شکل 1: ورودی ها، خروجی ها و تغییر در ذخیره سازی آبخیزداری.

حوضه آبخیز را می توان به عنوان "منطقه توپوگرافی تعریف کرد که در آن رواناب آب سطحی جریان می یابد تا به یک نقطه خاص از یک رودخانه یا به عنوان آب دریاچه ای مانند تخلیه شود" (شیمون، 2010)، به این ترتیب یک حوزه آبخیز به عنوان یک جمع کننده بزرگ آب تبدیل می شود. ورودی آب به رواناب و ذخیره آب مبدل می شود (چاووری، 2012). دانستن ویژگی های هیدرولوژیکی حوزه آبخیز (بارش، رواناب، تبخیر و تعرق در آب های زیرزمینی) این امکان را برای ارزیابی منابع قابل دسترسی مکانی و زمانی آب فراهم می کند، این همچنین برای تخصیص منابع آب و کنترل جریان مفید است. تعادل آب ابزاری است که با استفاده از اصل حفاظت از انبوه یا معادله پیوستگی، شناخت ویژگی های حوضه را امکان پذیر می سازد (رز، 2004 ؛ اسام، 2007)، طبق اصل rhis، هرگونه اختلاف بین ورودی ها و خروجی ها باید در تغییر در ذخیره سازی منعکس شود. آب در محدوده بودجه (یونسکو، 1988 ؛ شیمون، 2010).

ورودی = خروجی + تغییر در ذخیره سازی

P + Si + Gi = So+ Go+ ET + ΔS

مطالعه موردی: توسعه ابزار تعادل آب مبتنی بر آبخیز برای ارزیابی های جایگزین تأمین آب

این مطالعه در حوضه نوکاچامپ، استان اسکاگیت در واشنگتن تهیه شده است. این حوضه به دلیل دارا بودن دو عامل اصلی دارای مدیریت منابع آب پیچیده است:

• رشد جمعیت و تقاضای آب مرتبط.
• مقررات زیست محیطی استفاده از آب سطحی را مجاز نمی دانند زیرا اولویت گونه های در معرض خطر سالمون است. این مقررات، آب برداشت شده از چاه ها را محدود می کند. این منطقه آبخیز به مساحت تقریبی 44000 جریب، از لحاظ طبیعت بسیار جنگلی و روستایی است که کشاورزی و جنگل های تجاری بر اقتصاد محلی حاکم است. Nookachamps Creek از دریاچه McMurray سرچشمه گرفته است، از طریق Big Lake عبور می کند و در نهایت به رودخانه Skagit (انتهای حوضه) می پیوندد. در این حوضه دو منطقه با مدیریت منابع مختلف آب وجود دارد.
• بالادست: مک. دریاچه موری در این منطقه قرار دارد. این منطقه با تراکم جمعیت کم است. چاه های آب زیرزمینی منفرد برای تأمین آب تکیه می شوند و سیستم های سپتیک برای تصفیه فاضلاب استفاده می شوند (50٪ این آب با تبخیر از بین می رود).
• پایین دست: در این منطقه Big Lake واقع شده است. این منطقه پرجمعیت تر است. آبرسانی برای این مناطق که از خارج حوضه (آب وارد شده) تهیه می شود و فاضلاب برای تصفیه و دفع در رودخانه Skagit در خارج از حوضه جمع آوری و از حوضه منتقل می شود.

هدف، واقع گرایانه

ابزاری برای کمک به تصمیم گیری و برنامه ریزی در مورد مدیریت منابع زمین و آب، با در نظر گرفتن محیط های طبیعی و ساخته شده در طولانی مدت با تجزیه و تحلیل تأثیر مثبت بر تعادل آب / فاضلاب و گزینه های مدیریت کاربری اراضی ارائه می دهد.

روش شناسی

این مطالعه تأثیرات محیط ساخته شده بر تعادل آب طبیعی را ارزیابی می کند.

روابط با تعادل آب در نظر گرفته شده است مانند فرآیندهای آب که "برداشته شده" و "وارد" به حوضه در نتیجه گزینه های مختلف آبرسانی و مدیریت فاضلاب یا استفاده از چاه های آب زیرزمینی و سیستم های سپتیک است. تأثیر منفی خالص بر تعادل آب.

