3.1 مفهوم جعبه سیاه

برای توصیف عمومی ترین روش یک سیستم، مهم نیست ماهیت آن چیست، از مفهوم جعبه سیاه استفاده می شود. این روش زمانی اعمال می شود که فقط ورودی و خروجی مشخص باشد. سیستم به عنوان یک کل نشان داده می شود، فرایندهای داخلی آن را نادیده می گیرد. این مفهوم که توسط N. Wiener فرموله شده است، براساس همبستگی بین مقادیر ورودی و خروجی است: در نتیجه استفاده از یک سیگنال شناخته شده در ورودی سیستم، یک سیگنال قابل اندازه گیری (یا یک محاسبه) در خروجی بدست می آید، بدون اینکه لازم باشد ساختار داخلی جعبه سیاه را بدانید.

2.1 سایبرنتیک - رویکردی برای برنامه ریزی، بهره برداری و کنترل سیستم ها

ماده و انرژی از طریق سیستم های طبیعی یا فنی تبدیل یا انتقال می یابند. هنوز، یکی دیگر از عناصر مهم برای حفظ یا ارتقا عملکرد یا عملکردهای سیستم، اطلاعات است. بدون اطلاعات و استفاده صحیح از آنها، توسعه یا حتی بقای سیستم های بزرگ (اقتصادی، اجتماعی یا سیاسی) امکان پذیر نیست.

1.1 تعریف سیستم

فلاسفه باستان برای اولین بار مفهوم سیستم را به طور شهودی به کار می بردند. بنابراین، تصدیق ارسطو مبنی بر اینکه کل بیش از مجموع اجزای آن است، می تواند به عنوان اولین تعریف مفهوم سیستم در نظر گرفته شود. آغاز نظریه عمومی سیستم ها به شکل کنونی را می توان در آثاری که L. Bertalanffy بین سالهای 1928 - 1950 منتشر کرده است، یافت. متعاقباً این حوزه تحولات نظری و عملی بی شماری را مشاهده کرده است که سهم مهمی در درک و مدل سازی پدیده ها و فرایندها از طبیعت، تکنیک، اقتصاد یا حتی زندگی اجتماعی دارد.

3.10 خطاهای تحقیق و اندازه گیری

چندین نوع خطا وجود دارد که می تواند رخ دهد. در اولین بازرسی، برخی از اینها ممکن است به یک باره شناسایی و اصلاح شوند، برخی از آنها یادداشت و علامت گذاری شده و برخی دیگر ممکن است شناسایی نشوند. آن ها هستند:

3.9 اندازه گیری نفوذ

1.3.9 مانیتس انفیلومتر

این روش بر اساس اصل شارژ ثابت است. یک استوانه مدرج درون زمین قرار می گیرد و سطح آب را ثابت نگه می دارد (حدود 30 میلی متر). تغییرات سطح آب در یک بازه زمانی میزان نفوذ را تعیین می کند.

برای اینکه نرم افزار Aquaveo شما (GMS ،SMS ،WMS) به درستی کار کند، باید به درستی مجوز داشته باشد. همچنین باید تمام اجزای صحیحی را که برای اجرای بسته هایی که خریداری کرده اید مجوز داشته باشند. وقتی با مجوز خود به مشکلی برخوردید، می توانید اطلاعات مجوز خود را مرور کنید تا بدانید چه کاری باید انجام دهید.

در سال 2015، اکثریت قریب به اتفاق کشورها متعهد به محدود کردن گرم شدن کره زمین در اجلاس سران در پاریس، فرانسه شدند. از آن زمان به بعد، تعداد فزاینده ای از کشورها تاریخ های لازم الاجرا را تعیین کرده اند تا بتوانند به کربن صفر خالص برسند. با توجه به این تعهد برای کاهش تغییرات آب و هوایی، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) عامل اصلی موفقیت آن است. بخش تصفیه فاضلاب مسئول تقریباً 2٪ گازهای گلخانه ای ساطع شده در سطح جهان است. با توجه به اینکه اثر آن در مقایسه با دی اکسید کربن (CO2) 300 برابر است، مهمترین عامل آن اکسید نیتروژن (N2O) است. بسیاری از تصفیه خانه های بیولوژیکی فاضلاب حذف نیتروژن را به روشی غیربهینه انجام می دهند و مستعد انتشار N2O هستند.

1.8 تجزیه و تحلیل پاسخ هیدرولوژیکی

نحوه واکنش حوضه آبریز در هنگام مواجهه با یک رویداد بارشی، پاسخ هیدرولوژیکی نامیده می شود.

