BÖLÜM-2 YAĞIŞLAR (PRECIPITATION)
2.1 GİRİŞ
Yağışlar Hidrolojinin en temel öğesini oluşturmaktadır çünkü akarsuların
beslenme kaynakları yağışlardır.
Yağış çeşitleri:





Yağmur
Kar
Dolu
Kırağı
Çiğ
2.2 YAĞIŞLARIN OLUŞUMU
Yağışların
oluşumu
için
aşağıdaki
şartların
birlikte
gerçekleşmesi
gerekmektedir.
i. Atmosferde yeterli miktarda su buharı bulunmalıdır.
ii. Hava soğumalıdır. Hava soğuyunca su buharı taşıma kapasitesi azalır,
doyma noktasının üzerine çıkılınca su buharı sıvı hale geçer.
iii. Yoğunlaşma olmalıdır. Su buharının yoğunlaşmasıyla bulutlar meydana
gelir.
iv. Bulutlar üzerinde yeryüzüne düşebilecek irilikte (1 mm) su damlaları
oluşmalıdır: Bu olay ya su buharının yoğunlaşabileceği buz kristallerinin
varlığı (-10 C’nin altındaki bulutlarda) ya da küçük damlacıkların
çarpışarak birleşmesi sonucunda (ısısı daha yüksek olan bulutlarda) oluşur.
1
2.3 MEYDANA GELİŞ SEBEPLERİNE GÖRE YAĞIŞ
TÜRLERİ
a-) Konvektif yağışlar: Yeryüzüne yakın hava fazla ısınırsa yükselir ve
yoğunlaşarak yağmur oluşturur. Etrafı dağlarla çevrili bölgelerde yaz
aylarında kısa süreli ve şiddetli olarak görülür. (İç Anadolu Bölgesi)
b-) Siklonik (Depresyonik) Yağışlar: Bir sıcak hava kütlesi ile bir soğuk hava
kütlesi karşılaştıklarında sıcak hava yükselir, soğuk hava aşağıya iner. Alçak
basınç bölgelerinde görülen uzun süreli, orta şiddetli geniş alanı kaplayan
yağışlardır. Türkiye’deki yağışların çoğu bu türdür.
c-) Orografik Yağışlar: Nemli bir hava kütlesi bir dağ dizisini aşmak için
yükselirken soğur ve orografik yağışa yol açar. Türkiye’de denize paralel
sıradağların (Toroslar gibi) denize bakan yamaçlarında denizlerden gelen
nemli ve sıcak hava kütleleri bu şekilde yağış bırakır.
Suni Yağmur:

Bulutlara gümüş iyodür kristalleri serpilerek –5 C’nin altında buz kristalleri
oluşturulur.

