مقاله کامل لایه بندی آب

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست
1ـ مقدمه
2ـ لايه‌بندي آب
1-2- اثرات لايه‌بندي آب
3- فرايندهاي اصلي عمل كننده در درياچه
1-3- فرايندهاي فيزيكي
2-3- فرايندهاي شيميايي
3-3- فرايندهاي بيولوژيكي
4- مدل‌هاي رخساره‌اي
1-4- درياچه‌هاي از نظر هيدرولوژيكي باز
1-1-4- رسوبگذاري مواد آواري
2-1-4- رسوبگذاري شيميايي و بيوشيميايي
2-4- درياچه‌هاي از نظر هيدرولوژيكي بسته
1-2-4- رسوبگذاري مواد آواري
2-2-4- رسوبگذاري شيميايي و بيوشيميايي
5- بحث و نتيجه‌گيري
6- Reference
2ـ لايه‌بندي آب (water stratification)
يكي از ويژگي‌هاي اصلي درياچه‌ها، تمايل آنها به لايه‌بندي شدن است. لايه‌بندي شدن براساس اختلاف چگالي مي‌باشد و چگالي در درياچه‌هاي لايه‌بندي شده از پايين به بالا كاهش مي‌يابد. اختلاف چگالي در اثر درجه حرارت، ميزان مواد معلق و شوري به وجود مي‌آيد. در درياچه‌ها، لايه‌بندي براساس دما بيشتر از اختلاف در شوري و ميزان مواد معلق اهميت دارد. و در اين نوع درياچه‌ها سرعت كاهش چگالي، با افزايش دما، افزايش مي‌يابد، به طوري كه به عنوان مثال مقدار نيروي مورد نياز براي مخلوط كردن دو تودة آب لايه‌بندي شده در 29 و 30 درجة سانتي‌گراد، 40 برابر مقدار نيروي مورد نياز براي دو تودة مشابه 5 و 4 درجة سانتي‌گراد است. بنابراين درياچه‌هاي گرمسيري آسانتر از درياچه‌هاي مناطق معتدله لايه‌بندي مي‌شوند، اما كاهش دماي جزئي در يك درياچة گرمسيري باعث ايجاد جريان‌هاي همرفتي به طرف بالا مي‌شود كه اگر طولاني مدت باشد، ممكن است سرانجام بر روي تمام جسم آب اثر گذاشته و منجر به مخلوط شدن دو لايه شود.
دانسيته همچنين بستگي به ميزان نمك حل شده دارد. در اين درياچه‌هاي از نظر شيميايي لايه‌بندي شده، لاية زيرين شورتر بوده و
لايه‌بندي بسيار پايدار است و مخلوط شدگي كم يا اصلاً وجود ندارد. هالوكلاين (Haloclin)، لايه‌اي از آب در اين درياچه‌ها است كه تغيير ميزان شوري سريعتر است و لاية سطحي كه شوري كمتري دارد و آزادانه مي‌چرخد، ميكسوكلاين (mixocline) و لاية زيرين با چگالي بيشتر و شورتر monimolimnion نام دارد. اين لايه‌بندي با رقيق شدن لايه‌هاي سطحي با ورودي‌هاي آب شيرين، بارش افزايش مي‌يابد. (تصوير1)
در درياچه‌هاي يخچالي، غلظت رسوبات معلق عامل مؤثر و اصلي بر روي چگالي مي‌باشد و اختلاف دما در مقايسه باميزان مواد معلق كم اهميت مي‌باشد. (Gustavson, 1995)
بيشترين منشأ گرما براي درياچه‌ها، نور خورشيد مي‌باشد، جريان ژئوترمال از منابع عميق حداقل مي‌باشد.
تصوير 1: ترموكلاين، هالوكلاين و پاينوكلاين (Pinet, 2006)
كاهش دما با عمق در نتيجة اشعة گرمايي در سطح است. نيمرخ عمودي دما از يك درياچه، پاسخ مستقيمي به نفوذ نور خورشيد است (تصوير2). در درياچه‌هاي از نظر گرما لايه‌بندي شده، يك لاية فوقاني
گرم و اكسيژن‌دار داراي چرخش كه اپي‌ليمنيون (epilimnion) ناميده مي‌شود، بر روي مناطق زيرين سرد و نسبتاً ساكن به نام هايپوليمنيون (hypolimnion) كشيده شده است هايپوليمنيون در برخي مواقع احيايي است و اجازة حفظ شدن مواد ارگانيكي بر روي بستر درياچه‌اي را مي‌دهد. منطقة حد واسط متاليمنيون (metalimnion) ناميده مي‌شود و سطحي كه دما به سرعت با عمق كاهش مي‌يابد ترموكلاين (Thermocline) ناميده مي‌شود. (E. Tucker & V.wright, 1990)
