سرفصل های درس هیدرولوژی

نام بسته درسی : درس هیدرولوژی

————————————————————————

فهرست:

✅ تبخیر و تعرق

✅ بارندگی (Precipitation) و بررسی داده ­های بارش

✅ هیدرومتری (اندازه گیری آب)

✅ آمار و احتمالات در هیدرولوژی

✅ برآورد ارتفاع رواناب و دبی اوج سیل

✅ ویژگی­های فیزیکی حوزه ­ها

✅ آب نمود یا هیدروگراف (Hydrograph)

✅ کیفیت آب

✅ بررسی حمل مواد با آب

✅ آزمون خودسنجی با پاسخ

معرفی جامع و تخصصی رشته علوم و مهندسی آبخیز

 بخش هایی از بسته درسی : درس هیدرولوژی

 مقدمه و تعریف:

1. شاخه­ های درس هیدرولوژی عبارتند از:

🔶 هیدرومتئولوژی: مطالعه موارد مشترک هیدرولوژی و هواشناسی است.

🔶 لیمنولوژی: مطالعه دریاچه ­ها و تالابها و رودخانه ­ها از نظر ویژگی­های فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی است.

🔶 کرایولوژی: مطالعه یخ و برف و مسائل یخ­شناسی مربوط به یخچالها و ریزش بهمن می باشد.

🔶 هیدروژئولوژی: مطالعه آبهای زیر زمینی را هیدروژئولوژی می­گویند که با ژئوهیدرولوژی متفاوت است.

🔶 پوتامولوژی: بررسی و مطالعه رودخانه­ ها را پوتامولوژی می گویند.

🔶 اقیانوس شناسی: مطالعه دریاها و اقیانوس­ها را اقیانوس شناسی می گویند.

71% سطح کره زمین را اقیانوس­ها و دریاها دربرمی­گیرد که سطحی برابر 361 میلیون کیلومترمربع و عمق متوسط 3800 متر را شامل می­شود.

تبخیر و تعرق

براثر تبخیر Evaporation بیش از نیمی از آب موجود در بیشتر حوزه­های آبخیز کشور از دسترس خارج می­شود. 14% تبخیر و تعرق دنیا از سطح زمین و گیاهان و 86% آن از سطح دریاها و اقیانوس­ها اتفاق می­افتد. تبخیر یک فرایند کاملاً فیزیکی است و عوامل موثر در آن عبارتنداز:

 1) کمبود رطوبت هوا یا کمبود رطوبت اشباع

 2) دمای هوا

 3) سرعت باد

 4) عمق آب

 5) تشعشع خورشید

 6) دمای آب

 7) غلظت املاح موجود در آب

 8) رنگ مایع

 9) فشار اتمسفر

برای اندازه­ گیری تبخیر از تشتک، تبخیر نگار و تبخیر سنج (آتمومتر) استفاده می­شود که متداول­ترین آن تشتک­ها می­باشد.

* تشتک­ها: در درس هیدرولوژی مهم­ترین تشتک­های مورد استفاده عبارتند­از:

الف) تشتک کلاس A : جنس آن آهن گالوانیزه است که روی شاسی چوبی به ارتفاع 10 سانتی­متر قرار دارد. قطر این تشتک 9/121 سانتی­متر و عمق آن 254 میلی­متر است که تا ارتفاع 20 سانتی­متر درون آن آب می­ریزد.

ب) تشتک کلرادو: در داخل زمین نصب می­شود و به شکل مربع به ابعاد 5/91 سانتی­متر و ارتفاع 46 سانتی­متر می­باشد و لبه آن 10 سانتی­متر بالاتر از سطح زمین قرار دارد و تا امتداد سطح زمین در داخل آن آب ریخته می­شود.

ج) تشتک اداره هواشناسی انگلستان: در داخل زمین نصب می­شود و به شکل مربع به ابعاد 61 سانتی­متر و ارتفاع 61 سانتی­متر و حدود 10 سانتی­متر بالاتر از سطح زمین قرار دارد.

د) تشتک­های شناور: بر روی یک شاسی چوبی بزرگ که روی سطح آب دریاچه شناور می­باشد.

🔰 – ضریب تشتک: تبخیر از تشتک­ها به دلیل تبادل حرارتی و گرم شدن آنها همواره بیش از مخازن و دریاچه­ها است. ضریب تشتک کلاس A برابر 7/0 (8/0-6/0)، تشتک کلرادو 8/0 (28/0-7/0) و تشتک اداره هواشناسی انگلستان بین 94/0- 91/0 متغیر می­باشد.

🔰 – مهمترین منبع اصلی تبخیر در یک منطقه، تبخیر از سطح خاک و تعرق پوشش گیاهی می­باشد.

🔰 – میزان تبخیر در خاک­های اشباع بستگی به درصد ذرات مختلف در خاک دارد و نسبت به سطح آزاد آب با ضرایب زیر برآورد می­شود:

شن نرم 100% (بیشترین تبخیر)  مارن 90%   رس 85-75%

🔰 – میزان تبخیر در خاک­های غیراشباع بستگی به قدرت تبخیری اتمسفر و رژیم بارش دارد و بیشترین میزان آن پس از بارندگی می­باشد. از طرفی نیز بستگی به نوع خاک دارد و در خاک­های سنگین بیش از خاک­های سبک است.

تبخیر و تعرق Evapotranspiration

1- تبخیر و تعرق پتانسیل یا بالقوه (Potential) : بیشترین توان تبخیری اتمسفر و به عبارتی بیشترین ارتفاع آبی است که می­تواند در یک منطقه از طریق تبخیر و تعرق گیاهی به اتمسفر بازگردد که بستگی به شرایط اب و هوایی منطقه دارد.

