UYGULAMALAR BUHARLAŞMA ve TERLEME

Transkript

1 UYGULAMALAR BUHARLAŞMA ve TERLEME SU DENGESİ YÖNTEMİYLE BUHARLAŞMA HESABI Ortalama yüzey alanı 00 km olan bir göl üzerindeki yıllık yağış miktarının 70 cm, göle giren akarsuların yıllık ortalama debisinin 1.0 m 3 /sn, gölden çıkan ortalama akımın 1.7 m 3 /sn olduğu belirlenmiştir. Bu yıl sonunda göldeki su seviyesinin 9 cm. yükseldiği ve sızma kayıplarının ihmal edilebilir düzeyde olduğu bilindiğine göre, göl yüzeyinden yıllık buharlaşma yüksekliğini hesaplayınız. 1

2 SU DENGESİ YÖNTEMİYLE BUHARLAŞMA HESABI E = P + X Y F S ÇÖZÜM: Göle giren akış : Gölden çıkan akış: E : Buharlaşma miktarı, mm/yıl P: Yağış X: Gelen akış miktarı A=00 km Y: Çıkan akış miktarı F: Yeraltına sızan su miktarı S: Kütlenin hacmindeki değişme miktarı 1.(365 )(86400 ) X 19 m 19cm (10 ) 1.7 (365 )(86400 ) Y 0m 0cm (10 ) P yağış, F sızma, ΔH göldeki seviye değişimi olmak üzere: P= 70 cm Qg= 1.0 m 3 /sn Qk= 1.7 m 3 /sn ΔH= +9 cm. S= 0 E=? E = P + X- Y- F- ΔH = = 60cm TAVA GÖZLEMLERİNİN NET BUHARLAŞMA HESABINDA KULLANILMASI Aşağıda, İzmir meteoroloji istasyonunda ölçülen aylık ortalama tava buharlaşması ve aylık ortalama yağış değerleri verilmiştir. Balçova Barajı'nın bulunduğu bölgede yıllık ortalama yağışın 850 mm/yıl mertebesinde olduğu bilindiğine göre, tava katsayısını 70 kabul ederek baraj göl yüzeyinden ortalama aylık net buharlaşma değerlerini bulunuz. AYLAR E T P ist EKİM KASIM ARALIK OCAK ŞUBAT 173,0 10,3 55, 37,0 43,3 50,6 83, 151,4 134,4 10,1 MART NİSAN MAYIS HAZİRAN TEMMUZ AĞUSTOS EYLÜL 61,6 118,6 06,1 310,0 380,9 369,9 69,1 7, 43,8 37,1 8,1,3,6 15, 17,0 703,0

3 TAVA GÖZLEMLERİNİN NET BUHARLAŞMA HESABINDA KULLANILMASI ÇÖZÜM: E b = c t E t E n = E b P (P E b ) İzmir in aylık ortalama yağışları, ğş yıllık yağışlılık ğş oranında (850 / 703 = 1,1) düzeltilerek baraj yerine aktarılabilir. Aylık yağışın brüt buharlaşmadan büyük olduğu aylarda, güvenli davranılarak net buharlaşma sıfır kabul edilir. AYLAR E T E b = E T.C T P ist P = 1,1 P ist E n = E b -P EKİM KASIM ARALIK OCAK ŞUBAT 173,0 10,3 55, 37,0 43,3 11,1 71,6 38,6 5,9 30,3 50,6 83, 151,4 134,4 10,1 61, 100,6 183,0 16,5 13,4 59,9 MART NİSAN MAYIS HAZİRAN TEMMUZ AĞUSTOS EYLÜL 61,6 118,6 06,1 310,0 380,9 369,9 69,1 43,1 83,0 144,3 17,0 66,6 58,9 188,4 7, 43,8 37,1 8,1,3,6 15, 87,3 53,0 44,9,8 3,1 18,4 30,0 99,4 07, 63,8 55,8 170,0 17,0 703,0 850,0 1086,1 ENERJİ DENGESİ YÖNTEMİYLE BUHARLAŞMA HESABI Yüzey alanı 0 km olan bir göle bir günde giren toplam ısı enerjisi 600 cal/cm. Bu ısının %15 inin yansımaya uğradığı, göle giren ve çıkan akarsuların getirdiği ve götürdüğü ısıların dengelendiği ve göldeki su kütlesinin sıcaklığının değişmediğini, Bowen oranını 5 kabul ederek, sözü edilen günde göl yüzeyinden buharlaşan su hacmini hesaplayınız. 3

