محاسبه و بستن بیلان آب در حوضه‌های آبریز و آبخوان‌های ایران برعهده وزارت نیرو قرار دارد و این وزارتخانه در دفتر مطالعات پایهٔ منابع آب، علاوه بر مدیریت گردآوری اطلاعات در سطح کشور (که از طریق شرکت‌های آب منطقه‌ای سی‌گانهٔ کشور انجام می‌گیرد)، تحلیل‌ها و گزارش‌های متعددی همچون بیلان آب را مرتباً تولید می‌نماید. بیلان آب در حوضه‌های آبریز (محدوده‌های مطالعاتی یا در حقیقت همان حوضه آبریز درجه سه) و آبخوان‌ها در قالب گزارش‌های مختلفی ارائه می‌شوند که از آن جمله می‌توان به مطالعات طرح جامع آب، اطلس منابع آب کشور، بهنگام‌سازی بیلان آب، تمدید ممنوعیت بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی و غیره اشاره داشت.

4.7 شناسایی (ساختن) یک مدل ریاضی

ما یادآوری می کنیم که یک مدل ریاضی مجموعه ای از روابط بین متغیرهای فیزیکی سیستم مورد تجزیه و تحلیل را نشان می دهد، که به صورت معادلات جبری، معادلات دیفرانسیل یا معادلات / سیستم معادلات مشتقات جزئی بیان می شود.

بر اساس آمار و اطلاعات وزارت نیرو و سازمان هواشناسی کشور، که هر دو امکاناتی را برای برآورد تبخیر و بارندگی در کشور دارند، بارندگی متوسط بلندمدت در کشور معادل ۲۳۲٫۴ میلیمتر است. بر اساس مطالعات وزارت نیرو به عنوان متولی اصلی تأمین آب و مدیریت ذخایر آبی کشور، بارندگی در ایران به‌طور متوسط در دوره‌های اخیر کاهش داشته‌است. همان‌طور که در جدول نمایش داده شده‌است، با در نظر گرفتن دورهٔ آماری از سال‌های ۳۰–۳۱ تا ۹۱–۹۲، می‌توان شاهد این پدیده بود که تا ۱۴ سال پایانی این دوره (یعنی تا سال آبی ۷۶–۷۷)، متوسط بارندگی معادل ۲۴۰٫۲ میلیمتر (دورهٔ ایستا) و در سال‌های بعدی متوسط بارندگی به‌طور کلی افت قابل توجهی را تجربه نموده‌ است، به نحوی که در ۶ سال پایانی دورهٔ آماری، متوسط بارندگی سالانه ۱۹۵ میلیمتر شده ‌است.

3.7 طبقه بندی مدلهای ریاضی

در عملکرد معیارها، طبقه بندی زیر از نتایج مدلهای ریاضی در نظر گرفته شده است:

الف) از نظر تکامل سیستم، مدل ها عبارتند از:

• در رژیم ثابت (حالت پایدار در هیدرولیک)؛
• در رژیم پویا (حالت ناپایدار در هیدرولیک).

2.7 مدل های فیزیکی، قیاسی و ریاضی

این مدل ممکن است به عنوان یک تصویر متعارف از یک پدیده یا فرآیند تعریف شود، به گونه ای ساخته شده است که ویژگی های اساسی را برای اهداف تحقیق منعکس می کند. این ویژگی خاص ناشی از محدودیت مدل سازی است. مدل ها نمی توانند واقعیت را با تمام پیچیدگی های خود بازتولید کنند، زیرا در این حالت مدل جایگزین واقعیت خواهد شد (که مطالعه، همانطور که نشان داده شده، دشوار، مهم و حتی گاهی غیرممکن است).

1.7 اصول کلی

از نظر تئوری، دو روش برای تجزیه و تحلیل سیستم وجود دارد:

• روش تحلیلی، شامل تقسیم یک سیستم در اجزای آن است که پس از آن یک به یک تجزیه و تحلیل می شود.
• روش سیستمیک، بررسی پدیده ها و فرآیندهای پیچیده به عنوان یک کل، دارای رفتار و ویژگی هایی که متعلق به اجزای سیستم نیستند بلکه متعلق به تعامل آنها هستند.

آیا به دنبال راهی برای رسم رسانایی مناطق زهکشی در مدل آب زیرزمینی خود هستید؟ اگر مدل منطقه ای بزرگی دارید که شامل مناطقی با شبکه زهکشی متراکم (خندق، زهکشی کاشی و غیره) است، می توانید این را برای نشان دادن یک سیستم زهکشی پراکنده افزایش دهید. هنگام انجام این کار، نه تنها خندق های مجزا با بسته بندی تخلیه (DRN)، بلکه کل مناطق وجود دارد. با استفاده از GMS می توانید کانتور این مناطق زهکشی را ایجاد کنید.

در طول قرن‌ها و سال‌های متمادی به دلیل فراوانی نسبی آب در قیاس با نیاز انسان‌ها، تعداد کم جمعیت در محدوده تمدن‌ها و نوع فناوری‌های مورد استفاده، دخالت‌های بشر در چرخه آب از جمله بهره‌برداری منابع آب زیرزمینی توسط چاه‌های دستی و قنات و از منابع آب سطحی در مقیاس محدود و با استفاده از فناوری‌های ساده نظیر ایجاد بندهای انحرافی یا سایر تأسیسات آبی که در تاریخ تمدن بشری ثبت و ضبط گردیده و آثار آنها هنوز در نقاط مختلف دنیا قابل مشاهده است، صورت می‌گرفته‌است. با گذشت زمان و افزایش جمعیت، بروز انقلاب صنعتی و افزایش نیازهای بشری برای تأمین مواد غذایی، انرژی و همچنین تأمین نیازهای روزانه، دامنه و ابعاد دخالت‌های بشری در چرخه آب گسترده‌تر و پیچیده‌تر گردید.

هر شکلی از محاسبهٔ بیلان، نهایتاً با عدم‌قطعیت روبروست. منشأ عدم‌قطعیت‌ها در محاسبات بیلان را می‌توان به دو منبع نسبت داد: تغییرات طبیعی در چرخهٔ آب و خطاهای اندازه‌گیری. تمامی مؤلفه‌های بیلان به اشکال مختلف تغییرپذیر هستند. از بارندگی گرفته، تا تبخیرتعرق، رواناب و نفوذ همگی تحت تأثیر پارامترهای مختلف تغییر می‌کنند و در برخی مناطق، میزان تغییرات بسیار شدیدتر است. همین‌طور ارتباط تنگاتنگ و در هم‌پیچیدهٔ پارامترهای مختلف، همچون دما، بارش، تبخیر، پوشش گیاهی و غیره موجب می‌شود تا به راحتی مقدار مؤلفه‌ها دستخوش تغییرات جدی قرار گیرند. خطاهای ناشی از اندازه‌گیری نیز، همان‌طور که گفته شد به دلیل ذات برخی از مؤلفه‌ها و پارامترها، یا حتی محدودیت‌های مالی، تخصصی و غیره ممکن است کم یا زیاد باشد.

1.7 اصول کلی آنالیز سیستم ها با استفاده از مدل سازی ریاضی

از نظر تئوری، دو روش برای تجزیه و تحلیل سیستم وجود دارد:

• روش تحلیلی، شامل تقسیم یک سیستم در اجزای آن است که پس از آن یک به یک تجزیه و تحلیل می شود.
• روش سیستمیک، بررسی پدیده ها و فرآیندهای پیچیده به عنوان یک کل، دارای رفتار و ویژگی هایی که متعلق به اجزای سیستم نیستند بلکه متعلق به تعامل آنها هستند.

به‌طور کلی می‌توان اجزای ورودی و خروجی آب به یک حوضهٔ آبریز، به عنوان واحد حسابداری اصلی برای مدیریت آب را به شکل زیر در نظر گرفت:

آب در قالب بارندگی از اتمسفر به سطح زمین جابجا می‌شود و از طریق نفوذ آن یا نشت آب جریان‌های سطحی، به آب‌های زیرزمینی وارد می‌گردد. آب‌های زیرزمینی نیز یا به صورت طبیعی یا غیرطبیعی (توسط انسان) به سطح زمین جابجا می‌شوند و حتی ممکن است مستقیماً تبخیر شده و به اتمسفر بروند. درک این فرایندهای جابجایی، می‌تواند درک عمیق‌تری را نسبت به بیلان آب فراهم سازد. از دیدگاه سازمان زمین‌شناسی آمریکا، فرایندهای اصلی جابجایی آب بین بخش‌های اصلی بیلان آب عبارتند از:

داشتن منابع آب سالم پیش نیازی ضروری و اساسی برای حفظ کیفیت محیط زیست و رشد و توسـعه اقتصـادی، سیاسـی، اجتماعی و فرهنگی جوامع انسانی است. بسیاری از سکونتگاه های انسان در نزدیکی و کنـار منـابع آب قـرار دارنـد و ایـن منـابع تامینکننده نیازهای آبی انسان و در بسیاری از مواقع دریافتکننده زایدات انسانی (فاضلابها و پسماندها) و روانابهـا بـه شـمار میروند که اثرات سوء بسیاری بر محیط زیست طبیعی و انسانی در پی دارد. در این میان حریم کیفی منابع آب سـطحی یکـی از نیازهای ضروری مدیریت منابع آب و محیط زیست اسـت کـه کارکردهـای متعـددی از جملـه حفاظـت اکوسیسـتم آبـزی و کنارآبزی، جلوگیری از تخریب ساحل و بستر رودخانه، بهبود کیفیت آب (توسط گیاهان کنارآبزی و آبزی)، کـاهش بـار آلـودگی ورودی از منابع غیرنقطه ای، بهبود مدیریت مخاطرات ناشی از حوادث و سوانح آلـودگی دارد. بـا توجـه بـه گسـتردگی عوامـل تاثیرگذار بر منابع آب و لزوم کنترل آن جهت جلوگیری از آلودگی و آسیبهای زیست محیطی وارده و حفاظت و کنتـرل آلودگی منابع آب سطحی تعیین و کنترل نواحی میانگیر یا حریم کیفی در قالب قـوانین و دسـتورالعملی مـدون ضـروری است.

اتمسفر، سطح زمین و زیرزمین، سه بخش اصلی چرخهٔ آب را تشکیل می‌دهند و با درک ذخیره و جریان آب در هر یک از این بخش‌ها می‌توان شناخت کامل‌تری نسبت به بیلان آب پیدا کرد. به عبارت دیگر، در هر یک از بخش‌های چرخهٔ آب، جریان‌ها و ذخایر آب متفاوت است و هدف اصلی بیلان آب در یک واحد حسابداری بخصوص این است که بتواند اجزای این ذخایر و جریان‌ها را شفاف کند. سازمان زمین‌شناسی آمریکا اجزای اصلی چرخه آب را به این صورت تقسیم‌بندی می‌کند:

بخشی از آب کرهٔ زمین بر روی سطح زمین در قالب اقیانوس‌ها، یخچال‌ها، دریاچه‌ها، رودخانه‌ها، آبراهه‌ها و تالاب‌ها است؛ همچنین بخش دیگر آن در زیرسطح زمین بصورت رطوبت خاک و آب‌های زیرزمینی است، و بخش دیگر در اتمسفر قرار دارد. بیش از ۹۷ درصد کل ذخایر آبی کرهٔ زمین در اقیانوس‌ها قرار دارد. از کل میزان آب موجود در خشکی، ۷۷ درصد به صورت یخچال‌ها و پوشش‌های برفی هستند و بخش اعظم دیگر آن بصورت ذخایر آب زیرزمینی است. آب به صورت مداوم از مسیرهای مختلف در چرخهٔ آب حرکت می‌کند؛ حرکت آب در برخی از این مسیرها بسیار سریع است مانند بارش بر روی زمین یا تبخیر پس از بارش؛ اما در برخی دیگر از مسیرها، آب با سرعت بسیار کندی در حد قرن‌ها و هزاره‌ها حرکت می‌کند مانند ذوب برف در یخچال‌ها. برای اطلاعات بیشتر می‌توان به مدخل چرخه آب رجوع کرد.

آیا هنگام وارد کردن داده های گمانه به GMS با مشکلی روبرو شده اید؟ در اکثر مواقع، هنگام وارد کردن داده های گمانه به GMS هیچ مشکلی وجود ندارد، اما گاهی اوقات چیزی نامناسب می شود. در این مقاله سعی می شود برخی از موارد رایج هنگام وارد کردن داده های گمانه رخ دهد.

بیلان آب برگردان دو واژهٔ Water budget و Water balance است. بیلان آب بیانگر موجودی و تغییراتی است که در موجودی آب در یک محدودهٔ زمانی و مکانی بخصوص رخ می‌دهد. آب به دلیل حرکت در سه فاز جامد، مایع و گاز تحت انرژی‌های موجود در طبیعت، و همین‌طور تحولات مختلف طبیعی و انسانی، همواره در حال جابجایی است. اهمیت آب در حیات انسان و اکوسیستم‌ها موجب می‌شود تا مطالعه و ارزیابی وضعیت بیلان آب ضرورت یابد.

HEC-GeoEFM یک الحاقی ArcMap است که برای پشتیبانی از تجزیه و تحلیل فضایی که معمولاً در هنگام استفاده از مدل عملکردهای اکوسیستم (HEC-EFM) استفاده می شود، توسعه یافته است. استفاده از HEC-GeoEFM برای ArcMap نیاز به مجوز کاربر دارد. همچنین برنامه های افزودنی Spatial Analyst و 3D Analyst برای ArcMap باید نصب و فعال شوند.

آیا می خواهید GMS، SMS یا WMS را امتحان کنید، اما برای انجام مجوز کاملاً آماده نیستید؟ یا شاید شما مجوز دارید، اما نگهداری شما به پایان رسیده است و شما می خواهید قبل از به روزرسانی، ویژگی های جدید نسخه بتا را بررسی کنید؟ Aquaveo با استفاده از مجوز ارزیابی محصولات خود اجازه می دهد تا به شما اجازه دهد نرم افزار ما را امتحان کنید تا ببینید آیا این نیاز شما را برآورده می کند. مجوزهای ارزیابی کدهای مجوز موقت هستند که به شما امکان می دهند به مدت دو هفته از تمام قابلیت های نرم افزار ما استفاده کنید.

2. مدل سازی

CLSM با استفاده از سه متغیر حالت، تغییرات ذخیره آب زیرسطحی ناشی از فعل و انفعالات زمین و جو (بارش و ET) را شبیه سازی می کند: مازاد سطح و مازاد منطقه ریشه، که نشان دهنده رطوبت بیش از حد خاک نسبت به حالت تعادل در لایه سطحی (0-2 سانتی متر است) زیر سطح و منطقه ریشه (0-100 سانتی متر) به ترتیب و کسری حوضه آبریز که نشان دهنده مقدار آب مورد نیاز برای رساندن پروفیل به اشباع است (Koster و همکاران، 2000). CLSM همچنین تغییرات برف فصلی را در سه لایه برفی شبیه سازی می کند. CLSM تغییرات سطح آب را مدل نمی کند. در عوض، ذخیره آب زیرزمینی با کم کردن آب ذخیره شده در منطقه ریشه از آن ذخیره شده در پروفیل (که می تواند از کسری حوضه آبریز و سایر پارامترهای مدل محاسبه شود)، که ظرفیت آن توسط پارامتر عمق بستر CLSM تعیین می شود، حاصل می گردد. عمق بستر به دنیال مطالعات Houborg و همکاران (2012) به طور یکنواخت 2 متر افزایش یافت. که نشان داد با استفاده از عمق سنگ بستر اصلی، TWS شبیه سازی شده CLSM اغلب در جنوب غربی ایالات متحده به یک حد پایین تر نزدیک می شود، به طوری که قادر به نشان دادن شرایط شدید خشکسالی نیست. به غیر از این، مدل برای این مطالعه اصلاح یا کالیبره نشده است. از آنجایی که CLSM از عمق سطح آب واقعی یا ضخامت های آبخوان به عنوان پارامترهای ورودی استفاده نمی کند، ذخیره آب زیرزمینی شبیه سازی شده آن (نه مانند مدل پویا) منعکس کننده پارامترهای مدل (از جمله عمق بستر) است. بنابراین، فقط ناهنجاری های ذخیره آب زیرزمینی، نه مقدار کل ذخیره آب زیرزمینی یا عمق سطح آب، با اندازه گیری های محلی قابل مقایسه است.