1- ضرورت ایجاد سیستم هشدار سیل

کنترل و کاهش خسارت سیلاب به دو شیوه‌ی کلی سازه‌ای و غیرسازه‌ای قابل انجام می‌باشد. در روش‌های سازه‌ای تاکید بر مهار سیلاب‌های حوضه از طریق افزایش قابلیت نفوذ و نگهداشت آب در سطح حوضه و همچنین ایجاد مخازن کنترل سیلاب است. امروزه مشخص شده است که این روش‌ها به تنهایی برای کاهش خسارات سیلاب کافی نمی‌باشند. بررسی سیلاب‌های به وقوع پیوسته در برخی کشورها نشان داده است که روش‌های سازه‌ای مدیریت سیلاب به دلایلی مانند هزینه‌های اجرایی بسیار بالا، ایجاد احساس امنیت کاذب برای ساکنین و متعاقباً شکل‌گیری کانون‌های جمعیتی متمرکز در حاشیه رودخانه‌ها و افزایش آسیب‌پذیری، در بعضی موارد موجب تشدید اثرات مخرب سیلاب شده‌اند. به عنوان نمونه، کشورهای ژاپن و امریکا که در زمینه ساخت مخازن کنترل و مهار سیلاب جزء کشورهای تراز اول هستند، بیشترین میزان خسارات ناشی از سیل را نیز به خود اختصاص داده‌اند.

یکی از اهداف کلیدی سازمان ملل متحد این است که داده ها و اطلاعات منسجم و قابل اعتماد در مورد روندهای کلیدی آب و مسائل مربوط به مدیریت ارائه شود. در دهه های گذشته، چندین طرح، مکانیسم و برنامه در داخل و خارج از سازمان ملل متحد ادر مورد اجزای مختلف چرخه آب و جمع آوری اطلاعات ارائه شده است.

برای پاسخگویی به نیازهای دستور کار 2030، UN-Water طرح ابتکاری نظارت جامع برای SDG 6 را راه اندازی کرده و براساس تجربیات و درس هایی که در طول دوره MDG به دست آورده آن را گسترش داده است.

ابزار GISWater یک پروژه نرم افزاری متن باز و با هدف حرکت از دانش اکتسابی به دانش مشترک در زمینه های مدیریت تامین آب، مدیریت فاضلاب، مدیریت های شهری و هیدرولیک رودخانه است. به لطف GISWater امروز این امکان وجود دارد تا برای مدیریت داده های مکانی به منظور برقراری ارتباط با EPANET یا EPA SWMM اقدام کرد. علاوه بر آن نیز ممکن است یک فایل SDF (یک فایل DEM استاندارد) به منظور انتقال اطلاعات زمین از GIS به دیگر ابزار GIS و یا ابزار تجزیه و تحلیل مانند HEC-RAS ایجاد گردد. در برخی موارد ارتباط می تواند دو جهته باشد و به این ترتیب داده های نتیجه مدل سازی از این برنامه می تواند ذخیره شده، نمایه گردد و یا به یک پایگاه داده مکانی مشترک انتقال داده شود.

اندازه گیری رودخانه

در حالی که نهرها و رودخانه ها ممکن است در بسیاری از ویژگی ها و پارامترهای آنها با دریاچه ها، حوضچه ها و مخازن در اشتراک باشند، اما در عین حال آنها دارای یک کیفیت دیگر هستند که سبب متمایز شدنشان از بدنه ساختاری دیگر اجزاء آب شیرین است: جنبش. رودخانه یک پارامتر کیستون است که بر روی بسیاری از دیگر جنبه هیدرولوژی و کیفیت آب اثر گذار است. اگر چه این جنبه های دیگر ممکن است فقط مثلا به عنوان سلامت یک رودخانه حیاتی باشند - و یا فقط به عنوان لوازم پروژه های خاص قابل اجرا - اما آنها ممکن است با انواع دیگر ساختار آب شیرین، در بسیاری از جهات و در فصل های دیگر همپوشانی کمی و کیفی داشته باشند. به همین دلیل، این بخش در درجه اول در مرحله ایجاد ایستگاه اندازه گیری تخلیه و دبی رودخانه تمرکز خواهد کرد.

