تماس با ما
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
پروژه
بیلان آب ایران - جابجایی آب بین بخش‌های اصلی بیلان آب
آب در قالب بارندگی از اتمسفر به سطح زمین جابجا می‌شود و از طریق نفوذ آن یا نشت آب جریان‌های سطحی، به آب‌های زیرزمینی وارد می‌گردد. آب‌های زیرزمینی نیز یا به صورت طبیعی یا غیرطبیعی (توسط انسان) به سطح زمین جابجا می‌شوند و حتی ممکن است مستقیماً تبخیر شده و به اتمسفر بروند. درک این فرایندهای جابجایی، می‌تواند درک عمیق‌تری را نسبت به بیلان آب فراهم سازد. از دیدگاه سازمان زمین‌شناسی آمریکا، فرایندهای اصلی جابجایی آب بین بخش‌های اصلی بیلان آب عبارتند از:
بارندگی
بارش به عنوان اصلی‌ترین منبع آب بر روی زمین (شامل خشکی و اقیانوس‌ها) به اشکال مختلفی همچون باران، برف، شبنم و قطرات مه به سطح زمین منتقل می‌شود. میزان بارش تحت تأثیر عوامل بسیار متعددی قرار دارد و در زمان و مکان تغییر می‌کند. ممکن است در یک منطقه حتی در سال یک میلیمتر هم بارندگی رخ ندهد و ممکن است در منطقه‌ای دیگر تحت پدیده‌های جوی حدی (مانند طوفان‌ها) در عرض یک ساعت چند ده سانتی‌متر بارندگی رخ دهد. برخی مناطق به دلیل پایداری نسبی جوی، دارای بارندگی‌های نسبتاً منظم هستند و پیش‌بینی آنها با دقت خوبی انجام می‌شود و برخی مناطق دیگر به دلیل حاکم بودن شرایط ناپایداری، بارندگی‌های بسیار نامنظمی دارند.
عدم قطعیت‌ها در تخمین بارندگی بیش از هرچیز به عدم دقیق بودن ادوات و همین‌طور تراکم آنها در یک منطقه بستگی دارد. هرچه ادوات با دقت‌تری در یک منطقه استفاده شده و تراکم آنها (تعداد در واحد سطح) بیشتر باشد، طبیعتاً تخمین میزان بارندگی بر روی یک منطقه دقیق‌تر انجام خواهد گرفت. البته اخیراً روش‌های مختلفی برای کاهش خطای اندازه‌گیری تولید شده‌است، ولی استفاده از آنها به جز در کشورهای پیشرفته (مانند شمال آمریکا، اروپا و استرالیا) در مناطق دیگر مرسوم نیست.
نفوذ و رواناب
بارندگی‌هایی که بر روی خشکی فرود می‌آیند، ممکن است تبخیر یا ذخیره شوند یا به جریان‌های سطحی مبدل گردند یا به آب زیرزمینی ملحق شوند. ذخیره‌های سطحی عموماً در شکل برف انجام می‌شوند. البته بارندگی‌هایی که مستقیماً بر روی بدنه‌های آب سطحی وارد می‌آیند یا به صورت برگاب تبدیل می‌شوند (آبی که بر روی پوشش‌های گیاهی وارد می‌شوند) را نیز می‌توان بخشی از ذخیره سطحی ناشی از بارندگی دانست. اما به‌طور کلی، ذخیره‌های سطحی این چنینی عمر کوتاهی دارند (به غیر از بارش‌هایی که در یخچال‌ها صورت می‌گیرد). معمولاً در زمان بارندگی‌ها، نرخ تبخیر و تغییر ذخیره بسیار اندک است و اگر بتوان از آنها صرفنظر کرد، این بارندگی‌ها به نفوذ و رواناب تبدیل می‌شوند. به همین دلیل در بسیاری از این موارد، می‌توان از جمع بستن میزان بارندگی و یکی از دو پارامتر نفوذ یا رواناب، دیگری را از طریق معادله برآورد کرد (بعبارت دیگر اگر بارندگی معادل با مجمع نفوذ و رواناب باشد، می‌توان از دانستن میزان بارندگی و رواناب، میزان نفوذ را برآورد نمود). عوامل مختلفی همچون خصوصیات خاک، پوشش گیاهی، کاربری اراضی (کشاورزی، شهری، بیابان و …)، شیب زمین، اقلیم (خصوصاً میزان بارندگی و دما) و عمق آب زیرزمینی بر روی نرخ نفوذ و رواناب اثر می‌گذارند.
