3.10 تعادل آب در منطقه شهری

1.3.10. منابع شکل گیری و گردش آب در منطقه شهری

منابع زیر برای شکل گیری و گردش آب در منطقه شهری وجود دارد (Geiger et al. 1987; Maksimovic & Rodojkovic, 1986; Maksimovic et al., 1992):

• آب طوفان در مناطق روستایی و حومه ای شکل گرفته که به سمت مناطق شهری سرازیر می شوند.
• آب طوفان (به طور کلی آب منشأ برف) منحصراً در منطقه شهری تشکیل شده است.
• سیلابی که از رودخانه هایی سرچشمه می گیرد که در محدوده یا در محدوده شهری جریان دارند.
• طغیان آب ناشی از محل ایجاد باد در دریا یا دریاچه هایی با عمق کم در محدوده منطقه شهری است.

1.10 تعامل انسان - آب

1.1.10 معرفی

طی دهه های گذشته نوع بشر علاقه زیادی به مسئله استفاده از آب در محیط های شهری نشان داده است. تحت شرایط تمرکز در محل های زندگی شهری و تمایل مهاجرت ساکنان به شهرها، این بیش از حد شلوغ شده است و مسائل مربوط به آب در مناطق شهری و اطراف آن پیچیده تر است.

تأمین آب و سرویس بهداشتی به طور کلی با رشد شهرهایی که به مگاپالسی تبدیل می شوند مقابله می کند. در حالی که توزیع آب آشامیدنی و صنعتی و جمع آوری فاضلاب در چنین توده هایی اغلب مشکلاتی غیرقابل حل دارد، از لحاظ فنی و مالی شهرها نیز بر مناطق اطراف تأثیر می گذارند، زیرا آب باید از دور جمع شود و منتقل شود.

4.9 مدل های پیش بینی میانگین جریان ماهانه

فاصله جولای-نوامبر به عنوان یک دوره تابستان-پاییز در نظر گرفته می شود که مشخصه آن تغذیه رودخانه ها است که هم از ریزش باران و هم از طریق جریان آب زیرزمینی ناشی می شود. طبق مدل پیشنهادی Stanescu در سال (1984)، میانگین دبی ماهانه  از دو جز تشکیل شده است، یعنی میانگین تخلیه آبهای زیرزمینی رودخانه، Q_s و میانگین تخلیه حاصل از تغذیه باران Q_r (شکل 12.9). بنابراین، رابطه زیر نوشته شده است:

2.9 روش های پیش بینی جریان کم

1.2.9. روش های منحنی recession

روش منحنی های recession امکان ارزیابی جریان کم را در یک لحظه پیش از شروع مقدار اولیه تخلیه در لحظه انتشار پیش بینی Q0 (0 = t) فراهم می کند. این رویه براساس قوانین recession است. قانون ساده recession مبتنی بر این مفهوم است که recession تحت برخی شرایط ایجاد می شود، که ممکن است با پوچی یک گردن آزاد همسان شود. recession یا توسط قانون نمایی ساده توصیف می شود یا از طریق قوانین recession تشکیل شده است.

1.9 معرفی

شناخت اطمینان از جریان کم و متوسط ​​برای اطمینان از یک مدیریت تعادل و تعدیل آب با حفظ همزمان عملکردهای حیاتی رودخانه ها ضروری است.

در این فصل ابتدا مدلهای ریاضی با هدف شبیه سازی فرایندهای رخداد جریان کم مورد بررسی قرار می گیرند. برخی از تعاریف ابتدا لازم است. سپس روش های اصلی برای تخمین جریان کم ارائه می شود. این موارد برای پیش بینی جریان کم یا محاسبه جریان کم جریان برای چند روز در طول سال به هیدرولوژیست ها ارائه می شود.

4.8 مدل های بزرگ حوضه آبریز

بیان شده است که در حوضه های بزرگ، همه فرایندهای دستیابی به سیل (یعنی: تشکیل رواناب، جریان یکپارچه سازی و مسیریابی موج سیلاب) یافت می شود. از این رو مدل های مورد استفاده در حوضه های بزرگ از ارزیابی هیدروگراف سیل در حوضه های آبریز با اندازه متوسط ​​که یکپارچه شده اند، شروع می شوند، زیرا در امتداد رودخانه ها شاخه ها به طور متوالی مداخله می کنند.

