HİDROGRAFİ VE OŞİNOGRAFİ (DERS) 4. HAFTA Doç. Dr. Hüseyin TUR

Terleme ve Tutma ■ Bitkilerin yaşamları için gerekli suyu kullandıktan sonra kalan kısmını yapraklarından buhar halinde havaya vermesine: “terleme” (transpirasyon) ■ Terleme, bitkilerin büyüme mevsimlerinde ve gündüz saatlerinde olur. ■ Terleme miktarı bitki cinsine göre 0.1-7 mm/gün arasında değişir. ■ Bitkiler tarafından tutulan ve yeryüzüne ulaşamayan yağış: “tutma” ■ Bitkiler tarafından tutulan su buharlaşır ve buharlaşma kayıpları olur. ■ Tutma kayıpları, özellikle yağış şiddetinin az ve süresi kısa ve bitki örtüsünün sık olması durumunda tutma miktarı önemlidir. ■ Tutma kapasitesi iğne yapraklı ağaçlarda 0.7-3 mm arasındadır. Bu ağaçlar üzerlerine düşen yağışın % 25-30’unu, yaprak döken ağaçlar ise % 10-15’ini tutarlar.

Evapotranspirasyon Kayıpları

☼ Bitkilerin su ihtiyacının belirlenmesinde ise Blaney-Criddle yöntemi kullanılır: U = 45 kp (t+18) Burada; U aylık su ihtiyacı (mm), k bitki cinsine bağlı bir katsayı, p göz önüne alınan aydaki gündüz saatlerinin, tüm yıldaki gündüz saatlerine oranı (güneşlenme oranı), t aylık ortalama sıcaklıktır (°C). k = (0.031 t + 0.24) kc kc → büyüme oranı; ekimden sonra geçen gün sayısı; ya da yılın ayları k katsayıları değişik bitkiler için 0.45-1.10 arasında değerler almaktadır. Güneşlenme oranı (p), bölgenin enlem dercesine ve mevsimlere bağlı olarak ilgili tablolardan alınırlar.

H = R (1- r) (0.18 + 0.55 S) – B (0.56-0.092 √ea) (0.1 + 0.9 S) Günlük Evapotranspirasyon Kayıpları ■ Günlük potansiyel Evapotranspirasyon kayıpları, enerji dengesi ve kütle transferi denklemlerine dayanan Penman formül ile hesaplanır: U = (AH + 0.27 E) / (A + 0.27) U: günlük evapotranspirasyon yüksekliği (mm), E: kütle transferinin etkisi, H: net radyasyon, E = 0.35 ( ew-ea) (1+0.55w2) H = R (1- r) (0.18 + 0.55 S) – B (0.56-0.092 √ea) (0.1 + 0.9 S) A ve B günlük ortalama sıcaklığın fonksiyonları, w2 yerden 2 m yükseklikteki rüzgar hızı (m/sn), R aylık ortalama radyasyon, r yüzeyin radyasyon yansıtma yüzdesi ve S parlak güneş ışığının görünme yüzdesidir. Bütün bu değerler tablolardan alınarak kullanılmaktadır. ■ Bu hesaplanan evapotranspirasyon değerleri potansiyel (maksimum) değerler olup, günlük gerçek evapotranspirasyon değerlerini için, bu değer kışın 0.6, ilkbaharda ve sonbaharda 0.7 ve yazın ise 0.85 ile çarpılmalıdır.

SIZMA KAPASİTESİ Birim zamanda zemine sızabilecek maksimum su miktarı Sızma Kapasitesi olarak adlandırılır. Zemin dane büyüklüğü ve geçirimliliği ↑ → (artırır) Başlangıç nemi → (azaltır) Bitki Örtüsü → (artırır) Zemin yüzeyinin durumu (çok ince taneler; sodyum karbonat ve kalsiyum karbonat → azaltır) Zeminde hava birikintileri bulunması sızmayı zorlaştırır. Toprağın işlenme şekli de sızmayı etkiler. ek

■ Bu gibi etkenler nedeniyle çıplak arazide sızma kapasitesi 0 ■ Bu gibi etkenler nedeniyle çıplak arazide sızma kapasitesi 0.25-25 mm/saat arasında değişen değerler alabilir, bitki örtüsünün varlığı bu değerleri 3-7 katına çıkarır. Çeşitli zemin türleri için sızma kapasitesi değerleri.

