ΣΘΣΛΟ ΜΑΘΗΜΑΣΟ: ΤΔΑΣΘΚΟΘ ΠΟΡΟΘ ΣΕΥΝΘΚΗ ΤΔΡΟΛΟΓΘΑ ΕΝΟΣΗΣΑ: ΕΞΑΣΜΘΘΔΘΑΠΝΟΗ ΟΝΟΜΑ ΚΑΘΗΓΗΣΗ: Θ. ΖΑΥΑΡΘΑ ΣΜΗΜΑ: Σκήκα Δηαρείξηζεο Πεξηβάιινληνο θαη Φπζηθώλ Πόξσλ ΑΓΡΘΝΘΟ
Άδεηεο Υξήζεο Τν παξόλ εθπαηδεπηηθό πιηθό ππόθεηηαη ζε άδεηεο ρξήζεο Creative Commons. Γηα εθπαηδεπηηθό πιηθό, όπσο εηθόλεο, πνπ ππόθεηηαη ζε άιινπ ηύπνπ άδεηαο ρξήζεο, ε άδεηα ρξήζεο αλαθέξεηαη ξεηώο.
Υξεκαηνδόηεζε Τν παξόλ εθπαηδεπηηθό πιηθό έρεη αλαπηπρζεί ζηα πιαίζηα ηνπ εθπαηδεπηηθνύ έξγνπ ηνπ δηδάζθνληα. Τν έξγν «Αλνηθηά Αθαδεκατθά Μαζήκαηα ζην Παλεπηζηήκην Παηξώλ» έρεη ρξεκαηνδνηήζεη κόλν ηε αλαδηακόξθσζε ηνπ εθπαηδεπηηθνύ πιηθνύ. Τν έξγν πινπνηείηαη ζην πιαίζην ηνπ Δπηρεηξεζηαθνύ Πξνγξάκκαηνο «Δθπαίδεπζε θαη Γηα Βίνπ Μάζεζε» θαη ζπγρξεκαηνδνηείηαη από ηελ Δπξσπατθή Έλσζε (Δπξσπατθό Κνηλσληθό Τακείν) θαη από εζληθνύο πόξνπο.
Τδαηηθνί Πόξνη Σερληθή Τδξνινγία ΘΕΡΟΘΕΟ ΖΑΥΑΡΘΑ Καζεγεηήο Παλ/κίνπ Παηξώλ Δπηθνηλσλία: +30 264107-4131 Ηιεθηξνληθό Ταρπδξνκείν: izachari@upatras.gr https://sites.google.com/site/zachariasierotheos/ Οκάδα καζήκαηνο: https://www.facebook.com/groups/oceanography.dpfp/
ΔΞΑΤΜΙΣΙΓΙΑΠΝΟΗ (Δ)
α) Οξηζκόο, βαζηθά θαηλόκελα 1. Η εμαηκηζηδηαπλνή Ε, είλαη ην κέξνο ησλ θαηαθξεκληζκάησλ πνπ επαλέξρεηαη ζηελ αηκόζθαηξα: είηε από εμάηκηζε από ηελ επηθάλεηα ηνπ εδάθνπο, από ηα πξώηα ζηξώκαηα ηνπ εδάθνπο, από ηηο ειεύζεξεο επηθάλεηεο ηνπ λεξνύ, από ην λεξό πνπ θαιύπηεη ηα θπηά θαηά ηε βξνρόπησζε, είηε από ηε δηαπλνή ησλ θπηώλ. Γειαδή είλαη νη θάζε είδνπο θπζηθέο πξσηνγελείο απώιεηεο ηνπ λεξνύ ησλ θαηαθξεκληζκάησλ, από εμάηκηζε ή δηαπλνή, πνπ επαλέξρνληαη άκεζα ζηελ αηκόζθαηξα.
