بررسی مناطق با پتانسیل آبی

    اولین قدم برای اقدام به حفر چاه بهره برداری آب، شناسایی سازندهای با قابلیت ذخیره سازی و آبدهی مناسب می‌باشد. اصولا منابع تامین آب زیر زمینی به دو دسته تقسیم می‌شود.

الف- منابع آبی مستقر در زمینهای آبرفتی

ب- منابع آبی مستقر در سازندهای آهکی واجد شکستگی و غار

    رسوبات آبرفتی ریز دانه همراه با خاک رس، سازندهای مارنی‌ و یا سنگهای متراکم یکپارچه رسوبی، آذرین و یا دگرگونی بدون شکستگی و درز و شکاف نمی‌توانند برای تأمین آب به حساب آیند. ضمناً بهتر است در سازندهای آهکی مارنی و یا رسوبات تیپ آبرفتی که بوسیله سیمان سیلیسی و یا آهکی بهم جوش خورده‌اند با احتیاط بدنبال آب جستجو کرد.

آبیاری قطره‌ای چیست؟

    در آبیاری قطره‌ای آب از یک شبکه لوله کم فشار به صورت یک الگوی از قبل تعیین شده، پخش می‌گردد. وسیله خروج آب به خاک  قطره‌چکان نام دارد. قطره‌چکان‌ها از طریق یک نازل باریک یا مسیر جریان طویل، فشار موجود در شبکه لوله را کاهش می‌دهند و موجب کاهش دبی تخلیه تا حدود لیتر بر ساعت می‌شوند. آب بعد از خروج از قطره‌چکان‌ها توسط نیروهای کاپیلاری و ثقل درون خاک جریان می‌یابد، بنابراین سطحی که به وسیله قطره‌چکان‌‌ها خیس می‌شود با عوامل محدود کننده جریان افقی آب محدود می‌گردد.

     حفاظت رودخانه در برابر فرسایش و تخریب ناشی از جریان آب با استفاده از آبشکنها از جمله روش های متداول در مهندسی رودخانه تلقی می گردد. آبشکن ها با تعدیل شرایط هیدرولیکی و ایجاد جریان آرام، قدرت فرسایشی آب و توان حمل مواد رسوبی را کاهش داده و زمینه مساعدی برای رسوب گذاری و تثبیت کناره ها فراهم می آورند. آبشکن ها بر حسب مورد و شرایط رودخانه ای و اهداف مورد نظر در شکل ها و انواع مختلف طراحی و احداث می شوند. از دیدگاه کلی، آبشکن ها را می توان به دو گروه عمده شامل آبشکن های باز و بسته طبقه بندی نمود. آبشکن های بسته یا نفوذناپذیر از جمله سازه های حفاظتی می باشند که برای دور ساختن جریان از ساحل و حواشی آسیب پذیر رودخانه یا ایجاد شرایط مساعد برای پاک سازی مسیر از انباشته های رسوبی در رودخانه های با بار بستر زیاد نظیر رودخانه های شریانی می توان از آنها استفاده نمود. در این نوع سازه ها سرعت جریان آب در میدان آبشکن تقلیل یافته و با ترسیب مواد رسوبی شرایط لازم پایداری در امتداد کناره ها فراهم می گردد. آبشکن های باز یا نفوذپذیر نوع ذیگری از سازه های حفاظتی هستند که معمولا برای رودخانه هایی که دارای بار معلق زیاد می باشند می توان از آنها بهره جست. این آبشکن ها نیز از نظر ساز و کار رسوبگذاری به اصل کاهش سرعت جریان متکی می باشند. با کاهش سرعت جریان، فرصت لازم برای ته نشینی مواد رسوبی و تثبیت بستر در حوضچه آبشکن فراهم می آید.

    آب به عنوان یک ماده طبیعی هم از نظر زیست محیطی و هم از نظر دوام و بقاء زندگی و پایداری اکوسیستمها دارای اهمیت فوق العاده بوده و منبعی غیر قابل جایگزین است. استفاده از این منبع حیاطی در حالت ذخیره در درون زمین (منابع آب زیرزمینی) مستلزم اعمال مدیریت صحیح است، زیرا به طور مداوم تحت تأثیر استفاده بیش از حد و اثرات نامطلوب ناشی از آلودگی قرار دارد. این آلودگی هم از نظر منابع شناخته شده و هم از طریق منابع ناشناخته مستمرا آن را تهدید کرده و روی آن تأثیر سوء می گذارد. عدم برنامه ریزی و اعمال مدیریت صحیح پیامدهای غیر قابل جبرانی خواهد داشت.