اگر که نرخ بارندگی بر روی خاک کمتر از میزان توانایی خاک برای جذب آب باشد، تمام بارندگی به نفوذ تبدیل می‌شود. به عبارت دیگر، رواناب زمانی حاصل می‌شود که میزان بارندگی از ظرفیت و توانایی خاک برای جذب آب بیشتر باشد. برای تعیین میزان رواناب و نفوذ می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد. یکی از راه‌های ممکن استفاده از روابط تجربی است. یک راه دیگر، اندازه‌گیری مستقیم میزان نفوذ یا رواناب است. بسته به شرایط یک منطقه و امکانات موجود ممکن است بتوان از برخی ادوات برای اندازه‌گیری استفاده کرد. به همین دلیل، برآورد میزان نفوذ و رواناب یا باید توسط ابزارهای اندازه‌گیری مستقیماً اندازه‌گیری شود یا اینکه به معادلات تجربی متناسب با خصوصیات منطقه دسترسی داشت تا با کمترین خطای ممکن این پارامترها برآورد شوند. به‌طور معمول، به دلیل دشواری در اندازه‌گیری از معادلات تجربی استفاده می‌شود، اما اگر ضرایب موجود در معادلات متناسب با خصوصیات یک منطقه تولید نشده باشند، خطای برآوردها بالا خواهد بود.
تبخیرتعرق
تبخیر به فرایند تبدیل آب به بخار اشاره دارد که از روی سطح بدنه‌های آبی یا سطح خاک و عوارض دیگر انجام می‌شود. تعرق به بخاری اشاره دارد که از روزنه‌های موجود بر روی برگ گیاهان انجام می‌گیرد، و از آنجایی که اندازه‌گیری تعرق به صورت جداگانه کار بسیار دشواری است، معمولاً تبخیر و تعرق بصورت تجمیع شده محاسبه می‌شوند. تبخیرتعرق سالانه، در مقایسه با سایر مؤلفه‌های بیلان، از لحاظ اندازه در درجه دوم بعد از بارندگی قرار می‌گیرد. به‌طور کلی، مطالعات نشان می‌دهند که ۶۵ درصد از بارندگی‌هایی که بر روی زمین (غیر از اقیانوس‌ها) انجام می‌شوند به صورت تبخیرتعرق در می‌آید. اگرچه تبخیرتعرق در مقایسه با بارندگی، از نوسانات مکانی بسیار بالایی برخوردار نیست، اما اندازه‌گیری آن بسیار دشوارتر از بارندگی است و معمولاً تعداد ایستگاه‌های اندازه‌گیری تبخیر به نسبت ایستگاه‌های باران‌سنج کمتر است. تبخیرتعرق آب با انرژی باید انجام شود (چه در قالب حرارت و چه در قالب فرایندهای فوتوسنتز) و بدون وجود انرژی هیچ تبخیرتعرقی صورت نخواهد پذیرفت. به همین دلیل در مناطق خشک (کم‌آب)، میزان آبِ در دسترس، محدودکنندهٔ میزان تبخیر خواهد بود (بعبارت دیگر، ظرفیت تبخیر، بالاتر از آب موجود است). بالعکس در مناطق مرطوب، آب بیشتری نسبت به انرژی موجود وجود دارد و در نتیجه این میزان انرژی است که مقدار تبخیرتعرق را محدود می‌سازد. نرخ تبخیرتعرق به‌طور معمول تابعی از تابش است و در نتیجه در تابستان‌ها معمولاً تبخیرتعرق بیشتری نسبت به زمستان‌ها صورت می‌پذیرد. این نوسانات حتی در شبانه‌روز نیز خودش را به خوبی نشان می‌دهد، به نحوی که در شب‌ها تبخیرتعرق تقریباً صفر می‌شود و در میانهٔ روز به حداکثر خود می‌رسد.
تبخیرتعرق پتانسیل یکی از پارامترهای شناخته‌شده در بین متخصصان آب و کشاورزی است. تبخیرتعرق پتانسیل در حقیقت بیانگر میزان تبخیرتعرقی است که در صورت وفور آب در یک منطقه بخصوص انجام خواهد شد (بنابراین همیشه میزان تبخیرتعرقی که به‌طور واقعی در یک بازهٔ زمانی خاص رخ می‌دهد، که اصطلاحاً به آن تبخیرتعرق واقعی می‌گویند، از تبخیرتعرق پتانسیل کوچک‌تر است). یعنی مثلاً در تهران، تبخیرتعرق پتانسیل مرداد ماه، بیانگر بیشترین میزان تبخیرتعرقی است که با توجه به انرژی موجود (عمدتاً حاصل از تابش) از واحد سطح انجام می‌گیرد. به همین دلیل، متخصصان کشاورزی و آبیاری از این پارامتر برای تعیین ضرورت برای آبیاری استفاده می‌کنند و اگر میزان بارندگی یک منطقه بخصوص در (مثلاً) یک ماه کمتر از تبخیرتعرق پتانسیل باشد، آبیاری به گیاهان ضرورت پیدا می‌کند.
