b-)İnfiltrasyon ve hidrograflar

İnfiltrasyon

İnfiltrasyon:Zemin içine  suyun  girişidir.

Akımın genel mekanizmalarının sınıflaması (Beven 2000):

HİDROGRAFLAR:

Hidrograf: Zamana (x-axis) bağlı Akım (y-axis) değişimini gösteren bir grafiktir.

1-)Yıllık Hidrograf:Yılın her günü için pik akışları gösteren bir diyagramdır.

2-)Fırtına veya taşkın hidrografı:Eğer hidrograf tek bir yağış içerisindeki yağış piklerinin göstermesine denir.

İnfiltrasyon miktarına etki eden faktörler çoktur.Bunlar ;

• Önceki Nem içeriği
• Zemin dokusu
• Kompaksiyon ==> İnfiltrasyonu azaltır.
• Bitki örtüsü ==>İnfiltrasyonu artırır
• Topoğrafya,  toprak yüzeyinin eğimi
• Yüzeyin engebeliliği
• İnsan aktivitesi

Porozite = Zemin içerisindeki açık boşlukların miktarıdır. N=Vv/Vt x100

3-)Yeraltısuyu :

a-)Yeraltısuyu besler

• Kök zonunu geçerek süzülen sulardır.
• Batan akarsular (genellikle kurak bölgelerde)
• Bu durum genellikle akış patikasının aşağı doğru olduğu durumlarda gerçekleşir.

b-)Yeraltısuyu akarsuyu besler:

• “Çıkan” akarsular (genellikle nemli bölgelerde olur)

c-)Yeraltısuyu boşalır:

• Kaynaklar (Springs)
• Göller ve denizlere
• Bu genellikle yatay akım süreçleridir

Yüzeysel akış-Sellenme (Surface Runoff):

• Yağış sularının tamamı yeraltına süzülemez, bu durumda yüzeysel akışa geçer.
• Kanallar, dereler, çaylar, küçük ve büyük akarsular ve nehirlere ulaşırlar.
• Nehrilerde genellikle denizlere akar.

İçe Akış (Interflow):

• Yatay akış suyu çabucak su haznelerine ulaştırır.

Infiltrasyon Denklemleri:

1.Philip denklemi:

Başlangıç anında t=0
• fp(t) = 0.5st-1/2 + A ve F(t) = st1/2 + At Burada  s sorptivity,    s=F/t1/2    A  sabit ise 
Uzun dönemler için;
• fp(t) = 0.5st-1/2 + K and F(t) = st1/2 + Kt   K – hidrolik konduktivite , Göllenme şartları altında Ks eşittir.
Uzun dönemlerde  fp=K dir .

2. Horton denklemi:

 f_p=f_c + (f_o-f_c)e^−βt

Burada;

· fp = infiltrasyon kapasitesi

· fc = son infiltrasyon kapasitesi

· fo = içsel infiltrasyon kapasitesi

· β = fp (1/saat) sabit azalma miktarı

· t = time (hr)  

3 parametrenin bulunması gerekir: fc, fo, ve β.

3-) Green & Ampt Denklemi:

fp = K(Ho+Sw+L)/L

· K = geçiş zonunun hidrolik konduktivitesi

· Ho = yüzeydeki göllenmiş akım derinliği

· Sw = etkin emme ıslak bölgede

·  L = Islak ön yüzeyin derinliği

Gömülü akım (Interflow):Doygun zona ulaşmadan sığ zemin kuşağı içerisindeki suyun akışına denir.

Arazi akışı veya Yüzeysel akış (Overland flow): Arazi üzerindeki suyun en yakın kanala kadarki hareketidir. (Çay,dere, akarsu, vb)

Taban akışı (Baseflow): Bir akarsuyun,yeraltısuyundan,zeminden veya bir kaynaktan beslenen kısmına denir .

c-)Akarsular ve Drenaj Sistemleri

Suyun akışı:Katman akışı olarak başlar.