علت اهمیت مانیتورینگ سیل

در حالی که برخی مناطق به جاری شدن سیل از دیگر نواحی در معرض ابتلا بیشتری هستند، استقرار سیستم های هشدار سیل در نزدیکی هر آبراهه بزرگ و یا ساختار آبی، اطلاعات حیاتی که می تواند از اموال محافظت کرده و منجر به نجات جان انسان ها شود را فراهم می کند. البته، روش هشدار سیل به عنوان موثر ترین راه، فراتر از نصب و راه اندازی سنجه ها و تجهیزات اندازه گیری از دور بوده، و در همین مورد شامل گسترش و استخدام کارکنان واجد شرایط، روش های دقیق طراحی شده برای ارائه اولین هشدار شامل مواردی نظیر اینکه آیا یک سیل باید انتظار رود؟ چه هنگامی آن سیل رخ می دهد؟ و شدت آن چگونه خواهد بود؟... است. این راهنما آموزش های مهمی را به افراد، جوامع و سازمان های علاقه مند به ایجاد و راه اندازی سیستم های هشدار سیل ارائه می دهد.

ابزار ArcCN-Runoff توسط دو دانشمند Min-Lang Huang و Xiaoyong Zhan ساخته شده است. با این ابزار شما میتوانید در محیط ArcGIS لایه شماره منحنی رواناب یا CN و نقشه رواناب را محاسبه کنید. و این امر در صورتی ممکن است که شما داده های خاک (HydroGroup) و کاربری اراضی را در اختیار داشته باشید.

توسعه و استفاده از ابزار ArcCN-Runoff، به عنوان بک گسترش نرم افزاری و یا اصطلاحا Extension در ArcGIS  توسط ESRI@ گزارش، شده است. این ابزار می تواند برای تعیین شماره منحنی رواناب، برای محاسبه رواناب و نفوذ در یک رویداد بارش که در حوضه اعمال می شود، بکار رود. اجرای تکنیک های GIS مانند انحلال عوارض، مقطع سازی، و جدول شماره منحنی مرجع می تواند منجر به بهبود بهره وری محاسبات شود. زمان پردازش فنی ممکن است از روز و هفته برای تولید نقشه شماره منحنی رواناب و نقشه های مکانی متنوع، حتی به ساعت کاسته شود. در همین مورد در حدود 22 برنامه کاربردی برای یک حوضه آبریز در لیون کانتی و اوسیجی کانزاس، در ایالات متحده، ارائه شده است.

طبقه بندی سیستم های سنجش از دور

طبقه بندی سیستم های سنجش از دور انجام شده در این راهنما در شکل نمایش داده شده است. دو طبقه بندی اول از سمت چپ بر اساس  خواص فیزیکی سنجند هها است که مورد اول با نام طبقه بندی بر اساس ناحیه طیفی و مورد دوم با نام طبقه بندی بر اساس منبع انرژی آورده شده است. در طبق هبندی سوم، ارتفاع سکوها به عنوان  معیار انتخاب شده است. در طبقه بندی چهارم، به ترتیب قدرت تفکیک های مکانی، طیفی و زمانی و رادیومتریکی تحت عنوان طبقه بندی بر اساس قدرت تفکیک مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به هندسه تصویربرداری از سطح زمین، طبقه بندی پنجمی نیز صورت پذیرفته است.

مروری بر فیزیک سنجش از دور

به منظور بررسی نحوه تراکنش بین امواج تابشی واصله از خورشید یا سنجنده های مختلف و جو و نیز طیف های مختلف طول موج الکترومغناطیس و خصوصیات فیزیکی این امواج لازم است مبانی و اصول کاربردی در این تراکنش مشخص شده و از لحاظ فیزیکی و سنجش از دوری بررسی شود.

تابش الکترومغناطیس

در سنجش از دور وجود منبع انرژی برای روشنایی بخشیدن به اشیا مورد نیاز است. این انرژی از نوع تابش الکترومغناطیسی است. تمامی تابشهای الکترومغناطیس دارای خصوصیات اولیه ای می باشند و نیز رفتار قابل پیش بینی براساس نظریه امواج دارند. تابش الکترومغناطیس شامل میدان الکتریکی E که اندازه آن در راستای عمود بر سیر تابش متغیر است و میدان مغناطیسی M است که عمود بر میدان الکتریکی است. هر دوی این میدانها با سرعت نور سیر می کنند (شکل بالا).

