بخشی از مقاله
تبخیر
مقدمه
تبخير جرياني است كه بوسيله آن آب يا يخ تبديل به گازمي شود. در فيزيك فرايند تبديل يخ به بخار را تصعيد مي نامند.
با توسعه جوامع بشري يكي از مسائل مهم در پيشرفت هرجامعه ، دسترسي به آب با كيفيت مناسب در محل و زمان مورد نظر مي باشد ، به طوريكه يكي از مهمترين عوامل محدودكننده توسعه اقتصادي ، مي تواند كمبود آب و يا كيفيت نامناسب آن مي باشد.
موقعيت جغرافيايي و شرايط اقليمي خاص ، كشور ما را در ردة مناطق كم باران كرة زمين قرار داده است . زيرا صرف نظر از صفحات شمالي البرز و بخشي قسمت هاي غربي زاگرس قسمت اعظم كشور ما از نزولات جوي كافي بي بهره مي باشد.
از آنجايي كه تبخير مي تواند از سطوح مختلف از جمله : رطوبت موجود درپوشش گياهي ، سطح خاك وسطوح آزاد آب مثل اقيانوس ها ، درياها ، نهرها و حتي سفره‌هاي آب زيرزميني و ... صورت مي گيرد. پس اين امر باعث مي شود كه مقدار بسيار زيادي از آب از دسترسي ما خارج شود پس درنظر گرفتن نقش تبخير براي برنامه ريزي و مديريت ميزان آب مصرفي در كشاورزي و طرح‌هاي عمراني مانند مهندسي ساختمان ، ايجاد سدهاي مختلف ، بيلان جرم درياچه‌ها ، حوضچه هاي تبخيري مورد استفاده در دفع فاضلاب هاي آلوده كننده بسيار مهم است. البته بايداين نكته را در نظر داشت كه در بين پديده هاي مختلف هواشناسي ، اندازه‌گيري ميزان تبخير واقعي مشكل‌ترين كارهاست.
پس به طور خلاصه مي توان گفت كه اهداف اين تحقيق و پژوهش عبارتند از :
- شناسايي عوامل مؤثر بر تبخير سطحي
- آشنايي با روشهاي اندازه گيري تبخير
- نقش تبخير در برنامه ريزي و احداث پروژه هاي سد و مخازن آب
- استفاده بهينه در مصرف آب و برآورد نياز آبي گياهان
- استفاده بهينه از زمينهاي قابل كشت كشاورزي و حاصلخيزي زمينهاي زراعتي
- شناسايي عوامل تبخير در كميت و كيفيت محصولات غذايي و كشاورزي
تبخير
عمل تبخير يك فرايند كاملا فيزيكي بوده كه در آن انرژي حرارتي باعث تغيير حالت آب از مايع به گاز مي گردد.
در هواشناسي به فرايندي تبخير مي گويندكه نتيجه آن آزاد شدن مولكولهاي آب و وارد شدن آنها در اتمسفر مي باشد. به عبارت ديگر تبخير در طبيعت همان انتشار بخار آب از يك سطح مرطوب ، سطح آزاد آب و اعم از حالت مايع يا جامد را در درجه حرارتي پايين تر از نقطه جوش آب مي توان تعريف كردكه به آن تبخير سطحي اطلاق مي شود.
لذا تبخير نقش مهمي در ميزان آب قابل دسترس در يك منطقه دارد . بااهميت‌ترين شكل تبخير ، تبخيري است كه از روي اقيانوس هاو درياهاي آزاد انجام مي پذيرد و از آنجايي كه اين آبها از منابع اصلي مجموعه‌ي آب در سطح زمين مي باشد ، عامل اصلي انتقال آب و بخار آن در حجم بالا بين اقيانوس ها و خشكي ها محسوب مي شود.
