هیدرولوژی مرتع
اسلاید 1: هیدرولوژی مرتعRange Hydrology
اسلاید 2: تعریف هیدرولوژی:هیدرولوژی به معنای وسیع کلمه علم آب است یعنی علمی که در مورد پیدایش، خصوصیات ونحوه توزیع آب در طبیعت بحث می کند.تعریف انجمن فدرال علوم و فنون ایالات متحدههیدرولوژی علم مطالعه آب در کره زمین است و در مورد پیدایش، چرخش وتوزیع آب در طبیعت، خصوصیات فیزیکی و شیمیائی آب، واکنشهای آب در محیط ، و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می کند.
اسلاید 3: شاخه ای از هیدرولوژی که اثرمراتع و پوشش گیاهی و بیشه زارها را بر چرخش آب، فرسایش آب وخاک،کیفیت آبها و میکروکلیما مورد بحث قرار می دهد، هیدرو لوژی مرتع نامیده می شود.تعریف هیدرولوژی مرتع:
اسلاید 4: سیکل هیدرولوژی:سیکل هیدرولوژی یا چرخش اب در طبیعت مفهومی است مربوط به حرکت آب در کره زمین .سیکل هیدرولوژی یک چرخش ساده نیست بلکه مجموعه ای از حرکات و چرخشهای مختلف است که در سه بخش مختلف کره زمین یعنی، اتمسفر، هیدروسفر و لیتوسفر صورت می گیرد.
اسلاید 5: عوامل سیکل هیدرولوژی:بارندگی(P) PRECIPITATIONرواناب سطحی(R) RUN OFFتبخیر و تعرق(TE) EVATRANSPIRATIONنفوذ(I) INFILTRATION جریان زیر زمینی(G) GRUND WATER
اسلاید 6: سیکل هیدرولوژی
اسلاید 7: موجودیت آب در کره زمینحجم کل آب موجود در کره زمین در حدود1،360،000،000 کیلومتر مکعب تخمین زده می شود که اگر روی سطح کره زمین گسترانده شود ارتفاعی مطابق 7/2 متر را می پوشاند.97% این آب در اقیانوسها و 2% آن در بصورت یخ ویخچال در قطب است و1% درخشکیهاست که از آن مقداری در اعماق است که از دسترس انسان دور می باشد..
اسلاید 8: انواع حرکت آب:حرکت تند در چرخه مثل بخار آب هر 9 روز یکبار تعویض می شود.حرکت کند مثل مبادله آب اقیانوسها هر 3000 سال، آب زیرزمینی هر 5000 سال ولایه های یخ و یخچالها هر 8000 سال.
اسلاید 9: هر سال 500،000 کیلومتر مکعب آب بصورت بخار وارد وارد اتمسفر می شود که 86% آن از دریاها و 14% آن از سطح خشکیها تامین می گردد ومعادل همین مقدار هم بصورت نزولات جوی ریزش می کند. توزیع مکانی و زمانی نزولات جوی در سطح کره زمین یکسان نمی باشد. بطور کلی از سطح خشکیها سالانه 70،000 کیلومترمکعب آب تبخیر و در عوض 110،000 کیلومتر مکعب بصورت گوناگون ریزش می کند، زندگی بشر وابسته به تفاوت این دو مقدار یعنی 40،000 کیلومترمکعب آبی است که بصورت منابع آب شیرین و تجدید شونده در نظر گرفته می شود.
اسلاید 10: واحدهای ضروری در اندازه گیری آببر اساس تبدیلات زیر:1کیلومتر مربع=100 هکتار1هکتار=10000 متر مربع1 مترمکعب=1000 لیتر1 متر مکعب=1000 کیلو گرمهکتار متر: برای اندازه گیری وبیان حجم بکار می رود و برابر است با حجم حادث از سطح یک هکتار زمین هم سطح که عمق آن یک متر باشد و این حجم مساوی با 10000 متر مکعب است.متر مکعب در ثانیه: مقیاسی است که با آن بده جریان آب را بیان می کنند و مقدار آبی برابر یک متر مکعب است که در هر ثانیه از رودخانه عبور می کند.متر مکعب در ثانیه در کیلومتر مربع: مقیاسی است که بده آب را در واحد سطح یک آبخیز نشان می دهد و روشی معمول ومتداول برای مقایسه مستقیم بده جریان رودخانه ها بدون در نظر گرفتن وسعت آبخیزهای مربوطه می باشد.
اسلاید 11: توازن هیدرولوژیکی:با توجه به اینکه سیستم هیدرولوژیکی کره زمین بسته می باشد رابطه زیر بین آب در داخل آن برقرار است:I- O=∆SI - مقدار آب ورودیO - مقدار آب خروجی∆S -ذخیره آب
اسلاید 12: معادله بیلان در حوزه آبخیزP-R-G-E-T= ∆SP-بارشR-روانابG-آب زیرزمینیE-تبخیرT-تعرق∆S-ذخیره
اسلاید 13: مثال:در یک حوزه آبخیز که مساحت آن 2500 کیلومتر مربع است میانگین سالانه بارندگی 1300 میلی متر بوده است. متوسط جریان خروجی از حوزه در طول سال 30 متر مکعب در ثانیه برآورد شده است. حساب کنید مقدار تلفاتی که مجموعا بصورت تبخیر،تعرق،نفوذ و یا جریان زیرزمینی از حوزه خارج می شود چقدر است؟ مقدار رواناب سطحی که به رودخانه این حوزه وارد می شود چند سانتی متر است؟ ضریب رواناب (درصدی از بارندگی که به رواناب تبدیل می گردد) چقدر است؟
اسلاید 14: حل:P-R-G-ET= ∆SP-R = G+ETG+ET=130cm-30(m3/s)(86400s/day)(365 day/yr)(100 m/m)/(2500km2)(1000cm/km)2G+ET=130-37.9=92.1cmR=37.9cmC=R/P=37.9/130=0.29=29%
اسلاید 15: بارش: ) (PRECIPITATIONشرائط تشکیل بارش:1-وجود رطوبت2-وجود هستکهای تراکم3-خنک شدن هوای مرطوبCOOLINGذرات هیگروسکوپیذرات غیرهیگروسکوپیاتساع ادیاباتیکیبرخورد دو تودهبرخورد با جسم سرد
اسلاید 16: انواع بارش:بارانبرفباران ریزشبنمیخچهتگرگ
اسلاید 17: باران:(RAINFALL)باران از قطره هائیکه قطر آنها بزرگتر از 5/. میلیمتر است تشکیل می گردد. حداکثر قطر قطرات باران 6 میلیمتر است و معمولا بر اساس شدت بارش به سه گروه به شرح زیر تقسیم می گردد:
اسلاید 18: برف:(SNOW)ریزشهایی که به شکل بلور یخ به زمین می رسند برف نامیده می شوند وقتیکه تعدادی از بلورهای یخ به هم بچسبند آنها را پولک برف می گویند. تراکم برف تازه از 6/0 تا15/0 گرم در سانتی متر مکعب متغیر است. تراکم متوسط برف را معمولا 1/. گرم در سانتی متر مکعب در نظر می گیرند.
اسلاید 19: ادامهباران ریزDRIGGLE:ریزش یکنواختی که قطر قطره های آن کمتر از 5/0 میلیمتر است باران ریز می نامند. باران ریز دارای شدت کمتر از 1/0 میلی متر در ساعت است و در حین ریزش در هوا معلق هستند.شبنمGLAGE :باران یا باران ریز در اثر تماس با اجسام سرد روی زمین که درجه حرارت آنها کمتر از صفر درجه سانتی گراد است یخ بسته و زمین را می پوشاند.یخچه SLEET :قطره های باران در حین ریزش از مسیرهوایی که درجه حرارت آن کمتر از صفر درجه سانتی گراد است یخ بسته دانه های شفاف یخ را تشکیل می دهند که ان را یخچه گویند.به ریزش همزمان بار ان و برف نیز یخچه گویند.تگرگ hill:ریزشی که به شکل دانه های کروی یخ نامنظم می بارد و قطر آن بیش از 8 میلیمتر است گویند.
