حل معادلات دیفرانسیل جزیی آلودگی آب های زیرزمینی مستلزم تعیین شرایط مرزی از نظر غلظت و استفاده از اطلاعات موجود در این مرزها می باشد. در غیر این صورت این معادلات غیرقابل حل خواهند بود. تعیین شرایط مرزی یکی از مشکل ترین مراحل در مدل سازی آب های زیرزمینی م یباشد. شرایط طبیعی مانند مرزهای غیرقابل نفوذ و همچنین مناطق تغذیه و تخلیه آبخوان، در اغلب موارد خیلی دورتر از محدوده مورد نظر در مدل قرار دارد. به نظر می رسد، بهترین کار در کاهش خطای تعیین شرایط مرزی، بسط و توسعه محدوده مدل تا سرحد های طبیعی آبخوان است که در اکثر موارد به دلیل حجیم شدن محدوده کاری، امکان پذیر نیست.

از طرف دیگر، عدم وجود یک شبکه خوب اندازه گیری غلظت آلودگی در آبخوان، انتخاب محدوده وسیعی را در مدل سازی توجیه نمی کند. محدوده بزرگ مدل سازی با اطلاعات و آمار اندک، نه تنها کمکی به اهداف مدل سازی نمی کند بلکه باعث خطای بیش تر به واسطه بالا رفتن عدم قطعیت، در نتایج می شود. لذا محدوده بیلان و مدل در بیش تر حالات با محدوده آبخوان متفاوت است.

با توجه به اینکه کیفیت آب خام در منابع آب های سطحی و زیرزمینی متفاوت است، فرآیندهای گوناگونی برای بهداشتی نمودن آب شرب وجود دارد. مجموعه این فرآیندها که تصفیه آب نامیده می شود، شامل روش های فیزیکی، شیمیایی و زیست شناختی است که با توجه به کیفیت آب خام، انتخاب و مورد استفاده قرار می گیرد. هرگونه تغییر در کیفیت آب خام ورودی به تصفیه خانه، موجب تغییر در فرآیند تصفیه می شود، تا کیفیت آب تصفیه شده همچنان ثابت بماند. پایش این تغییرات تنها زمانی ممکن است که آب خام ورودی طبق برنامه زمان بندی شده، نمونه برداری و مورد آزمایش های لازم قرار گیرد. از این رو، کنترل و نظارت مستمر کیفیت آب در محل ورود به تصفیه خانه، در مراحل مختلف فرآیند تصفیه بسیار مهم و ضروری است. به منظور تدوین مطالب این دستورالعمل، تصفیه خانه ای با مشخصات زیر برای تعداد آزمایش ها و لوازم مورد نیاز آزمایشگاهی فرض شده است.

گستردگی مطالعات خاکشناسی، نیاز به مطالعه خاک با اهداف، عمق و دامنه متفاوت مانند مراحل تفصیلی دقیق، تفصیلی، نیمه تفصیلی و اجمالی و نیاز به مطالعه خاک در اکثر طرح های سرمایه گذاری کشور، ایجاد انسجام و هماهنگی در نظام مطالعات دستگاههای اجرایی و مش اوران بخش خصوصی به منظور رعایت استانداردها و ارتقاء کیفیت مطالعات، سهولت در امر وری های جدید و به کارگیری روش های نوین در تشکیل، بهسازی و تکمیل بانک داده های ملی خاک؛ استفاده از تجهیزات و فن انجام مطالعات یاد شده را ضرورتی اجتناب ناپذیر می نماید.

یکی از مراحل اساسی شناخت و ارزیابی خصوصیات خاک، انجام تجزیه های فیزیکی، شیمیایی و کانی شناسی نمونه هاست. بدیهی است که هدف نمونه برداری و نحوه استفاده از نتایج آزمایشگاهی نقش تعیین کننده ای در انتخاب روش های آزمایشگاهی دارد. بعنوان نمونه شناخت خصوصیات مختلف فیزیکی و شیمیایی نمونه های خاک در طرح های کشاورزی، سدسازی، احداث راه و فرودگاه ، شهرسازی و نظایر آنها امری ضروری است، اما نوع خصوصیات مورد نظر و روش های اندازه گیری (تجزیه های آزمایشگاهی) هریک از آنها برای کاربری های یاد شده متفاوت می باشد.

دانش و تکنیک های هوش مصنوعی در سال های گذشته رشد قابل ملاحظه ای داشته است، به طوری که حجم زیادی از اطلاعات در علوم کامپیوتر را به خود اختصاص داده است. محققین زیادی در حال حاضر مشغول فعالیت در این زمینه میباشند. تاریخچه هوش مصنوعی با بازی ها و مسائلی پیوند دارد که در سده ها و دهه های گذشته مورد توجه قرار گرفته و بررسی شده اند. بازی هایی مانند شطرنج و معمای puzzle-8 و مسائلی مانند پاندول وارونه و فروشنده دوره گرد که بعضی ها قبل از پیدایش کامپیوتر بررسی شده اند وبا پیشرفت علوم کامپیوتر، توانایی بازی کامپیوتر در مقابل انسان موضوع جالبی بود که باعث پیشرفت های زیادی در هوش مصنوعی و تکنیک های آن گردید. هم اکنون نیز کار بر روی بسیاری از این مسائل ادامه دارد و چه از نظر تئوری و چه از نظر عملی حل بیشتر این مسائل راهگشای بسیاری از مشکلات هوش مصنوعی است.