از ديگر شكل هاي بااهميت تبخير ، تبخير از رطوبت موجود در پوشش گياهي ، سطح خاك و سطوح آزاد كوچك آب مثل درياچه‌ها ، رودخانه ها و نهرهاست . ريشه‌ي گياهان رطوبت موجود در خاك را جذب و بخشي از آن را توسط اندام‌هاي خود ترجيحا برگها به اتمسفر زمين وارد مي كند ، به اين فرم از تبخير ، تعرق مي گويند . چون تعرق گياهان را نمي توان از تبخير سطح خاك مجزا كرد ، كل پديده را تبخير و تعرق نامند كه غالباً آب مصرفي گياه گفته مي شود. لذا برآورد ميزان آبي كه در اثر آبياري به مصرف تعرق زراعت و درختان ميرسد ، بر اساس تبخير و تعرق است . ابعاد و اندازه‌ي شبكه هاي آبياري نيز تابع مستقيمي از مقدار و زمان آب مصرفي است كه به صورت تبخير و تعرق وارد جو مي شود . مسلماً تبخيرو تعرق جزء اصلي چرخه‌ي هيدرولوژي براي تشكيل صددرصد بارش در مناطق كويري ، 75 درصد در مناطق مرطوب و صددرصد در مجموع كره‌ي زمين محسوب مي‌شود.
در فعاليت‌هاي عمراني تبخير از دو نظر حائز اهميت است :اولاً تبخير مستقيم از سطح رودخانه‌ها درياچه ها و مخازن سدها باعث تلفات آب مي شود . ثانياً تبخير و تعرق از سطح پوشش گياهي داخل حوضه هاي آبريز نيز جزء تلفات به حساب مي آيد.
تلفات آب بر اثر تبخير در آب و هواي معتدل مرطوب سالانه در حدود 600 ميليمتر از سطح آزاد آب و در حدود 450 ميلي متر از سطح زمين مي باشد . حال آنکه در يک آب و هواي خشک اين ارقام مي تواند به ترتيب 2000 و 100 ميلي متر باشد .
ملاحظه مي شود که تبخير از سطح آزاد آب افزايش و تبخير واقعي کاهش مي يابد . پايين بودن رقم تبخير از سطح خشکي به دليل عدم وجود بارندگي و موجوديت آب براي تبخير است . بنابراين در اقليم هاي خشک و نيمه خشک تبخير از اهميت زيادي برخوردار است . تخمين آن در طرح‌هاي عمراني نيز به همان ترتيب حايز اهميت است.
شکل زير توزيع جغرافيايي ميانگين تبخير سالانه از اقيانوس ها و خشکي ها را مورد بررسي قرار مي دهد.
به طوريکه در شکل مشاهده مي کنيد از نظر جغرافيايي حداکثر ميانگين تبخير و تعرق در اطراف خط استوا است که مقدار آن در نزديک قطبين به صفر مي رسد . توزيع جغرافيايي تبخير و تعرق همچنين تحت تاثير توزيع جغرافيايي خشکي ها ، اقيانوس ها و بارش بر روي خشکي ها مي‌باشد . همانطور که در شکل مشاهده مي شود از عرض هاي جغرافيايي پايين تا متوسط تبخير بيشتري در اقيانوسها نسبت به خشکي هاست. همچنين افت جزئي را که ميزان تبخير از اقيانوس ها نسبت به خشکي‌ها در استوا در شکل دارد ميتوان ناشي از پايين بودن ميزان باد و فراواني ميزان رطوبت در سطح همجوار اقيانوس ها دانست.
همچنين که اوج‌هاي جزئي تبخير در عرض‌هاي متوسط زمين منعکس کننده تسلط بادهاي غربي و بارفتن دسترسي به آب است و کاهش جزئي در نزديک عرض 30 درجه در اثر کمبود آب در نوار‌هاي بياباني است . در اقيانوس ها الگوي اساسي توزيع تبخير به طور وسيعي تحت تاثيرجريانهاي سطحي آن قرار مي گيرد.