Bulutlara kuru buz (katı karbondioksit) serpilerek sıcaklık -40C’nin altına
düşürülerek yağmur oluşturulur.
2.4 YAĞIŞLARIN ÖLÇÜLMESİ
1.) Kaydedici olmayan ölçekler (Plüviyometre):
Düşey bir silindirik kaptan meydana gelir. Yağış yüksekliği birimi mm’dir. U.S
Weather Bureau tipi: çap=20 cm yükseklik=61 cm
Ölçme çubuğu üzerinde10 mm’lik su derinliği 1 mm’lik yağış yüksekliğine eşit
olur.
2
İç kabın kesit alanı =
20
61 cm
1
A
10
dış kap
Ölçme
İç kap
çubuğu
dış kap
Weather Bureau tipi Plüviyometre
Plüviyometre yağış yüksekliğinin zamanla değişimini kaydedemez ancak
belirli bir zaman aralığındaki toplam yağışı verir (6 saat gibi).
2.) Kaydedici Yağış ölçekler (Plüviyograf):
Yağış yüksekliğinin zamanla değişimini kâğıt üzerine kaydederler. Üç türü
mevcuttur:
a-) Tartılı Plüviyograf:
Yağış
Dış kap
Platform
Kağıt
şerit
Terazi
uç
bir kovada toplanır, yaya bağlı
olan kova ağırlaşınca dönen bir kâğıt
şerit
üzerinde
ucu
hareket
ettirir.
Böylece yağış yüksekliğinin zamanla
değişimini gösteren eğri elde edilir.
Türkiye’de en çok bu tür plüviyograflar
kullanılmaktadır.
b-) Devrilen Kovalı Yağış Ölçeği:
Suyun toplandığı kovada iki bölme vardır. Biri dolduğunda kova devrilerek
boşalır ve diğer bölmeyi su toplama durumuna getirir. Boşalan su alttaki
kapta toplanarak yağış yüksekliğinin kontrolü için kullanılır.
3
c-) Şamandıralı Yağış Ölçeği:
Kaptaki su seviyesinin yükselmesi ile su yüzeyindeki bir şamandıra, bir ucu
dönen bir şerit üzerinde hareket ettirir. Kap dolunca otomatik bir sifon
tertibatıyla çok kısa bir zamanda boşaltılır. Türkiye’de kullanılmamaktadır.
3-) Radar:
Özellikle yağışın yerel dağılımını belirlemekte kullanılır. Özellikle geniş
bölgelerde uzunca bir süre boyunca ortalama yağış yüksekliğini belirlemede
kullanılır.
Türkiye’de 450 kadarı plüviyograf olmak üzere toplam 1500 yağış ölçeği
vardır.
2.5 ÖLÇÜM HATALARI
Ölçüm değerleri genellikle gerçek değerlerden küçüktür. Bu hata hafif
yağışlarda %50’ye kadar çıkabilir.
Ölçüm hatalarının başlıca nedeni rüzgardır. Ölçmede kullanılan kabın yere
yakın olması rüzgar etkisini azaltır fakat çok yere yakın olması da yerden kaba
yağmur sıçramasına neden olacağı için tercih edilmez. Optimum yükseklik
yerden 1 m yüksekliktir. Kabın etrafına rüzgar kesici perdeler kullanarak rüzgar
etkisi azaltılabilir.
Ölçüm hatalarını azaltmak için ölçme kapları mümkün olduğu kadar sık
yerleştirilmelidir.
Özellikle yağış şiddetinin hızla değiştiği dağlık bölgelerde ve deniz tesirine
maruz kalan yerlerde daha sık yerleştirilmelidir. Türkiye’de 500 km2’ye 1 ölçek,
İngiltere de 50 km2’ye bir ölçek düşmektedir.
4
2.6 YAĞIŞ KAYITLARININ ANALİZİ
Yağış ölçümleri sonucunda toplam yağış eğrisi elde edilir bundan
yararlanarak yağış hiyetografı belirlenir.
Toplam Yağış Eğrisi (P-t): Toplam yağış yüksekliğinin zamanla değişimini
gösteren eğri.
Yağış Hiyetografı (i-t): Yağış şiddetinin zamanla değişimini gösteren eğri.
P (mm): Toplam yağış yüksekliği
i (mm/st): Yağış şiddeti (Birim zamanda düşen yağış yüksekliği) i 
P
t
t (saat): Zaman
i
P(mm
0
6
12
0
18 t
Toplam Yağış Eğrisi
6
12
18 t
Yağış Hiyetografı
5
Örnek 2.1 Bir kaydedici yağış ölçeğinde bir yağış sırasında aşağıda görülen
toplam yağış eğrisi elde edilmiştir. Bu yağış sırasında yağış şiddetinin zamanla
değişimini hesaplayarak yağış hiyetografını çiziniz.
Toplam Yağış Eğrisi
80
70
P (m m )
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
t (saat)
7
8
9
10
t (st)
P (mm)
Δt
ΔP
i (mm/st)
0
1
3
4
6
9
11
0
10
20
40
50
60
70
1
2
1
2
3
2
10
10
20
10
10
10
10
5
20
5
3.3
5
11
i
20
Yağış
15
Hiyetografı
10
5
0
1
3
4
6
6
9
11
t
2.7 EKSİK ÖLÇÜMLERİN TAMAMLANMASI
Eksik ölçümleri tamamlamak için ölçümü eksik olan istasyonun en
yakınındaki komşu üç istasyonun kayıtlarından faydalanılır.
i. Komşu üç istasyon isimleri A, B, C yıllık ortalama yağış yükseklikleri NA, NB,
NC olsun. Bir yağış esnasında kaydedilen yağış yükseklikleri sırasıyla PA, PB,
PC.
ii. Ölçümü eksik olan istasyonun adı X, yıllık ortalama yağış yüksekliği NX
(biliniyor). Bir yağış esnasında meydana gelen arızadan dolayı PX
ölçülemiyor.
iii. Eğer
Nx  NA
P P P
NX  NB  %10 NX  PX  A B C
3
NX  NC
Aritmetik ortalama
Herbiri ayrı ayrı NX’in yüzde onundan küçükse Aritmetik ortalama kullanılır
iv. Ağırlıklı ortalama
Eğer
Nx  NA
NX  NB
NX  NC
 %10 NX  PX 
1
3
 NX

