هر سیستم مجموعه ای است از اجزای مرتبط و هماهنگ که برای دستیابی به هدفی مشخص با یکدیگر در تعامل می باشند. یک سیستم اطلاعاتی نیز نوع خاصی از سیستم ها است که با هدف تولید اطلاعات مورد نظر، داده های خام ورودی را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهد. سیستمهای اطلاعات جغرافیایی (یا مکانی) نیز به عنوان سیستم اطلاعاتی خاص، قادرند داده های مربوط به اشیاء و پدیده های مکان دار را مورد پردازش و تجزیه و تحلیل قرار دهند. بنا به تعریف، سیستم اطلاعات جغرافیایی مجموعه ای است سازمان یافته از سخت افزار، نرم افزار، داده، روش ها و نیروی انسانی که برای جمع آوری، ساختاردهی، ذخیره سازی، بروز رسانی، پردازش، نمایش و تجزیه و تحلیل انواع داد ههای مکانی و جغرافیایی طراحی و ایجاد شده است. امروزه این سیستمها دارای کاربردهای وسیعی در زمینه های مختلف از جمله مدیریت زیرساختارهای اجتماعی (برق، آب، گاز، راه،...)، مدیریت خدمات شهری، مدیریت منابع طبیعی، جنگلداری، کشاورزی، مدیریت بحران، طرحهای توسعه شهری و منطقه ای و بسیاری کاربردهای دیگر می باشند.

نرم افزار HEC-ResPRM یک بسته نرم افزاری بهینه سازی عملیات سیستم مخزن برای کمک به برنامه ریزان، اپراتورها، و مدیران با برنامه ریزی مخزن و فرآیند تصمیم گیری است. HEC-ResPRM با استفاده از بهینه سازی جریان شبکه یک ایده از بهترین نتیجه که می تواند برای سیستم بر اساس هر اولویت بندی خاصی از اهداف سیستم و با توجه به جریان های سری زمانی که انتظار رود را ارائه می دهد.

    نرم افزار شبیه سازی سیستم مخزن (HEC-ResSim) که توسط موسسه منابع آب، مرکز مهندسی هیدرولوژیکی ایالات متحده توسعه یافته است برای مدل سازی عملیات مخزن در یک یا چند مخزن جهت انواع اهداف و محدودیت های عملیاتی به کار می رود. نرم افزار شبیه سازی عملیات مخزن برای مدیریت سیل، تقویت کمبود جریان و تامین آب در مطالعات برنامه ریزی، مقررات ویژه طرح تحقیقات مخزن و پشتیبانی از تصمیم گیری در زمان واقعی است.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

     در واقع HEC-ResSim می تواند هر دو مخازن مقیاس بزرگ و کوچک مقیاس و سیستم های مخزنی از طریق یک شبکه از عناصر (junctions, routing reaches, diversion, reservoirs) که کاربر ایجاد کند را ارائه نماید. این نرم افزار می تواند وقایع و یا یک دوره کامل و یا رکورد را با استفاده از گام های زمانی در دسترس شبیه سازی کند. HEC-ResSim یک ابزار پشتیبانی تصمیم گیری است که مطابق با نیازهای طراحان انجام مطالعات پروژه مخزن و همچنین در رفع نیازهای تنظیم کننده های مخزن در طول زمان واقعی رخدادها استفاده می شود.

    مدل های کامپیوتری بدلیل کاهش هزینه ها و کوتاه کردن مدت زمان دستیابی به نتایج اجرای یک سناریو بر روی یک سیستم، بصورت گسترده ای در علوم مختلف بکار می روند. سیستم های زهکشی معمولاً در اراضی نیمه خشک تحت آبیاری برای کنترل شوری و ماندابی شدن خاک نصب می شوند. بدلیل وجود پیچیدگی حرکت آب و انتقال املاح در خاک، مدل های شبیه سازی برای تشریح عملکرد سیستم های مدیریت آب که ممکن است شامل زهکش زیرزمینی، سطحی و آبیاری باشند، به کار می روند.