     یکی از مسایل مهم در مورد سدها، بررسی آب بندی سازندهای موجود در مخزن و تکیه گاه ها قبل از احداث سد و پس از آب گیری مخزن (در صورت وجود نشت و فرار آب قابل توجه) می باشد. معمولا قسمت عمده فرار آب، در سدهای مناطق کارستی و از طریق چشمه های طبیعی که قبل از آب گیری سد وجود داشته اند صورت می گیرد به این ترتیب که بده این چشمه ها در اثر فرار آب از مخزن به طور ناگهانی افزایش می یابد.

     در مورد دیگر سازندهای سخت و غیرکارستی (به استثنای سنگ های ولکانیکی مانند بازالت ها)، لازم به ذکر است که این قبیل سازندها عمدتا تراوایی بسیار ناچیزی داشته و یا اینکه اگر در اثر فرایندهای تکتونیکی به طور محدودی دارای تراوایی شوند به دلیل عدم امکان انحلال و توسعه زون های تراوا، جریان آب در آنها به صورت افشان می باشد و بنابراین در مورد این قبیل سازندها نگرانی خاصی به منظور آب بندی سدها وجود ندارد. در بعضی از مناطق بازالت ها رفتار هیدروژئولوژیکی شبیه سازندهای کارستی با جریان مجرایی را از خود نشان می دهند که می توانند همانند سازندهای کارستی مخاطراتی را در آب بندی سدها به وجود آورند.

انواع سفره‌های آبدار

1- سفره آب آزاد

     هر گاه لایه‌های نفوذ پذیر مرتبط با سطح زمین بر روی یک لایه غیر قابل نفوذ عمقی قرار گرفته باشد تشکیل سفره آب آزاد را می‌دهد. این نوع سفره آبی از بارشهای جوی بطور مستقیم تغذیه میکند و بعلت آنکه فاقد لایه پوششی غیر قابل نفوذ می‌باشد درمعرض خطر آلودگی‌های سطحی مثل فاضلاب‌ها قرار دارد. سطح آب این قبیل سفره‌ها که با کم و زیاد شدن تغذیه و یا برداشت آب ، بالا و پایین می‌گردد ، بنام سطح آب آزاد یا سطح ایستابی (Water Table) نامیده می‌شود.

گردش آب در طبیعت

    آب موجود در کره زمین از دریاها و اقیانوس‌ها منشاء گرفته است که در اثر تبخیر و صعود به طبقات بالای جو به شکل نزولات آسمانی به خشکی‌ها برگشته و پس از تغییرات مختلفی مجددا به دریاها می‌ریزد و این چرخه همچنان تکرار می‌شود. حجم آبهای موجود در کره زمین 1370 میلیون کیلومترمکعب تخمین زده شده است که 73% سطح کره خاکی را می‌پوشاند و بخش اعظم آن را آبهای شور دریاها و اقیانوس‌ها تشکیل می‌دهد.

    مقدار آبهای شیرین رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و ذخائر زیرزمینی حدود 1 میلیون کیلومتر مکعب برآورد می‌شود. میزان یخ‌های موجود در قطبین زمین معادل 25 میلیون کیلومتر مکعب آب شیرین می‌باشد و بالاخره اتمسفر زمین حدود 50.000 کیلومتر مکعب آب بصورت ابر و رطوبت دارا می‌باشد.

     نخستین آزمایش ردیابی ثبت شده در تاریخ به بیش از 1900 سال پیش باز می گردد. در این آزمایش از خرده های کاه برای پی بردن به سرچشمه رودخانه ای در اردن استفاده شد. از آن پس تاکنون روش های گوناگون ردیابی به وسیله بشر به کار گرفته شده است. هم اکنون در مطالعات منابع آب زیرزمینی و همچنین شاخه های دیگر منابع آب مانند آب های سطحی، یخ و برف و دیگر شاخه های مهندسی روش های ردیابی کارایی گسترد های دارند.