4 ENERJİ DENGESİ YÖNTEMİYLE BUHARLAŞMA HESABI H e = H i H o H c H H i : Kütleye giren ısı (güneş ısısı ile giren akımların getirdiği ısının toplamı) H o : Kütleden çıkan ısı (çıkan akımların ısısı ile yansıyan ısının toplamı) H c : su yüzeyinden atmosfere kondüksiyonla kaybolan ısı H: Su kütlesinin sıcaklığının değişmesi için gerekli ısı R: Bowen oranı 4 Tw Ta R 6 10 Po ew ea ÇÖZÜM: H c = R H e H e = L E Bowen oranı R = 5, L = 590 cal/cm 3. H = 0 olmak üzere, H e = [600-15(600) - 0]/( ) = 408 cal/cm E = H e /L = 408/590 = 0 69cm V buh = E.A =69 (10 - ) 0 (10 6 ) = m 3 A=0 km Hi= 600 cal/cm Ho= %15 Hi R = 5 V E =? MEYER FORMÜLÜYLE BUHARLAŞMA HESABI Bir baraj haznesi yakınında bulunan meteoroloji istasyonunda kurak aylar boyunca ölçülen hava sıcaklıkları, nisbi nem yüzdeleri ve rüzgar hızları aşağıdaki tabloda verilmiştir. Meteoroloji istasyonu, baraj gölü ortalama su yüzeyinden 3 m. yukarıda kurulmuş olduğuna göre Meyer formülünü kullanarak aylık buharlaşma yüksekliklerini hesaplayınız. AYLAR T ( C) R n (%) W(km/st) Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim 1, 16,0 16,8 17,5 1,9 8, ,5 11, ,5 4

5 MEYER FORMÜLÜYLE BUHARLAŞMA HESABI Çözüm: w 8 E A (e w e a )( 1 ) 16 Büyük su kütleleri için A = 11 alındığında Meyer formülü, w 8 E(mm/ay) = 11e w (1 - R n )(1 + W 8 /16) Ae w ( 1 R n)( 1 ) 16 olup, bu formülde W 8 su yüzeyinden 8 m. yüksekte ölçülen rüzgar hızıdır. Problemde verilen hızlar (W) baraj göl yüzeyinden 3 m. yukarıda ölçülmüş olduğundan kullanılmadan önce 8 m. yüksekliğe göre düzeltilmelidir. W/W 8 = (3/8) 0,15 = 1.3 W 8 = W/1.3 W/W 8 = (z/z 8 ] 0,15 T sıcaklıklarında havanın doygun buhar basıncı değerleri (e w ) Tablo 1'den alınır. T( C ) e w (mmhg) 4,9 5,9 5,68 6,10 6,54 7,01 7,51 8,04 8,61 9,0 T( C ) e w (mmhg) 4 10,5 11,3 11,98 1,78 13,63 14,53 15,46 16,46 17,53 T( C ) ew (mmhg) 18,65 1 1,05,37 3,75 5,31 8,3 31,80 4,0 55,30 AYLAR T ( C) R n (%) W(km/st) W 8 (km/st) e w (mmhg) E(mm/ay) Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim 1, 16,0 16,8 17,5 1,9 8, ,5 11,1 13, ,6 13,6 14, 15,0 11,1 8,5 51, 60,6 54,0 56,7 38,5 3,7 AMPİRİK FORMÜLLERLE YILLIK EVAPOTRANSPİRASYON HESABI Yıllık ortalama sıcaklığı 1 C, yıllık ortalama yağışı 530 mm/yıl, sıfır C nin üzerindeki yıllık sıcaklık toplamı 435 C olan bir havzada oluşabilecek evapotranspirasyon kayıplarını Coutagne, Turc ve Lowry- Johnson formülleriyle hesaplayarak karşılaştırınız. 5

6 AMPİRİK FORMÜLLERLE YILLIK EVAPOTRANSPİRASYON HESABI ÇÖZÜM: Coutagne : 0, 001 ( 530 ) U , 8 0, 14 ( 1 ) Turc : L = (1) +0,05(1 3 ) = 686,4 Lowry-Johnson : mm/yy U 530 / ( 0, 9 ( 530 / 686, 4) ) 433 mm/y U = 0,085(435) +43 = 450 mm/yıl 001P U P ( ) ( 8 14 T) U: yıllık ET kaybı, mm/yıl P: yıllık ort. yağış, 530 mm/yıl T: yıllık ort. Sıcaklık, 1 o C P U ( 1/ P 9 L L T 05 T U 085 H 43 U: yıllık ET kaybı, mm/yıl H: Büyüme süresindeki sıcaklığı 0 o C ın üzerinde olan günlerin maksimum sıcaklıkları toplamı, (derece-gün) 435 derece/gün ) 3 AMPİRİK FORMÜLLERLE AYLIK SULAMA SUYU İHTİYACI HESABI 40 Kuzey enleminde, Temmuz ayı sıcaklık ortalaması 4 C, yağışı 8 mm/ay, nisbi nem oranı %5 olan 600 ha'lık bir tarım alanında yonca ziraati için gerekli sulama suyu debisini Blaney-Criddle ve Hargreaves formüllerine göre ayrı ayrı hesaplayınız. 6