برای ضبط طیف گسترده ای از اثرات بالقوه تعادل آب، چهار گزینه مدیریت آب و فاضلاب در رابطه با چهار گزینه مدیریت استفاده از زمین برای تجزیه و تحلیل در نظر گرفته شده است. شکل زیر این گزینه ها و سایر مشخصات حوضه را نشان می دهد:

شکل 2: گزینه های مدیریت منابع آب.

این موارد در مجموع 16 گزینه مدیریت منابع آب برای تجزیه و تحلیل ایجاد می کنند، اما در مطالعه حاضر تنها 8 گزینه ارزیابی شده است: 1A، 1B، 1C، 1D، 2A، 2B، 2C و 2D.

این تجزیه و تحلیل با کمک یک مدل مفهومی انجام شده است که رشد جمعیت را به خارج از تقاضای آب و جریان فاضلاب مرتبط تبدیل می کند. این مدل مفهومی با استفاده از یک ابزار نرم افزاری به نام Community Viz ساخته شده است. شکل های زیر به ترتیب نتایج ارزیابی سالانه و تابستان را نشان می دهد.

شکل 3: تأثیر سالانه گزینه های مدیریت منابع آب بر مانده آب.

 شکل 4: تأثیر ماه تابستان گزینه های مدیریت منابع آب بر مانده آب.

اطلاعات ارائه شده در شکل 3 و 4 به درک اثرات نسبی گزینه های مختلف مدیریت آب و فاضلاب و استفاده از اراضی کمک می کند، این تأثیرات را با ارائه سطح جریان در Nookachamps Creek مرتبط نمی کند، اما فقدان داده های کنترل جریان تاریخی وجود ندارد. برای این حوضه (فقط 3 سال سابقه). تجزیه و تحلیل مقدماتی نشان می دهد که حداکثر تأثیر تعادل مثبت سالانه آب (تقریباً 400 ac-ft) به تقریباً 0.5٪ از حجم جریان سالانه متوسط ​​(76600 ac-ft) ترجمه می شود.

در حالی که به طور سالانه، استراتژی های اصلاح شده در مورد منابع آب ممکن است تأثیر قابل توجهی به تعادل آب حوضه نداشته باشند، در ماه های تابستان با جریان کم، حداکثر تأثیر مثبت روزانه تعادل آب (تقریباً 1.0 cfs) تقریبا 57٪ از جریان روزانه کم جریان را ترجمه می کند. (1.75 cfs). این تحلیل اهمیت استراتژی های مدیریت زمین و آب را آشکار می سازد.

نتیجه گیری

مطالعه موردی، تعادل کامل آب مبتنی بر حوزه آبخیز را مورد تجزیه و تحلیل قرار نداد زیرا ورودی و خروجی ها به عنوان بارش یا جریان آب های زیرزمینی را شامل نمی شود. هیچکدام از مصارف آبی مانند کشاورزی و جنگلداری های تجاری را شامل نمی شود. با این حال هدف از مطالعه موارد مذکور نیست، اما تجزیه و تحلیل تأثیر منابع آب و گزینه های مدیریت استفاده از اراضی بر تعادل آب حوضه مورد اهمیت می باشد.

استراتژی های ارزیابی شده در این مطالعه پتانسیل ارائه منافع قابل ملاحظه ای برای جریان دوره کم جریان را دارند، از این طریق از اهداف محیط طبیعی حمایت می کنند و در عین حال از رشد آتی محیط ساخته شده پشتیبانی می کنند.

 منابع

• Anderson R., Hansen J., Kukuk K., Powell B. 2006, Development of a Watershed-based Water Balance tool for Water Supply Alternative Evaluations, Water Environment Foundation.
• Chavarry E. 2012. Métodos de Análisis en Ingeniería de Recursos Hídricos. Universidad Agraria la Molina. Perú.
• Essam M. 2007. Water Flow and Chemical Transport in a Subsurface Drained Watershed, University of Illinois, United States of América.
• Rose Calvin. 2004. An Introduction to the Environmental Physics of Soil, Water and Watersheds, University of Cambridge, United Kingdom.
• Shimon C. 2010. Water Resources. Island Press, United States of America.
• Unesco. 1981. Methods for Water Balance Computation. Instituto de Hidrología de España. España.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح