سابقه‌ی مدلسازی

سابقه‌ی مدلسازی بسته به تعریفی که از مدل می‌توان ارائه نمود متفاوت بوده، اما عمده مدلسازی به مفهوم امروزی مربوط به سالهای دهه 1950 به بعد می‌باشد. که از روش‌های عددی خصوصاً تفاضل و المان‌های محدود برای حل معادلات جریان و انتقال به کرات استفاده شده و برنامه‌های کامپیوتری متعددی برای حل این معادلات نوشته شده است. همزمان با توسعه علم کامپیوتر، برنامه‌های مذکور هم از نظر روش‌های حل دستگاه معادلات جبری حاصله، هم از جهت قدرت اعمال شرایط مرزی گوناگون، هم از نظر ساده تر کردن مراحل اعمال ورودی‌ها و دریافت خروجی‌ها وغیره به حد بسیار مناسبی ارتقاء یافته‌اند. 

نرم افزار Visual HELP، یک ابزار استاندارد بین المللی برای مدل سازی هیدرولوژی محل های دفن زباله و برآورد نرخ تغذیه آب های زیرزمینی است. در واقع نرم افزاری برای بهینه سازی هیدرولوژیک محل دفن طراحی - بر اساس برنامه HELP است.

می توان گفت نرم افزار Visual HELP پیشرفته ترین محیط مدل سازی هیدرولوژیکی در دسترس برای طراحی محل های دفن زباله، پیش بینی mounding شیرابه و ارزیابی نشت شیرابه بالقوه به سطوح آب های زیرزمینی است. * توجه داشته باشید: مجوز شبکه برای این کالا در سایت شرکت سازنده موجود نمی باشند.

با در نظر گرفتن مدل مفهومی آبخوان، تعیین روش حل معادلات، انتخاب نرم افزار مناسب و ورود داده ها، مدل راه اندازی می شود که اگر معادله پایه جریان آب زیرزمینی را در نظر بگیریم.

کلیات

آب منبعی تجدید شوند است که به طور طبیعی از چرخه هیدرولوژیک پیروی می کند. چرخه هیدرولوژیک اساس فرآیندی پیوسته و بدون آغاز و پایان است که می توان آن را یک سامانه نامید. به عبارت دیگر، یک سامانه، مجموعه عوامل و اجزایی است که هر کدام به طور مستقل عمل می کند، ولی نتایج ناشی از عمل هر جزء به طور متقابل بر جزء دیگر اثر می گذارد. هر سامانه با ویژگی -های ذیل تعریف می گردد:

• مرز سامانه   که اجزای مرتبط با آن سامانه را از سایر اجزای متعلق به محیط اطراف جدا می -کند.
• نحوه ارتباط متقابل اجزای یک سامانه با ورودی ها و خروجی های آن.
• بازخورد سامانه   که نحوه تعامل ورودی و خروجی های سامانه با محیط اطراف را نشان می دهد.

تعریف شبکه توزیع

شبکه توزیع عبارت است از مجموعه تاسیساتی که در کنار هم امکان توزیع و هدایت آب را از محل ذخیره یا تولید به طرف مصرف کنندگان (مشترکین) به مقدار لازم و با حداقل فشار مورد نیاز فراهم می سازد و آب را به محل مشترکین توزیع می کند. به طور کلی اجزای یک شبکه توزیع شامل خطوط یا خط لوله کلیدی خروجی از مخزن یا مخازن مختلف، لوله ه ای اصلی تشکیل دهنده ساختار اصلی شبکه و نیز خطوط لوله فرعی که آب را به نقاط مصرف توزیع کرده و در انتهای آن انشعابات مشترکین می باشد که آب را از خطوط لوله فرعی در اختیار مصرف کننده قرار می دهد. معمولا با توجه به وسعت و اهمیت شبکه و تراکم جمعیت و تعداد مشترکین، لوله های اصلی و فرعی از هم تفکیک می شوند. در کنار خطوط لوله مختلف، تجهیزات دیگری از جمله: تلمبه ها، شیرآلات مختلف، اتصالات و حوضچه های مختلف زیرزمینی نیز وجود دارند که نقش حفاظت و کنترل فشار و جریان آب را در شبکه توزیع به عهده دارند. این تجهیزات، عملیات راهبری، نگهداری و تعمیرات را به خصوص در زمان بروز حوادث تسهیل می کنند. در این بخش ضوابط طراحی شبکه توزیع و نکات و اصولی که باید مدنظر قرار گیرد به شرح زیر ارائه می شود.