دیاگرام شولر چیست؟

به منظور بررسی کیفیت آب شرب بر پایه استاندارد شولر، اقدام به استخراج نقشه کلاسه بندی می شود. طبق دیاگرام شولر کیفیت آب به شش کلاس تقسیم می گردد. کلاس های کیفیت آب و همچنین حدود هر یک در شش گروه در جدول زیر آمده است. تمامی واحد ها در جدول زیر بر حسب میلی گرم بر لیتر می باشد.

جدول 1: تعداد محدوده ها و آبخوان ها به تفکیک حوضه های آبریز درجه 1

شبکه سنجش منابع آب زیرزمینی 

بررسی های انجام شده نشان می دهد که از حدود 1648000 کیلومترمربع وسعت کشور، تنها 260000 کیلومتر مربع آن واجد لایه های آب دار بوده و یا به عبارت دیگر تحت پوشش آبخوان ها می باشد. بنابراین شبکه سنجش سطح آب زیرزمینی در گستره مورد اشاره ودر مناطقی تاسیس شده است که مخزن آب زیرزمینی یا آبخوان وجود داشته است. 

شبکه سنجش منابع آب زیرزمینی به مجموعه چاههایی اطلاق میشود که در نقاط مختلف آبخوان حفاری و تجهیز شده و با اندازه گیری تغییرات سطح آب زیرزمینی در آن ها، وضعیت عمومی تغییرات سطح آب  یک آبخوان را می توان مورد بررسی قرار داد. 

پنجره زنجیره مارکف عمودی

پنجره کمکی در تعریف زنجیره مارکف عمودی. این پنجره از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

بخش طرح

بخش زنجیره مارکوف 

بخش صفحات گسترده

هر سه بخش توسعه 1D زنجیره مارکوف در جهت عمودی را میسر می سازد.

بخش پلات شامل آرایه ای از منحنی ها، زمینه ویرایش فاصله بندی تاخیر، دکمه محاسبه، و فاصله تاخیر حدأکثری برای زمینه پلات ویرایش است. تعداد پلات ها در آرایه تولید شده به تعداد مواد استفاده شده در شبیه سازی ارتباط دارد. اگر به تعداد n ماده استفاده می شود، یک رایه N در N پلات احتمالات انتقال برای هر یک از مواد را با توجه به هر ماده دیگر نشان می دهد. هر طرح با یک نام و واحد برچسب شده و می تواند با یک فرمان در منوی تولید شده توسط راست کلیک کردن بر روی منحنی در بخش پرسش به حداکثر اندازه برسد. این منحنی ها به صورت خودکار در هر زمان بازسازی از یک تغییر در بخش های دیگر در پنجره دیالوگ دوباره سازی می شوند.

موقعیت حوضه های آبریز و آبخوان ها در کشور

مقدمه

آب زیرزمینی به عنوان یک منبع مهم واستراتژیک برای تامین مصارف شرب و بهداشت، کشاورزی وصنعت همواره مورد توجه بوده واز دیر باز مورد بهره برداری قرارمی گرفته است. این منبع در مقابل تغییرات اقلیم پایداربوده و با توجه به حجم ذخیره خود می تواند در درازمدت پاسخگوی نیازها باشد و از این دیدگاه نیز دارای اهمیت بسزایی است.

آمار و اطلاعات موجود درطول نیم قرن اخیرنشان می دهد که باتوسعه صنعت وتکنولوژی مرتبط با حفاری و پمپاژ چاهها، بهره برداری از این منبع گسترش یافته و بدلیل افزایش جمعیت ونیاز روز افزون به آب، برداشت ها نسبت به تغذیه بیشتر و بیشتر شده و این روند به تدریج سبب افت سطح  ایستابی  آب زیرزمینی، کاهش حجم مخزن و بهم خوردن تعادل در بیلان منابع آب آبخوان های کشور شده است.

تغییرات در وضعیت کمی آبخوان ها از طریق اندازه گیری سیستماتیک سطح ایستابی آب زیرزمینی در چاههای مشاهده ای و بررسی و تجزیه و تحلیل آنها صورت می گیرد.