    در اقتصاد ایران، افزایش جمعیت، تقاضا برای آب شرب و مصارف بهداشتی را مستقیما و تقاضای مشتق شده آب را به منظور تولید محصولات غذایی به طور غیر مستقیم بالا برده و رشد فعالیت های اقتصادی اعم از صنعتی، کشاورزی و خدماتی نیز به سهم خود تقاضا برای آب را افزایش داده است. توسعه شهرها نیز در تداوم این امر بی تاثیر نبوده است. از سوی دیگر دولت برای تامین این خدمات با معضل افزایش بدهی روبرو شده است. بدین ترتیب جامعه با یک تعارض روبرو است. از یک طرف تامین آب یک ضرورت است و از طرف دیگر تامین آب و خدمات آبی منجر به افزایش بدهی ها و بزر گتر شدن اندازه دولت و تبعات ناشی از آن می شود.

    کشور ایران علی رغم تنوع آب و هوایی و غنای زیستی، با متوسط بارندگی سالیانه حدود 250 میلی متر و 135 تا 140 میلیارد مترمکعب آب تجدیدپذیر جزو کشورهای خشک و کم آب به حساب می آید. عدم توزیع یکنواخت و متناسب نزولات جوی نیز بر این مشکلات افزوده است، به گونه ای که بیش از 75 درصد از کشور دارای بارندگی کم تر از 250 میلی متر در سال می باشد. در این میان بخش کشاورزی با مصرف حدود 90 میلیارد مترمکعب آب در سال در 8 میلیون هکتار زمین زیر کشت آبی بزرگ ترین مصرف کننده و اصلی ترین آلوده کننده آب به حساب می آید.

    آب مهم ترین سرمایه ملی است که جایگزینی برای آن وجود ندارد و امروزه صرفه جویی و استفاده بهینه از منابع آبی ضرورت بسیار دارد. نظر به این که آب از اهمیت حیاتی برای هر جامعه برخوردار است، طرح های آبرسانی نیز به تبع آن از اهمیت شایانی برخوردار بوده و از جمله طرح های با اولویت اول هر منطقه می باشند.

    به منظور یکسان سازی و ارتقای سطح کیفی طرح های آبرسانی توام با حداقل ساختن هزینه ها و مسایل اقتصادی، استفاده از ضوابط، معیارها و استانداردهای مرتبط، اجتناب ناپذیر و ضروری است. بدیهی است این ضوابط و استانداردها نیز همگام با گذشت زمان و ارتقای سطح دانش و زندگی، نیاز به بازنگری و به روزرسانی دارد. در این راستا، نشریه 3-17 تحت عنوان مبانیِ طراحی طرح های آبرسانی شهری، بر اساس آخرین منابع و مآخذ معتبر و استانداردهای بین المللی، کلیه نشریات، استانداردهای تهیه شده مربوط به صنعت آب کشور و همچنین با استناد به تجارب کارشناسان و صاحبنظران این بخش و توجه به شرایط اقلیمی و محدودیت منابع آب در ایران مورد بازنگری قرار گرفته است و تحت عنوان ضوابط طراحی سامانه های انتقال و توزیع آب شهری و روستایی، برای استفاده کلیه دست اندرکاران بخش آب ارائه شده است.

    تقسیم بندی و کدگذاری حوضه های آبریز و محدود ههای مطالعاتی یکی از مهمترین نیازها در بررسی های منابع آب بوده که با هدف تسهیل در دستیابی به آمار و اطلاعات و هماهنگی بین مطالعات آب های سطحی و زیرزمینی انجام گرفته است.