جريان تبخير
مولکولهاي آب در شرايط معمولي ، چه در درياچه هاي بزرگ و چه به صورت لايه هاي نازک که ذرات خاک را در بر گرفته اند و چند ميلي متر بيشتر آب ندارند داراي جرم مشخصي بوده و در يک حرکت ثابت مي باشند اضافه شدن گرما به آب سبب افزايش انرژي مولکول هاي آب و حرکت سريع آنها مي شود ، نتيجه اش افزايش فاصله همراه با کاهش نيروي چسبندگي بين مولکول ها را به دنبال خواهد داشت . در درجه حرارت‌هاي بالا مولکولهاي بيشتري در سطح آب تمايل به آزاد شدن و وارد شدن به لايه هاي هواي همجوار سطح آب دارند . همزمان مولکول هاي بخار آب تمايل به آزاد شدن و وارد شدن به لايه هاي همجوار سطح آب دارند . مولكولهاي لخار در اين لايه در يک حرکت مداوم به سرمي برند و بعضي از آنها به سطح آب زيرين خود نفوذ مي کنند. بنابراين ميزان تبخير در يک زمان معين بستگي به اختلاف تعداد مولکول هايي که از سطح آب خارج مي‌شود و تعداد مولکول هايي که بر مي گردند ، دارد.
عوامل موثر درتبخير
اصولاً تبخير از سطح آب يک عمل پيوسته و مداوم است که دو عامل اصلي جريان تبخير را تحت تاثير قرار مي دهد:
1- در دسترس بودن انرژي براي ايجاد گرماي نهان تبخير که اين انرژي مورد نياز جهت شکستن پيوند هيدروژني آب است .
2- توان انتقال وانتشار بخار آب از سطح تبخير مي باشد که بستگي به گراديان سرعت باد و رطوبت ويژه در هواي بالاي آن است . علاوه برآن ، عوامل فيزيکي و محيطي نيز در ميزان تبخير موثر هستند .
تابش خورشيد(انرژي خورشيدي)
تغيير حالت آب به گاز دردماي ده درجه سانتي گراد نياز به انرژي دارد . بنابراين تبخير مي تواند در طول روز و حتي در شب چنانچه انرژي در اختيار باشد ، صورت گيرد . اصولاً مقدار انرژي که بتواند عمل تبخير را انجام دهد در روز بيشتر از شب و در تابستان بيش از زمستان است . بنابراين انرژي خورشيدي در تغييرات ميران تبخير تاثير تعيين كننده اي دارد . به طوريكه لينسلي و همكارانش (1985) پيشنهاد كردند كه تلفات آب در اثر تبخير از سطوح آزاد آب اساساً به نام تبخير خورشيدي بيان مي شود . اين موضوع در شكل زير نشان مي دهد كه چگونه انرژي خورشيدي و تبخير رابطه ي نزديكتري نسبت به درجه حرارت و تبخير دارند . عرض جغرافيايي محل نيز که انرژي دريافت شده از خورشيد به آن بستگي دارد در اين امر دخالت دارد . به عبارت ديگر تبخير بستگي به موقعيت جغرافيايي محل دارد و داراي تغييرات روزانه ، ماهانه و فصلي است.
دماي هوا
همانطورکه گفته شد براي انجام عمل تبخير انرژي مورد نياز است. چنانچه درجه حرارت سطح مرطوب و هواي مجاور آن زياد باشد تبخير با سرعت بيشتري انجام مي پذيرد . زيرا در دماي بالاتر براي تبخير هر گرم آب ، انرژي کمتري مورد نياز خواهد بود. از طرف ديگر هر چه درجه‌ي حرارت هواي بالاي سطح مرطوب گرمتر باشد توانايي بيشتري در جذب رطوبت خواهد داشت. هر چند دما به عنوان شاخصي از مقدار انرژي خورشيدي است اما چون اين امکان وجود دارد که دماي يک منطقه مستقل از مقدار تابش خورشيد کم يا زياد باشد لذا به عنوان يک پارامتر مستقل مورد بررسي قرار مي گيرد.