ارزیابی اثرات زیست‌محیطی راهسازی در حریم رودخانه‌های استان مازندران در محیط GIS و ارائه راهکارهای مدیریتی

ارزیابی آسیب‌پذیری آبخوان آبرفتی ایذه با استفاده از GIS و مدل‌سازی آب‌های زیرزمینی

ارزیابی تاثیر قدرت تفکیک‌پذیری (resolution) اطلاعات ماهواره‌ای در تعیین سطح تحت پوشش برف و آب معادل (مطالعه موردی سد لتیان)

ارزیابی رواناب حاصل از ذوب برف در یک حوضه آبریز با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره‌ای و سیستم اطلاعات جغرافیایی

ارزیابی آسیب‌پذیری آبخوان آبرفتی ایذه با استفاده از GIS و مدل‌سازی آب‌های زیرزمینی

سه روش برای تولید مدل سازی تصادفی در GMS  با استفاده از MODFLOW در ورژن  2000 یا 2005 وجود دارد. اول، پهنه بندی پارامتر با استفاده از هر یک از روش نمونه گیری تصادفی، نمونه برداری مکعب لاتین، و یا زمینه گاوسی برای تولید نتایج مختلف می باشد. روش دوم استفاده از شبیه سازی شاخص های تولید شده توسط ابزار T-PROGS می باشد. سوم، روش فضایی تهی مونت کارلو (NSMC) است؛ که به تولید مدل های متعدد با مجموعه های مختلف از پارامترها اقدام می کند (در GMS 9.0 و ورژن های بعد از آن).

پس از تولید نتایج شبیه سازی تصادفی، کاربر می تواند این نتایج را با استفاده از جستجوگر پروژه بررسی کرده و ببینید. کاربر همچنین می تواند نتایج را با استفاده از Wizard و یا ابزار تجزیه و تحلیل آماری به منظور بررسی ریسک راه حل های تصادفی اصلاح نماید.

اهمیت و نقطه تمرکز طرح

منابع آب زیرزمینی در تأمین آب بخش‌های مختلف کشاورزی، صنعت و شرب کشور سهم موثر و عمده‌ای دارد و گردش امور و حیات بخش وسیعی از کشور به آن وابسته است. در وضعیت کنونی سهم آبهای زیرزمینی در تأمین آب کشور (کشاورزی، صنعت و شرب درکشور) بالغ بر ۵۵ درصد نسبت به کل منابع آب می‌باشد. این وابستگی در بعضی مناطق کشور بسیار بیشتر است. از جمله می‌توان از شرایط استان‌های خراسان رضوی، خراسان شمالی، خراسان جنوبی، کرمان، یزد، اصفهان، فارس و استان‌های حاشیه سواحل جنوبی، زنجان، مرکزی، لرستان، قزوین، کردستان و حتی استان‌هایی نظیر چهار محال و بختیاری و گلستان، نام برد. اما با کمال تاسف در حال حاضر منابع آب زیرزمینی کشور به دلیل برداشت بیش از حد و خشکسالی‌های متوالی سالیان اخیر به وضعیت بحرانی رسیده است. تشدید افت سطح آب و کسری مخزن در آبخوانها ممنوعیت بیش از ۳۰۷ محدوده از ۶۰۹ محدوده مطالعاتی کشور را به دنبال داشته است. بطوریکه آبخوانهای کشور سالانه با میانگین کسری حجم مخزن ۴/۵ میلیارد متر مکعبی مواجه می‌باشند و در ۴۷ سال اخیر مخازن آب زیرزمینی باکسری مخزن ۱۱۰ میلیارد متر مکعبی مواجه شده‌اند که بیش از ۹۰ میلیارد مترمکعب آن در بیست سال اخیر و۸۰ میلیارد مترمکعب آن در ۱۵ سال اخیر و ۳۸ میلیارد مترمکعب آن مربوط به دوره کوتاه ۷ سال گذشته است.

داده های اولیه و توسعه مدل آبخوان

به منظور توسعه و آماده سازی سامانه های پیچیده جریان به داده های با وضوح بالا نیاز است.