یکی از مهم ترین منابع آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی، انتشار تصادفی آلاینده ها به منابع آب می باشد که به کرات در نقاط مختلف دنیا و هم چنین در ایران در خلال سال های گذشته رخ داده است. یکی از مهم ترین ارکان مدیریت ریسک منابع آب، شناسایی نوع و ماهیت آلاینده ها و رفتار آن ها در محیط های آبی است تا براساس آن ها بتوان راهکارهای مشخصی برای رویاروی با شرایط بحرانی اتخاذ کرد. البته باید متذکر شد نمی توان بین آلاینده های ناشی از حوادث و آلاینده های متعارف منابع آب تمایز مشخصی قایل شد، زیرا دامنه بروز این گونه حوادث بسیار گسترده بوده و می تواند در یک باز زمانی کوتاه یا طی یک فرایند زمانی طولانی باعث آلودگی منابع آب گردد. به همین دلیل نیز در این قسمت تلاش شده تا حتی المقدور آن دسته از آلاینده ها را که احتمال می رود دارای منشاء حوادث باشند را شناسایی و طبقه بندی کرد.

حوادث و سوانح انسان ساخت

انواع حوادث و سوانح غیرطبیعی یا انسان ساخت نیز براساس فعالیت های متنوع انسانی از تنوع بسیاری برخوردار  می باشند. این موارد شامل؛ ریزش ساختمان، انفجارات شیمیایی، ریزش یا نشست معدن، آلودگی جوی، سوانح هوایی، سوانح دریایی، سوانح زمینی، سوانح خانگی، آتش سوزی، انفجارات و آزمایشات اتمی، جنگ، آلودگی نفتی، سوانح تکنولوژی-صنعتی، آلودگی های شیمیایی و پسماندهای خطرناک می باشد.براساس آمار موجود در بانک بین المللی اطلاعات سوانح (www.em-dat.net)، لودگی آب های سطحی و زیرزمینی، آلودگی هوا، فرسایش خاک و بیابان زایی از جمله آسیب هایی است که جامعه صنعتی در محیط زیست وارد می سازد. فعالیت هاى انسانى تاثیر عمیق و عمده اى بر روى منابع آبى دارند. همراه با افزایش جمعیت، اقتصاد نیز توسعه مى یابد، هرچند که رشد اقتصادى مى تواند همراه و همگام با حفاظت و بازسازى محیط زیست باشد اما سبب تغییر دو پارامتر عمده یعنى آب و زمین مى شود. دراین بخش از بین فعالیت های انسانی که منجر به آلودگی منابع آب می شوند، حوادث حمل و نقل مواد، خرابی تاسیسات و تجهیزات و دفن و انتشار مواد زاید خطرناک مورد بررسی قرار می گیرند.

مسایل بهره برداری از منابع آب جهان فقط به مصرف نادرست آن برنمی گردد. گاهی انسان با کارهای نادرستش ماهیت آب را تغییر می دهد که به آن آلودگی آَب می گویند. آلودگی آب، تغییرات فیزیکی، شیمیایی و زیستی (میکروبی) را شامل می شود. آلودگی آب ها یکی از عمده ترین معضلات جوامع بشری امروز محسوب می شود. این مساله علاوه بر این که در سلامت انسان ها تاثیر مستقیم دارد، اکوسیستم محیط های آبی را برهم می زند. برای دستیابی به یک فهرست مشخص از انواع آلاینده های ناشی از حوادث، شناخت یک حادثه دارای اهمیت می باشد.

براساس یک تعریف، از نگاه کلی، حوادث آلودگی محتمل در منابع آب کلا به دو دستۀ سوانح طبیعی و حوادث ناشی از فعالیت های انسانی تقسیم می شوند در جدول زیر فهرست انواع سوانح آلودگی منابع آب آورده شده است:

روش مونت کارلو یک روش مرسوم برای آنالیز عدم قطعیت در مدل های عددی پیچیده است. این روش یک روش استوکستیک است و به کار گیری آن منوط به داشتن اطلاعات کافی در مورد دانش متغیرهای تصادفی و روش استوکستیک می باشد. در این روش فرض می شود که هر پارامتر ورودی در مشاهدات و اندازه گیری ها یک متغیر تصادفی است که دارای یک تابع توزیع احتمال و یک تابع تجمعی احتمال می باشد (شکل را مشاهده کنید) الگوریتم روش مونت کارلو در شکل زیر نشان داده شده است.