2- تبخیر و تعرق واقعی (Actual): مقدارآبی که از راه تبخیر و تعرق گیاهی به اتمسفر باز می­گردد.

– روش­های برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل (توان تبخیر و تعرق)

1. روش تورنوایت

ETP: تبخیر و تعرق پتانسیل ماهانه (میلی­متر)

T_i: دمای متوسط ماهانه (سانتی­گراد)

I: شاخص حرارتی سالانه که عبارت است از مجموع شاخص­های حرارتی ماهانه

توان   براساس شاخص حرارتی سالانه محاسبه می­شود.  5/0+I016/0=

این رابطه برای دمای متوسط ماهانه صفر تا 5/26 مورد استفاده قرار می­گیرد و برای بیشتر از 5/26 تبخیر و تعرق مستقل از I می­باشد و براساس میانگین دمای ماهانه بدست می­آید و همچنین برای زیر صفر مقدار تبخیر و تعرق صفر در نظر گرفته می­شود.

– تبخیر و تعرق پتانسیل اصلاح شده (برای حالتی که تعداد روزهای ماه 30 روز با 12 ساعت روشنایی نباشد) با توجه به رابطه زیر بدست می­آید

 N: تعداد روزهای ماه

D: متوسط ساعات روشنایی روزانه در ماه مورد نظر که بستگی به عرض جغرافیایی و ماه مربوطه دارد.

2. روش بلانی کریدل

                                                ETP=P(0/46T + 8/13)

P: ضریب روشنایی (درصد متوسط ساعات روشنایی روزانه در ماه مورد نظر)

T: دمای متوسط ماهانه

ETP: تبخیر و تعرق پتانسیل به میلی­متر در روز و در ماه مورد نظر

ضریب اصلاحی براساس میزان متوسط رطوبت نسبی- نسبت ساعات آفتابی اندازه ­گیری شده به طول مدت روشنایی و سرعت باد متوسط روزانه  بدست می آید.

– برآورد تبخیر و تعرق واقعی یک حوزه از راه موازنه آبی

فرمول تورک    

D: تبخیر و تعرق واقعی یک حوزه (میلی­متر)

P: بارندگی سالانه (میلی­متر)

L: عامل هلیوترمیک                                               L=300 + 25T+0/05T³

T: میانگین دمای سالیانه (سانتی­گراد)

بارندگی (Precipitation) و بررسی داده ­های بارش

🔶 – میزان بارندگی متوسط سالانه در روی کره زمین 860 میلی­متر برآورد شده که دارای تغییرات فراوانی در نقاط مختلف است.

🔶 – بارندگی در مناطق مرطوب دارای پراکنش نسبتاً منظم بوده و تقریباً در تمام طول سال می­بارد بارندگی در مناطق خشک و نیمه­خشک پراکنشی بسیار نامنظمی داشته و ممکن است در یک بارندگی بیش از 50% بارندگی سالانه به زمین برسد.

🔶 – 78% از بارش دنیا در اقیانوس­ها و 22% روی خشکی­ها اتفاق می­افتد.

🔶 – متوسط بارندگی در ایران 240 میلی­متر در سال می­باشد و پراکنش نامنظمی دارد.

🔶 – حجم سالانه بارندگی ایران در حدود 400 میلیاردمترمکعب است که 50% آن در 25 درصد سطح کشور می­بارد.

🔶 – متوسط قطر قطرات باران حدود 5/0 میلی­متر و حداکثر قطر آن 4/6 میلی­متر می­باشد.

🔶 – باران ملایم  شدتی در حدود 5/ 2 باران متوسط 5/7-5/2 و باران شدید بیش از 5/7 میلی­متر در ساعت دارد.

🔶 – نم باران قطری بین 5/0-1/0 میلی­متر و شدتی کمتر از 1 میلی­متر در ساعت دارد.

🔶 – باران قسمت عمده نزولات را در عرض­های جغرافیایی کم و متوسط و برف بخش عمده­ای از نزولات جوی مناطق کوهستانی و عرض­های جغرافیایی زیاد را تشکیل می­دهد.

انواع بارندگی­ها در درس هیدرولوژی :

1- کنوکسیون – جابجایی – فرازی Convective:  دارای شدت زیاد- مدت کم، دامنه محدود است و بیشتر در فصل تابستان می­بارد.

2- اوروگرافیک- کوهستانی Orographic

3- سیکلونیک- چرخه­ای- جبهه ه­ای Cyclonic- Frontal:  در اثر برخورد دو توده هوا با درجه حرارت و رطوبت مختلف اتفاق می­افتد.

🔷 – آب معادل برف عبارت است از ارتفاع آبی که در اثر ذوب برف بوجود می­آید .

🔷 – وزن مخصوص برف به طور متوسط 1/0 می­باشد که با گذشت زمان و افزایش درجه حرارت افزایش می­یابد.

🔷 – با در نظر گرفتن وزن مخصوص 1/0 برای برف هر میلی­متر بارندگی به صورت باران معادل 1 سانتی­متر برف خواهد بود.

🔷 – نسبت ارتفاع آب معادل برف را به بارندگی سالانه در هر منطقه ضریب برف می­گویند.

🔷 – مهمترین عاملی که باعث اشتباه در اندازه­گیری بارندگی می­شود باد است.

معرفی جامع و تخصصی رشته علوم و مهندسی آبخیز

برای مشاوره اینجا بزنید