1.3 کلیات

آب گسترده ترین و متحرک ترین عناصر است و نقش بسیار مهمی در کلیه فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی دارد. این ماده به عنوان یک ماده حیاتی برای وجود انسان و همچنین برای رشد اقتصادی و اجتماعی جامعه عمل می کند. در طبیعت آب در سه حالت جمع وجود دارد:

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.

1.2 تعریف حوضه آبخیز

1.1.2 تعریف

حوضه آبخیز یک واحد جغرافیایی است که در آن می توان چرخه هیدرولوژیکی و اجزای آن را تحلیل کرد. این معادله در قالب معادله تعادل آب به یک منطقه جغرافیایی اعمال می شود، به منظور ایجاد ویژگی های اساسی هیدرولوژیکی منطقه. معمولاً یک حوضه آبخیز به عنوان منطقه ای تعریف می شود که بر اساس توپوگرافی، برای کمک به کل آبی که از سطح مقطع مشخص یک جریان عبور می کند، ایجاد می شود.

5.1 تاریخچه مختصر هیدرولوژی

در دوران باستان اصول مختلف هیدرولوژیک در عمل با موفقیت استفاده می شد. کارهای اولیه آبیاری چینی و کنترل سیل و قنات های یونان و روم قابل ذکر است. از طرف دیگر، علم باستان فقط بر اساس منطق و شهود، بدون اندازه گیری و مشاهدات استوار بود و بیشتر اوقات نظریه ها معیوب بودند.

شکل 4.1 بودجه سالانه آب زمین

4.1 بودجه آب

بودجه آب، موجودی آب برای یک پیکره آب خاص (یا منطقه هیدرولوژیک) را در طی یک بازه زمانی مشخص نشان می دهد.

می توان آن را با استفاده از معادله پیوستگی تخمین زد، که تعادل بین ورودی، خروجی و تغییر ذخیره در هر قسمت از آب / منطقه هیدرولوژیک را برای یک مدت زمان بیان می کند:

3.1 چرخه هیدرولوژیک

مقدار کل آب روی زمین غیرقابل تغییر است. در همان زمان، آب در حالی که بین اقیانوس ها، زمین و جو در گردش است به طور مداوم تجدید می شود. تمام فرایندها مانند تبخیر، میعان، بارش، رهگیری، تعرق، نفوذ، ذخیره سازی، رواناب، جریان آب زیرزمینی که آب را در حرکت نگه می دارند چرخه هیدرولوژیک را تشکیل می دهند. این فرایندها توسط انرژی خورشیدی تحریک می شوند. آنها همزمان و بجز بارندگی به طور مداوم انجام می شوند. شکل 1.3 را در نظر بگیرید.

آب برای همه موجودات زنده روی زمین حیاتی است. برای قرن ها، مردم در حال بررسی این مسئله بودند که آب از کجا می آید و به کجا می رود، چرا برخی از آنها شور است و برخی دیگر تازه است، چرا گاهی اوقات مقدار کافی و گاهی زیاد نیست. تمام س سوالات پاسخ های مربوط به آب در یک رشته طبقه بندی شده اند. نام این رشته هیدرولوژی است و توسط دو کلمه یونانی تشکیل شده است: "hydro" و "logos" به معنی "جریان" و "شناخت". هیدرولوژی (جریان شناسی) علمی است که مربوط به وقوع، توزیع، حرکت و خصوصیات تمام آبهای زمین است.

1.1 تعریف هیدرولوژی

آب برای همه موجودات زنده روی زمین حیاتی است. برای قرن ها، مردم در حال بررسی این مسئله بودند که آب از کجا می آید و به کجا می رود، چرا برخی از آنها شور است و برخی دیگر تازه است، چرا گاهی اوقات مقدار کافی و گاهی زیاد نیست. تمام س سوالات پاسخ های مربوط به آب در یک رشته طبقه بندی شده اند. نام این رشته هیدرولوژی است و توسط دو کلمه یونانی تشکیل شده است: "hydro" و "logos" به معنی "آب" و "علم". هیدرولوژی علمی است که مربوط به وقوع، توزیع، حرکت و خصوصیات تمام آبهای زمین است.

توانایی برنامه ریزی و آماده سازی برای رویدادهای مشکل ساز در آینده چه همه گیری، سیل یا اختلال در زیرساخت ها باشد، برای بخش خدمات برای بخش آب ضروری است. با نگاهی به دریای کارائیب و دریای شرقی ایالات متحده، فصل طوفان از ژوئن تا نوامبر در این منطقه با ضبط شدیدترین حوادث شدید آب و هوایی در هفته های اخیر ادامه دارد. این طوفان ها می توانند سیستم تصفیه و تأمین آب را تحت فشار قرار دهند. دوقلوهای دیجیتال می توانند در اینجا کمک کنند تا برای چنین سناریویی از طریق یک مدل رایانه ای که یک سیستم را منعکس و شبیه سازی می کند، آماده شوند. استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) درک بهتری از رفتار سیستم برای طراحی و عملکرد بهتر فراهم می کند.

