مدل‌های VIC نوعی مدل هیدرولوژیکی هستند که برای شبیه‌سازی چرخه آب در مقیاس‌های فضایی و زمانی مختلف به کار می‌روند. این مدل‌ها بر اساس معادلات تعادل آب و انرژی بنا شده‌اند و می‌توانند طیف وسیعی از فرآیندها از جمله بارش، رواناب، نفوذ، تبخیر و تعرق، ذوب شدن برف و یخ و جریان رودخانه را شبیه‌سازی کنند.

برندگان جایزه پوستر در یک جلسه عمومی در هفته دوم کنگره جهانی آب دیجیتال، که بین 24 مه - 4 ژوئن 2021 برگزار شد، اعلام شدند. جلسات، سخنرانی ها و پوسترها در شش موضوع اصلی شامل چرخه آب کامل سازماندهی شده بودند: مدیریت آب، تصفیه فاضلاب و بازیابی منابع، استفاده مجدد از آب آشامیدنی و آب آشامیدنی، برنامه ریزی و عملیات در مقیاس شهر، ارتباطات و مشارکت های جوامع، منابع آب و بزرگ مقیاس مدیریت آب.

دانشمندان ناسا برای درک چگونگی تغییر چرخه آب جهانی، 17 سال از مشاهدات ثقل سیاره ما را مطالعه کرده اند. میزان انتشار گیاهان و سطح زمین از رطوبت در هوا بین سالهای 2003 و 2019 در مقیاس جهانی افزایش یافته است. این فرآیندها در مجموع به عنوان تبخیر و تعرق شناخته می شوند و یک مطالعه جدید ناسا با استفاده از مشاهدات ماهواره های ثقل میزان آن را محاسبه کرده است.

ابتکار پایش یکپارچه سازمان ملل و آب برای SDG 6 آخرین داده های کشور، منطقه و جهان را در مورد همه شاخص های جهانی برای هدف توسعه پایدار (SDG) 6 جمع آوری کرده است، که برای اطمینان از آب و بهداشت برای همه تا سال 2030 است. در یک خلاصه جدید به روزرسانی پیشرفت، که در 4 مارس 2021 آغاز به کار می کند، این طرح جایی را که جهان عقب است و کجا تلاش های سریع نیاز دارد، مشخص می کند.

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.

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.

1.3 مقدمه

شناخت کل بارندگی برای ارزیابی هیدروگراف سیلاب مستقیماً مفید نیست زیرا همه بارندگی های حوضه ای به رواناب تبدیل نمی شوند. در طی یک رویداد بارشی، بخشی از آن در برخی از لایه های خاک و همچنین در اثر "تلفات" ناشی از تبخیر و تعرق تحت تأثیر برخی از احتباس ها قرار می گیرد. بنابراین، اولین مرحله در استخراج هیدروگراف رواناب با شروع از کل بارندگی، تعیین مقدار مقادیر بارشی است که به روند تشکیل رواناب وارد نمی شوند، و سپس با اختلاف برای تخمین مقدار بارندگی که کاملاً به رواناب تبدیل می شود. به طور متعارف، آخرین کسری از بارش به عنوان "بارش موثر" یا "باران خالص" تعریف می شود. اصطلاح "بارندگی موثر" حفظ خواهد شد و مجموعه رویه ها و / یا مدل ها عملکرد تولید نامگذاری می شود. فرآیند تبدیل از هایتوگراف باران به هیدروگراف رواناب بسیار پیچیده است زیرا به بسیاری از خصوصیات حوضه آبشناسی، هواشناسی و فیزیوگرافی بستگی دارد. به همین دلیل است که عملکرد تولید به برخی فرضیات ساده متوسل می شود. با وجود این، روابط با هدف به دست آوردن بارندگی موثر اغلب دقیق است و منجر به راه حل های قابل قبول این مشکل می شود.

1.10 سازمان داده

برای درک فرآیندهای مداخله در چرخه آب و مطالعه تغییرات مکانی و زمانی آنها، یک پایگاه داده ضروری است. مشاهدات میدانی برای آمارهای آب و هوایی، برای برنامه ریزی و مدیریت منابع آب بسیار مهم است.

اندازه گیری ها با استفاده از طیف وسیعی از روش ها، از نوشتن ساده یک عدد توسط یک مشاهده گر، تا علامت گذاری نامرئی تکانه های الکترونیکی روی نوار مغناطیسی، ثبت می شود. اگرچه پیشرفته ترین تکنیکها در کشورهای پیشرفته استفاده می شود، بسیاری از کشورهای جهان سوم فقط از روش های دستی مستقیم استفاده می کنند [Shaw, 1988].