اسلاید 20: انواع بارشبارانهای کنوکسیون:convectional stormدر اثر مبادله حرارت بین لایه های زیرین هوا و سطح که تحت تاثیر تابش حرارت خورشیدی به مقادیر متفاوتی گرم شده صورت می گیرد. این حالت معمولا در بعد ظهر اواخر تابستان که هوای گرم ومرطوب منطقه را می پوشاند اتفاق می افتد. این نوع باران منطقه ای است و باران زیادی در مدت کوتاهی می بارد.بارانهای اروگرافیک:orographic stormزمانی اتفاق می افتد که هوای گرم و مرطوب بر روی موانع توپوگرافی به سمت بالا رانده شود. توزیع بارندگی در این قبیل بارانها معمولا محلی است و شدت آن بیشتر در نوک قله ها است.بارانهای جبهه ای یا سکلونیک:frontal stormبارانها در اثر صعود لایه ای از هوای گرم بر روی لایه ای از هوای سردتر ایجاد می شوند.این نوع بارش در مقایسه با انواع دیگر در سطح وسیعتری ریزش نموده و مدت طولانی تری حتی برای چند روز ممکنست ادامه یابد. معمولا بارانهای شدید در محل برخورد توده های هوای سرد و گرم یا برخورد دو جبهه ریزش می کند.
اسلاید 21: توزیع بارشبارندگی دارای دو نوع پراکنش زمانی و مکانی می باشد. پراکنش زمانی دلالت بر مقدار بارانی می کند که در دوره ای از زمان مانند روز، ماه، فصل و سال ریزش می کند و توزیع مکانی، مقدار نزول بارش را در مناطق مختلف مورد توجه قرار می دهد. دامنه تغیرات سالانه مقدار بارش از صفر درجه در نواحی بیابانی تا بیش از 2540 در هند نوسان دارد.
اسلاید 22: اندازه گیری بارندگی:اولین اندازه گیری های ساده باران 400 سال قبل از میلاد در هندوستان اندازه گیری گردیده است و نخستین باران سنجی که در دنیا نصب گردید مربوط به کره ایها است در سال 1400 میلادی. ثبت خودکار بارندگی از سال 1600 در انگلستان شروع گردید.اندازه گیری باران توسط دستگاههایی بنام باران سنج انجام میشود.در اندازه گیری بارندگی، ارتفاع آب حاصل از انواع مختلف بارندگی به میلیمتر یا اینچ در یک سطح افقی اندازه گیری شده که می تواند در سطوح مختلف ضرب شده و حجم آب باریده شده معلوم گردد. از آنجایی که اندازه گیری بارندگی در سطح بسیار کوچک صورت گرفته و سپس برای سطوح وسیعی تعمیم داده می شود باید نهایت دقت در انتخاب محل مناسب اعمال کرده و از وسایل استاندارد و دقیق استفاده گردد و تعداد ایستگاهها هم کافی باشد.
اسلاید 23: انواع باران سنجها:باران سنج های ساده1-باران سنج ساده معمولی2-باران سنج ذخیره ایباران سنجهای ثبات یا باران نگارRecording gages 1-باران سنج سیفونی 2 باران سنج ترازوییرادارگیرنده باران: 3/20سانتیمتر قطرمخزن: 10/1 سطح قیف استمخزن اصلیخط کش اندازه گیری
اسلاید 24:
اسلاید 25:
اسلاید 26: باران نگار ترازوییآب ناشي از نزولات چون توسط قيف به داخل يكي از كفه هاي ترازو هدايت مي شود كه در زير آن قرار گرفته است و كفه هاي ترازو طوري طراحي شده اند كه در اثر يك وزن معين تعادل خود را از دست داده و به پايين مي افتند . اين وزن مي تواند برابر ارتفاع بارندگي معين در سطح باران نگار مثلاً يك ميلي متر باشد . هر بار كه کفه جا به جا مي شود چرخ دنده يك دنده جلو مي افتد . حركت اين چرخ دنده ها روي استوانه مدرج ثبت مي گردد و كنتور بارندگي را مشخص مي كند . وجود كنتور باعث مي شود كه توسط سيم ها بارندگي را بتوان از راه دور نيز اندازه گيري نمود .
اسلاید 27:
اسلاید 28: باران نگار سیفونیسطح گيرنده اين باران نگارها 400 سانتي متر مربع بوده و آب هاي ناشي از نزولات به داخل استوانه اي مي ريزد كه داراي يك جسم شناور فلزي است . با افزايش آب ورودي ، جسم شناور نيز بالاتر قرار مي گيرد كه تغيير مكان عمودي آن توسط يك سري اهرم بر روي استوانه مدرج منتقل شده ، استوانه حول محور خود مي چرخد ، قلم دستگاه يك منحني بر روي آن رسم مي كند .
اسلاید 29:
اسلاید 30: باران نگار وزنیشبيه باران نگار سيفوني است كه در آن وزن آب حاصل از بارندگي كه در يك سطل ريخته مي شود باعث حركت كفه ترازو شده و اين حركت انتقالي توسط قلم بر روي استوانه ثبات درج مي گردد . تخليه اين باران نگارها توسط مأمور ايستگاه صورت مي گيرد . مشكل موجود در آنها تبخير است كه در اين صورت مي توان از مواد روغني استفاده كرد . بهترين وسيله اندازه گيري نزولات به صور مختلف بوده چون نياز به ذوب نزولات جامد مانند برف و تگرگ براي اندازه گيري ندارد .
اسلاید 31:
اسلاید 32: اشتباهات در اندازه گیری بارشاشتباه در خواندن اشل به هنگام اندازه گیریاشتباه در طرز کار دستگاههای اندازه گیری بارشاضافه خواندن اشل بدلیل جابجایی آب توسط خط کشاز دست رفتن مقداری از باران برای مرطوب کردن سطوحانحراف دانه های باران در نتیجه برخورد با لبه یا سطح قیف مانند گیرنده سطحتبخیر از مخزن در درجه حرارت بالاتاثیر باد در کاهش مقدار بارش اندازه گیری شده
اسلاید 33: محل نصب باران سنجها:دور بودن از ساختمانها یا درختان بلنداگر از دهانه باران سنج خطی به بلندترین ساختمان وصل شود زاویه کوچکتر از 30 درجه باشد.
اسلاید 34: محاسبه ارتفاع متوسط بارندگی در یک منطقهمیانگین ریاضیروش تیسنروش خطوط همباران
اسلاید 35: بررسی مشخصات بارندگی و روابط بین آنها مدت بارندگیمقدار بارندگیشدت بارندگیفراوانی وقوعسطح بارندگی
اسلاید 36: مدت بارندگی durationفاصله بین زمان شروع و خاتمه بارندگی را مدت بارش گویند. مدت بارش یک متغیر تصادفی پیوسته می باشد.بارش را با حرف t نمایش داده و واحد آن ثانیه،دقیقه و ساعت می باشد.بارش ها بر اساس مدت به سه دسته تقسیم می گردد:بارانهای کوتاه مدت: که دوام آنها کمتر از 6 ساعت می باشد.بارانهای متوسط: که مدت آنها بین 6 تا 24 ساعت ی باشد.بارانهای بلند مدت: که مدت آن بیش از 24 ساعت می باشد.
اسلاید 37: مقدار بارندگیارتفاع آب حاصل از بارندگی را در طول مدت بارش مقدار بارندگی گویند که بر حسب میلی متر، سانتی متر یا اینچ می باشد. این مقدار می تواند ارتفاع بارندگی روزانه، ماهانه یا سالانه باشد. مقدار بارندگی یک متغیر تصادفی بوده و دارای فرکانس وقوع مشخصی می باشد که بر اساس قوانین آماری می تواند مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.مقدار بارندگی را با حرف P نمایش می دهند.
اسلاید 38: فراوانی وقوعFrequencyمنظور از فراوانی وقوع یک باران با مدت مشخص این است که در یک دوره زمانی مشخص چند بارمی توان انتظار داشت بارانی مشابه با آن رخ دهد. مثلا اگر یک باران 2 ساعته با مقدار 15 میلیمتر در طول 20 سال 4 بار چنین بارش تکرار گردد، گفته می شود فراوانی وقوع بارش 2 ساعته با مقدار 15 میلیمتر 4 بار در20 سال یا 20 بار در 100 سال می باشد.یعنی هر5 سال یکبار اتفاق می افتد. به جای فراوانی وقوع در اکثر موارد از واژه دوره بازگشت(return period (استفاده می گردد.و عبارت است از تعداد سالهایی که بین وقوع دو بارندگی مشابه وجود دارد. رابطه بین فراوانی و دوره برگشت معکوس است f=1/T مثلا یک باران با دوره بازگشت 10 سال دارای فراوانی وقوع 0.1دفعه در سال است.بارندگی با دوره برگشت 5 سال دارای فراوانی وقوع 0.2 مرتبه در سال است البته این بدین معنا نیست که دقیقا در هر 5 سال این بارندگی اتفاق می افتد بلکه در دراز مدت متوسط سالهای بین این دو نوع بارندگی 5 سال است.
اسلاید 39: اگر تعداد سالهای آماری در دسترس y باشد و مقادیر بارندگی را صرفنظر از سال وقوع به ترتیب نزولی و یا صعودی ردیف کره باشیم بین شماره ردیف هر بارندگی((m و دوره برگشت ان (T) رابطه زیر برقرار است:Y=mt-mشماره ردیف جدول می باشد.
اسلاید 40: مثالبارندگی سالانه منطقه ای مطابق جدول زیر است مقدار بارندگی خشک ترین سالی که دوره برگشت آن 4 سال است چقدر است؟
اسلاید 41: حل y=mT 12=m*4 m=3 بنابراین هر 4 سال چنان خشکسالی پیش خواهد آمد که مقدار آن175 میلیمتر یا کمتر است.
اسلاید 42: سطح بارشبه مساحتی گفته می شود که در هنگام اندازه گیری باران در یک نقطه می توان برای اطراف آن نقطه تعمیم داد. در واقع هر بارش مساحتی را در بر می گیرد که به آن سطح بارش گویند. سطح بارش در طول بارندگی ثابت نمی باشد و مرتب در حال تغییر است برای تعیین سطح بارش نیاز به نصب باران سنج در نقاط مختلف می باشد تا گسترش بارش را در هنگام وقوع تخمین زد.
اسلاید 43: شدت بارندگیIntensityشدت بارش عبارت است از مقدار بارندگی در واحد زمانi=P/tمعمولا بر اساس میلی متر بر ساعت، میلی متر بر دقیقه توصیف می گردد.رابطه بین شدت ومدت:بطور کلی هر چه مدت بارش کوتاه باشد شدت آن بیشتر می باشد وبر عکسرابطه بین مدت و شدت در مورد بارندگی های بالای 2 ساعت و کمتر از آن در مشهد به قرار زیر است:I=272.6/(t+5.1)0.75روابط شدت و مدت بارندگی با فراوانی یا دوره بازگشت نیز متغیر است. هرجه دوره بازگشت زیادترباشد انتظار بارندگی های شدیدتر می باشد.
اسلاید 44: برای بدست آوردن روابط شدت –مدت- فراوانی بارندگی از روی آمار باران نگارها برای هر بارندگی حداکثر شدت در تداومهای مختلف محاسبه می شود. مثلا اگر منحنی باران نگار مربوط به یک بارندگی 8 ساعته در دست باشد در تداومهای باران مثلا 10 دقیقه، در طول باران حداکثر باران ریزش شده در 10 دقیقه محاسبه می شود و همینطوردر طول تمام بارندگی های دوره آماری برای 10 دقیقه تداوم، حداکثر باران بدست می آید و همچنین در مورد سایر مدتها هم این ادامه می یابد. با انجام تجزیه و تحلیل احتمالی، دوره بازگشت هر کدام از این حداکثرها در مورد هر تداوم بدست می اید ونهایتا منحنی شدت- مدت-فراوانی رسم می گردد که جهت خط بودن، منحنی بصورت لگاریتمی رسم می شود.
اسلاید 45: منحنی شدت-مدت-فراوانی
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.