Evaporation & Transpiration الباب الرابع البخر والنتح Evaporation & Transpiration

البخر والنتح البخر:Evaporation هو تحول المياه من الحالة السائلة الى الحالة الغازية وانتشاره في الهواء الجوي. النتح:Transpiration هو العملية التي من خلالها تنزع النباتات الرطوبة من التربة وتطلقها الى الهواء كبخار. ** تقريبا ثلثي التساقطات الذي يصل الى سطح الأرض يعود للهواء الجوي مرة أخرى من خلال العملية المشتركة لكل من البخر والنتح والتي يطلق عليها بخر – نتح. التسامي:Sublimation هو التحول المباشر للمياه من الثلج أو الجليد الى بخار ماء.

العوامل المؤثرة في البخر والبخر-نتح 1- الاشعاع الشمسي.Solar Radiation 2- درجة الحرارة المحيطة بالهواء وسطح الماء.Temperature 3- الرياح.Wind 4- الرطوبة النسبية. Relative humidity

قياس البخر طرق قياس البخر: 1- معادلة التخزين:The Storage Equation 2- أوعية البخر:Evaporation Pan أ- حوض البخر القياسي. ب- أحواض البخر البريطانية. 3- المعادلات التجريبية. 4- معادلة Penman

1- معادلة التخزين S Q ±D± Δ+ P = E يمكن حساب البخر من سطح خزان عن طريق دراسة الميزانية المائية أو الاتزان الطاقي للخزان. يتم كتابة معادلة التخزين بدلالة أحجام المياه الداخلة على الخزان أو المغادرة له خلال فترة من الزمن. S Q ±D± Δ+ P = E Where: P: Precipitation. E: Evaporation. Q: Net surface flow out of the reservoir. D: Subsurface drainage. ΔS: Increase in Storage.

يمكن حساب التساقطات P وصافي الجريان السطحيQ بدقة. يوجد صعوبة في قياس الصرف تحت السطحي Dوالزيادة في التخزين ΔS. لحل مشكلة الصعوبة بالنسبة ل ΔS فاننا نأخذ القياسات على فترات زمنية طويلة مثلا سنة ويكون منسوب المياه في الخزان عند بداية فترة القياس هو نفسه عند نهاية الفترة وبالتالي يكون ΔS = صفر وتحذف من المعادلة. بالنسبة لقياس الصرف تحت السطحي يكون أكثر صعوبة حيث يتم تقديره عن طريق قياس نفاذية التربة ومنسوب المياه الجوفية. دقة قياس البخر من هذه المعادلة تصل الى 10%.

أنواع أوعية البخر:Evaporation Pan Types 2- أوعية البخر تعد أوعية البخر أبسط الطرق الحقلية لقياس البخر. تعتبر رخيصة نسبيا ومن الممكن التحكم في جميع عناصر معادلة التخزين عدا البخر فانه يمكن الحصول على قياس مباشر وواضح للبخر. أنواع أوعية البخر:Evaporation Pan Types 1- حوض البخر القياسي: يوجد في أمريكا الشمالية، قطره 4 قدم وعمقه 10 بوصة. يوضع بحيث ترتفع قاعدته 6 بوصة فوق سطح الأرض بحيث يكون سطح الماء في الحوض في حدود 2-3 بوصة من حافة الحوض.

2- أحواض البخر البريطانية: تكون مربعة بطول 6قدم وبعمق 2قدم وتوضع بحيث يكون حافة الحوض أعلى من مستوى سطح الأرض المحيطة ب3 بوصة. ** معامل الحوض:Pan Coefficient هو معامل أقل من 1 يتم ضربه في قيمة البخر المقاس من الحوض نظرا لأن الكمية الصغيرة من المياه في حوض البخر تكون معرضة للطاقة الداخلة في صورة حرارة أكثر بكثير من الكتلة الكبيرة من المياه الموجودة في البحيرة، يكون البخر المقاس من حوض البخر يميل لأن يكون أكبر الى حد ما من البخر الفعلي من البحيرة.