3.8 مدل های آبریز اندازه متوسط

1.3.8. مدل های مخزن

با توجه به طرح کلی مدل های مخزن ارائه شده در شکل 10.8، تغییر در زمان آب موجود برای تشکیل رواناب با رعایت عملکرد یک سری مخازن که سعی در ذخیره سازی ذخیره آب در حوضه آبریز در سطوح مختلف دارند، اصلاح می شود. این مخازن مطابق با قوانین مختلف پیشنهاد شده توسط نظریه های پدیده های ضمنی در تشکیل رواناب، آب ذخیره شده را پر و آزاد می کنند. آب حاصل از بارندگی به عنوان رهگیری بر روی برگ های سایبان ذخیره می شود و در ادامه روی سطح آبریز که به عنوان مخزن اول تصور می شود، می افتد. مخزن سطح اول آب ذخیره شده در سطحی را که تبخیر از آن کم می شود، شبیه سازی می کند. با رسیدن به یک آستانه، آب جریان اولین مخزن با جریان آب سطحی به شبکه رودخانه رهاسازی می شود.

4.3 اندازه گیری تغییرات در منطقه حرا

1.4.3 چرا حرا را اندازه گیری کنیم؟

باتلاق های حرا اکوسیستم های بین جزر و مدی جنگلی هستند که در سطح جهانی تقریباً بین N32° (برمودا) تا S39° (ویکتوریا، استرالیا) توزیع می شوند. حرا عملکردهای حیاتی در سطح چشم انداز مربوط به تنظیم آب شیرین، مواد مغذی و رسوبات ورودی به مناطق دریایی را انجام می دهند. آنها همچنین به کنترل کیفیت آبهای ساحلی دریایی کمک می کنند و از اهمیت حیاتی به عنوان سایتهای پرورش و رشد برای پرندگان، ماهیها و سخت پوستان برخوردار هستند. تخمین زده شده است که نزدیک به دو سوم از کل ماهی های جمع آوری شده در سطح جهان در محیط دریایی در نهایت به سلامت اکوسیستم های ساحلی گرمسیری بستگی دارد. بعلاوه مانگروس مقدار زیادی ماده و انرژی را از زمین و دریا دریافت می کند و استخرهای مهمی را برای ذخیره کربن تشکیل می دهد (Lucas و همکاران، 2014).

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.

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.

8.6 اظهارات نهایی

رویکرد هیدرولیکی به عملکرد مسیریابی با پیچیدگی روند انتشار جریان از طریق یک رودخانه یا یک شبکه رودخانه قابل توجیه است.

حتی اگر علاقه هیدرولوژیکی به مسئله مسیریابی را بتوان با برخی از مدل های نوع یکپارچه برآورده کرد، دلایل ایمنی برای هر پروژه رودخانه ای ضرورت محاسبه دقیق تر متغیرهای جریان را ایجاد می کند.

5.6 طرح تفاضل محدود برای مدل موج پویا

ساده ترین طرح صریح مشتقات جزئی را در نقطه شبکه (x_j,t_i+1) از نظر مقادیر در نقاط مجاور (x_j-1,t_i), (x_j,t_i) و  (x_j+1,t_i) تقریب می زند (شکل 3.6 ) به شرح زیر است:

4.6 حل عددی مدلهای مسیریابی توزیع شده

معادلات Saint-Vénant معادلات دیفرانسیل جزئی هستند که به طور کلی باید با روش های عددی حل شوند. این روش ها را می توان روی معادلات اصلی سنت ونانت یا برای حل مجموعه ای از معادلات تبدیل شده ریاضی، که فرم مشخص معادلات سن ونت نامیده می شود، به کار برد. به عنوان مثال، جفت V-h (6.17) معادل فرم مشخص است:

ORNL DAAC همچنین چندین ابزار زیر مجموعه MODIS و VIIRS برای زیر مجموعه سازی داده ها دارد. با استفاده از ابزار جهانی زیر مجموعه، می توانید برای هر مکان روی زمین، به عنوان GeoTIFF و در قالب متن، از جمله نمودارهای سری زمانی تعاملی و موارد دیگر، یک زیر مجموعه درخواست کنید. کاربران با وارد کردن مختصات جغرافیایی سایت و محدوده اطراف آن سایت، از یک پیکسل تا 201 201 201 کیلومتر، سایتی را مشخص می کنند. از مجموعه داده های موجود، می توانید یک تاریخ مشخص کنید و سپس از MODIS Sinusoidal Projection یا Geographic Lat / Long انتخاب کنید. برای درخواست داده نیاز به ورود به سیستم Earthdata دارید.

