Ana Sayfa › Meteorolojik Bilgiler › e-Kütüphane
Birçok ülkede kar erimesinden oluşan akış geçerli kavramsal modellere dayalı olan tahmin yöntemleri kullanılarak yapılır (bkz: 6.3.3). Bu tür yöntemlerle, kar erimesinin tahminini yapmaya gözlemsel ve tahminsel meteorolojik veriler olanak sağlar. Kısa ve orta vadeli tahminler nehirler ve ovalar için mümkünken, Orta ve uzun vadeli tahminler dağlık alanlardaki akışlar için mümkündür. Mevsimlik hacim tahminleri ova ve dağ havzaları için hazırlanmış olabilir, kar erimesinden oluşan yüzeysel akış toplam akımın önemli bir kısmını buradan üretir.
Kar erimesinden akış, ılıman ve soğuk iklimlerde ve dünyanın en büyük nehirlerinin bulunduğu tropikal bölgelerde bile ova nehirlerinin akış rejiminin karakteristik bir özelliğidir. Birçok nehirlerin kar erimesi akışı yıllık akış miktarının yüzde 50–70 denk gelirken kuru bölgelerdeki nehirlerde bu oran yıllık yüzde 80–90 cıvarına çıkabilmektedir. Akış tahminleri, rezervuar yönetiminde kullanılan, enerji üretimi, kamu işleri ve arazi geliştirme ve planlama konularında verim elde etmek için kullanılılır. Bunun sonucunda, kar erimesi hidrolojik modeller bir dizi oluşturmak veya pik akımları ve mühendislik tasarımı ve rezervuar yönetim amaçlı birimlerin tahminine odaklanarak kar erimesinden akış tahminlerini elde etmek için geliştirilmiştir.
Kar erimesi sırasında ova ve dağ nehir havzaları içinde yüzey akışını düzenleyen süreçlerin çoğu benzerdir, örneğin kar erimesi, kar suyu tutma, bir havzaya kar erimesinden olan giriş, kar erimesi yüzey akış kayıpları, çıkışta kar erimesi akışı için bir saatlik gecikme ile havzadaki su verimi. Ancak süreç ile işlemler bazı durumda iki farklı şekildedir. Örneğin, kar ve serbest sudan oluşan karsuyu yüzey akış kayıplarında yıldan yıla olan farklılıklar düz bölgelerindeki dağlık nehir havzaları içinde önemli ölçüde daha fazladır. Daha da önemlisi, yüksek kabartma bölgelerde karla kaplı alanların dağıtılması ile kar miktarının dağıtılması ve simülasyonunda eğimden dolayı dağılımların önemi çok farklı bir rol oynamaktadır.
Ova havzaları arası toplam kar erimesinden oluşan yüzeysel akış kar erimeye başladığı andaki kar örtüsünün su eşdeğerine bağlıdır – kar erimeye başladıktan sonta yağış hacmi oluşur – ve nehir havzası boyunca kaybedilen su miktarı sızma ve buharlaşmayla bağlıdır. Birinci faktör, belli bir dereceye kadar ölçüm tarafından belirlenebilir; Ancak bu ölçümler büyük ölçüde araziye bağımlı değildir (Bu kılavuzun Cilt I, Bölüm 3, bakınız). İkinci faktör, yağış miktarı ve sonraki akış dönemindeki su kayıpları, ya olasılıksal veya klimatolojik ortalama değerleri kabul ederek, bir tahmin yöntemi ile ele alınması gerekir. Kısa vadeli tahminler için sayısal hava tahmini kullanma imkanlarını zorlayarak meteorolojik tahminlere uygun bir seçenek haline gelmektedir. Üçüncü faktör, havzada kar erimesinden akış kaybı olmayan kılcal büyük üst toprak tabakası gözenekleri de dahil olmak üzere, toprak ve yüzey-depresyon depolama sızma kapasitesi tarafından kontrol edilir. Buharlaşma kayıpları nispeten küçüktür ve yıldan yıla çok az değişiklik gösterir. Kar örtüsünün birikimi ve erimesi, özellikle baharın çözülme sırasında sırayla taşkın önleme ve hidroelektrik üretimi bakımından önemli günlük hidrolojik tahmin sistemleri için son derece yararlı bir girdidir. Bir havza içinde ölçme ve kar dağıtım karakterizasyonu sonraki eriyik tahminini yapabilmek için çok önemlidir.