3.7 ذخیره آب در فاز جامد

1.3.7 پوشش برف

پوشش برف یکی از اجزای اساسی ذخیره در مناطق کوهستانی است. برف انباشته در حوضه آبریز یک منبع بالقوه مفید برای تأمین آب منطقه است.

محققان یکی از شرکت‌های دانش بنیان مستقر در پارک فناوری دانشگاه شهید بهشتی نرم افزاری برای مدیریت بهینه مصرف آب و اراضی کشاورزی طراحی و ارائه کرده اند. سیده زهرا درواری، مدیر عامل شرکت این دانش بنیان مستقر در پارک علم و فناوری دانشگاه شهید بهشتی با بیان اینکه این شرکت با هدف تحقیق، تولید و توسعه راهکارهای هوشمند مبتنی بر علوم و فناوری‌های اطلاعات مکانی در زمینه‌های مختلف فعالیت دارد، گفت: ما در تلاش هستیم تا با بهره ­گیری از تجارب، توانمندی‌های تخصصی و دستاوردهای نوین حوزه‌های سنجش از دور، سامانه‌های اطلاعات مکانی و سرویس‌های مکان محور، خدمات خود را به سازمان‌های مختلف در زمینه های بنیادی و کاربردی ارائه کنیم.

استفاده اقتصادی از آب، در حال تغییر از کشاورزی به مصرف شهری، صنعتی و تولید انرژی است. ساخت سدهای جدید و پروژه‌های بزرگ مقیاس انتقال آب، راهکارهایی پرهزینه برای تامین نیازهای در حال رشد و در حال تغییر است. طبق ارزیابی‌ها مساله فعلی کشور کمیابی فیزیکی آب نیست، بلکه ناکامی‌های نهادی و سیاسی در مدیریت آب است. به همین دلیل بازارها می‌توانند به‌عنوان ابزاری با رویکرد تقاضامحور برای مدیریت کمیابی آب به ایفای نقش بپردازند. طبق بررسی‌ها بازارها می‌توانند به سبب نبود شرایط و بسترهای سیاسی و نهادی، به مایه دردسر نیز تبدیل شوند. به همین دلیل است که درباره نقش آنها به‌عنوان یک راه‌حل برای بحران آب ابراز تردید می‌شود. از این رو اتخاذ رویکرد چندرشته‌ای و همیارانه به نقش‌آفرینی بازارهای آب، می‌تواند به ارتقای اثربخشی آن کمک فراوانی کند.

6.6 انتقال رسوب

آبرفت ها ذراتی با اشکال و ابعاد مختلف هستند که توسط جریان جریان منتقل می شوند. آنها از لایه های خاک، از دامنه ها و همچنین از زمین نازک آمده اند. آبرفت ها از دامنه ها سنگ ریزه ها و تخته سنگ های کوچکی هستند که با برخورد قطرات باران یا عوامل جوی دیگر متلاشی شده و با جریان زمینی به نهرها منتقل می شوند.

5.6 جریان حاصل از ذوب شدن یخ و برف

جریان حاصل از ذوب شدن یخ و برف به طور کلی در یخچال های طبیعی و مناطق کوهستانی، جایی که آب و هوا سرد است، غالب است. روند ذوب برف لایه آب را بارگیری می کند و همچنین خاک را اشباع می کند. در بعضی موارد می تواند به جریان سطح کمک کند. افزایش جریان سطح به آب معادل برف یا لایه یخ، به رژیم ذوب و در نهایت به ویژگی های برف بستگی خواهد داشت.

3.6 جریان زیر سطحی

بخشی از بارندگی های موثر نفوذ شده به صورت افقی در لایه خاکی برتر به طور کم و بیش گردش می کند و از طریق کانال های تخلیه در سطح ظاهر می شود. این جریان را جریان زیر سطحی می نامند (در گذشته به آن جریان زیرپوستی می گفتند). وجود یک لایه کم عمق نسبتاً نفوذ ناپذیر این جریان را تأمین می کند. جریانهای سطح زیرین در سازندهای دارای آب دارای ظرفیت زهکشی آهسته تر از جریان های سطحی، اما سریعتر از جریان های آب زیرزمینی هستند. شرط اساسی برای ظهور جریانهای سطح زیرین این است: رسانایی جانبی هیدرولیکی محیط باید از رسانایی عمودی برتری داشته باشد. جریان زیر سطحی در رژیم های اشباع نشده می تواند جریان پایه در منطقه با شیب های بزرگ باشد و در مناطق مرطوب با پوشش گیاهی و خاک های زهکشی شده غالب است.