     در گذشته کاربرد عمده ردیاب ها در آب های زیرزمینی در پی بردن به مواردی همچون جهت، مسیر، سرعت و زمان عبور آب بوده است. امروزه با توجه به روند رو به افزایش آلودگی منابع آب های سطحی و زیرزمینی  علاوه بر موارد فوق مواردی همچون پخشیدگی و انتقال آلاینده ها نیز مورد توجه می باشد. به منظور شناخت و حفاظت کیفی منابع آب داشتن دانشی دقیق از رفتار مواد آلاینده در درون این سیستم ضروری است که به کمک روش های ردیابی می توان این رفتار را تا حدود زیادی شبیه سازی نمود.

     رودخانه ها و آبراهه ها تحت تأثیر عوامل طبیعی و یا دخالت های انسان دچار فرسایش بستر، فرسایش کناره ها و جابه جایی عرضی می شوند. فرسایش رودخانه ای به نوبه خود موجب بروز خطرات و خسارات عدیده ای برای اراضی مجاور رودخانه ها و مستحدثات ساحلی می شود، به طوریکه سالانه میلیون ها تن از خاک های با ارزش اراضی حاشیه رودخانه ها دچار فرسایش شده و علاوه بر هدر رفتن خاک با ارزش، موجب از بین رفتن زمین های کشاورزی و پرشدن مخازن سدها و کاهش عمر مفید آنها و همچنین ایجاد مشکلات زیادی در بهره برداری از تأسیسات آبگیری و انتقال آب می شود.

     مهندسی رودخانه علمی است که هدف آن استفاده حداکثر از رودخانه ها برای رفع نیازهای اقتصادی و ارتباطی و به حداقل رساندن خطرات و زیان های ناشی از آن ها می باشد. علی رغم سابقه طولانی استفاده انسان از رودخانه، مهندسی رودخانه به صورت کلاسیک سابقه چندانی نداشته و نسبت به سایر زمینه های علمی؛ ناشناخته و جوان تر است و به همین دلیل انجام مطالعات بیشتر در این زمینه، لازم به نظر می رسد.

     راهنمای پهنه بندی توان اکولوژیک به منظور استقرار طرح های توسعه منابع آب بر اساس پهنه و زیر پهنه تهیه شده است و استفاده از آن منوط به توجه به سرزمینی است که در بستر آن قرار دارد. به عبارت دیگر قبل از بررسی توان اکولوژیک، کارشناس باید خصوصیات محیط زیست مکان را در چارچوب پهنه بندی تدوین شده مد نظر قرار دهد . بدین ترتیب آغاز کار در مقیاس سیمای سرزمین، پهنه و زیر پهنه خواهد بود. بدین ترتیب توان در مقیاس محلی با تنظیم مدل ارائه شده برای زیر پهنه و پهنه ای که مکان مورد بهره برداری قرار گرفته همراه است. توان اکولوژیک در مقیاس اکوسیستم در کنار توان اکولوژیک در مقیاس سیمای سرزمین و بالاخره توجه به عوارض طرح بر محیط زیست محلی و منطقه ای مجموعا تعیین کننده توان و تناسب و در واقع پایداری بیش تر طرح توسعه خواهد بود . لذا اگرچه در همه موارد مدل پایه ارائه شده ملاک اصلی ارزیابی است، اما وزن دهی نسبی به اجزا مدل به تفکیک پهنه و زیر پهنه متفاوت بوده ولی جمع بندی نتایج با توجه به هر سه جنبه فوق الذکر است. البته درصورتی که به پهنه بندی و زیرپهنه ها توجهی نشود باید وزن نسبی عوامل و اولویت ها توسط خود شخص که گزینه ها را مقایسه می کند در تصمیم گیری لحاظ گردد.

    هر سیستم مجموعه ای است از اجزای مرتبط و هماهنگ که برای دستیابی به هدفی مشخص با یکدیگر در تعامل می باشند. یک سیستم اطلاعاتی نیز نوع خاصی از سیستم ها است که با هدف تولید اطلاعات مورد نظر، داده های خام ورودی را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهد. سیستمهای اطلاعات جغرافیایی (یا مکانی) نیز به عنوان سیستم اطلاعاتی خاص، قادرند داده های مربوط به اشیاء و پدیده های مکان دار را مورد پردازش و تجزیه و تحلیل قرار دهند. بنا به تعریف، سیستم اطلاعات جغرافیایی مجموعه ای است سازمان یافته از سخت افزار، نرم افزار، داده، روش ها و نیروی انسانی که برای جمع آوری، ساختاردهی، ذخیره سازی، بروز رسانی، پردازش، نمایش و تجزیه و تحلیل انواع داد ههای مکانی و جغرافیایی طراحی و ایجاد شده است. امروزه این سیستمها دارای کاربردهای وسیعی در زمینه های مختلف از جمله مدیریت زیرساختارهای اجتماعی (برق، آب، گاز، راه،...)، مدیریت خدمات شهری، مدیریت منابع طبیعی، جنگلداری، کشاورزی، مدیریت بحران، طرحهای توسعه شهری و منطقه ای و بسیاری کاربردهای دیگر می باشند.