Η εμαηκηζηδηαπλνή κεηαθέξεη πνζόηεηεο λεξνύ από ηελ επηθάλεηα ηεο γεο ζηελ αηκόζθαηξα, είλαη ην αληίζεην ηεο βξνρόπησζεο. Δίλαη επίζεο κεηαβνιή ηεο θαηάζηαζεο ηνπ λεξνύ (από πγξή ζε αέξηα) πνπ πξνθύπηεη κε ηελ πξνζζήθε ελέξγεηαο, ζεξκόηεηαο, ε νπνία αληαπνδίδεηαη κε ηελ επαλπγξνπνίεζε. Η εμαηκηζηδηαπλνή εθθξάδεηαη όπσο θαη νη πξνεγνύκελεο θάζεηο ζε όγθν m 3 ή % ή ζε ύςνο λεξνύ (mm).
2. Η εμάηκηζε γίλεηαη θπζηθά από επηθάλεηα πγξώλ θαη είλαη ε κεηαβνιή ηεο θαηάζηαζεο ηνπ λεξνύ από πγξή ζε αέξηα θάζε κε ηελ πξνζζήθε ελέξγεηαο. Η ελέξγεηα απμάλεη ηελ θηλεηηθόηεηα ησλ κνξίσλ ηνπ λεξνύ θαη έηζη απηά θηλνύληαη πξνο ηελ αηκόζθαηξα, ρσξίο λα επαλέξρνληαη πιένλ παξά ζαλ θαηαθξεκλίζκαηα. Σηε θύζε ε εμάηκηζε γίλεηαη από: - ηελ επηθάλεηα ηνπ εδάθνπο θαη ησλ πεηξσκάησλ, - ηελ επηθάλεηα ησλ θνξκώλ, ησλ θιαδηώλ θαη ησλ θύιισλ - ηελ ειεύζεξε επηθάλεηα ηνπ λεξνύ ηνπ πδξνγξαθηθνύ ζπζηήκαηνο.
Δμάηκηζε γίλεηαη επίζεο από ηα επηπόιαηα ζηξώκαηα ηνπ εδάθνπο ή ηνπ ππεδάθνπο, δειαδή εμαηκίδεηαη ην λεξό πνπ βξίζθεηαη κε ηε κνξθή πγξαζίαο ζην έδαθνο θαη ππέδαθνο κε απνηέιεζκα ηελ μήξαλζή ηνπ. Η ζπλερήο εμάηκηζε επηθέξεη βαζκηαία κείσζε ηεο πγξαζίαο θαη ζηε ζπλέρεηα απνμήξαλζε. Η πνζόηεηα πνπ ζα εμαηκηζηεί ξπζκίδεηαη θαη από ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ εδάθνπο όπσο ε θνθθνκεηξία, ην πνξώδεο, θιπ. Η εμάηκηζε πξαγκαηνπνηείηαη ζην κέγηζην βαζκό όηαλ ππάξρεη πιήξεο πξνζθνξά λεξνύ πξνο εμάηκηζε θαη παύεη όηαλ κεδελίδεηαη ε πξνζθνξά ηνπ λεξνύ.
3. Η δηαπλνή γίλεηαη από ηα θπηά θαη επαλαθέξεη ζηελ αηκόζθαηξα ηεξάζηηεο πνζόηεηεο πδξαηκώλ θαη ν ξόινο ηεο είλαη πνιύ ζεκαληηθόο γηα ην πδξνινγηθό ηζνδύγην. Υπνινγίδεηαη όηη γηα ηε δεκηνπξγία ελόο θηινύ μεξήο θπηηθήο νπζίαο πξέπεη λα δηαπλεπζζεί πνζόηεηα λεξνύ θπκαηλόκελε από 300-1000 ιίηξα.