N
N
PA  X PB  X PC 

NB
NC 
 NA
Herhangi biri NX’in yüzde onundan büyükse Ağırlıklı ortalama kullanılır
Örnek 2.2 Yıllık ortalama yağış yükseklikleri NX=600 mm, NA=550 mm, NB=720
mm, NC=680 mm’dir. Bir yağış sırasında PA=50 mm, PB=55 mm, PC=40 mm
olarak ölçülmüştür. X istasyonunun ölçümü yapılamayan yağış yüksekliği
nedir?
│NX - NA│ = │600 – 550│ = 50 < %10 NX = 60
7
│NX - NB│ = │600 – 720│= 120 > 60 Üçünden bir tanesi %10 NX’den büyük
olduğu için ağırlıklı ortalama formülü kullanılır. Bu durumda sonuncuya (│NX NC│) bakmaya gerek yoktur.
PX 
1
3
 NX
 1  600
N
N
600
600

PA  X PB  X PC   
50 
55 
40   45.2 mm

NB
NC  3  550
720
680

 NA
Bu örnekte ağırlıklı ortalama formülü yerine aritmetik ortalama formülü
kullanılsaydı sonuç PX=48.3 mm çıkacaktı.
2.8 ORTALAMA YAĞIŞ YÜKSEKLİĞİNİN
HESAPLANMASI
 P  dA
Bir bölgedeki ortalama yağış yüksekliği Por 
A
A
şeklinde hesaplanır.
Burada A bölgenin toplam alanını P ise herbir ölçekdeki toplam yağış
yüksekliğini simgelemektedir. Bölgeye yerleştirilen ölçekler ne kadar sık olursa
elde edilen sonuç o kadar doğru olur, çünkü topoğrafya, bitki örtüsü, göller
gibi etkenler yağış ölçeklerinin üniform dağılmasını önler. Ortalama yağış
yüksekliğinin hesabında Aritmetik ortalama, Thiessen Poligonları ve İzohiyet
yöntemi olmak üzere üç farklı hesap yöntemi vardır.
1. Aritmetik Ortalama Yöntemi: Bölge içerisinde yer alan bütün ölçeklerde
okunan değerlerin aritmetik ortalaması alınır. Yağış şiddetinin üniform
dağılmadığı hallerde bu yöntem doğru sonuç vermez. Yağış ölçeklerinin
üniform dağıldığı 500 km2’den küçük dağlık olmayan düz bölgelerde güvenle
kullanılabilir.
i N
Por 
P
i 1
N
i
N: Ölçek sayısı, Pi: Bir ölçekte okunan toplam yağış yüksekliği
8
2. Thiessen Poligonları Yöntemi:
Thiessen çokgeni
Bu yöntemde herbir yağış ölçeğine
B
A
bir ağırlık faktörü verilerek ölçeklerin
üniform olmayarak dağılması göz
C
önüne alınmış olur. Bölgeye yakın
D
E
olup bölge dışarısında yer alan
ölçeklerde hesaba katılır.
i N
Por
P A

A
i 1
i
i
i
Ai : Bir ölçeğin etrafındaki alan
Şekilde görülen Thiessen çokgenini oluşturmak için:
i-) Komşu istasyonlar düz çizgi ile birleştirilerek üçgenler elde edilir.
ii-) Her üçgenin ortasından bir dikme çizilir. Herbir ölçeğin çevresinde
bu dikmelerin meydana getirdiği çokgenin o istasyonda ölçülen yağışla
temsil edildiği kabul edilir.
Ağırlıklı ortalama esasına dayanan bu yöntem alanı 500 km 2-5000 km2
arasında olan bölgelerde dahi doğru sonuç vermektedir. Thiessen poligon
alanları
bir
defaya
mahsus
olmak
üzere
planimetre
yardımıyla
hesaplanmaktadır.
3. İzohiyet (Eş yağış Çizgileri) Yöntemi: Yağış yüksekliği aynı olan noktaları
150
125
100
birleştiren izohiyet adı verilen eğriler çizilir. İki
izohiyet arasında kalan noktalarda ortalama
değer kullanılır.
75
A
C
5
B
i N
D
Por
AP

A
i 1
i
i
i
E
9
Pi : İki ardışık izohiyet arasındaki ortalama yağış yüksekliği
Ai : İki ardışık izohiyet arasındaki alan
Şekildeki rakamlar eş yağış yüksekliklerini göstermekte olup birimi milimetredir.
İzohiyet yönteminde bir havzadaki istasyonların sayısı kadar istasyon yerlerinin
seçimide ortalama yağış yüksekliğini etkilemektedir. Göksu havzasında
istasyon sayısı 15 iken Por=126.25 mm, 21 iken Por=130.84 mm olmaktadır.
İstasyon sayısı aynı kalmak koşulu ile istasyon yerlerinin değişmesi sonucunda
Por1=119.25 mm, Por2=168.20 mm olarak hesaplanmıştır.
Orografik yağışın görüldüğü dağlık bölgelerde en iyi sonucu bu yöntem
vermektedir.
2.9 YAĞIŞIN YEREL DAĞILIMI
Yağış merkezinden uzaklaştıkça yağış yüksekliğinde meydana gelen azalma
yağış süresi arttıkça daha yavaş olur. Belli bir yağış süresi için yağış
yüksekliğinin merkezden uzaklaştıkça azalması Horton’a göre aşağıdaki
formüle göre bulunur.
n
P  P0 e kA
P0 = Merkezdeki yağış yüksekliği
P = Alanı A olan bölgedeki ortalama yağış yüksekliği
k, n = Herbir yağış süresi için belirlenmesi için gereken sabitler
P/P0
P/P0 : Noktasal yağışın yüzdesi
100
90
24
80
6 saat
70
3 saat
1 saat
60
50
Yağış süresi 30 dakika iken alanın
büyümesiyle
500
750
1000
oranı
hızla
azalırken yağış süresi 24 saate
çıkınca bu azalmanın çok yavaş
30 dak.
250
P/P0
A(km2)
olduğu görülmektedir.
1 günden kısa yağışlar için yağışın yerel dağılımı
10
2.10 Yağış yüksekliği-Alan-Süre Analizi
Bazı hallerde sadece toplam yağış yüksekliğinin yerel dağılımını bilmek
yetmez yağış boyunca zaman içindeki dağılımını da bilmek gerekir. Bu
amaçla şiddetli bir yağışın kayıtları aşağıdaki şekilde analiz edilir.
i. Bölgedeki yağış merkezlerinin çevresinde herbir izohiyetin içinde kalan
alan ölçülüp ortalama yağış yükseklikleri hesaplanır.
ii. Bütün istasyonlar için toplam yağış eğrileri çizilir. Herbir ölçekte 6 saatlik
basamakları olan toplam yağış eğrileri çizilir.
iii. Aritmetik veya Thiessen yöntemleriyle herbir yağış merkezinin çevresindeki
bölgeler için ortalama toplam yağış eğrileri elde edilir.
iv. Bu bölgelerin herbiri için 6, 12,...... saatlik yağış yüksekliği-Alan çizgileri elde
edilir. Çeşitli bölgeler için bulunan sonuçlar toplanır böylece o bölge için
maksimum yağış yüksekliğinin alana ve yağış süresine göre değişimini
gösteren grafikler elde edilir.
Yağış yüksekliği-Alan-Süre eğrileri:
P(mm
4
P3
2
P2
1
P1
A1
Yağış
A(km2
11
Alan sabit  t
P
Süre sabit  A
P
Yağış şiddeti-Süre-Tekerrür eğrileri:
i (mm/st)
25 yıl
i3
i2
15 yıl
i1
5 yıl
Tekerrür süresi (f)
Yağış süresi (t, st)
t
12
f sabit  t
i
t sabit  f
i
Download

2.1 giriş 2.2 yağışların oluşumu