رطوبت
سومين عامل موثر بر تبخير رطوبت نسبي هواست . با افزايش ميزان خشکي هوا يا کاهش رطوبت موجود آمادگي اتمسفر جهت پذيرش بخار آب بيشتر مي گردد. در صورت عدم تغيير خصوصيات هوا که سبب تغييرات ظرفيت هوا نيز مي شود ، فشار حقيقي بخار آب (فشار بخار آب در بالاي هواي اشباع ) در طي يک روز تغيير چنداني ندارد . متقابلاً رطوبت نسبي داراي تغييرات زيادي است . به طوريکه با افزايش رطوبت نسبي در لايه‌ي همجوار سطح تبخير ، ميزان انتقال ذرات آب از سطح تبخير کاهش مي يابد ، هر چند که رطوبت نسبي با ميزان
صددرصد ، مقداري تبخير معمولاً انجام مي گردد . از آنجايي که زماني رطوبت نسبي هوا افزايش مي يابد که درجه حرارت هوا پايين آمده است و حتي اگر ميزان بخار آب در توده‌ي هوا ثابت بماند ، کاهش دماي هوا سبب کاهش ميزان تبخير مي گردد ، بنابراين در هواي سرد تبخير ممکن است کمتر از هواي گرم باشد علتش را هم مي توان در ظرفيت کم پذيرش بخار آب در درجه‌ي اشباع هواي سرد دانست .
جريان انتشار(باد)
بلافاصله پس از تبخير لايه‌ي نازک هوايي که درحد فاصل سطح مرطوب و هوا قرار گرفته است از بخار آب اشباع مي شود.
انتشار مولکول هاي آب از سطح آزاد آب به طرف لايه‌ي هواي ساکن با نزديک شدن نقطه اشباع کاهش مي يابدو سبب افزايش ورود مجدد مولکول هاي آب در هوا به سطح آب مي‌شود . بنابراين جهت ادامه‌ي تبخير بايستي حرکت قابل ملاحظه در هوا براي برداشتن لايه‌ي هواي مرطوب پاييني در تماس با سطح آب و مخلوط کردن آن با هواي خشک لايه بالايي وجود داشته باشد . بنابراين ميزان تبخير اغلب و هميشه تا حدي تحت تاثير حرکت اغتشاش هوا مي‌باشد. رابطه‌ي بين سرعت باد و تبخير فقط تا محدوده مشخصي وجود خواهد داشت .
افزايش بيش از حد سرعت باد در افزايش ميزان تبخير موثر واقع نخواهد شد. محدوده‌ي اين سرعت با تغيير ديگر شرايط موثر در ميزان تبخير تغيير مي کند ، اما همراهي شرايط آشفتگي در انتشار ، جهت توانايي هاي لازم و سرعت بخشيدن به تبخير در رسيدن به حداكثر ميزان تبخير در تحت شرايط انرژي و رطوبت هوا کمک مي کند . به عبارت ديگر باد عامل ايجاد تبخير نيست بلکه سبب برقراري يا افزايش شدت ميزان تبخير تا محدوده مشخصي مي شود.
فشار اتمسفر
با کم شدن فشار اتمسفر مولکول ها راحت تر مي توانند از سطح مايع خارج شده و بدين ترتيب بر شدت تبخير افزوده ميگردد. در ارتفاعات اگر چه فشار هوا کمتر مي باشد ليکن به سبب کاهش درجه حرارت و افزايش رطوبت نسبي هوا ، تبخير نسبت به دشتها کمتر است.
اندازه سطح
ميزان تبخير در سرعت ثابت باد با اندازه‌ي سطح تبخير و رطوبت نسبي ارتباط پيدا مي کند.