    نوشت افزار HEC-ResPRM یک بسته نرم افزاری بهینه سازی عملیات سیستم مخزن برای کمک به برنامه ریزان، اپراتورها، و مدیران با برنامه ریزی مخزن و فرآیند تصمیم گیری است. HEC-ResPRM با استفاده از بهینه سازی جریان شبکه یک ایده از بهترین نتیجه که می تواند برای سیستم بر اساس هر اولویت بندی خاصی از اهداف سیستم و با توجه به جریان های سری زمانی که انتظار رود را ارائه می دهد.

    بهینه سازی روشی برای حل مشکلاتی که به دنبال بهترین راه حل با به حداکثر رساندن (یا به حداقل رساندن) مجموعه ای از اهداف در قالب یک تابع هدف، از موضوع با محدودیت مشخص شده است، می باشد. مخزن بر طبق محاسبه تعدادی از اهداف با منافع مختلف (کنترل سیل، آب، تولید برق، تفریحی، و غیره) ایجاد می گردد. HEC-ResPRM  به کاربران تولید مدل یک سیستم مخزن که یک مشکل در شبکه جریان است را می دهد. کاربران در این نرم افزار اقدام به تهیه یک طرح کلی از شبکه ای از مخازن حوضه و مسیل های جریان می نمایند؛ سپس آنها اطلاعات هیدرولوژیکی و توابع جریمه برای هر مخزن و مسیل را وارد می کنند، و این امر در واقع به نمایندگی از هزینه/سود هر گزینه از منظر تابع جریمه و جریان/ذخیره سازی خواهد بود. HEC-ResPRM پس از آن با استفاده از یک شبکه جریان حل کنند برای پیدا کردن یک راه حل بهینه عمل می نماید. کاربران می توانند نتایج بهینه سازی در فرمت های گرافیکی و جدولی را به طور مستقیم در رابط گرافیکی کاربر ببینید.

    نرم افزار شبیه سازی سیستم مخزن (HEC-ResSim) که توسط موسسه منابع آب، مرکز مهندسی هیدرولوژیکی ایالات متحده توسعه یافته است برای مدل سازی عملیات مخزن در یک یا چند مخزن جهت انواع اهداف و محدودیت های عملیاتی به کار می رود. نرم افزار شبیه سازی عملیات مخزن برای مدیریت سیل، تقویت کمبود جریان و تامین آب در مطالعات برنامه ریزی، مقررات ویژه طرح تحقیقات مخزن و پشتیبانی از تصمیم گیری در زمان واقعی است.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

     در واقع HEC-ResSim می تواند هر دو مخازن مقیاس بزرگ و کوچک مقیاس و سیستم های مخزنی از طریق یک شبکه از عناصر (junctions, routing reaches, diversion, reservoirs) که کاربر ایجاد کند را ارائه نماید. این نرم افزار می تواند وقایع و یا یک دوره کامل و یا رکورد را با استفاده از گام های زمانی در دسترس شبیه سازی کند. HEC-ResSim یک ابزار پشتیبانی تصمیم گیری است که مطابق با نیازهای طراحان انجام مطالعات پروژه مخزن و همچنین در رفع نیازهای تنظیم کننده های مخزن در طول زمان واقعی رخدادها استفاده می شود.

    مدل های کامپیوتری بدلیل کاهش هزینه ها و کوتاه کردن مدت زمان دستیابی به نتایج اجرای یک سناریو بر روی یک سیستم، بصورت گسترده ای در علوم مختلف بکار می روند. سیستم های زهکشی معمولاً در اراضی نیمه خشک تحت آبیاری برای کنترل شوری و ماندابی شدن خاک نصب می شوند. بدلیل وجود پیچیدگی حرکت آب و انتقال املاح در خاک، مدل های شبیه سازی برای تشریح عملکرد سیستم های مدیریت آب که ممکن است شامل زهکش زیرزمینی، سطحی و آبیاری باشند، به کار می روند.