    ضوابط تقسیم بندی و کدگذاری حوضه های آبریز بر اساس سیستم اعشاری (ده دهی) بوده و در ارتباط با هماهنگی بین حوضه های آبریز و محدوده های مطالعاتی آب زیرزمینی سعی شده تا هر محدوده با یک یا چند حوضه آبریز انطباق داشته باشد. کدهای اختیار شده برای حوضه های آبریز با استفاده از سیستم فوق قابل تطبیق با کدهای بین المللی بوده و در سمت چپ کد هر حوضه آبریز، می تواند کد بین المللی ایران ( 224) قرار گیرد.

    فیزوگرافی در حقیقت مطالعه خصوصیات فیزیکی و وضعیت ریخت شناسی یک حوضه آبریز است که اثر تعیین کننده ای بر خصوصیات هیدرولوزیک و رژیم آبی آن دارد. آگاهی به خصوصیات فیزیوگرافی یک حوضه با داشتن اطلاعاتی از شرایط آب و هوایی منطقه می تواند تصویر نسبتا دقیقی از کارکرد کمی و کیفی سیستم هیدرولوژیک آن حوضه به دست دهد.

    خصوصیات فیزیوگرافی حوضه ها نه فقط به طور مستقیم بر رژیم هیدرولوژیک آنها و از جمله میزان تولید آبی سالانه، حجم سیلابها، شدت فرسایش خاک و میزان رسوب تولیدی اثر می گذارد؛ بلکه به طور غیر مستقیم و نیز با اثر بر آب و هوا و وضعیت اکولوژی و پوشش گیاهی به میزان زیادی رژیم آبی حوضه آبریز را تحت تأثیر خود قرار می دهد.

    وجود بیش از 600.000 حلقه چاه آب در آبخوان های آبرفتی و سازند سخت حاکی از اهمیت منابع آب زیرزمینی در کشور ما در مصارف مختلف (کشاورزی، شرب و بهداشت و صنعت) است. حجم قابل توجه برداشت از این منابع از طریق چاه ها به ویژه در بخش کشاورزی که بیش از 90% این مصارف را بخود اختصاص می دهد، بیانگر نقش مهم و انکار ناپذیر آب زیرزمینی در توسعه زیرساخت های کشور می باشد. هر چند که بخشی از منابع آب زیرزمینی به صورت طبیعی از طریق چشمه ها و زهکش ها و یا از طریق حفر قنوات در سطح زمین ظاهر می شود و مورد استفاده قرار می گیرد، اما در حال حاضر عمده آب زیرزمینی مصرفی در کشور با استفاده از تکنیک های حفاری مختلف از طریق حفر چاه های نیمه عمیق و عمیق تامین می شود. بنابراین نقش چاه های آب در تامین نیازهای آبی همواره در توسعه کشورها پر رنگ ظاهر شده و به همین لحاظ در اکثر کشورهای پیشرفته و در حال توسعه چاه آب به عنوان یک سازه هیدرولیکی مهم مطرح بوده و در طراحی و نظارت بر حفر و تجهیز آن مبالغ قابل توجهی هزینه می شود.

    کمبود آب در بخش های زیادی از کره زمین، مشکلات زیادی را برای تامین آب شرب سالم، تولید محصولات کشاورزی و در کل روند عمومی زندگی انسان ها به وجود آورده است، به طوری که پیش بینی می شود تا سال 2025 میلادی، 50 تا 60 درصد مردم جهان با تنش آبی و مشکلات ناشی از کم آبی مواجه شوند.

    عده ای از کارشناسان معتقد هستند که در آینده نزدیک، آب به عنوان طلای آبی در جهان شناخته خواهد شد، و لذا جمله نفت را فراموش کنید و به آب بیاندیشید در ادبیات رسانه ای و در میان دولت مردان رایج خواهد شد . در حال حاضر انتقال آب با توجه به حجم زیاد مصرف آن، مشکل تر از نفت است و اصولا هیچ جایگزینی نیز برای آن وجود ندارد. هر چند انتقال مستقیم آب از طریق خطوط لوله همانند نفت و گاز بین کشورها چندان رایج نیست، ولی با مطرح شدن ایده آب مجازی در سال های اخیر، روشن شده است که حجم زیادی از آب به صورت مجازی بین کشورهای مختلف جهان جابجا می شود.