Bu kılavuz Cilt I, Bölüm 3, havza bazlı kar durumu değerlendirmeler genellikle kar anketleri ve kar ders ve bir kural haline gelmiş olan az yada hiç erimenin olmadığı yerlerde yüksek kabartma bölgelerinde kar içerisindeki yükselmeler ve maruz olduğu zirve birikimi kadar erime sağlanır. Alçak kabartma bölgelerde hafif olarak, bu araştırmaların belirli bir havza içinde ortalama kar koşullarını temsil etmesi gerekir ve düzgün doğal peyzaj çeşitliliğini tasvir edebilmek için çeşitli manzaralar üzerinde gerçekleştirilmesi gerekmektedir.
Kar erimesi döneminde toprağın su infiltrasyonu toprak koşullarına bağlı olarak yıldan yıla büyük ölçüde değişen bir faktördür. İnfiltrasyon donmuş toprak ve suyun toplam miktarının içine sızma oranı, donma derinliği, suyun sıcaklık, dondurmadan önceki toprak nem içeriği ve toprakğın fiziksel özelliklerine bağlıdır. Depresyon depolama kapsadığı alanın büyüklüğü bu çukurluklar doldurmak için gerekli olan su derinliği, dağılım fonksiyonlarını matematiksel olarak ifade edilebilir. Bu gibi işlevlerin her bir nehir havzası için nispeten istikrarlı özellikleri vardır.
Kısa ve orta vadeli kar erimesinden oluşan yüzeysel akış tahminleri büyük nehir havzaları için aşağıdaki şekilde geliştirilebilir:
(a) Ova nehir havzaları hidrometeorolojik bakımdan homojen olduğu varsayılan küçük kımi havzalara ayrılır, küçük kısmi havzaların her bir için 15 000 km2 alanlardan oluşan ve nehir sisteminin üst kısmına kadar ulaşacak şekilde bölümlere ayrılmıştır;
(b) Dağlık havzaları, denizden olan yüksekliğe göre bölgelere ayrılmıştır. Bölgelerin sayısı baş ve nehir ağız sisteminin yanı sıra, hidrometeoroloji koşullarının arasındaki değişkenliği ile yükseklik farkına bağlıdır. Bazı hidrologların deneyimi, bu gibi bölgeler için en uygun yükseklik aralığı 200-400 metre aralığında iken bölgelerin sayısı yaklaşık 20 civarındadır;
(c) Modellerin, önceki yıllara ait hidrometeorolojik verilerle kalibre edilmesi;
(d) Dağlık alanlarda bir alt tahmini noktaya yönlendirilir olması için tahmin, kısmi havzaları veya irtifa bölgeleri için yapılır (bakınız 6.3.5).
Kar erimesinden akış, uzun vadeli tahminler için bir yöntem bulmak amacıyla su dengesi ile ilgili ilişkiler kurmak gereklidir. Bu aşağıdaki görevlerden önce gelmelidir:
(a) Topoğrafya, arazi örtüsü dağılımı ve toprak yapısı gibi nehir havzası ile ilgili özelliklerinin belirlenmesi;
(b) Toprak tarafından emilen su miktarının ve drenajı alanı biçimininde muhafaza edilen yüzeyin tüm faktörlerin belirlenmesi;
(c) Nehir havzasında su kaybının ölçümündeki yıldan yıla değişebilen faktörlerin neler olduğunun belirlenmesi;
(d) Kar erimesinden sonra ortaya çıkan yağışın kar erimesinden oluşan yüzeysel akış ile bağlantılı olarak rolünün ve böylece yağış değişkenliğin olasılığı belirlenmesi;
(e) Kar-su eşdeğeri ve yağış için akım verilerinin doğruluğunun belirlenmesi.
Kar erimesinden oluşan yüzeysel akış tahminleri ve sonraki karsuyu akış dönemin olasılıksal temsilcisi olan veri ve/veya sayısal meteorolojik tahminleri dahil olmak üzere geliştirilmiş olabilir.
Toplam kar erimesinden oluşan yüzeysel akış Qn ve ovalık alanlar için kar-su eşdeğeri arasındaki ilişki teorik olarak ifade edilebilir:
Burada wn kar-su eşdeğeridir ve f kar erimesi dönemindeki toplam sızıntıdır, her ikiside milimetre olarak ifade edilmiştir. Fonksiyonu ƒ(yd) su derinliğine bağlı olarak bölgede dağılımın fonksiyonudur, (yd), bu nehir havzası yüzeyi üzerindeki doldurulması gereken çukurluklar. Sızmanın bulunmaması durumunda veya onun yoğunluğu potansiyel kar erimesi oranından daha büyük olduğu durumda aşağıda 7.12 deki basitleştirilmiş denklem geçerli olabilir.