این یادداشت ها به عنوان رئوس مطالبی برای درک و مقایسه روشهای مختلف هیدرولوژیکی در نظر گرفته شده اند. اینها در درجه اول برای در نظر گرفتن مفاهیم و فنون مختلف هیدرولوژیکی طراحی شده اند تا تفاوتها (و شباهتها) آنها بهتر درک شود. این یادداشت ها نباید به عنوان تنها پایه برای استفاده از این روش ها استفاده شود. متون زیادی در دسترس است که اطلاعات دقیق در مورد مشخصات هر یک از روش ها را ارائه می دهد. قبل از اقدام به استفاده از هر یک از این روش ها، باید با این منابع مشورت شود.

در تاریخ 9 تا 19 نوامبر، قهرمانان سطح بالا برای اقدام جهانی در زمینه آب و هوا، با همکاری نزدیک با مشارکت مراکش مسابقه به صفر را برگزار می کنند. گفتگوهای مسابقه به صفر از 23 نوامبر تا 4 دسامبر به عنوان نقش مهمی در گفتگوهای اقلیمی UNFCCC عمل می کند، که کار را به حاکمیت قوانین توافق نامه پاریس پیش می برد. با هم، هر دو گفتگو زمینه را برای سالگرد توافق پاریس در 12 دسامبر فراهم می کنند، در حالی که جهان در سال 2021 شروع به "مسابقه تا صفر" به سمت COP26 می کند.

1-3 کلیات

سیل طراحی جریان ورودی (IDF) شدیدترین سیل ورودی (اوج، حجم، شکل، مدت زمان، دوره) است که برای آن یک سد و امکانات مرتبط با آن طراحی شده است (CDA، 2007). در واقع IDF می تواند مستقیماً از جدول 2 در زیر تعیین شود یا با ارزیابی شدیدترین سیل که بالاتر از آن هیچ گزینه بعدی وجود ندارد محاسبه گردد.

طغیان یک اتفاق طبیعی است که نمی توان جلوی آن را گرفت. انواع مختلف طغیان وجود دارد که ناشی از شرایط مختلف آب و هوایی و بارش است. ممکن است در معرض خطر یک یا چند نوع از این سیل ها باشید. در زیر یک نوع از انواع سیل معرفی شده است. در پست های بعدی انواع دیگر را بیابید.

هنگامی که باران بر روی زمین می بارد، ابتدا خیس می شود اما وقتی خاک نتواند آب بیشتری دریافت کند، آب از سطح زمین عبور می کند. تا پایین رسیدن به نهر یا جویبار، به پایین تپه ها سرازیر می شود و مسیر کمترین مقاومت را پیدا می کند. هنگامی که به طور معمول فرورفتگی های خشک در دامنه تپه ها آب را جمع می کنند و شروع به جریان می کنند، به جریان زمینی معروف است.

آب همیشه در حرکت است. از زمان تشکیل زمین، آن بی وقفه در چرخه هیدرولوژیک در گردش است. آبهای زیرزمینی با تبخیر شدن آب، تشکیل ابرها و بازگشت به زمین با بارندگی، قسمت مهمی از این چرخه مداوم است. آبهای سطحی توسط انرژی خورشید تبخیر می شوند. بخار آب سپس ابرها را در آسمان تشکیل می دهد. بخار آب بسته به دما و شرایط آب و هوایی متراکم شده و به عنوان انواع مختلف بارندگی (باران، برف، برف، تگرگ) به زمین می افتد. برخی از بارندگی ها از مناطق مرتفع به مناطق کم سطح زمین و به داخل آبهای سطحی منتقل می شوند. این به عنوان رواناب سطحی شناخته می شود. بارش های دیگر به داخل زمین نفوذ می کند و به عنوان آب زیرزمینی ذخیره می شود.

شاخص خشکسالی آب زیرزمینی کم عمق بر اساس مشاهدات ذخیره آب زمینی حاصل از داده های ماهواره GRACE و با مشاهدات دیگر، با استفاده از یک مدل عددی از فرایندهای آب سطح زمین و انرژی، یکپارچه شده است. شاخص های خشکسالی شرایط مرطوب یا خشک فعلی را توصیف می کنند، که به صورت صدک نشان داده می شود و احتمال وقوع را در دوره ثبت از سال 1948 تا کنون نشان می دهد، با مقادیر پایین تر (رنگ های گرم) به معنی خشک تر از حد نرمال و مقادیر بالاتر (آبی) به معنای مرطوب تر است از حد طبیعی برای اطلاعات بیشتر، لطفاً به اینجا مراجعه کنید.