• İnfiltrasyon kapasitesi ile kontrol edilir
    -Yağışın şiddet ve süresi
    -Zeminin yağış öncesi ıslaklık durumu
    -Zeminin dokusu
    -Arazinin (Topoğrafyanın) eğimi
• Doğal bitki örtüsünün kapladığı alanlar

AKARSU-STREAMS: Akarsu (stream) sınırlanmış bir akım kanalından akan yüzeysularına denir.

TAŞKINOVA:Taşkınovası (floodplain) akım kanalını çevreleyen düz arazilerdir.

 Akarsu Şekilleri:

• Akarsu bir su gövdesidir:Doğal geçitler boyunca  aşağı doğru akar Tanesel parçacıklar ve çözünmüş maddeleri asılı halde taşır.
• Bu geçitlere akarsuyun kanalı denir.
• Yükleri, sedimenler ve çözünmüş maddelerdir.
• Akarsu kıyısı üzerinde bir noktadan birim zaman aralığında geçen su miktarına Akarsuyun Boşalımı denir.

Akarsu akımı ve boşalım: Herhangi bir akarsuyun akımı onun gradyanına bağlıdır.
GRADYAN :Bir akarsuyun rotası üzerindeki  düşüm uzaklığıdır.

Gradiyan: topografya’ya bağımlıdır.

d-)Akarsu Kanalları (Stream Channels)

• Bir akarsuyun boşalımı sürekli olarak yağışlardaki değişime ve kar erimesine bağlı olarak değişir.
• Yük ve boşalımdaki değişme, akarsu kanallarının şeklinin ve oryantasyonunun  sürekli olarak değişmesine neden olur.
• Bir kanalı karakterize etmenin iki yolu vardır;

1-)Kesit şekli (Cross-Sectional Shape):Bir kanal içerisinde hareket eden suyun hacmi aşağı doğru arttığından dolayı, kanal genişliğinin kanal derinliğine oranı akarsu aşağıya doğru artarak değişmesidir.

Boşalım, Hız, ve kanal tipi arasındaki ilişki aşağıdaki formülle ifade edilir:

Kesit şekli = kanal genişliği

                     kanal derinliği

2-)Uzunluk Profili (1):

• Akarsuyun gradyanı akarsuyun rotası boyunca bilinen bir mesafedeki yükselti farkıdır.
• Gradyan akarsu boyunca (aşağıdoğru) azalır.
• Akarsuyun Uzunluk Profili, onun kaynağında ağzına akarsuyun yüzeyi boyunca çizilen bir çizgidir.

Uzunluk profili (2):Uzunluk Profili her zaman yumuşak bir eğri değildir. Çünkü, gradyanda düzensizliklere neden olan etkenler vardır. Bunlar;

• Sert kayaçların akarsu yatağını oluşturması.
• Heyelanlar (Landslides).
• Lav akıntıları (Lava flows).
• Barajlar (Hydroelectric dams).

Akarsu Dinamikleri:

• Başlangıçta su, geniş ince katmanlarda aşağı doğru akmaya meyillidir. 
• Bu süreç Yüzeysel-karasal akış (Overland flow) olarak bilinir.
• Kısa bir mesafede Karasal akış hareketinden sonra, iyi-tanımlanmış kanallar içerisine konsantre olmaya başlar.
• Buna da akarsu akışı (streamflow) denir.

KRİSTALOGRAFİ

Kristalografi : Kristalleri şekilsel olarak anlamaya çalıştığımız daldır.
Bir maddenin mineral denilebilmesi için ;

1. Doğal olması
2. İnorganik olması
3. Sembolik bir kimyasal formül ile ifade edilebilir olması
4. Genelde katıdır.
5. Maddece homojen olması gerekmektedir.

Mineral: Doğal yollarla oluşmuş inorganik süreçlerin ürünü olan sembolik bir kimyasal formüş ile ifade edilen genelde katı maddece homojen olan varlıklara denir.

Kristal: Kendisini oluşturan atomsal yapı taşlarının uzayın her üç doğrusunda kurallı dizilmiş  ve periyodik tekrarlanmış katı maddelere denir.
Atomsal yapı taşları : Atomlar,iyonlar,moleküllerdir.

Mineral ve kristal arasındaki temel fark ;

Mineral:                                                                     Kristal
1-) Sadece inorganik süreçlerde olabilirler      1-) İnorganik ve organik olabilirler.
2-) Doğal olmalıdır.                                          2-) Doğal veya yapay olabilirler.
Bir Kristal kafesi-Kristal de;

• Nokta dizisi gerçek kristallerde kenarlara
• Ağ düzlemi gerçek kristallerde yüzeylere
• Kristalin kendisi  uzay kafesinin kendisine denk gelir.

İyon:Elektron almış veya vermiş atomsal yapı taşlarına denir.Elektron alan (-) gösteren AYT lere Anyon ,Elektron veren (+) gösteren AYT lere Katyon denir.

Periyot: Mekanda ve zamanda birşeyin belirli zamanda tekrarlanmasına periyodik tekrarlanma denir.Bunun biriminede Periyot denir.

Özdeş Atomsal yapı taşları : Paralel ötelemelerle cins ve çevrece üst üste çakışabilen atomsal yapı taşlarına denir.
==> Farklı kristal sistemlerini belirleyen periyodik tekrarlanmalardır.

 
• a=b=c
• a=b≠ c
• a≠ b≠ c≠ a

Uzay(Uzay parçası): Üç boyutlu olan her türlü mekana denir.

Peryot(Özgün uzaklık):Herhangi bir kristal kafesinde uzayın herhangi bir doğrultusu boyunca yer alırken birbirine en yakın atomsal yapı taşları arasındaki uzaklığa denir.

a-)Eksen Sistemleri ( Kristal Sistemleri)

1-) a=b=c ; α=β=γ=90°                                                Kübik sistem

2-) a=b≠c ; α=β=γ=90°                                                Tetragonal sistem

3-) a≠ b≠ c≠ a; α=β=γ=90°                                          Ortorombik sistem

4-) a≠ b≠ c≠ a ;  γ=90° , α=90° , β≠ 90°                      Monoklin sistem

5-) a≠ b≠ c≠ a ; α≠ β≠ γ≠ 90°                                      Triklink/Triklin sistem

6-) a=b=c ; α=β=γ≠90°                                                Romboedrik sistem

7-) a₁= a₂= a₃≠c=120° ;  a₁c = a₂c = a₃c=90°            Hegzegonal sistem

b-)Birim Hücre

Birim Hücre : Ait olduğu kristal kafesinin tüm simetri özelliklerini ve köşelerinde özdeş atomsal yapı taşları bulunduran 3 boyutlu yapıya birim hücre denir .

- Birim hücrenin parametreleri ; eksenler , boyutları ve periyottur .4 tip Birim hücre vadır ;

1-) Sadece köşelerinde atomsal yapı taşları bulunduran birim hücre ( P birim hücre)

2-) Köşelerinde ve tüm yüzeylerinin ortasında atomsal yapı taşları bulunduran birim hücre ( F birim hücre)

3-)Köşelerinde ve hacim merkezinde atomsal yapı taşları bulunduran birim hücre ( I tipi birim hücre)

4-)Sadece taban ve tavanında atomsal yapı taşları bulunduran birim hücre ( C birim hücre)
-Küpsel bir basit hücrede kristal kafesinde bir köşede bulunan AYT aynı anda 8 birim hücre tarafından kullanılır.

• Küpsel bir p birim hücresine ait toplam AYT sayısı = 1/8 x 8 = 1

1/8 = Bir kübün köşesindeki ortak kullanılan AYT dir.

8 = Bir kübün köşelerindeki toplam AYT sayısıdır.

• Küpsel bir F hücresinde toplam AYT sayısı = (1/2 x 6) +1= 3+1=4
• 
  
• Küpsel bir I hücresinde ait AYT sayısı = (1/8 x 8)+(1/1) =1+1=2

c-)Simetri Elemanları ve Kristal Sistemleri

Simetri Elemanları :

Simetri ekseni : Bir kristal, içinden geçen bir doğru çevresinde 360°  döndürülüp gözlemlenirse ve kristal bir kaç defa aynı görüntüyü alıyorsa bu doğru simetri eksenidir.

Simetri düzlemi: Düşünülen bir düzlemle, ikiye bölünmüş bir kristalin parçaları aynada yansıyan bir şekil gibi birbirlerinin aynısı ise bu düzlem simetri düzlemidir.

Simetri merkezi : Bir kristal içindeki bir noktadan , iki tarafa doğru uzatılan doğruların her biri o noktodan başlayarak eşit uzaklıklarda kristalin aynı değerli unsurlarına rastlıyorsa bu nokta simetri eksenidir.

Burgu ekseni :Kristal sistemlerinin kaç dönüşlü olduğunu belirten sayı sıfatına sahiptir.

Kristal sistemleri ;

Kübik sistem :  4/m 3 2/m
Tetregonal sistem:4/m 2/m 2/m
Ortorombik sistem : 2/m 2/m 2/m
Hegzegonal sistem : 6/m 2/m 2/m

m=simetri düzlemi ; rakam ise ; dönüş sayısını temsik etmektedir.

Kristal yüzeyleri - kristal eksenleri arasındaki ilişkiler ;

 

1-) Herhangi bir kristal yüzeyi  eksenlerden birini kesip diğerlerine paralel olabilir .

(a∞b∞ c) = (100)=(a00)

2-) Herhangi bir kristal yüzeyi eksenlerden ikisini kesip , üçüncüsüne paralel olabilir.

(ab∞ c) = (110)=(ab0)

3-) Herhangi bir kristal yüzeyi eksenlerin üçünüde kesebilir.

(abc)=(111)

 3 eksenli bir kristal(kooridinat) sistemiyle uzayı 8 eşit parçaya bölebilir.

Kristal elemanları ; Kristal köşeleri , kristal yüzeyleri , kristal kenarları

Weiss ifadesi ; Bir krtistal yüzeyinin eksenler arasındaki ilişkiyi gösterir.

Miller indisi ; Weiss parametrelerinden yararlanarak indislerin oluşturulmasına dayanır.

Weiss den ==> Miller indisi dönüşümü

(2A 4B 3C)

1-) Weiss parametrelerinde önce ters kesir oluşturulur.

2-) Ortak paydalar alınır.

3-) Paydadan kurtarılır.

4-) Miller ifadesinin sayısal değeri bulunur.

(Weiss ifadesi) 243==>; ( 1/2 1/4 1/3 ) ==> (6/12 3/12 4/12 ) x12 =634 ( miller indisi)

d-)Steografik İz Düşüm :

Amaç: 3 boyutlu şekilden 2 boyutlu şekile geçmektir.

Yüzey kutbu : Herhangi bir kristal yüzeyinin içine yerleştirildiği kürenin oluşturacağı teğet noktasıdır.

Steografik iz düşüm :Küre merkezinden geçen bir düzlem yani ; ekvator düzlemi seçilir. Küre merkezindeki kristalin merkezine dik inilir. Bu diklerin küreyi deldiği nokta (k)(Yüzey kutbu ) karşı kutup ile birleştirilir. Bu birleştirme doğrusunun ekvatordüzlemini deldiği nokta yüzeyin steografik iz düşümüdür.

Kübik sistemin steografik iz düşümü

Steografik iz düşüm ile ;

1-)Simetri elemanları = sembol ile kaç dönüşlü olduğu
2-)Simetri eksenleri = Sadece nokta ile
3-) Kristal yüzeyleri gösterilebilir.