نمودار چرخه آب

کلمه هیدرولوژی به معنای واقعی، مطالعه آب است. مطالعه این علم معمولاً با دستیابی به درک سیکل آب، آغاز می شود. حرکت طبیعی آب از طریق فرآیندهای مانند تبخیر، بارش، تعرق و جریان رواناب از طوفان، در نزدیکی سطح زمین. نمودار چرخه آب (در بالا سمت راست) فرایندی را نشان می دهد که توسط آن آب زمین به دور خود حرکت می کند و از یک شکل به فرم دیگر تبدیل می شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد چرخه آب، مقاله "در مورد حرکت آب طبیعی از طریق نمودار چرخه آب" را بیاموزید.

روز جهانی آب، هر ساله 22 مارس، درباره تمرکز و توجه به اهمیت آب است. موضوع این سال، "طبیعت برای آب"، به بررسی راه حل های مبتنی بر طبیعت برای چالش های موجود بخش آب است که ما در قرن 21 با آن مواجه هستیم. آسیب زیست محیطی، همراه با تغییرات آب و هوایی، وقوع بحران های مرتبط با آب را در سراسر جهان می بیند. سیل، خشکسالی و آلودگی آب که از حیطه گیاهی، خاک، رودخانه ها و دریاچه ها تشدید می شوند. هنگامی که ما اکوسیستم هایمان را نادیده می گیریم، برای تهیه آب سالم که زنده ماندن و رشد به آن نیاز دارد، دچار سختی ها و مشکلات می شویم.

منابع آب کره زمین از دو بخش ثابت و متحرک تشکیل شده است. آب شور اقیانوس‌ها بخش اعظم ذخایر آبی ثابت کره زمین را تشکیل می‌دهند. بخش عمده منابع آب شیرین نیز به صورت ثابت است که در قطب‌ها یا اعماق زمین قرار دارد که به راحتی در دسترس نیست. با تبخیر آب تجمع‌یافته در سطح کره زمین (اقیانوس‌ها و سایر پیکره‌های آبی) ذخایر متحرک آب کره زمین در گردونه‎ای وارد می‌شود که به آن «چرخه آب» می‌گویند. آب تبخیر شده در این چرخه در جو زمین حرکت می‌کند 

ذخایر آب کره زمین از دو بخش ثابت و متحرک (آب موجود در چرخه آب) تشکیل شده است. جامعه انسانی با چرخه آب و ذخایر ثابت آبی، پیوندها و ارتباطات متفاوتی دارد و این رابطه در طول تاریخ تحول پیدا کرده است. می‎توان در کلی‌ترین شکل این ارتباطات را در سه گروه۱) انواع بهره‌برداری‌ها،۲) انوع مخاطرات و۳) انواع خدمات محیط زیستی دسته بندی کرد. آنچه که در گروه بهره‌برداری‎ها به چشم می آید، استفاده مصرفی از منابع آب برای فعالیت‎های کشاورزی، مراکز جمعیتی و صنعت است که درحال حاضر جمعاً حدود ۱۰ درصد منابع آب تجدید پذیر جهان را در هر سال بخود اختصاص می دهد. این نسبت برای کشور ایران تا ۸۰ درصد اعلام شده است. حدود ۱۰ درصد از آب برداشتی بمنظور مصارف در مراکز جمعیتی و عمدتاً شامل مصارف خانگی است و بخش کمی از مصارف خانگی به مصرف شرب و بهداشت اختصاص دارد که از ارزش حیاتی برخوردار است. در سطح جهان نزدیک به۷۰ درصد برداشت‎های مصرفی برای کشاورزی است و این نسبت برای کشور ما ۹۲ درصد اعلام شده است. بهره‌برداری غیرمصرفی از آب مانند تولید انرژی، پرورش آبزیان، حمل و نقل آبی، تفریحات و گردشگری اگرچه کمتر به چشم می‌آیند، اما به نوبه خود بسیار مهم‎اند. مثلا ماهیگیری در رودخانه تیسا در بنگلادش بطور میانگین ۵ درصد تولید ناخالص داخلی و معیشت ۱۰ درصد جمعیت این کشور را تامین می‎کند. ارزش حمل و نقل آبی این رودخانه ۱۵ درصد ارزش اقتصادی بخش حمل و نقل این کشور را بخود اختصاص می‎دهد.