Τν ξηδηθό ζύζηεκα ησλ θπηώλ αληιεί λεξό από ζεκεία πνιύ βαζύηεξα απ όηη ζα κπνξνύζε κόλν ε εμάηκηζε. Τν ηξηθύιιη κπνξεί λα θζάζεη βάζε κέρξη 15κ, ην ακπέιη κέρξη 6κ, ηα δεκεηξηαθά κέρξη 2κ, ελώ ην κήθνο ηνπ ξηδηθνύ ζπζηήκαηνο κπνξεί λα θζάζεη ηα 1000κ. Όζν απμάλεηαη ε πγξαζία ηνπ εδάθνπο, ηόζν απμάλεηαη ε έληαζε ηεο δηαπλνήο. Όηαλ ε πγξαζία ηνπ εδάθνπο κεησζεί πνιύ (νξηαθή ηηκή) ηόηε ην θπηό καξαίλεηαη θαη ε δηαπλνή κεδελίδεηαη.
4. Σηε θύζε δηαθξίλνπκε δύν θαηαζηάζεηο: Τελ θαηάζηαζε ζηελ νπνία ππάξρεη κεγάιε πξνζθνξά λεξνύ θαη αληηζηαζκίδεηαη ε εμαηκηζηδηαπλνή, νπόηε θαη απηή κπνξεί λα πάξεη ηε κέγηζηε δπλαηή ηηκή ηεο, γηα ηηο επηθξαηνύζεο θιηκαηηθέο ζπλζήθεο. -Σηελ πξαγκαηηθόηεηα ζηα εύθξαηα θιίκαηα, όπσο ζηελ Διιάδα, ηέηνηεο ζπλζήθεο κπνξνύλ λα ππάξρνπλ κόλν γηα πεξηνξηζκέλα ρξνληθά δηαζηήκαηα όπσο π.ρ. ν ρεηκώλαο θαη ζρεδόλ πνηέ ζπλερώο. -Η δπλεηηθή εμαηκηζνδηαπλνή (Δ Γ ) είλαη έλαο θιηκαηηθόο δείθηεο κηαο πεξηνρήο θαη δείρλεη ην όξην πνπ ζα κπνξνύζε λα θηάζεη ε δηαπλνή αλ ππήξρε ηερλεηή πξνζθνξά λεξνύ. Δθθξάδεη θπξίσο ζεξκνθξαζηαθέο ζπλζήθεο.
Τελ πξαγκαηηθή θαηάζηαζε πνπ είλαη ελαιιαγή κεηαμύ επαξθνύο πξνζθνξάο λεξνύ θαη πιήξεο έιιεηςεο λεξνύ. Σηα κεζνγεηαθά θιίκαηα αιιά θαη ζην ζύλνιν ησλ άιισλ πιελ ησλ πνιηθώλ, νη ζπλζήθεο δπλεηηθήο εμαηκηζηδηαπλνήο είλαη πνιύ πεξηνξηζκέλεο ρξνληθά. Η πξαγκαηνπνηνύκελε είλαη ε πξαγκαηηθή εμαηκηζηδηαπλνή (Ε Π ) θαη απηή καο ελδηαθέξεη ζην πδξνινγηθό ηζνδύγην. Σην Σρ.Α5.2 έρνπκε ζε γεληθέο γξακκέο ηε ζύλδεζε ησλ Ρ, Ε Δ, Ε Π, Θ, Q θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ πδξνινγηθνύ έηνπο.
β) Παξάγνληεο πνπ ξπζκίδνπλ ηελ εμαηκηζηδηαπλνή 1. Σε όηη αθνξά ηελ εμάηκηζε ππάξρεη ν λόκνο ηνπ Dalton: V = A (F k F a ) H όπνπ: V= ηαρύηεηα εμάηκηζεο (mm λεξνύ αλά κνλάδα ρξόλνπ), Α= ζπληειεζηήο πνπ εμαξηάηαη από ηε θύζε ηνπ πγξνύ, ηελ ηαρύηεηα αλέκνπ, ην πγξνκεηξηθό έιιεηκκα θιπ, F k = ε ηάζε ησλ θνξεζκέλσλ πδξαηκώλ, F a = ε πξαγκαηηθή ηάζε ησλ πδξαηκώλ ζηνλ αέξα, H= ε αηκνζθαηξηθή πίεζε.
- Έηζη από ηελ πξνεγνύκελε εμίζσζε πξνθύπηνπλ νη παξάγνληεο πνπ ξπζκίδνπλ ηελ εμάηκηζε: Η ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνύ θαη ηεο αηκόζθαηξαο Η ειηνθάλεηα Η ηαρύηεηα ηνπ αλέκνπ Η αηκνζθαηξηθή πίεζε θαη ην νμπγόλν Η πνζόηεηα ησλ πδξαηκώλ Η ρεκηθή πνηόηεηα ηνπ λεξνύ Η ηδηνκνξθία ηνπ εδάθνπο (βιάζηεζε, ιηζνινγία, πνξώδεο) Τα θαηαθξεκλίζκαηα (πνζόηεηα) θαη ε θαηαλνκή ηνπο ζην ρξόλν.
2. Όζνλ αθνξά ηε δηαπλνή, κεξηθνί παξάγνληεο πνπ ηελ επεξεάδνπλ είλαη: Η εμαηκηζηηθή δπλαηόηεηα ηεο αηκόζθαηξαο (νη πξνεγνύκελνη ηέζζεξηο πξώηνη παξάγνληεο) Οη θιηκαηηθνί παξάγνληεο πνπ δξνπλ ζηε δσή ησλ θπηώλ Η πγξαζία ηνπ εδάθνπο Η ππθλόηεηα ηεο βιάζηεζεο Τν είδνο ησλ θπηώλ Η ειηθία απηώλ Τα θαηαθξεκλίζκαηα θαη ε θαηαλνκή ηνπο ζην ρξόλν
γ) Μέηξεζε ηεο εμαηκηζηδηαπλνήο Η κέηξεζε ηεο εμαηκηζηδηαπλνήο είλαη πνιύ δύζθνιε ιόγσ ησλ πνιιώλ παξαγόλησλ πνπ ηελ ειέγρνπλ. Τα δηάθνξα όξγαλα (εμαηκηζίκεηξα) δίλνπλ απνηειέζκαηα πνπ δελ αληαπνθξίλνληαη ζηελ πξαγκαηηθόηεηα.
1. Άκεζεο κεηξήζεηο κπνξνύλ λα γίλνπλ σο εμήο: Με ηα ιπζίκεηξα: Με απηά κεηξάκε ηελ θαηείζδπζε, αιιά όηαλ γλσξίδνπκε ηα θαηαθξήκληζκα Ρ βξίζθνπκε ηελ εμαηκηζηδηαπλνή (Επ = Ρ - Θ) δνζέληνο όηη ε επηθαλεηαθή απνξξνή είλαη κεδέλ. Με ηε κέζνδν ηεο «δηαθύκαλζεο ηεο θαηαθόξπθεο δηαβάζκηζεο ηνπ πδξαηκνύ»: Πξόθεηηαη γηα κηα αξθεηά αθξηβή κέζνδν, αιιά ηδηαίηεξα πεξίπινθε. Απαηηεί επαίζζεηεο θαη καθξνρξόληεο κεηξήζεηο, πνπ γίλνληαη ζε εηδηθέο πεξηπηώζεηο έξεπλαο. 2. Έκκεζα κπνξνύκε λα ππνινγίζνπκε ηελ εμαηκηζηδηαπλνή από ηελ εμίζσζε ηνπ πδαηηθνύ ηζνδπγίνπ αλ γλσξίδνπκε ηνπο άιινπο παξάγνληεο.
δ) Σύπνη ππνινγηζκνύ ηεο εμαηκηζηδηαπλνήο Η εμαηκηζηδηαπλνή ζαλ κε ππνθείκελε ζε άκεζε κέηξεζε είλαη ν πην δπζθνινκέηξεηνο παξάγνληαο ηνπ πδξνινγηθνύ ηζνδπγίνπ. Γα ην ιόγν απηό έρεη πξνηαζεί ζσξεία εκπεηξηθώλ ηύπσλ. 1. Γηα ηε δπλεηηθή εμαηκηζηδηαπλνή ν ηύπνο ηνπ Thornthwaite: Ε Δ = 16 (10 Σ / Θ) 9 Ε Δ = ε κεληαία εμαηκηζηδηαπλνή, Σ= ε κέζε κεληαία ζεξκνθξαζία αέξα, Θ= ν εηήζηνο ζεξκηθόο δείθηεο όπνπ:
Ο ηύπνο απηόο είλαη πνιύπινθνο θαη δύζρξεζηνο. Με θάπνηεο όκσο παξαδνρέο ν ηύπνο απηόο δίλεη έκκεζα ηελ πξαγκαηηθή εμαηκηζηδηαπλνή. Δπεηδή ν ηύπνο ζηεξίδεηαη κόλν ζε κεηξήζεηο ζεξκνθξαζίαο έρεη πνιύ ελδηαθέξνλ. Παξ όιε ηελ πνιππινθόηεηά ηνπ ν ηύπνο κπνξεί λα εθαξκνζηεί απιά δηόηη ζε δηινγαξηζκηθό ραξηί ε εμίζσζε απεηθνλίδεηαη σο επζεία.
2. Γηα ηελ πξαγκαηηθή εμαηκηζηδηαπλνή Ε πνπ καο ελδηαθέξεη ηδηαίηεξα πξνηάζεθαλ εμηζώζεηο κε ηνλ παξάγνληα Ρ. Τύπνο Turc (1951): Ε= Ρ 0,9+Ρ 2 / L 2 E= εμαηκηζηδηαπλνή (πξαγκαηηθή) P= ην ύςνο ησλ εηήζησλ Ρ (θαηαθξεκλίζκαηα) L= 300 + 25 Τ + 0,05 Τ 3 T= κέζε εηήζηα ζεξκνθξαζία αέξα
Τύπνο ηνπ Coutagne (1954): Ε = Ρ ιξ 2 1 όπνπ: ι= 0,18 + 0,14 Σα. Τειηθά πξέπεη λα ζεκεησζεί ε ηδηαίηεξε βαξύηεηα ηνπ ηύπνπ ηνπ Turc
ε) ρέζε ύςνπο εηήζησλ θαηαθξεκληζκάησλ-εμαηκηζηδηαπλνήο Μεηξήζεηο ζε πνιιά ζεκεία ηεο γεο έδεημαλ: Όηαλ απμάλνληαη ηα θαηαθξεκλίζκαηα απμάλεηαη θαη ε εμαηκηζηδηαπλνή ηείλνληαο ζε κία νξηαθή γξακκή, πνπ εμαξηάηαη από ηε ζεξκνθξαζία. Η ηηκή απηή είλαη ε ηηκή ηεο δπλεηηθήο εμαηκηζηδηαπλνήο. Με ηελ αύμεζε ησλ θαηαθξεκληζκάησλ δελ απμάλεηαη ν ζπληειεζηήο πξαγκαηηθήο εμαηκηζηδηαπλνήο, όπσο ζπκβαίλεη κε ηελ θαηείζδπζε, αιιά ζπλήζσο κεηώλεηαη. Φαίλεηαη όηη δελ ππάξρεη γξακκηθόηεηα ζηα κεγέζε Ρ - Ε ζε αληίζεζε κε ηηο ζρέζεηο Ρ - Θ θαη Ρ - R.
Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την 1 η έκδοση. Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών, Ιερόθεος Ζαχαρίας, 2015. Ιερόθεος Ζαχαρίας. «ΤΔΑΣΘΚΟΘ ΠΟΡΟΘ ΣΕΥΝΘΚΗ ΤΔΡΟΛΟΓΘΑ». Έκδοση: 1.0. Αγρίνιο 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/env117 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού, Απαγόρευση Εμπορικής Χρήσης και Όχι Παράγωγα Έργα. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: -------- «Το υλικό της παρουσίασης προέρχεται από τις πανεπιστημιακές παραδόσεις του καθηγητή Ι. Ζαχαρία. Σε εικόνες, στις οποίες δεν υπάρχει αναφορά, αποτελούν δημιουργία του διδάσκοντα».