7 AMPİRİK FORMÜLLERLE AYLIK SULAMA SUYU İHTİYACI HESABI Çözüm: (1.8 T 3) U 5. 4 kt kc p Blaney-Criddle : 100 k. (1.8 T 3) Tablo 5'den Temmuz ayında yonca için k c = 1.10 t Tablo 6'dan 40 Kuzey enleminde Temmuz ayı için p = T 4 k t = 0173 [1,8 (4) + 3] = 987 U = 5.4(0 987) (1.10) (134) [1.8 (4) + 3] / 100 = 14 mm/ay U s = U P e = 14-8 = 06 mm/ay A sul = 600 ha için Q 3 ( 06 * 10 )( 600 * 10 ), 00m / sn 31 * sul, Temmuz 4 Hargreaves : Tablo 7 den Temmuz ayında yonca için k = 74 Tablo 8 den 40 Kuzey enleminde Temmuz ayı için d = 1.3 U = 17 (74) (1.3) (1-5) 4 = 79 mm/ay U s = U - P, = 79-8 = 71 mm/ay A sul = 600 ha için Q 3 U 17 k d (1- R ) T ( 71 * 10 )( 600 * 10 ), 63m / sn 31 * sul, Temmuz 4 n TABLOLAR TABLO 5. Blaney-Criddle formülündeki K c değerleri Bitki Cinsi AYLAR III IV V VI VII VIII IX X TAHIL HAŞHAŞ ŞEKER PANCARI YONCA MEYVA PAMUK BAĞ MISIR SUSAM PATATES YERFISTIĞI AYÇİÇEĞİ NARENCİYE ZEYTİN ANASON SEBZE

8 TABLOLAR TABLO 6. Her aydaki gündüz saatlerinin yıllık gündüz saatlerine oranı (p) ENLEM AYLAR DERECESİ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TABLOLAR TABLO 7. Hargreaves formülünde yeralan k katsayısının değerleri Bitki Cinsi Aylar III IV V VI VII VIII IX X YONCA FASULYE MISIR TAHIL NARENCİYE CEVİZ ÇİMEN PATATES PİRİNÇ ŞEKER PANCARI DOMATES TABLO 8. Hargreaves ve Thornthwaite formüllerindeki d değerleri (bu değerler 40 Kuzey enlemi için geçerlidir) Ay: O Ş M N M H T A E E K A d :

9 PENMAN YÖNTEMİYLE POTANSİYEL EVAPOTRANSPİRASYON HESABI 40 Kuzey enleminde, güneş ışınlarını yansıtma katsayısı ortalama 30 olan bir havzada 15 Temmuz 1995 günü aşağıdaki bilgiler ölçülmüştür: Ortalama hava sıcaklığı, T = 30 C: Nisbi nem, R n = 5 Güneşin doğuş ve batış saatleri : 6.00 ve 00 Parlak güneşli saatler toplamı : 1 saat Yerden 3 m yüksekte ölçülen rüzgar hızı, W = m/sn Penman yöntemine göre 15 Temmuz 1995 günü havzada oluşan evapotranspirasyon kaybını hesaplayınız. PENMAN YÖNTEMİYLE POTANSİYEL EVAPOTRANSPİRASYON HESABI ÇÖZÜM: Tablo 1 den T = 30 C için i e w = 31.8 mmhg AH 0, 7E a U A 0, 7 E 0, 35(e e )( 1 0, 55w a T( C ) e w (mmhg) 4,9 5,9 5,68 6,10 6,54 7,01 7,51 8,04 8,61 9,0 T( C ) e w (mmhg) 4 10,5 11,3 11,98 1,78 13,63 14,53 15,46 16,46 17,53 T( C ) ew (mmhg) 18,65 1 1,05,37 3,75 5,31 8,3 31,80 4,0 55,30 w a H R( 1 r)( 0, 18 0, 55S) B( 0, 56 0, 09 e a )( 0, 1 0, 9S) e a = e w. R n = (31.3) 5 = 7.95 mm Hg e a = e w R n Tablo den T = 30 C için A = 1.05, B = 17.0 W h W =.0 / (3/ - 7) 6 = 1.6 m/sn [ 7] [ ] W E a = 35( ) [1 +55(1.6)) = 15.7 mm/gün S = 1/(0-6) = 86 Tablo 3 den Temmuz ayı için R = 16.3 mmh O H 16. 3( 1 3)[ 18 55( 86)] 17. 0( , 95)[ 1 9( 86)]. 97 U = [1.05 (.97) + 7 (15.7)] / ( ) = 5.6 mm/gün ) 6 9

10 TABLOLAR TABLO 1. Belli sıcaklıktaki havanın doygun buhar basıncı T( C ) e w (mmhg) 49 4,9 59 5, , , , , , , , ,0 T( C ) e w (mmhg) 4 10,5 11,3 11,98 1,78 13,63 14,53 15,46 16,46 17,53 T( C ) ew (mmhg) 18,65 1 1,05,37 3,75 5,31 8,3 31,80 4,0 55,30 TABLO. Penman formülündeki A ve B nin sıcaklıkla değişimi T ( C ) A : 0,35 0,48 0,60 0,89 1,05 1,38 1,64 B : 1,95 13,85 14,85 15,90 17,00 18,10 19,30 TABLO 3. Penman formülünde 40 0 Kuzey enlemi için R radyasyon değerleri (mm su buharı gün ) AY O Ş M N M H T A E E K A R : 6,0 8,3 11,0 13,9 15,9 16,7 16,3 14,8 1, 9,3 7,6 5,5 10