수문학 순환의 요소

강수량

강수란 대기 중 물이 방출되어 지구 표면에 도달하는 현상을 말합니다.강수량'는 대기에 의해 방출되는 모든 형태의 물(눈, 우박, 진눈깨비 및 비)을 포괄합니다. 강수량은 강 유역에 물이 유입되는 주요 요소입니다. 수문학 및 수문지질학 연구에서는 신중한 평가가 필요합니다.

강수량의 발생 및 유형

수증기를 보유하는 공기의 능력은 온도에 따라 달라집니다(Davie, 2008). 공기가 차가울수록 보유되는 수증기는 더 적습니다. 따뜻하고 습한 공기가 냉각되면 수증기로 포화되고 결국에는 물로 포화됩니다. 증기는 액체 또는 고체 물(예: 물 또는 얼음 방울)로 응축됩니다. 물은 자발적으로 응축되지 않습니다. 대기에는 미세한 입자가 존재해야 합니다. 응축 핵.응결 핵에 따라 물 또는 얼음 방울이 형성됩니다. 응결 핵에 형성되는 물 또는 얼음 방울은 일반적으로 강수로 표면으로 떨어지기에는 너무 작습니다. 구름 내의 양력을 극복할 수 있을 만큼 충분한 질량을 갖기 위해서는 성장해야 합니다. .

다음의 세 가지 조건 강수 형성 전에 충족되어야 하는 사항(Davie, 2008):

• 대기 냉각
• 증기가 핵에 응축되는 현상
• 물이나 얼음 방울의 성장

다음의 세 가지 주요 유형 강수량:

• 대류 강수량
• 지형 강수량
• 사이클론 강수량

대류 강수량

지면 근처의 가열된 공기는 팽창하여 더 많은 수분을 흡수합니다. 수분을 함유한 따뜻한 공기는 위로 이동하여 온도가 낮아져 응축되어 강수를 생성합니다. 이러한 유형의 강수는 국지적으로 소용돌이치는 천둥 폭풍의 형태로 나타납니다.

지형 강수량

습한 공기를 기계적으로 들어올리는 것 산 장벽으로 인해 바람이 불어오는 쪽 산에 폭우가 내립니다.

사이클론 강수량

태양에 의해 지구 표면이 고르지 않게 가열되면 고기압 지역과 저기압 지역이 생깁니다. 기단은 고기압 지역에서 저기압 지역으로 이동하고, 이 운동으로 인해 강수량이 발생합니다. 따뜻한 공기가 차가운 공기를 대체하는 경우 전면을 '기압 전선'이라고 합니다. 따뜻한 전선. 찬 공기가 따뜻한 공기를 대체하는 경우, 그 전면을 공기라고 합니다. 한랭 전선.

강수량 측정

강수량은 일반적으로 액체 물의 수직 깊이로 표현됩니다. 강수량은 다음과 같이 측정됩니다. 밀리미터(mm), 리터나 입방미터와 같은 부피가 아닌강수량 측정 이다 수심 비가 내린 곳에 모두 남아 있다면 표면에 쌓이게 될 것입니다. 강설량은 액체 물의 깊이로 표현될 수도 있습니다.

수문학적 목적을 위해 다음에서 가장 유용하게 설명됩니다. 물과 동등한 깊이.

물 등가 깊이 눈이 녹았을 때 존재하게 될 물의 깊이입니다.

럭셔리 수문학 분석 그건 중요해;

• 강수량이 얼마나 내렸는지 알아보려면
• 그리고 이런 일이 일어났을 때.

지형의 다양한 위치에서의 강수량은 두 가지 주요 유형의 측우기를 사용하여 기록됩니다.

• 비기록 우량계
• 우량계를 기록합니다.

비기록 우량계

비기록형 우량계는 원형 테두리가 있는 깔대기와 수신기 역할을 하는 유리병으로 구성됩니다.

원통형 금속 케이싱은 지면 위의 레벨 테두리와 함께 석조 기초에 수직으로 고정됩니다.

깔때기로 떨어지는 비는 수신기에 수집되며 강수량 mm 단위로 눈금이 매겨진 특수 측정 유리로 측정됩니다. 일반적으로 강우량 측정은 08.00:16.00시와 24:XNUMX시에 이루어집니다. 폭우가 내리는 동안에는 하루에 XNUMX~XNUMX회 측정해야 합니다. 따라서 비기록형 우량계는 이전 XNUMX시간 동안의 총 강우 깊이만 제공합니다.

우량계 기록

A 기록형 우량계 다음으로 구성된 자동 기계 장치가 있습니다.