با حرکت توده‌ي هوا در عرض يک درياچه بزرگ بتدريج رطوبت نسبي بيشتري را اخذ کرده و از قدرت تبخيرآن کاسته مي شود به طوريکه به تدريج که مساحت تبخير کاهش مي يابد ، تفاوت بين تبخير در کناره‌ي درياچه و وسط آن کاهش مي يابد ، تا جايي که بخار آب مانند يک روکش تمامي سطح تبخير را فرا گرفته ، ضخامت آن تدريجاً افزايش پيدا مي‌کند. هر چه درياچه وسيع‌تر باشد مجموع کاهش تبخير بيشتر است ، هر چند که مجموع حجم آب تبخير شده با افزايش سطح تبخيراضافه مي شود . رطوبت هوا در حالتي که سطح آب يکنواخت
باشد (اقيانوسها ) به غير از مناطق ساحلي مستقل از فاصله طي شده توده‌ي هوا مي باشد. بنابر اين در اين شرايط تبخير در مناطق يکنواخت مي باشد و مقدارش با انرژي دريافتي رابطه‌ي نزديک خواهد داشت. همچنين سطوح تبخير خيلي کوچک مانند تبخير نگارها و تبخيرسنج‌ها تاثير کمي در درجه حرارت و رطوبت هواي مجاور خود دارند. ميزان بخار آب کمي که سطح تبخير را ترک مي کند حتي اگر با شدت زيادي هم باشد ، بلافاصله منتشر شده لذا يک جريان تبخير مداوم در سطح تبخير برقرار مي گردد. مقدار متفاوت تبخير در اندازه مختلف
سطوح آزاد آب از رطوبت وارد شده‌ي هوا تاثير قابل ملاحظه اي مي پذيرد. اگر ابتدا رطوبت موجود در هوا زياد باشد حتي اگر رطوبت وارده به سطح تبخير مسافت طولاني از عرض درياچه را طي مي کند ، تغييرات در تبخير جزئي است. بنابراين در سطوح کوچک و بزرگ ميزان تبخير متفاوت نخواهد بود . اما اگر رطوبت اوليه‌ي هوا کم باشد ، لذا رطوبت وارد شده سبب افزايش رطوبت موجود درسطح تبخير مي گردد و در مقايسه با سطوح کوچکتر به تناسب ميزان تبخير از سطوح بزرگ آب کاسته مي‌شود.
عمق آب
تاثير عمق آب در توزيع فصلي تبخير قابل بررسي است . رژيم فصلي درجه حرارت درياچه‌ي کم‌عمق معمولاً با رژيم جريان درجه حرارت مشابه مي باشد. بنابراين حداکثر ميزان تبخير در تابستان و حداقل آن در زمستان خواهد بود. در يک درياچه‌ي عميق موضوع متفاوت است زيرا نه تنها ظرفيت ذخيره‌ي گرمايي بيشتري از آبهاي کم عمق دارد بلکه در عرض‌هاي متوسط جغرافيايي تجربه نشان داده است که طبقه بندي حرارتي قابل ملاحظه‌اي در آنها وجود دارد که تبخير را تحت تاثير قرار مي دهد. در طي فصول بهار و تابستان گرماي وارد شده سطح
آب در فاصله‌ي محدودي از عمق آب مخلوط مي شود. نتيجه اينکه منطقه اي از آب گرم در لايه سطح آب که داراي درجه حرارت يکسان و گرمتر از بقيه‌ي آب مي باشد در درياچه تشکيل ميگردد. با سرد شدن آب در فصل پائيز چگالي آب افزايش پيدا مي کند ، آب سرد شده به اعماق کشيده مي‌شود و آب گرم پائين‌تر جايگزين آن مي گردد حتي در شرايط سطح آزاد يخ اين جايگزيني ها در طول فصل زمستان به طور مداوم در اثر عمل باد انجام مي پذيرد. در هرحالت ، درجه حرارت‌ها و چگالي هاي يکسان در طي عمق آب به دنبال خواهد داشت تا
آشفتگي هوا عمل مکانيکي مخلوط کردن را تا عمقي از آب گسترش دهد. بنابراين انرژي ذخيره شده در فصول پائيز و تابستان به کندي به سطح آب آمده ، به انرژي خورشيدي موجود در آن وقت از سال اضافه مي شود. نهايتاً ذخيره‌ي گرمايي تاثير نسبي به درجه حرارت هوا و آب مي گذارد و مشاهده مي گردد که درجه حرارت آب در تابستان کمتر از درجه حرارت هوا و در زمستان درجه حرارت هوا کمتر از درجه حرارت آب مي باشد.
رنگ مايع
آب خالص کاملاً شفاف بوده و بيشترين مقدار بازتاب را داراست . بدين ترتيب در
آب هايي که داراي پلانکتون و آلک مي‌باشند انرژي تابشي بيشتري راجذب نموده و بدين لحاظ ميزان تبخير افزايش مي يابد.
غلظت املاح موجود در آب(شوري)
ميزان تبخيربا غلظت املاح موجود درآب رابطه معکوس داشته بطوريکه وجود املاح در آب باعث کندي تبخيرمي شود. براي مثال به ازاي هر يک در صد افزايش چگالي آب در اثر شوري، تبخير به ميزان يک درصد کاهش مي يابد. کاهش تبخير به علت کاهش فشار بخار آب شور است. به عبارتي فشار بخار آب اشباع در مجاورت آب ناخالص کمتر از آب خالص مي باشد بنابراين تبخير از آب دريا با ميانگين شوري حدود تا درصد کمتر ازتبخير آب خالص مي باشد.
بنابراين درياچه هاي بسيار شور مناطق کويري مانند حوض سلطان يا مسيله مي توانند در شرايط بسيارحاد کويري مدت زيادي دوام داشته باشند.
مواد قابل تبخير
عناصر پيشرفته بين المللي درجة خالص بودن مواد قابل تبخير را تأمين مي كنند و آنها را به منظور اصول و اهداف متفاوت به شكلها و سازه هاي گوناگون مي سازند .
آلومينيوم Al طلا Au منگنز Mn
آنتي موني Sb هافنيوم Hf موليبدن Mo
بيسموت Bi اينديوم In نيكل Ni
كروم Cr ايريديوم Ir نيوبيوم Nb
كبالت Co آهن Fe پالاديوم Pd
ژرمانيوم Ge منيزيم Mg پلا تينوم PT
اكسيدها
اكسيد آلومينيوم Al2O3 اكسيد هافنيوم Hfor
اكسيد اينديوم Ino اكسيد منگنزيوم Mgo
اكسيد نوديميوم Nd2O3 اكسيد سيليكون Sio2
اكسيد سيليكون Sio اكسيد تانتالوم TA2O5
اكسيد تيتانيوم Tio اكسيد تتيانيوم Tio2
اكسيد تيتانيوم Tio3 اكسيد تتيانيوم Tio3O5
اكسيد وانداديوم Vo اكسيد تريم Y2O3
اكسيد روي Zno اكسيد روي
سولفيدها :
سولفيد كادميم سولفيد تنگستن
سولفيد موليدنيوم سولفيد روي
سولفيد تانتالوم سولفيد تنگستن
چرخه هيدرولوژي
قبل از آنكه بشر پا به عرصه حيات روي كره خاكي گذارد تشكيل رودخانه ها ،درياچه ها و درياها باعث بوجود آمدن گياهان و جانداران متعددي گرديده است.در اثر بارندگي هاي شديد و ساير عوامل ديگرپديده خاك سازي از سنگ هاي سخت صورت گرفته و محيط مناسبي براي زندگي انسان فراهم گرديد. علاوه بر نياز مبرم بشر به آب جهت بقا،از آن در جابجايي خود و كالاها و يا گردش آسيابها و بطور خلاصه در توسعه تمدن خويش استفاده نمود . امروزه نيز توسعه جوامع بشري بدون دسترسي مناسب به آب امري محال به نظر ميرسد . كشورهايي همچون ايران ، هند ، بين النهرين ، چين ، مصر و روم كه پايه گذاران تمدن فعلي مي باشند اهتمام زيادي در طراحي و استفاده صحيح از منابع آبي داشته كه نمونه هايي از آن احداث