تعریف:

    ضریب قابلیت نفوذ دارسی K  عبارت از حجم  آب آزادی است که در واحد زمان در واحد سطح  مقطع کلی طبقه آبدار  با گرادیان هیدرولیک  واحد ،در 20 درجه سانتیگراد حرارت جریان می یابد با در دست داشتن  ابعاد سرعت  و واحدهای  ارائه  شده  برحسب  متر   و متر مربع  و متر مکعب  و ثانیه  واحد ضریب قابلیت نفوذ بر حسب متر بر ثانیه  خواهد بود . اکثرا" ضریب قابلیت نفوذ  را ساده تر  بیان نمود ه و قابلیت نفوذ می نامند.

معمولاً طولانی ترین رودخانه­ حوضه، رودخانه اصلی حوضه می باشد. این رودخانه در قسمت فراز آب، دارای شیب تند و در بستر در حال فرسایش و در قسمت میانی، دارای شیب کمتر است و شاخه های فرعی در قسمت میانی به آن می پیوندند. در قسمت پایاب یا فرود آب، رودخانه شیب خود را از دست داده و این محلی است که بار رسوب بر جای گذاشته می شود. داشتن اطلاعات جامع از آبراهه اصلی یک حوضه آبریز می تواند کمک شایانی درباره ساختار فیزیکی آن حوضه در مباحث فیزوگرافی به ما بدهد.

     حفاظت و استفاده بهینه از منابع آب از اصول توسعه پایدار هر کشور می باشد. آب های سطحی جاری یا رودخانه ها از مهم ترین منابع آب هستند که نقش مهمی در تامین آب مورد نیاز فعالیت های مختلف مانند کشاورزی، صنعت، شرب و تولید برق دارند. بسیاری از برنامه ریزی های منابع آب در کشورها بر اساس پتانسیل بالقوه منابع آب سطحی می باشد . آگاهی از کیفیت منابع آب یکی از نیازمندی های مهم در برنامه ریزی و توسعه منابع آب و حفاظت و کنترل آنها می باشد. بدیهی است که برای آگاهی از کیفیت منابع آب و تولید اطلاعات مورد نیاز باید پایش انجام شود. چرا که داشتن اطلاعات جامع، صحیح و قابل اطمینان با دوره های زمانی مناسب می تواند عامل مهمی در تصمیم گیری ها و سیاست گذاری ها باشد.

     آب یکی از اجزای حیاتی زندگی است که برای بسیاری از فعالیت های اقتصادی ضروری است. بر اساس داده های منتشره حدود سه درصد از آب موجود در کره زمین آب شیرین می باشد و فقط 0/36 درصد آن قابل استفاده می باشد. آب زیرزمینی در واقع  فراوان ترین منبع قابل دسترس آب شیرین در دنیا است که 97 درصد منابع آب شیرین دنیا را (بجز یخ های قطبی و یخچال ها) تشکیل می دهد و گاهی ثروت پنهان نامیده می شود که وجود و اهمیت آن به خوبی شناخته نشده است، در نتیجه اقدامات لازم برای حفاظت و مدیریت آن با روش هایی از لحاظ زیست محیطی پایدار، یا انجام نمی شود یا بسیار دیر انجام می شود و اغلب به هنگام وقوع خشکسالی در برخی مناطق، اهمیت آن بیش تر مشخص می شود.

    پایش کیفیت آب فعالیت متمرکزی است که برای بررسی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی آب در ارتباط با بهداشت انسانی، شرایط اکولوژیکی و کاربری آب انجام می شود. نوع اطلاعاتی که از یک برنامه پایش کیفیت به دست می آید، بستگی کامل به اهداف برنامه پایش دارد. این اطلاعات محصول جمع آوری نمونه های آب، آنالیز و تفسیر داده های کیفی آب می باشد.