لزوم ارزیابی عدم قطعیت

هدف اصلی اجرای مدل های آب های زیرزمینی پیش بینی وضعیت سامانه در آینده می باشد. این پیش بینی معمولا با عدم قطعیت های ذاتی همراه است، زیرا الگوریتمی که برای مدل سازی انتخاب می شود با آنچه در طبیعت اتفاق می افتد دقیقا یکی نیست و به علاوه در تبدیل الگوریتم به یک نرم افزار فرضیاتی وجود دارد. حتی در مدل های خیلی پیچیده با واسنجی خوب، در اطلاعات و ورودی هایی که برای مدل سازی استفاده می شود، عدم قطعی تهایی وجود دارد. به عنوان مثال در شرایط مرزی اعمال شده به مدل و همچنین پیش بینی رژیم آب و هوایی و تغییرات در تناوب آبیاری عدم قطعیت هایی وجود دارد. با توجه به آنچه ذکر شد، ارائه عدم قطعیت در پیش بینی نتایج هر مدل با توجه به اهداف خاص آن الزامی است.

توقف روند مصرف و برداشت بی‌رویه آب؛ راهکار جلوگیری از فرونشست دشت‌های کشور

با شیوه‌هایی که برای احیا و تعادل بخشی آبخوان‌ها به‌کار می‌بریم، بایستی نخست، برداشت‌ها کنترل شود تا در سطح تجدیدشوندگی بتوانیم با تغذیه مصنوعی، منابع آبی زیرزمینی را تجدید و احیا کنیم.

کارشناس بخش برنامه‌ریزی کلان آب و آبفای وزارت نیرو گفت: راهکار متوقف کردن فرونشست در دشت‌های کشور توقف روند رو به رشد مصرف و برداشت آب و دادن فرصت تجدیدشوندگی برای احیای آب‌خوان است.

مهندس "بهیه جعفری بی‌بالان" رئیس گروه دفتر برنامه‌ریزی کلان آب و آبفای وزارت نیرو در گفت‌و‌گو با پایگاه اطلاع‌رسانی وزارت نیرو (پاون) در خصوص راه‌های مقابله با فرو نشست دشت‌های کشور گفت: طرز قرار گرفتن خاک دانه‌ها با خلل و فرجی که دارند باعث ایجاد آبخوان‌ها و جریان آب در آن‌ها می‌شود و استفاده بیش از حد از منابع آب زیرزمینی باعث خواهد شد، طرز قرار گرفتن خاک‌دانه‌ها بهم بخورد، در نتیجه خاکدانه‌ها به‌هم فشرده می‌شوند.

داده های حاضر در این مجموعه توسط گروه آبهای زیرزمینی دفتر مطالعات پایه شرکت منابع آب ایران تولید گردیده است. در این دفتر و برای گروه های زیر مجموعه این معاونت اهدافی به شرح ذیل وجود دارد:

1- سیاستگذاری، برنامه‌ریزی، نظارت و ارزیابی عملکرد

• سیاست‌گذاری، تعیین خط مشی و برنامه‌ریزی کلی آبهای زیرزمینی در سطح کشور.
• تهیه طرح شبکه ملی سنجش کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی کشور و نظارت عالیه بر اجرای آن.
• تدوین برنامه‌های مطالعاتی آبهای زیرزمینی در سطح کشور.
• تائید برنامه عملیاتی و بودجه پیشنهادی از منابع جاری و اعتبارات عمرانی به منظور انجام وظایف مطالعات آبهای زیرزمینی ارائه شده از سوی شرکتهای آب منطقه‌ای.
• تائید برنامه‌های سالانه اندازه‌گیری و آماربرداری از آبهای زیرزمینی ارائه شده از سوی شرکتهای آب منطقه‌ای ونظارت عالیه بر انجام صحیح آن.

داده های حاضر در این مجموعه توسط گروه تلفیق و بیلان دفتر مطالعات پایه شرکت منابع آب ایران تولید گردیده است. در این دفتر و برای گروه های زیر مجموعه این معاونت اهدافی به شرح ذیل وجود دارد:

1- سیاست گذاری، برنامه ریزی ، نظارت وارزیابی عملکرد

• سیاست گذاری، تعیین خط مشی وبرنامه ریزی کلی تلفیق مطالعات منابع آب در سطح کشور.
• تدوین برنامه های انجام تلفیق مطالعات پایه منابع آب در سطح کشور.
• تایید برنامه عملیاتی پیشنهادی بودجه های جاری وعمرانی به منظور انجام فعالیتهای تلفیق مطالعات در سطح کشور.
• تایید برنامه های سالانه دفاتر تلفیق وبیلان شرکتهای آب منطقه ای.
• بازنگری دستورالعملهای موجود وتهیه دستورالعملهای جدید مورد نیاز تلفیق مطالعات پایه منابع آب.
• نظارت وارزیابی عملکرد دفاتر تلفیق وبیلان مطالعات شرکتهای آب منطقه ای وارائه گزارشهای لازم درخصوص وضعیت عملکرد آنه.

داده های حاضر در این مجموعه توسط گروه بانک اطلاعاتی دفتر مطالعات پایه شرکت منابع آب ایران تولید گردیده است. در این دفتر و برای گروه های زیر مجموعه این معاونت اهدافی به شرح ذیل وجود دارد:

• سیاست گذاری، تعیین خط مشی وبرنامه ریزی کلی درخصوص بانک اطلاعات مطالعات پایه منابع آب درسطح کشور.
• همکاری ونظارت درایجاد ، بهره برداری ونگهداری بانکهای اطلاعات مطالعات پایه منابع آب شرکتهای آب منطقه ای.
• تهیه استانداردها، دستور العملهای ایجاد بانک های اطلاعات وهمچنین بهره برداری ونگهداری وبروز کردن آنه.
• ایجاد، بهره برداری ونگهداری وتوسعه بانک های اطلاعات ستاد مطالعات پایه منابع آب .
• هماهنگی وهمکاری با واحدهای تخصصی ستاد مطالعات پایه به منظور تهیه فرمهای اولیه ورود اطلاعات وگزارشهای خروجی.

شرح وظایف کارشناس بانک اطلاعات در شرکت های آب منطقه ای

توجه: این توضیحات بدون جداول و منابع آمده است. برای دریافت نسخه کامل آن را از ذیل دانلود کنید.

وظایف کارشناس بانک اطلاعات پس از ورود داده های تایید شده توسط کارگروه  آب سطحی و زیرزمینی در سامانه بانک اطلاعات منابع آب به شرح زیر می باشد:

1-اجرای گزارش های زیر، جهت کنترل برخی از پارامتر های ضروری از قبیل_ نداشتن  آمار  استان  مجاور _ خالی  نبودن نام استان _خالی نبودن فیلد کد محدوده _ اشتباه بودن کد محدوده _ تعداد رکورد دریافتی _ مجموع تخلیه _ ومجموع بهره برداری (گزارش‌های تهیه شده درسامانه بانک اطلاعات امار برداری سراسری 3) برای هر فرم عبارتند از:

آب که مایه حیات انسان و کلیه موجودات زنده روی کره زمین بشمار می رود بصورت نسبتاً خالص در اثر بارندگی به سطح کره زمین نازل می شود. اولین منبع آلوده کننده آب اتمسفر کره زمین می باشد که حاوی ذرات گرد و غبار و گازهای مختلف بوده و قطرات باران را آلوده می کند. آب باران و یا آب حاصل از ذوب برف، در اثر جاری شدن بر روی سطح زمین ویا جریان در بین لایه های خاک با ساختارهای مختلف، مواد گوناگون را در خود حل نموده و یا جذب می نماید و بدین صورت از کیفیت آن کاسته می شود. آبها با کیفیت های مختلف بدین ترتیب به آبراهه ها ، رودها و رودخانه ها سرازیر شده و به پشت سدها می رسد و در آنجا انباشته می گردد. از طرفی دیگر مقداری از آن بین لایه های خاک گذشته وبا جذب عناصر شیمیایی مختلف به سفره های آب زیرزمینی می پیوندد.

تعیین تغییرات کیفیت آبهای زیرزمینی در رابطه با بارندگی و چگونگی توزیع آن در گستره دشتها، این امکان را بوجود می آورد که در مناطق دارای روند افزایش شوری، در رابطه با کاهش برداشت ، محدودیتهای مورد نیاز مدیریتی اعمال گردد. از طرف دیگر در نواحی که تحت تاثیر تغذیه مناسب قرار داشته و تغییرات کیفی ایجاد نشده است .می توان نسبت به افزایش بهره برداری و بهره وری از منابع موجود اقدام نمود. کنترل تغییرات کیفی در مقاطع زمانی مناسب، علاوه بر آشکارسازی سیمای گذشته کیفی آب، امکان روندیابی را فراهم نموده و پیش بینی وضعیت کیفی آب در آینده را میسر می سازد.

روش Recession-Curve Displacement را می توان برای تخمین تغذیه آب های زیرزمینی در داده های ثبتی رودخانه ها بکار برد. این روش بر این فرض است که منحنی streamflow-recession به سمت بالا در طول دوره تغذیه آب های زیرزمینی گردان است. تغذیه آبهای زیر زمینی در طول یک رویداد بر اساس مطالعات صورت گرفته توسط (Rorabaugh (1964 و (Glover (1964، می باشد که هر دو آنها معادلات تحلیلی برای تخلیه آب زیر زمینی به شکل لحظه ای، در یک جریان کاملا نفوذ یافته یک بعدی به صورت آرمانی، و در آبخوان همگن را بدست آوردند. این معادلات نشان داد که کل تخلیه آب زیر زمینی بالقوه به جریان در یک زمان بحرانی خاص پس از اوج دبی رودخانه برابر حدودا نصف حجم تغذیه آب های زیرزمینی در دوره اوج  دبی است.

این نرم افزارها و مواد مرتبط (داده ها و اسناد و مدارک) توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) جهت منافع عمومی و پیشرفت علم استفاده کنندگان در دسترس قرار گرفته است. شما ممکن است، بدون هیچ گونه هزینه یا با پرداخت هزینه از این ابزارها استفاده، کپی برداری، اصلاح، یا توزیع توسط یک نرم افزار و هر آثار مشتق شده از آن، و اسناد آن نمایید. این موضوع را با توجه به حقوق نرم افزاری USGS کاربران، باید بررسی کنید.

شما می توانید دیگر نسخه های الکترونیکی و یا چاپی گزارش USGS و اسناد و مدارکی که در توزیع نرم افزار گنجانده شده است از اینجا دریافت کنید.

آب های زیرزمینی و خشکسالی:

سازمان زمین شناسی آمریکا دانش بی طرفانه ای در مورد آب های زیرزمینی برای حمایت از مدیران منابع و سیاست گذاران با اطلاعات ضروری را توسعه می دهد که آنها می توانند به برنامه ریزی برای پاسخ در شرایط خشکسالی و استفاده در تصمیم گیری ها از آن استفاده کنند.

کلید موفقیت در مقابله با خشکسالی برنامه ریزی برای تامین آب خشکسالی برای اطمینان دادن در آن است که آب را می توان ذخیره سازی نمود، از جمله در سفره های آبی یا مخازن سطحی آب ایجاد شده که برای تامین کنندگان آب یک منبع مناسب است. این برنامه ریزی می تواند به اشکال سنتی توسعه منابع آب زیرزمینی منجر گردد و همچنین سیستم های تغذیه مصنوعی و یا ذخیره سازی آبخوان و بازیابی آن که استفاده از آب اضافی را در طول دوره های مرطوب و یا پساب استفاده می نمایند که عبارت است از که آن را می توان به شرایط زیر سطحی جهت بزرگترین نیازهای استخراج انتقال داد.

GMS (سیستم مدل سازی آب های زیرزمینی) یک برنامه کامل برای ساخت و شبیه سازی مدل های آب زیرزمینی است. از ویژگی های آن ساختار 2D و 3D زمین آمار، مدل سازی چینه شناسی و رویکرد مدل مفهومی منحصر به فرد و قدرتمند است. مدل های حال حاضر پشتیبانی شده عبارتند از MODFLOW، MODPATH، MT3DMS، RT3D، FEMWATER، SEEP2D و UTEXAS.

از نسخه 6 معرفی شده به بعد استفاده از فرمت XMDF (گسترش مدل فرمت داده) مقدور شده است، که یک فرمت سازگار از HDF5 می باشد. هدف از این قابلیت این است که اجازه ذخیره سازی داخلی و مدیریت داده ها در یک فایل HDF واحد را می دهد، که در واقع به جای استفاده از بسیاری از فایل های Flat می باشد.