3- معادلات البخر التجريبية Evaporation Formulas الصورة العامة للمعادلات التجريبية هي: E = (es – ea) f(u) E: evaporation es: saturation vapor pressure at water surface temperature. ea: vapor pressure of air. f(u): function of wind speed at a specified distance above the water surface. نظرا لأن هذه المعادلة تجريبية، فانه يجب تحديد دالة سرعة الرياحf(u) لكل مكان على حدة وأن المعادلة المستنتجة لمكان ما عادة ما تكون غير قابلة للتطبيق لمكان آخر.

على سبيل المثال: المعادلة المستنتجة لحساب البخر في بحيرة هفنر بالولايات المتحدة تأخذ الصورة: E = 0.122 (es – ea) u هذه المعادلة تعطي البخر من البحيرة بوحدات مم/يوم، لقيم ضغط البخار المقاسة بوحدات ميللي بار،على ارتفاع 2 متر فوق سطح الماء، وسرعة الرياح بوحدات متر/ثانية مقاسة على ارتفاع 4 متر فوق السطح.

4- Penman's Equation E = evaporation in mm/day.  = slope of the saturation vapor pressure curve versus temperature. ﬠ: constant = 0.66 H= net radiation exchange measured in equivalent millimeters of evaporation / day. Ea = evaporation over open water per unit time (mm/day) assuming surface temperature and air temperature are equal.

Δ = (0.00815 * Ta + 0.8912)7 Ea = (es - ea)0.88 (0.42 + 0.0029 VP) RA : هو الاشعاع الشمسي اليومي بوحدات (كالوري/سم/يوم) Ea = (es - ea)0.88 (0.42 + 0.0029 VP) Vp:هي سرعة الرياح بوحدات كم/يوم على ارتفاع 15 سم فوق السطح

(es-ea) = 33.86 * {(0.00738Ta + 0.8072)8 – (0.00738 Td + 0.8072)8} ** هذه المعادلة مستنتجة على أساس أن كل من درجة حرارة الهواء وسطح الماء متماثلة. وهذه الفرضية تكون صحيحة فقط عندما تكون البحيرة ضحلة جدا أو عندما يحدث البخر من شئ ما مثل حوض البخر. ** لتطبيق نتائج هذه المعادلة لبحيرة طبيعية فان الأمر يتطلب ضرب قيمة البخر المحسوب من المعادلة بمعامل الحوض.

البخر - نتح Evapo-transpiration البخر:Evaporation هو تحول المياه من الحالة السائلة الى الحالة الغازية وانتشاره في الهواء الجوي. أي انتقال الماء من سطح المسطحات المائية والتربة الى الهواء الجوي. النتح:Transpiration هو العملية التي من خلالها تنزع النباتات الرطوبة من التربة وتطلقها الى الهواء كبخار. ** عندما تكون الأرض مغطاة بالنباتات يكون من المستحيل فصل البخر عن النتح ولذلك يتم ربط العمليتين معا.

Potential Evapo-transpiration البخر – نتح الأقصى Potential Evapo-transpiration هو معدل البخر – نتح المحدد أساسا بالظروف الجوية من أرض ممتدة مغطاة تغطية كاملة بالعشب القصير النشط النمو وهذه الأرض لا تعاني نقصا في الرطوبة الأرضية. أي أن البخر – نتح الأقصى يقترب من بخر الماء الحر من سطح مائي مكشوف مع افتراض تشابه تأثير الظروف الجوية والعوامل المناخية.

البخر - نتح Evapo-transpiration نظرا لضآلة كمية المياه التي تستهلك في بناء أنسجة النبات بالنسبة لكمية المياه التي تفقد في النتح يتم عادة اهمال كمية المياه اللازمة لبناء أنسجة النباتات عند دراسة الاستهلاك المائي. أي يمكن التعبير عن الاستهلاك المائي للنبات بكمية البخر - نتح للنبات.

البخر – نتح Evapo-transpiration Atmosphere Available water resources Available energy resources Evapotranspiration Soil Vegetation Free surface water

Thank you

Quiz 1- أشرح العوامل التي تؤثر على كل من عمليتي البخر والبخر-نتح. 2- أشرح المقصود بالبخر – نتح الأقصى. 3- أشرح الأسباب التي تؤدي الى أن يكون التبخر من حوض بخر قياسي يكون دائما أكبر من التبخر الفعلي من بحيرة مجاورة له.