldan önceki veriler, kırıklığın olduğu noktadan önceki doğrunun eğiminin (m1) kırıklıktan sonraki doğrunun eğimine (m2) oranı (m1/m2) ile çarpılır

24. Yağış verilerinin analizi Yağış kayıtlarının homojenleştirilmesi

25. Yağış verilerinin analizi Eksik verilerin tamamlanması En yakın üç ölçekteki yıllık ortalama yağışlar NA, NB, NC, eksik olan yağışa karşı gelen okumalar PA, PB, PC ise yıllık ortalama yağışı NX olan ölçekteki bilinmeyen yağış yüksekliği şu şekilde tahmin edilebilir. Eğer NA, NB, NC, değerlerinin NX den farkları %10’dan daha az ise yukarıdaki formülün yerine doğrudan doğruya aritmetik ortalama kullanılabilir:

26. Yağış verilerinin analizi Kayıtların uzatılması:

27. Bölgesel Ortalama yağış hesabı: Bir bölgedeki çeşitli noktalarda yağış gözlemleri yapılmışsa, o bölgenin ortalama yağış yüksekliği çeşitli yöntemlerle hesaplanabilir. Bir bölgenin ortalama yağış yüksekliği şöyle tanımlanır: Burada yağış alanı Aİ, yağış yüksekliği Pİ olan ölçeğin çevresindeki bölgenin alanı, “n” ölçek sayısıdır.

28. Bölgesel Ortalama yağış hesabı: Aritmetik Ortalama Metodu: En basit usul bütün ölçeklerin okumalarının aritmetik ortalamasını almaktır. Dağlık bölgelerde ve şiddetli yağışlar sırasında yağış yüksekliği kısa mesafeler içinde hızla değiştiği için yağış şiddetinin üniformdağılmadığı bu gibi hallerde aritmetik ortalama iyi sonuç vermeyebilir. Bu metot yağış ölçeklerinin oldukça üniform dağıldığı 500 km2 den küçük bölgelerde kullanılabilir.

29. Bölgesel Ortalama yağış hesabı: ThiessenMetodu: Bu metotta bölge her bir ölçeğin çevresinde o şekilde parçalara bölünür ki her nokta en yakın olduğu ölçeğe ait parça içinde kalsın. Bunu yapmak için birbirine yakın ölçekler doğru parçalarıyla birleştirilip orta dikmeler çizilir ve her bir ölçeğin çevresinde bu dikmelerin meydana getirdiği çokgenin (Thiessen Çokgeni) o ölçekteki yağışla temsil edildiği kabul edilir. Thiessen Çokgeni çizilirken bölgenin dışında kalan fakat meteorolojik bakımdan bölge ile homojen karakterde olduğu kabul edilebilen ölçekler de göz önüne alınır. Böylece ağırlık bir ortalama ile ortalama yağış hesaplanır, her bir ölçeğin çevresinde kalan alanın yüzdesi o ölçekteki yağışa ağırlık olarak verilir.

30. Bölgesel Ortalama yağış hesabı: ThiessenMetodu:

31. Bölgesel Ortalama yağış hesabı: İzohiyet Metodu Yağış yüksekliği aynı olan noktaları birleştiren eğriler olan izohiyetler (Eş Yağış Çizgileri) çizilir. İki ardışık izohiyet arasındaki alanda yağış yüksekliğinin izohiyetlerin de değerlerinin ortalamasına eşit olduğu kabul edilerek ağırlıklı bir ortalama ile ortalama yağış yüksekliği bulunur. Bu metodu kullanırken Aİdeğerleri bölgede ardışık iki izohiyet arasında kalan alanlar, Pİ değerleri de ardışık iki izohiyetin yağış yüksekliklerinin ortalamasıdır. Eş yağış çizgilerini çizerken bölgenin topoğrafyasına ve yağışın dağılışına ait bilgileri de kullanmak imkanı olduğu için bu özellikle dağlık bölgelerde daha iyi sonuç verir.

32. Bölgesel Ortalama yağış hesabı: İzohiyet Metodu