در سال 1988، شرکت DuPont با تکمیل تحقیقات آب های زیرزمینی در دوپانت بل در غرب ویرجینیا، تشخیص داد که به منظور اقناع سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده در حفاظت از منابع و قانون بهبود (RCRA) به مجوز اقدامات اصلاحی و  تسهیلات ویژه ای نیاز است. تمرکز تحقیقات بر تعدادی از واحد های مدیریت مواد زائد جامد با سابقه مورد استفاده، در منطقه کوهستانی 600 هکتاری در مجاورت یک کارخانه بود. این کار توسط شرکت DuPont و بخش گروه بازسازی شرکت (DCRG) و مشاوران URS انجام شد.

پس از نصب تعدادی از چاه مانیتورینگ سنتی در سایت، این موضوع برای دانشمندان پروژه مشخص شد که به داده های بیشتر و بهتری برای به درستی توصیف کردن سیستم جریان آب زیرزمینی پیچیده نیاز است.

شبکه اندازه گیری سطح آب زیرزمینی، مشاهدات منظم و طولانی مدت سطح آب زیرزمینی را به عهده دارد. در طراحی شبکه اندازه گیری سطح آب زیرزمینی سازندهای سخت، باید موارد زیر مد نظر قرار گیرد:

- شرایط چینه شناسی (استراتیگرافی) و هیدروژئولوژیک، به ویژه ضخامت و گسترش ساختارهای چینه شناسی (استراتیگرافی) آبخوان یا مجموعه آبخوان ها

- شرایط زمین شناسی ناحیه ای سازندهای سخت، ترکیب رخساره ها (لیتوفاسیس) و عناصر و ساختارهای تکتونیک و مناطق (زون های) گسل ها

شبکه اندازه گیری سطح آب زیرزمینی شامل مجموعه ای از چاه های مشاهده ای و پیزومترها به منظور اندازه گیری تغییرات سطح آب زیرزمینی در آبخوان های آزاد و تحت فشار می باشد. ضوابطی که باید در طراحی این گونه شبکه ها مد نظر قرار گیرد، به طور خلاصه به وسعت آبخوان، وضعیت پیچیدگی هیدروژئولوژیک منطقه، اهداف ایجاد شبکه به همراه نظرات کارشناسی و محدودیت های مالی ارتباط دارد که برخی موارد در زیر شرح داده می شود.

مدیریت چاه های مشاهده ای و پیزومترها عبارت است از سیاست گذاری و ارائه روش های صحیح و اصولی و نیز کنترل صحت انجام اندازه گیری ها و نظارت بر طراحی ، بهره برداری و نگهداری از شبکه چاه های مذکور.

• نظارت بر طراحی و اجرای شبکه.
• نظارت بر جمع آوری آمار و اطلاعات آب زیرزمینی.
• نظارت بر تهیه نقشه موقعیت چاه های مشاهده ای موجود.
• نظارت بر انتخاب چاه های مشاهده ای موجود (چاه های مشاهده ای ممکن است به صورت موقت انتخاب شوند).
• نظارت بر اعمال ضوابط طراحی شبکه چاه های مشاهده ای و پیزومترها.
• نظارت بر اجرای صحیح حفاری چاه های مشاهده ای و پیزومترها.
• نظارت بر ترازیابی چاه های مشاهده ای و پیزومترها و کنترل صحت آن ها.
• نظارت بر تجهیز چاه های مشاهده ای و پیزومترها و کنترل صحت آن ها شامل: لوله جدار، مهار چاه و درپوش مناسب به شکلی که اندازه گیری سطح آب، لایروبی و پمپاژ آن ها ممکن باشد.
• نظارت بر رعایت حریم چاه های مشاهده ای و پیزومترها در ارتباط با حفر چاه های بهره برداری.

سیستم آنلاین توسعه و مدیریت داده های منابع آب و محیطی

HydroManager یک سیستم توسعه منابع آب مبتنی بر وب و داده هایی مدیریتی که دسترسی متمرکز و امنی را به تولیدات آب و داده های نظارتی از طریق اینترنت ایجاد می نماید، است. HydroManager با ترکیب پایگاه داده های سطحی و زیرزمینی با ابزارهای تخصصی تحلیلی، سیستم های پشتیبانی تصمیم گیری و ساده در استفاده و همچنین رابط کاربری وب آنلاین، برای سازمان های آب، آب و برق، سازمان های دولتی، مدیران معدن، و پروژه های نفت و گاز نامتعارف، یک سیستم قابل اعتماد و موثر و کارآمد مدیریتی منابع آب را فراهم می کند.