سدهايي چون بند گلستان و بند امير ، كانالهاي آبياري شوشتر و احداث قنوات طويل در ايران و يا كانالهاي متعدد آبياري در بين النهرين مي باشد . حتي در مناطقي كه از بارندگي خوبي نيز برخوردارند انسان جهت استفاده از راههاي آبي ، مناطق مجاور رودخانه ها و درياها را جهت سكونت برگزيد . در حال حاضر آب در زمينه هاي مختلفي از فعاليت جوامع انساني نظير نيازهاي خانگي ، كشاورزي ، صنعت، شيلات ، توليد انرژي ، كشتي راني ، مسائل تفريحگاهي و توريسم و نظامي و بسياري موارد ديگر دخالت دارد . با توسعه جوامع بشري معلوم
شده كه يكي از مسائل مهم در پيشرفت هر جامعه ، دسترسي به آب با كيفيت مناسب در محل و زمان مورد نظر مي باشد ، به طوري كه يكي از مهمترين عوامل محدود كنندة توسعة اقتصادي ميتواند كمبود آب و يا كيفيت نامناسب آن مي باشد . اين گوهر گرانبها گاهي ناياب بوده و زماني به قدري زياد مي شود كه مشكل آفرين مي گردد . به طوريكه بروز خشكساليها و كاهش شديد محصولات كشاورزي و يا وقوع سيلابهاي مهيب همه ساله در نواحي مختلف دنيا از جمله ايران ، خسارات زيادي را به جوامع مختلف انساني وارد
مي‌سازد.همچنين آب به عنوان يكي از عوامل مهم فرسايشي (آبي يا يخچالي) در تغييرات شكل پوسته زمين تأثير دارد و حلال بسياري از املاح موجود در طبيعت مي باشد . گردش آب در طبيعت عبارت است از حركت و جابجايي آب در قسمتهاي مختلف كرة زمين است . چرخة آب در زمين در لايه اي به قطر تقريباً 16 كيلومتر انجام مي پذيرد كه 15 كيلومتر آن در اتمسفر (پوشش گازي زمين) و حدود 1 كيلومتر هم در پوشش جامد در سطح و تحت الارضي صورت مي گيرد كه بخش سطحي آن شامل هيدروسفر يعني توده هاي آبي كه در سطح زمين گسترش يافته است ، مي باشد آب در اين لايه از مسيرهاي پيچيده اي حركت مي كند كه نهايتاً تشكيل چرخه هيدرولوژي را مي‌دهد .
عامل اين حركت مداوم ، مقدار انرژي است كه خورشيد به سطح زمين مي رساند ، از حدود 10 × 4/13 كيلو كالري گرماي سالانه كه از خورشيد به سطح زمين مي رسد 25 درصد آن صرف همين حركت در چرخه مي شود و باعث 1885 ميليمتر تبخير و 2000 ميلي ليتر بارش در سال مي گردد . آب از سطوح مرطوب زمين تبخير شده و پس از صعود به عنوان بخشي از اتمسفرمحسوب مي شود، بخار آب دراتمسفر منتقل شده وبالا ميرود تا زماني كه عمل تقطيرتراكم و سپس عمل بارش بر خشكيهاي زمين و درياها و اقيانوسها انجام گردد . در قسمت خاكي چرخه ، كليه بارشها به سطح زمين نمي رسد و بخشي از آن توسط پوششهاي گياهي ، سطح ساختمانهاي موجود در زمين گرفته مي شود اين بخش از بارش را اصطلاحاً برگاب ناميده كه از آنجا آب دوباره تبخير شده به اتمسفر برمي گردد و مقدار باقيمانده از بارش را كه به سطح زمين ميرسد بارش مؤثر نامند . اين بخش از بارش در زمين به يكي از سه جريان اصلي زير هدايت مي شود :
جريان اول : ممكن است تشكيل ذخاير سطحي آب در شكلهايي مثل بركه ها ، آبگير و رطوبت در خاك را بوجود آورد كه نتيجتاً تبخير شده و به اتمسفر برمي گردد .