Bu durumda, akış kar su eşdeğeri ve havza sızma kapasitesinin bir fonksiyonu olur.
Mevsimlik kar erimesinden oluşan su miktarının akışa katkıda bulunan toplamı olarak her yıl için hesaplanır:
Burada kış sonunda havza için ortalama kar-su eşdeğeridir ve akış süresi boyunca ortalama yağış eşdeğerdir, her ikiside milimetre olarak ifade edilmiştir.
Havza için ortalama kar-su eşdeğeri ya bir aritmetik ortalama şeklinde veya ağırlıklı ortalaması şeklinde hesaplanabilir. Aritmetik ortalama metodu, havzadaki kar ölçüm istasyonlarını sayısının yeterince çok olduğu ve bu istasyonların mekansal dağılımının standartlara göre yeterince iyi olduğu zaman kullanılabilir. Ağırlıklı ortalama yöntemi gözlem noktalarının dağılımı düzensiz yayıldığı durumlarda ve/veya kar örtüsünün dağılımının düzensiz olduğu durumda kullanılır. Kar-su eşdeğerinin ağırlıklı ortalama yöntemiyle hesaplamak için, bölgede ortalama kar örtüsü dağılımını gösteren bir harita çizilir.
Bölgelerde bir çözülme kışın olabilir, burada bir buz kabuğunun çoğunu yerde oluşturur. Eğer böyle kabuklar içinde bulunan su miktarı ölçümleri varsa, kar-su eşdeğer eklenmesi gerekir. Çoğu zaman, özellikle kışın, nehir havzası toprak nemi koşullarının doğrudan belirlenmesi yeterli veri olmaması nedeniyle mümkün değildir. Bu yüzden dolaylı endeksin çok yaygın olarak kullanılmasının ana nedenidir.
Kuru bozkır bölgelerinde, yağış ve buharlaşma arasındaki farkı potansiyel sızma oranı karakterize etmektedir. Her yıl sonbaharda toprak nem içeriği eşit veya daha büyük tarla kapasitesi fazla olan nemli orman bölgesinde, bu fark bir bütün olarak havzanın depolamasında değişiklikler gösterir. Geç sonbahar yağışlarından kaynaklanan akış da bu bölgelerde nehir havzalarının saklama kapasitesinin bir göstergesi olarak da kullanılabilir.
Dağlık alanlarda, toprak ve yükseklik aralığı nedeniyle buralarda iklim toprak ve bitki dokusunda önemli farklılıklar olması eğilimindedir. Bu özellikleri, kar erimesinden oluşan akışın ve akarsuların akış rejiminin niteliğini belirler. Bu nedenle, bir dağ havzasının en önemli özelliği alansal yükseklik dağılımıdır. Akışların ana kaynağı mevsimsel kardan kaynaklanır, soğuk sezonda dağlarda biriken karların sıcak sezonda erimesinden kaynaklanmaktadır.
Kar erimelerinin başlangici ve sonuçlanma zamanı arasında uzun sürenin olması nedeniyle, dağ nehirlerinin mevsimsel akışlarının uzun vadeli tahminlerini yapabilmek mümkündür. Bu türden tahminler için en uygun koşullar mevcuttur, burada akışın ana kaynağı mevsimlik kardır ve yaz yağış miktarının etkisi nispeten daha küçük olaktadır.
Dik yamaçlar, kayaçlar ve dağlık havzaların geniş yüksek geçirgen moloz katmanları ve yarıklar içindeki katmanlar üzerinden olmak üzere suyun farklı şekillerdeki kaba moloz yüksek geçirgen çöküntüler içindeki kanalarında yolunu bulduğu koşulları yaratmaktadır. Bu koşullar altında su kayıplarında yıldan yıla büyük ölçüde değişikliler yoktur ve mevsimlik akış ile havzadaki kar miktarı arasında iyi bir ilişki olmalıdır. Birkaç yıllık ölçümlerin mevcudiyetine bakılarak deneysel olarak bu ilişki kurulabilir. Ancak uygulamada, bu tür ilişkilerin belirlenmesi genellikle zordur.