تصوير 2. پروفيل دمايي درياچة Tangayika، منطقة اپي‌ليمنيون با چرخش رو به پايين در حدود 80-50 متر در چرخش‌هاي روزانه، متاليمنيون با چرخش حداقل 200m در چرخش‌هاي فصلي و هاليپوليمنيون با حالت آنوكسيدي و دماي يكنواخت يا دماي متفاوت (Beadle, 1974)
Ahmad، (j.Ahmad, 2005) لايه‌بندي فصلي را اين‌گونه توضيح مي‌دهد:
در پاييز دماي هوا در سطح درياچه سرد است و در نتيجه آب‌هاي سطحي سرد با چگالي بيشتر به طرف پايين فرو مي‌رود. در نهايت دماي كل آب درياچه به Fْ39 (cْ4، بيشترين چگالي آب در اين
دماست).در هنگام زمستان سطح آب درياچه در دمايcْ0 يا Fْ32 يخ مي‌زند كه چگالي آب سطحي كمتر از آب زير آن است و پوشش يخي در سطح درياچه مانع جريان باد و مخلوط شدن آب مي‌شود، در نتيجه لايه‌بندي زمستانه (winter stratification) را داريم.
در هنگام بهار، يخ ذوب مي‌شود و دماي آب بيشتر از صفر مي‌شود. افزايش چگالي آب گرم همراه با عمل باد باعث مي‌شود آب سطحي در آب‌هاي عميق فرو رود و مخلوط شود. اين فرايند تغيير بهاره (spring tamover) ناميده مي‌شود. در طول اين دورة زماني، بيشتر آب درياچه با همان دما مي‌باشد و آب سطحي و عمقي آزادانه مخلوط مي‌شود. درياچه‌هاي با سطح كوچك، به ويژه اگر از باد حفظ شود، در بهار معمولاً فقط براي چند روز كاملاً مخلوط مي‌شوند. در برابر اين، درياچه‌هاي بزرگ اغلب هفته‌ها داراي چرخش آب هستند.
با ادامة گرم شدن سطح درياچه در اواخر بهار و اوايل تابستان، اختلاف دماي بين آب سطحي و عمقي افزايش مي‌يابد. در درياچه‌هاي عميق‌تر از 10 تا 12 فوت، اختلاف دمايي سرانجام نيروي به اندازة كافي قوي براي مقاومت در برابر نيروي مخلوط كنندگي باد ايجاد خواهد كرد (فقط احتياج به اختلاف چند درجة فارنهايت براي جلوگيري
از مخلوط شدن دارد.) هم اكنون آب سرد 3 لايه‌اي (اپي‌ليمنيون و هايپوليمنيون) است و لايه‌بندي تابستانه (summer stratification) ناميده مي‌شود. متاليمنيون در مقابل مخلوط شدگي توسط باد به شدت مقاوم است.
مهم‌ترين اعمالي كه باعث مخلوط شدگي آب درياچه مي‌شوند، شامل باد، آب‌هاي ورودي و آب‌هاي خروجي مي‌باشند، در حالي كه باد بر روي آب‌هاي سطحي همة درياچه‌ها اثر مي‌گذارد، توانايي آن براي مخلوط كردن حجم آب ورودي درياچه‌هاي با لايه‌بندي تابستانه كاملاً كاهش مي‌يابد. اين كاهش به علت تغيير سريع در دما و چگالي درون متاليمنيون است كه شبيه به يك سد فيزيكي بين اپي‌ليمنيون و هاپيوليمنيون عمل مي‌كند. براي قطع كردن سد، انرژي زيادي لازم است.
درياچه‌هايي كه در آب‌هاي تحتاني خود در زمان سرماي زمستان داراي چرخش كامل هستند، هولوميكتيك (Holomictic) ناميده مي‌شوند، درياچه‌هاي پلي مكتيك (polymictic) درياچه‌هايي هستند كه هرگز لايه‌بندي نمي‌شوند، يا لايه‌بندي دمائي مقاومي را نشان نمي‌دهند و اغلب فقط به صورت روزانه‌اند. درياچه‌هاي اليگوميكتيك بندرت دچار

فایل : 47 صفحه

فرمت : Word