ناسا، دانشگاه نبراسکا نقشه های جدید آبهای زیرزمینی جهانی و پیش بینی های خشکسالی ایالات متحده را منتشر کردند. داده های ماهواره ای در مورد حرکت آب بر روی زمین به بهبود دقت نقشه ها و پیش بینی های رطوبت کمک می کند. محققان ناسا نقشه های جهانی هفتگی مبتنی بر ماهواره و رطوبت خاک و شرایط رطوبت آب های زیرزمینی و پیش بینی های یک تا سه ماهه ایالات متحده از هر محصول را تهیه کرده اند. در حالی که نقشه های شرایط خشک / مرطوب فعلی ایالات متحده از سال 2012 در دسترس است، این اولین جدول زمانی است که در سطح جهان در دسترس است.

آب معادل برف (SWE) یک اندازه گیری معمول برف است. این مقدار آب موجود در ساختار برف است. می توان آن را به عنوان عمق آب تصور کرد که اگر به طور فوری کل کیسه برف را ذوب کنید، که از نظر تئوری نتیجه می شود. به عنوان مثال، تصور کنید یک استخر وجود دارد که با 36 اینچ برف پودری جدید با 10٪ تراکم آب برف پر شده است. اگر بتوانید تمام برف ها را به طرز یکجا به آب تبدیل کنید، یک حوضچه آب با عمق 3.6 اینچ برای شما باقی می ماند. در این حالت، SWE کیسه برفی شما برابر با مقدار زیر است:

نمونه ای از یک نقشه پهنه سیلابی با دوره بازگشت های مختلف

نقشه پهنه سیل

نقشه های پهنه سیل اولین، ساده ترین و کم هزینه ترین نقشه هایی می باشند که به منظور تعیین میزان خطرات سیل تهیه می شوند. نقشه های پهنه سیل برای سیلاب های با دوره بازگشت های مختلف در یک منطقه ارائه می شوند. این نقشه ها باید گویای این مطلب باشند که چه جاهایی در منطقه از جمله راه ها ، راه آهن، واحدهای مسکونی، صنعتی، اراضی کشاورزی و سایر کاربری ها در هنگام وقوع سیل غرقاب خواهند شد. پهنه سیل گیر سیلاب دشت ها عموما با در نظر گرفتن اثر سازه های کنترل سیلاب مانند خاکریزها، آبشکن ها (اپی ها) و سایر موارد ارائه می شوند ولی می توانند در صورت فرض شکست سازه های سیل بند در نقاط بحرانی نیز تهیه شوند. این نقشه ها یکی از اطلاعات پایه به منظور تهیه نقشه های خطر و خطرپذیری سیلاب محسوب می شوند.

یک سؤال بزرگ وقتی پیش آمد که در دوران مدرن یا در 5 سال گذشته با مدل سازی عددی سر و کار داشته باشیم، و این سؤال این است که مهارت های برنامه نویسی باید در یک هیدروژئولوژیست - مدل ساز عددی چقدر وجود داشته باشد؟ این سؤال بالاتر از این سؤال است: آیا یک متخصص هیدروژنولوژیست - باید به هر زبانی برنامه نویسی کد تولید کند؟

ماهواره گریس

در سال ۲۰۰۲ اولین ماهواره برای پایش تغییرات پتانسل جاذبه زمین (ژئوپتانسیل) در مدار زمین قرار گرفت، اسم این ماهواره را gravity recovery and climate experiment یا به اختصار GRACE گذاشتند.

ماهواره گریس میتواند کاربر های زیادی داشته باشد برای مثال: مدل جهانی ژئوپتانسیل، مطالعه اتمسفر زمین و… بود. اما آنچه که برای ما مهم است برآورد میزان تغییرات آب‌های زیر زمینی با گریس از روی تغییر در ژئوپتانسیل در زمین است.

مقدمه

نرم افزار WEAP ابزاری کامپیوتری برای برنامه ریزی یکپارچه منابع آب است. این ابزار چهارچوبی جامع، قابل انعطاف و کاربردوست را برای تحلیل سیاست ها فراهم می کند. تعداد متخصصانی که WEAP را به جمع مدل ها، پایگاه های داده، صفحات گسترده و سایر نرم افزارهای خود اضافه می کنند، رو به افزایش است.

بسیاری از مناطق با چالش های قابل توجه در مدیریت آب های شیرین روبرو هستند. تخصیص منابع محدود آب، کیفیت محیط زیست و سیاست های استفاده پایدار از آب، مسائلی هستند که نگرانی در مورد آنها رو به افزایش است. مدل های شبیه سازی منبع-گرا که بسیار متداولند، همواره مناسب نیستند. در طول دهه اخیر، رویکرد یکپارچه نگری در مورد توسعه آب مطرح شده و در نظر گرفتن طرح های تأمین آب را در چهارچوب مسائل مربوط به مدیریت مصرف، کیفیت آب و حفاظت از اکوسیستم ها را ضروری ساخته است.