Sızmanın Ölçülmesi Arazide sızma kapasitesinin ölçülmesi için halka infiltrometre kullanılır. Çapı 30 cm olan içi boş bir boru toprağa 60cm çakılır ve içi su ile doldurulur.

Sızmanın Ölçülmesi

Sızmanın Ölçülmesi

Standart Sızma Eğrisi → standart sızma eğrisi Yağış sırasında sızma kapasitesinin zamanla değişimi → standart sızma eğrisi Şiddetli bir yağış sırasında ölçülen yağışlardan akışlar çıkartılarak elde edilir. Yağış devam ettikçe, zemin neminin ↑ kil taneciklerinin zemin boşluklarını tıkaması vb. sebeplerle sızma kapasitesi ↓ Zaman Yağış şiddeti ve sızma kapasitesi (mm/sa) Hiyetograf Sızma kapasitesi eğrisi Sızma

Horton Denklemi fo fc Hiyetograf Zaman Yağış şiddeti ve sızma kapasitesi (mm/sa) Hiyetograf Sızma kapasitesi eğrisi Sızma fo fc

Horton Denklemi f: yağışın başlamasından sonra t anındaki sızma kapasitesi, fo: yağışın başlangıcındaki sızma kapasitesi, fc: yağışın sonunda ulaşılacak sızma kapasitesi. fo, fc ve k değerleri zemin cinsine ve bitki örtüsüne göre değişir. fc → zemin arazi kapasitesi ulaşır (perkolasyon hızı) F → toplam sızma yüksekliğidir. Yağışın başlangıcından t süre sonraki toplam sızma yüksekliği yukarıdaki denklemin 0’dan t’ye kadar integrali alınarak bulunur

Sızma Hızı Bir yağış esnasında birim zamanda zemine gerçekten giren su miktarıdır. Yağış şiddeti > Sızma Kapasitesi ise Sızma Hızı = Sızma Kapasitesi Yağış şiddeti < Sızma Kapasitesi Sızma Hızı = Yağış Şiddeti

Yağış Şiddeti > Sızma Kapasitesi Sızma Kapasitesi > Yağış Şiddeti Başlangıçta zemine daha az su sızacağı için zemin nemindeki artış standart sızma eğrisini izleyen yağışa göre daha az olur. Yağış Şiddeti > Sızma Kapasitesi Sızma hızı standart sızma eğrisinden okunandan daha büyük olur. t < ts → sızma hızı = yağış şiddeti t ≥ ts → sızma hızı kaydırılmış sızma eğrisine uyar i(ts) = f(to) f Standart sızma eğrisi Kaydırılmış standart sızma eğrisi i t to ts

SIZMA İNDİSLERİ  İndisi W İndisi Sızma eğrileri küçük alana sahip homojen bölgeler için geçerlidir. Bölgede yağış şiddeti ve sızma kapasitesi yerel olarak değişiyorsa standart sızma eğrisini belirlemek zor olur. Bu nedenle, yağış sırasında ortalama sızma miktarını gösteren sızma indisleri kullanılır. Kısa süreli ve şiddetli yağışların başlangıçta ıslak zeminli durumlarda daha iyi sonuç verir.  İndisi W İndisi

 İndisi Hiyetograf üzerinde çizilen yatay doğrunun üzerinde kalan alan toplam akış yüksekliğine eşit olmalıdır. Çizilen yatay doğrunun ordinatı  dir. Yağış şiddeti  değerinden büyük olunca; aradaki fark → yüzeysel akış Zaman Yağış şiddeti (mm/sa) 

W İndisi P = yağış yüksekliği R = akış yüksekliği S = yüzeysel biriktirme yüksekliği tp = yağış yüksekliğinin sızma kapasitesinden büyük olduğu süre Yüzeysel biriktirmeyi de içerdiğinden  indisinin değeri W indisinden büyük. Yağış şiddetli ve uzun süreli → iki indis birbirine eşit. S yüzeysel biriktirme yüksekliğinin belirlenmesi pratikte zor. Sızma indislerinin hesabında tutma, yüzeysel biriktirme gibi kayıplar baştan hesaplanıp yağış yükseklğinden çıkarılırsa sonuç daha sağlıklı olur. İndisler gerçek sızma miktarını değil potansiyel sızma miktarını gösterir.