Earthdata Search ابزاری برای کشف مجموعه داده های مشاهده زمین است که از سیستم داده و اطلاعات رصد زمین ناسا (EOSDIS) و همچنین ایالات متحده و آژانس های بین المللی در رشته های علوم زمین استفاده می شود. کاربران (از جمله افرادی که اطلاعات خاصی از داده ها ندارند) می توانند با سفارشی سازی مجموعه های داده انتخاب شده، مجموعه داده ها را جستجو کرده و در مورد آنها بخوانند، پرونده های داده را بر اساس تاریخ و منطقه جستجو کنند، پیش نمایش تصاویر را مرور کنند و درخواست پرونده های داده را بارگیری یا ارسال کنند.

بیلان آب برای حوضه های آبخیز منفرد را می توان با استفاده از داده های سنجش از دور برای بارش، تبخیر و تعرق و رواناب تخمین زد. همه داده ها را می توان از GLDAS در همان وضوح زمانی و مکانی از طریق جیووانی بدست آورد. چند مورد را باید در نظر گرفت: به واحدها توجه داشته باشید - برای تغییر به واحدهای مورد نیاز، ممکن است محاسبات در سیستم GIS انجام شود. به عنوان مثال، بارندگی و ET بر حسب کیلوگرم در مترمکعب است. برای داده های سالانه، باید داده ها را در 3600 ثانیه در ساعت، در 24 ساعت در روز و سپس در 365 روز در سال ضرب کنید. داده های رواناب در همان واحدهای فوق قرار دارند اما در فواصل 3 ساعته جمع آوری می شوند و بنابراین باید در 8 (3 ساعت در روز) و سپس در 365 روز در سال ضرب شوند. هنگامی که داده ها در واحدهای مناسب قرار گرفتند، می توانید با استفاده از ابزار محاسبه رستری ET و رواناب را از بارش کم کرده و بودجه آب تخمینی را بدست آورید. تجزیه و تحلیل آماری متعدد موجود در یک برنامه GIS می تواند اطلاعات بیشتری در مورد روندها فراهم کند.

2.6 طبقه بندی مدل های توزیع شده روندیابی

هر یک از مجموعه های فوق معادلات Saint-Vénant معمولاً یک مدل موج پویا نامیده می شود و کاملترین مدل مسیریابی توزیع شده یک بعدی برای انتشار جریان در امتداد کانال ها را نشان می دهد. چنین مدلی شامل تمام معانی مهم برای فرایند جریان در معادله حرکت است:

ناسا در چند سال گذشته، قابلیت EOS (LANCE) در دسترس بودن مجموعه داده ها، NRT AMSR2 Daily L3 EWE-Grids معادل جهانی برف را اعلام کرده است. این مجموعه داده شامل داده های آب معادل برف (SWE) و پرچم های تضمین کیفیت است که به نیمکره شمالی و جنوبی 25 کیلومتری شبکه های زمینی مقیاس پذیر با مساحت برابر (شبکه های EASE) ترسیم شده اند. به دلیل اینکه داده ها از دستگاه Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) در ماهواره مأموریت مشاهدات تغییرات جهانی - آب "Shizuku" (GCOM-W1) به دست می آیند، تقریباً در زمان آنی تولید می شوند.

سیلاب و رانش زمین همراه با بارندگی بیشترین تعداد بلایای طبیعی را به خود اختصاص داده و بیش از هر نوع دیگر از بلایای طبیعی در سراسر جهان مردم را تحت تأثیر قرار می دهد. آژانس های آمریکایی و بین المللی و سازمان های غیردولتی به منظور درک تأثیرات انسانی و برنامه ریزی فعالیت های کاهش، به اطلاعات کمی دقیق در مورد وقوع سیل و رانش زمین به صورت جهانی نیاز دارند. پیشنهاد دهندگان اخیراً یک سیستم خطر جهانی (GHS) برای سیل و رانش زمین ایجاد کرده اند که از مشاهدات و مدل های ماهواره ای برای درک، نظارت و پیش بینی بهتر این نوع وقایع استفاده می کند. GHS از تجزیه و تحلیل بارش چندماهواره TRMM (TMPA) استفاده می کند که اطلاعات ده ماهواره را با هم ترکیب می کند، همه با تخمین باران از مأموریت اندازه گیری باران گرمسیری (TRMM) کالیبره می شوند.

2.5 روندیابی مخزن

همانطور که در مورد مسیریابی رودخانه، رابطه اساسی معادله پیوستگی است (شکل 16.5):