    در اقتصاد ایران، افزایش جمعیت، تقاضا برای آب شرب و مصارف بهداشتی را مستقیما و تقاضای مشتق شده آب را به منظور تولید محصولات غذایی به طور غیر مستقیم بالا برده و رشد فعالیت های اقتصادی اعم از صنعتی، کشاورزی و خدماتی نیز به سهم خود تقاضا برای آب را افزایش داده است. توسعه شهرها نیز در تداوم این امر بی تاثیر نبوده است. از سوی دیگر دولت برای تامین این خدمات با معضل افزایش بدهی روبرو شده است. بدین ترتیب جامعه با یک تعارض روبرو است. از یک طرف تامین آب یک ضرورت است و از طرف دیگر تامین آب و خدمات آبی منجر به افزایش بدهی ها و بزر گتر شدن اندازه دولت و تبعات ناشی از آن می شود.

    کشور ایران علی رغم تنوع آب و هوایی و غنای زیستی، با متوسط بارندگی سالیانه حدود 250 میلی متر و 135 تا 140 میلیارد مترمکعب آب تجدیدپذیر جزو کشورهای خشک و کم آب به حساب می آید. عدم توزیع یکنواخت و متناسب نزولات جوی نیز بر این مشکلات افزوده است، به گونه ای که بیش از 75 درصد از کشور دارای بارندگی کم تر از 250 میلی متر در سال می باشد. در این میان بخش کشاورزی با مصرف حدود 90 میلیارد مترمکعب آب در سال در 8 میلیون هکتار زمین زیر کشت آبی بزرگ ترین مصرف کننده و اصلی ترین آلوده کننده آب به حساب می آید.

    آب مهم ترین سرمایه ملی است که جایگزینی برای آن وجود ندارد و امروزه صرفه جویی و استفاده بهینه از منابع آبی ضرورت بسیار دارد. نظر به این که آب از اهمیت حیاتی برای هر جامعه برخوردار است، طرح های آبرسانی نیز به تبع آن از اهمیت شایانی برخوردار بوده و از جمله طرح های با اولویت اول هر منطقه می باشند.

    به منظور یکسان سازی و ارتقای سطح کیفی طرح های آبرسانی توام با حداقل ساختن هزینه ها و مسایل اقتصادی، استفاده از ضوابط، معیارها و استانداردهای مرتبط، اجتناب ناپذیر و ضروری است. بدیهی است این ضوابط و استانداردها نیز همگام با گذشت زمان و ارتقای سطح دانش و زندگی، نیاز به بازنگری و به روزرسانی دارد. در این راستا، نشریه 3-17 تحت عنوان مبانیِ طراحی طرح های آبرسانی شهری، بر اساس آخرین منابع و مآخذ معتبر و استانداردهای بین المللی، کلیه نشریات، استانداردهای تهیه شده مربوط به صنعت آب کشور و همچنین با استناد به تجارب کارشناسان و صاحبنظران این بخش و توجه به شرایط اقلیمی و محدودیت منابع آب در ایران مورد بازنگری قرار گرفته است و تحت عنوان ضوابط طراحی سامانه های انتقال و توزیع آب شهری و روستایی، برای استفاده کلیه دست اندرکاران بخش آب ارائه شده است.

    تقسیم بندی و کدگذاری حوضه های آبریز و محدود ههای مطالعاتی یکی از مهمترین نیازها در بررسی های منابع آب بوده که با هدف تسهیل در دستیابی به آمار و اطلاعات و هماهنگی بین مطالعات آب های سطحی و زیرزمینی انجام گرفته است.

    ضوابط تقسیم بندی و کدگذاری حوضه های آبریز بر اساس سیستم اعشاری (ده دهی) بوده و در ارتباط با هماهنگی بین حوضه های آبریز و محدوده های مطالعاتی آب زیرزمینی سعی شده تا هر محدوده با یک یا چند حوضه آبریز انطباق داشته باشد. کدهای اختیار شده برای حوضه های آبریز با استفاده از سیستم فوق قابل تطبیق با کدهای بین المللی بوده و در سمت چپ کد هر حوضه آبریز، می تواند کد بین المللی ایران ( 224) قرار گیرد.