• 시계 장치,
• 모눈종이가 고정된 드럼
• 그리고 그림을 그리는 연필 포인트 강우량의 질량 곡선.

이 유형의 게이지라고도합니다. 자기 녹음, 자동적으로 or 통합 우량계.

이 강우 질량 곡선으로부터;

• 주어진 시간 동안의 강수량의 깊이,
• 폭풍 중 어느 순간의 강우량이나 강도,
• 강우가 시작되고 끝나는 시간을 결정할 수 있습니다.

다음의 세 가지 유형 우량계 기록:

• 팁 버킷 우량계
• 계량형 우량계
• 플로트형 우량계

팁 버킷 우량계

팁 버킷 우량계는 내부에 깔때기가 있는 직경 30cm의 원통형 수신기로 구성됩니다.

깔때기 아래에는 한 쌍의 팁 버킷이 있습니다. 버킷은 버킷 중 하나가 회전할 때와 같이 회전합니다. 팁 버킷형 우량계(Raghunath 이후, 2006). 0.25mm의 강수량을 받아 기울어져 아래 탱크로 비워지는 반면, 다른 버킷은 위치를 잡고 이 과정이 반복됩니다. 버킷의 기울임은 시계 메커니즘에 의해 회전하는 드럼을 감싼 차트 위에서 펜이 움직이게 하는 전기 회로에서 작동합니다.

계량형 우량계

계량형 우량계는 일정한 무게의 강우량을 탱크에 모으면 시계 구동 드럼을 감싼 차트 위를 펜이 움직이게 만드는 장치입니다.

드럼의 회전은 시간 척도를 설정하고 펜의 수직 움직임은 누적 강수량을 기록합니다.

플로트형 우량계

플로트식 우량계에서는 빗물이 플로트 챔버에 모이면 플로트가 위로 이동하여 시계 구동 드럼을 감싼 차트 위에서 펜이 움직입니다.

플로트 챔버가 가득 차면 물은 상호 연결된 사이펀 챔버에 있는 사이펀 튜브를 통해 자동으로 빠져나갑니다. 그만큼 계량 및 플로트형 우량계 적당히 저장할 수 있다 눈이 내리다 작업자는 무게를 달거나 녹이고 그에 상응하는 비의 깊이를 기록할 수 있습니다.게이지에서 눈이 녹을 수 있습니다.가열 시스템에 의해 자체적으로 수집되거나 특정 화학 물질(염화칼슘, 에틸렌 글리콜 등)을 게이지에 배치하여 수집됩니다.

면적 평균 강수량

점 강수량: 단일 관측소에서 기록된 강수량입니다.

50km2 미만의 작은 지역의 경우 점강수량은 해당 지역의 평균 깊이로 간주될 수 있습니다. 넓은 지역에서는 강수량 측정소(기상 관측소) 네트워크를 설치해야 합니다. 넓은 지역의 강수량은 균일하지 않기 때문에 해당 지역의 평균 강수 깊이를 결정해야 합니다.면적 평균 강수량 특정 기간(연도, 월 등) 동안 넓은 지역(유역, 평원, 지역 등)의 평균 강수량입니다.

면적 평균 강수량은 다음 중 하나로 결정됩니다. 세 가지 방법:

• 산술 평균(평균) 방법
• 이소혜탈법
• 티센 다각형법

강수량 측정소의 평균 강수량 공통(동일) 기간 각 관측소마다 관측 기간이 다를 수 있으므로 이러한 방법을 적용하는 데 사용됩니다.

산술 평균(평균) 방법

이는 배수지역의 개별 강우량 관측소(기상 관측소)의 강수량을 단순히 산술적으로 평균하여 구합니다.

포장 = ∑ Pi / n (2.1)

포장 = 해당 지역의 평균 강수량 깊이

∑ Pi = 개별 강수량 관측소의 강수량 합계

n = 해당 지역의 강수량 측정소 수

이 방법은 빠르고 간단합니다 그리고 좋은 결과를 얻습니다

평평한 지역의 추정치(Raghunath, 2006):

• 게이지가 균일하게 분포된 경우
• 그리고 서로 다른 관측소의 강수량이 평균과 크게 다르지 않은 경우.

이소혜탈법

이 방법에서는; 측정 장소(기상 관측소)에서 측정된 강수량은 적절한 기본 지도에 표시되고 등강선(isohyets)은 지형 효과와 폭풍 형태를 고려하여 그려집니다.

등혜탈 지도는 지형 등고선 지도를 그리는 것과 같은 방식으로 그려진 강수량이 같은 선을 보여줍니다. 이소하이탈 지도는 이소하이트-10mm, 25mm, 50mm 등의 강수 간격을 갖습니다.

연속되는 등혜탈(P1, P2, P3,…) 사이의 평균 강수량은 두 이소헤탈 값의 평균으로 간주됩니다.

이 평균은 다음과 같습니다. 이 값은 isohyets(a1, a2, a3, …) 사이의 면적으로 가중치를 더한 다음 전체 유역에 대한 평균 강수 깊이를 제공하는 유역의 전체 면적으로 나눕니다.

포장 = ∑ * (Pi +Pi+1)/2 ] ai / A (2.2) ai = 둘 사이의 면적

연속적인 isohyets Pi 및 Pi+1

A = 유역의 전체 면적.

티센 다각형법

이 방법은 각 게이지에 가중치를 부여함으로써 게이지의 불균일한 분포를 허용하려고 시도합니다(Raghunath, 2006).

관측소는 기본 지도에 표시되며 직선으로 연결됩니다.

수직 이등분선은 직선에 그려져 인접한 측점을 연결하여 다각형을 형성합니다.

각 폴리곤 영역은 내부에 있는 강수량 측정소의 영향을 받는 것으로 가정됩니다.

P1, P2, P3, …. 개별 관측소의 강수량은 다음과 같습니다.

그리고 a1, a2, a3, .... 는 이 스테이션(영향 영역)을 둘러싼 다각형 영역입니다.

유역의 평균 강수 깊이는 다음과 같습니다.

포장 = ∑ Pi ai / A (2.3) A = 유역의 전체 면적.

얻은 결과는 일반적으로 단순 산술 평균으로 얻은 결과보다 더 정확합니다.

게이지(스테이션)는 규칙적인 모양의 다각형을 얻기 위해 유역 위에 적절하게 위치해야 합니다.

증발과 증산

물이 지구 표면(육지 표면, 자유수면, 토양수 등)에서 대기로 이동하는 과정을 호출합니다. 증발. 증발 과정에서 증발 잠열은 증발 표면에서 제거됩니다. 따라서 증발은 냉각 과정으로 간주됩니다. 지표면에서의 증발, 자유수

표면, 토양수 등은 다음에 영향을 미치기 때문에 수문학 및 계량학 연구에서 매우 중요합니다(Usul, 2001).

• 저수지의 용량,
• 강 유역의 생산량,
• 펌핑 플랜트의 크기,
• 식물 등의 물 소비 사용

땀 잎 표면의 공극을 통해 식물에서 대기로의 수분 손실을 정의합니다. 식생으로 덮인 지역에서는 증발과 증산을 구별하는 것이 거의 불가능합니다. 따라서 두 프로세스를 하나로 묶어 다음 프로세스라고 합니다. 증발산.

증발

증발 및 증발산량은 다음에 따라 달라집니다.

• 지역에 영향을 미치는 기상(대기) 요인,
• 그리고 증발 표면의 특성에 따라.

증발 속도(및 증발산량)에 영향을 미치는 요소는 다음과 같습니다.

1. 태양 복사
2. 상대 습도
3. 기온
4. Wind
5. 기압
6. 액체 물의 온도
7. 염분
8. 공기역학적 특성
9. 에너지 특성

증발 측정

증발량을 측정하는 가장 일반적인 방법은 증발 빵

이것은 수심 측정기가 달린 큰 물통입니다.

이 장치를 사용하면 일정 기간 동안 증발을 통해 손실된 물의 양을 기록할 수 있습니다.

표준 기상 관측소에서는 증발량이 매일 수심의 변화로 측정됩니다. 증발 팬에 물이 채워져 있으므로 개방형 증발 측정됩니다. 클래스 A 증발 팬이라고 불리는 표준 증발 팬은 직경 122cm, 깊이 25.4cm입니다.

경험적 계수(팬 계수)는 측정된 팬 증발을 사용하여 더 큰 수역(호수, 댐 저수지 등)의 증발을 추정하기 위해 적용됩니다.

Class A 증발팬의 팬 계수 값은 0.60~0.80 범위이며, 0.70을 연평균으로 사용합니다.

증발 추정 방법

기상 장비를 사용하여 증발량을 측정하는 데 어려움이 있기 때문에 증발량을 추정하는 데 많은 노력이 필요합니다.

증발량을 추정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

1. 물 예산 방법
2. 에너지 예산 방식
3. 경험식(Thornthwaite, Penman, Penman-Monteith 등)

물 예산 방법

증발을 결정하는 간단한 접근 방식에는 물 수지의 유지가 포함됩니다.

연속성 방정식 특정 기간 동안의 증발(E)을 결정하기 위해 다음 형식으로 작성할 수 있습니다.

E=(ΔS+P+Qs) – (Qo+Qss)

ΔS: 저장량 변화, P: 강수량,

Qs: 표면 유입, Qo: 표면 유출,

Qss: 지하 유출(침출)

에너지 예산 방식

호수의 증발을 결정하기 위해 에너지 예산을 사용할 수 있습니다.

E=(Qn+Qv-Qo) / ρ.Le(1+R)

Qn: 수역에 의해 흡수된 순 방사선, Qv: 유입 및 유출의 이류 에너지,

Qo: 수역에 저장된 에너지의 증가, ρ: 물의 밀도,

Le: 기화잠열,

R: 전도에 의한 열 손실과 증발에 의한 열 손실의 비율.

경험식(Thornthwaite, Penman, Penman-Monteith 등)

경험식은 측정된 기상변수(매개변수)를 기반으로 합니다.

강수량, 일사량, 풍속, 상대습도 값은 이러한 방정식에 의한 증발 추정에 사용됩니다.

이러한 방정식을 사용하면 연간, 월간 또는 일일 기간 동안 호수의 증발을 효과적으로 추정할 수 있습니다.

땀

땀 식물에 의한 증발은 잎에 있는 작은 구멍(기공)을 통해 잎에서 증발합니다.

이는 때때로 건조 잎 증발로 지칭됩니다.

식물학자들은 증산을 측정하기 위해 다양한 방법을 고안했습니다. 널리 사용되는 방법 중 하나는 식물계 (라구나트, 2006).

식물계 식물만 노출된 채 식물 성장에 충분한 토양을 갖춘 폐쇄형 수밀 탱크로 구성됩니다.

식물 성장이 완료될 때까지 물을 인위적으로 적용합니다.

장비의 무게는 처음에 측정됩니다(W1) 그리고 실험이 끝나면 (W2).

성장하는 동안 물을 가함(w)를 측정하고 증산에 의해 소비되는 물(Wt)는 다음과 같이 구해진다.

Wt = (W1+ w) - W2

증발산

증발산 (Et)는 토양의 증발과 식물의 증산으로 인해 경작지(또는 관개)에서 손실된 총 물입니다.잠재적 증발산량 (엡트)는 뿌리에 토양을 덮는 무제한의 물이 공급될 때 짧은 녹색 식물의 증발산량입니다. 일반적으로 해당 영역에 대한 깊이(cm, mm)로 표시됩니다.

다음은 증발산량을 추정하는 방법 (라구나트, 2006):

• 탱크 및 라이시미터 실험
• 현장 실험 플롯
• Lowry-Johnson, Penman, Thornthwaite, Blaney-Criddle 등이 개발한 증발산 방정식
• 증발 지수 방법.

침투

지표면에서 토양으로 들어가는 물을 물이라고 합니다. 침투. 토양의 부족한 수분을 보충하고 과잉 수분은 중력에 의해 아래로 이동합니다. 이 과정을 깊은 누출 or 여과, 지하수를 재충전하고 지하수면을 형성합니다.

주어진 조건에서 토양이 물을 흡수할 수 있는 최대 속도를 토양이라고 합니다. 침투 능력.

침투(f)은 종종 빠른 속도(20~25cm/hr)로 시작하여 상당히 안정된 상태의 속도로 감소합니다(fc) 비가 계속 내리면서 궁극기라 불린다. fp (=1.25~2.0cm/시간)

침투율 (f) 언제든지 t Horton의 방정식으로 주어진다.

(Raghunath, 2006): f = fc + (fo – fc) e–kt

fo = 침투 용량의 초기 속도

fc = 포화 시 최종 일정 침투율

k = 주로 토양과 식생에 따라 달라지는 상수 e = Napierian 로그의 밑

t = 폭풍이 시작된 시간

침투는 다음에 따라 달라집니다.

• 강우의 강도와 기간,
• 날씨(온도),
• 토양 특성,
• 식물성 덮개,
• 토지 이용,
• 초기 토양 수분 함량(초기 습기),
• 토양이나 암석에 공기가 갇히거나,
• 그리고 지하수면의 깊이.

침투의 결정

침투를 결정하는 방법은 다음과 같습니다.

• 침투계
• 구덩이와 연못에서의 관찰
• 측광계
• 인공비 시뮬레이터
• 수위도 분석

참조

• 교수.박사. FİKRET KAÇAROĞLU, 강의 노트, Muğla Sıtkı Koçman University
• Davie, T., 2008, 수문학 기초(제200판). 러틀리지, XNUMX쪽.
• Raghunath, HM, 2006, 수문학(제463판). 뉴 에이지 국제. Publ., 뉴델리, XNUMXp.
• Usul, N., 공학 수문학. METU Press, 앙카라, 404p.