تا کنون، روش‌های مستقیم و غیرمستقیم متعددی برای محاسبهٔ میزان تبخیرتعرق تولید شده‌اند. روش‌های مستقیم از طریق اندازه‌گیری انجام می‌شود و به دلیل هزینه‌های بالای آن کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از روش‌های غیرمستقیم، استفاده از روابط ریاضی است که توسط برخی محققان تولید شده‌اند به نحوی که با جاگذاری مقدار برخی پارامترهای قابل اندازه‌گیری در آن روابط (مانند دما، طول و عرض جغرافیایی، میزان باد و غیره) می‌توان برآوردهایی از میزان تبخیرتعرق پتانسیل داشت. اما این مقادیر واقعی تبخیرتعرق نیست و صرفاً میزان تبخیرتعرق پتانسیل را محاسبه می‌کند. خطای اصلی در استفاده از این روش زمانی خود را نشان می‌دهد که باید از ضرایب تصحیحی منطقه‌ای برای تبدیل آن به مقدار واقعی استفاده کرد؛ لذا اگر مطالعات کافی برای برآورد ضرایب تصحیحی در یک منطقه انجام نشده باشد، خطاهای قابل توجهی ممکن است در برآورد میزان تبخیرتعرق واقعی رخ دهد. برخی روش‌های نوین نیز برای برآورد تبخیرتعرق ابداع شده‌اند، که نیازمند استفادهٔ فناوری‌های نسبتاً پرهزینه‌ای مانند رادار است. همین‌طور تصاویر ماهواره‌ای و هوایی نیز برای برآورد تبخیرتعرق قابل استفاده هستند، اما در این روش‌ها نیز به‌طور کامل از اندازه‌گیری‌های زمینی بی‌نیاز نخواهیم بود و اگر اندازه‌گیری‌های نسبتاً خوبی در یک منطقه انجام نشده باشد، باز هم با خطای قابل توجهی روبرو می‌شویم.
تبادلات بین آب سطحی و زیرزمینی
بخش دیگر جابجایی آب، مربوط به تبادلاتی می‌شود که بین آب‌های سطحی و زیرزمینی رخ می‌دهند. قاعدهٔ اصلی برای تعیین جهت جریان در هر محل بخصوص، اختلاف تراز آب بین بستر بدنه‌های سطحیِ آب و آب زیرزمینی است. اگر در یک محل، تراز آب زیرزمینی مجاور بستر (مثلاً) یک رودخانه بالاتر از کف رودخانه باشد، طبیعتاً آب باید از زیرزمین به داخل رودخانه جریان پیدا کند و بالعکس. به همین دلیل می‌توان در مسیر یک رودخانه شاهد نوسان میزان جریان آب باشیم به نحوی که در یک بازهٔ خاص از رودخانه، جریان به ظاهر کاسته شود اما در جایی به نسبت پایین‌تر، جریان آب رودخانه افزایش پیدا کند (بدون اینکه هیچ آبراهه‌ای به آن متصل شده باشد). در بعضی مواقع، به دلیل افت شدید تراز آب زیرزمینی که می‌تواند ناشی از اضافه‌برداشت‌ها توسط انسان باشد، ممکن است به حدی تراز آب زیرزمینی پایین رود که دیگر ارتباط مستقیم بین رودخانه و آب زیرزمینی قطع شود. افت شدید جریان آب یا خشک شدن برخی رودخانه‌های دائمی به همین دلیل رخ می‌دهد، زیرا رودخانه دیگر هیچ تغذیه‌ای را از جانب آب زیرزمینی دریافت نمی‌کند و به دلیل اختلاف تراز بسیار زیاد، جریان آب به شدت نفوذ می‌کند. روش‌های مختلفی برای برآورد تبادلات بین آب سطحی و زیرزمینی وجود دارد که بسته به مقیاس واحد حسابداری موردنظر برای بیلان آب، می‌توان روش مناسب را برگزید. برای مثال اگر واحد حسابداری، یک بازهٔ کوچک از مسیر رودخانه باشد، می‌توان از اندازه‌گیری‌های مستقیم نقطه‌ای استفاده کرد، اما اگر در سطح یک حوضهٔ آبریز بخواهیم این تبادلات را حساب کنیم می‌توان از مقایسه تراز آب زیرزمینی و آب سطحی و روش‌های محاسباتی دیگر بهره گرفت.
شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@
نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
پروژه تخصصی در لینکدین
در منابع آب
نظرات (۰)