2.6 رواناب (جریان زمینی)

جریان سرزمینی پدیده ای است که وقتی شدت باران از حداکثر ظرفیت خاک برای جذب آب بیشتر شود، ظاهر می شود. این ظرفیت در زمان کاهش می یابد تا زمانی که به یک مقدار ثابت برسد. در خاکهای همگن، با یک لایه عمیق زیرزمینی، این حداکثر ظرفیت برابر با هدایت هیدرولیکی در حالت اشباع است. خاکهای طبیعی با افزایش هدایت هیدرولیکی در آب و هوای معتدل و مرطوب دارای ظرفیت نفوذ کمتر از حداکثر شدت باران هستند.

1.6 رژیم هیدرولوژیکی

1.1.6 تعریف

رژیم هیدرولوژیکی جریان با استفاده از تغییرات جریان تعریف می شود، که معمولاً با میانگین نمودار ماهانه جریان (برای تعداد معینی از سال محاسبه می شود) نشان داده می شود. ضریب جریان ماهانه، گزارش ماهانه بین سالانه است که اجازه می دهد نمایندگی تقسیم مجدد، در صد، از جریان ماهانه در طول سال باشد.

2.5 مدل مورد استفاده برای تخمین نرخ نفوذ

فرایندهای نفوذ را می توان با استفاده از مدل های مختلف تخمین زد:

• مدلهای مبتنی بر روابط تجربی شامل 2، 3 یا 4 پارامتر.
• مدل های مبتنی بر فیزیک

GMS ،SMS و WMS (در مجموع با نام XMS شناخته می شوند) همگی از مدل های عددی برای اجرای نهایی شبیه سازی استفاده می کنند. این مدل های عددی شامل MODFLOW ،ADCIRC ،SRH-2D ،GSSHA ،HEC-RAS و ... هستند. این مدل های عددی توسط Aquaveo ساخته نشده اند، اما نرم افزار XMS رابطی برای استفاده از این مدل ها فراهم می کند. در این مقاله بیشتر در مورد چگونگی ادغام نرم افزار XMS با این مدل های عددی بحث خواهد شد.

1.4 فرآیند تبخیر

1.1.4 تعریف

تبخیر (E)، از نظر هیدرولوژیکی، فرایندی است که در آن آب از سطح آبهای آزاد (اقیانوس ها، دریاها، دریاچه ها و رودخانه ها)، از خاک بدون پوشش و از سطوح پوشیده شده از برف و یخچال ها در حالت بخار به جو می رود. [Musy, 2001] تعرق فرآیندی است که در آن کسری از آب جذب شده توسط گیاهان در حالت بخار در جو آزاد می شود.

علم و مهندسی به ما کمک می کند تا دنیا را بفهمیم و آن را به سمت بهتر تغییر دهیم. به عنوان مثال، پیشرفت در مصرف آب آشامیدنی، از تئوری میکروب و شستشوی دست گرفته تا فیلتراسیون و ضد عفونی کننده کلر، باعث کاهش قابل توجه مرگ و بیماری و بهبود سلامت عمومی شده است. نتایج برای بسیاری از ما در شیرهای آشپزخانه آشکار است. با این وجود، علیرغم افزایش اعتماد عمومی به دانشمندان، به نظر می رسد اطلاعات نادرست علمی و حتی حمله به تخصص مشروع نیز وجود دارد. انتقادات آگاهانه، صرف نظر از منشأ آنها، ارزشمند هستند (بررسی همتایان، گرچه می توانند از کیفیت پایینی برخوردار باشند)، اما حمله به موضوعات علمی و بدون شواهد معمولاً نتیجه مثبتی ندارد. در اینجا، من تجربیات خود را با نوع دوم، به ویژه پس از انتشار تحقیقات در یک مجله IWA، به اشتراک می گذارم.

2.2. ویژگی های حوضه آبخیز

1.2.2 مشخصه های فیزیکی

خصوصیات فیزیوگرافی یک حوضه آبخیز تا حدود زیادی تأثیرات هیدرولوژیکی آن و به ویژه رژیم جریان در طول سیل و دوره های خشکسالی را تحت تأثیر قرار می دهد. زمان تمرکز، که سرعت و شدت واکنش حوضه آبخیز به تنش (بارندگی) را مشخص می کند، تحت تأثیر خصوصیات مختلف مورفولوژیکی قرار دارد.