جريان دوم : ممكن است در سطح زمين جاري شده و با تشكيل رودخانه ها به درياچه ها بريزد و در آنجا تبخير گردد و به اتمسفر رود يا توسط نشت به ذخاير زيرزميني بپيوندد و نهايت اينكه با ادامة جريان در رودخانه و زيرزمين به اقيانوسها ريخته شود .
جريان سوم : بارش ممكن است به سطح زمين نفوذ كرده و به رطوبت موجود در خاك پيوسته كه در اين حالت بوسيله تبخير و تعرق از سطح زمين و پوششهاي گياهي به اتمسفر برگردد و يا توسط جريانهاي زير سطحي به طرف رودخانه ها هدايت شود و يا اينكه با حركت عمقي تر به طرف لايه هاي آبدار زيرزميني جايي كه ممكن است هفته ها يا ماهها و شايد سالها طول بكشد تا به اتمسفر تخليه گردد برود. بخشي از آبهاي زيرزميني (سفره هاي كم عمق) به وسيله حركت موئينه اي يا توسط ريشه گياهان به سطح زمين آمده و در اثر تبخير به اتمسفر برمي گردد و يا اينكه توسط جريانهاي نشست به رودخانه و نهايتاً به اقيانوسها مي پيوندند . در زماني كه بارش از اتمسفر به زمين رسيده و بدون اينكه در جريانهاي رودخانه اي ، رطوبت خاك يا حركت آبهاي زيرزميني درگير شود تبخير گردد ، چرخه داراي گردش كوتاهي است . بطوريكه بارش انجام شده بر روي يك درياچه بدون برخورد با زمين تبخير مي شود و يا
اينكه بر روي خشكيها صورت گرفته و در اثر نفوذ عمقي به جريان اصلي آبهاي زيرزميني كه داراي حركت كند به طرف نقاط خروجي مثلاً يك چشمه است مي پيوندد كه ممكن است سالهاي سال طول بكشد تا به اقيانوسها رسيده و تبخير شود . لذا ميتوان مشاهده كرد كه چگونه حركت يك قطره آب در چرخه هيدرولوژي دستخوش جريانهاي كاملاً متفاوت مي گردد . حركت غير منظم چرخه آب ، در مناطق گرم كويري و يا سرد قطبي بيشتر نمايانگر مي شود ، به طوريكه درمناطق كويري ريزش باران ناگهاني بوده و ممكن است هر چندسال يكبار رخ دهد و ديگر اجزاي چرخه هم مثل تبخير و تعرق و جريان آب در رودخانه ها فقط در يك دوره كوتاه در طي زمان بارندگي و بعد از آن رخ دهد لذا اين مناطق در يك دوره زماني مثل يك هفته ، چرخه فعالي داشته و طي يك دوره طولاني غير از توزيع مجدد آبهاي زيرزميني در عمقي از سطح زمين غيرفعال باشد . در مناطق سردسير كه بارش عمدتاً به شكل برف بوده، ماهها طول مي كشد كه بارش بعد از ذوب شدن به صورت فعال در قسمتهاي بعدي چرخه هيدرولوژي شركت كند .