    هم چنین اطلاعاتی که از این نمونه های آب به دست می آید، ممکن است تطابق کامل با کل بدنه آب مورد پایش نداشته باشد. چرا که وضعیت کیفی آب هم در بدنه آب و هم در نمونه های آب تحت تاثیر عوامل مختلف زمانی و مکانی قرار دارند. بنابراین، به دست آوردن اطلاعات کافی و قابل اعتماد از نمونه های آب بستگی زیادی به طراحی مناسب شبکه پایش دارد. طراحی شبکه پایش کیفیت در اولین مرحله برنامه پایش انجام می شود، ولی تاثیر به سزایی در کل برنامه پایش دارد. جایگاه طراحی برنامه پایش کیفیت بسیار فراتر از آن است که صرفا فرایندی برای تعیین محل نمونه برداری، شاخص های کیفی و فاصله زمانی نمونه برداری ها محسوب گردد.

تعیین روابط باران-رواناب نقش بسیار اساسی در مطالعات هیدرولوژیکی حوضه ی آبخیز دارد. در این مطالعه دقت و قابلیت اعتماد برخی از مدلهای باران- رواناب، در تعیین خصوصیات هیدروگراف سیلاب در حوضه های فاقد آمار مورد بررسی واقع شده است. این مدلها عبارتند از مدل های هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژیک، ژئومورفوکلیماتیک، نش، روسو و هیدروگراف واحد SCS. هفده واقعه ی باران -رواناب درحوضه ی آبخیز جنگ، در بالادست سدکارده در نزدیکی مشهد، برای بررسی این مدل ها انتخاب شده است. براساس این مطالعه، بررسی میانگین خطای نسبی نتایج به دست آمده نشان می دهد که در برآورد دبی اوج سیلاب، روش ژئومورفولوژیک نسبت به سایر روشها دقت بیشتری دارد در حالی که در برآورد زمان اوج، مدل روسو مناسب تر از بقیه مدل ها می باشد. هم چنین نتایج نشان میدهد مدل ژئومورفوکلیماتیک بیشترین کارایی را در تخمین حجم سیلاب دارد. به طورکلی دربرآورد مشخصات اصلی هیدروگراف شامل دبی اوج، زمان اوج و حجم سیلاب، روش ژئومورفولوژیک رتبه ی نخست را دارا می باشد. سپس روش های ژئومورفوکلیماتیک، نشو روسو، و روش SCS در رتبه های دوم تا چهارم قرار می گیرند.

     محدودیت منابع آبی کشور و افزایش روز افزون نیازهای آبی در زمینه های شرب، کشاورزی، صنعت، تولید برق، مسائل زیست محیطی و غیره ایجاب می نماید که در مطالعات برنامه ریزی و مدیریت منابع آب به منظور ذخیره سازی و بهره برداری بهینه از مخازن سدها به نحو مطلوب در چهارچوب اهداف طرح، با توجه به اولویت نیازها و در قالب یک شیوه مطالعاتی استاندارد شده صورت پذیرد. متأسفانه به علت فقدان استانداردهای مدون در مقیاس ملی، شرایطی پدید آمده است که برای انجام دادن مطالعات مذکور ضوابط و معیارهای فنی و مهندسی ناهمگون و نامناسب به کار گرفته می شود که آثار نامطلوب آن در بسیاری از پروژه های آبی کشور به چشم می خورد. با در نظر گرفتن مراتب فوق لزوم تهیه، تنظیم و تدوین استاندارد مطالعات بهره برداری از مخازن سدها با بهره گیری صحیح از مراجع بین المللی و تجارب ملی با توجه به سطوح مختلف مطالعات از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.