روش الکترومغناطیس

برنامه کیفیت منابع آب Chemistry 

برنامه Chemistry به منظور بررسی کیفیت منابع آب به زبان Visual Basic در محیط Microsoft Excel نوشته و طراحی شده است. این برنامه نیاز به نصب (Setup) نداشته و در کامپیوترهای شخصی که دارای Microsoft Office هستند، قابل استفاده می‌باشد. برنامه Chemistry می‌تواند از تمام قابلیت‌ها و امکانات نرم‌افزار Microsoft Office استفاده نماید.

بیابان زایی به مفهوم تخریب سرزمین یا کاهش توان تولید بیولوژیک اراضی در مناطق خشک، نیمه خشک و خشک نیمه مرطوب اطلاق می شود. بیابان زایی تحت تاثیر دو دسته عوامل محیطی و انسانی که در بین عوامل محیطی و انسانی است که در بین عوامل محیطی عامل اقلیمی با پارامترهای همچون زمان و میزان نامناسب بارندگی، تبخیر بالا،فراوانی و سرعت زیاد باد، گستردگی مناطق یا اقلیم خشک و فراخشک و با عامل زمینشناسی، همچنین بلایای طبیعی چون لغزش و رانش زمین و سیل از مهمترین عوامل محیطی بیابانزا محسوب می شود.

در بین عوامل انسانی که البته از عوامل محیطی مهمتر هستند بهره برداری بیش از حد از سفره های آب زیرزمینی و در نتیجه افت سطح سفره و یا شور شدن آب های زیرزمینی، آلودگی آب های زیرزمینی از طریق پساب های صنعتی، شهری وکشاورزی (ناشی از مصرف بی رویه کود، سموم آفت کش و علف کش و ...)، شیوه های نامناسب آبیاری، آیش بلند مدت اراضی زراعی حساس به فرسایش، شخم در جهت شیب، بوتهکنی، تخریب و تبدیل غیر اصولی کاربری جنگل ها و مراتع، عدم تعادل بین تعداد دام وظرفیت مرتع و تخریب ناشی از برداشت غیر اصولی از معادن سطحی از مهمترین عوامل بیابانزا محسوب می شوند.

روش قطبش القایی

نمونه ای از توانمندی های روش مقاومت ویژه در شناسایی نواحی آلوده

مقدمه ای بر مطالعات آب های زیرزمینی

ارزیابی کیفیت آب

قبل از تعیین محل خزانه کاری، باید کیفیت آب آن‌جا را ارزیابی کرد. وقتی آب آن نقطه از قنات یا چشمه تامین می‌گردد باید مطمئن شد که کیفیت آب در طول فصل ثابت می‌ماند و اگر ثابت نیست خیلی متغیر نباشد. بعضی از قنات‌ها سرچشمه‌های مختلفی دارند، بنابراین تغییرات آنها را باید یادداشت نمود. تجزیه متناوب آب‌های این قنات‌ها لازم است که بعضی اوقات توسط اداره آبیاری انجام می گیرد ولی استفاده از این آب در باغبانی ممکن است یک مقدار متفاوت باشد.

اکثر گیاهان به تغییرات وسیع عناصر غذایی در آب واکنش مثبت نشان می دهند (رشد مناسب دارند) ولی بعضی از گیاهان به پارامترها‌ی کیفی آب حساس هستند. در چنین حالتی باید روش‌های آبیاری را تغییرداد و با  افزایش مواد شیمیایی جهت اصلاح آب و یا حتی رقیق کردن آن با آب معمولی و همچنین برنامه کوددهی را تنظیم نمود. همچنین حالتی ممکن است با تغییر بعضی روشهای آبیاری، تیمار آب با مواد شیمیایی، رقیق کردن آب در صورت نیاز و انتخاب برنامه‌های کوددهی ویژه کیفیت بهبود یابد.

پدیده خشکسالی از جمله بلایایی است که آن را باید بدون امکان پیشگیری تلقی نمود. این حادثه با دیگر حوادث طبیعی از قبیل سیل، زلزله، طوفان و غیره بنا به عللی تفاوت دارد. نخست اینکه این پدیده به کندی شروع می شود و تاثیر آن بتدریج ودر یک دوره زمانی نسبتا طولانی در بخش های مختلف مانند منابع آب، کشاورزی، اجتماعی، اقتصادی، زیست محیطی و غیره ظاهر می شود. از سوی دیگر تعیین دقیق زمان شروع و خاتمه این پدیده تا حدودی مشکل است که با توجه به این ویژگی اغلب خشکسالی را پدیده ای خزنده توصیف می کنند.

طی سال های آبی 1377-1378 لغایت 1379-1380 کشور ما دچار این بلیه که از ویژگی های طبیعی هر اقلیمی است، بطور گسترده و طولانی مدتی شد. کاهش نزولات علاوه بر آنکه موجب افت شدید منابع آب سطحی در کشور شده، از حجم ذخایر آبخوانها نیز به نحوه بی سابقه ای کاست که هنوز اثرات سوء آن مرتفع نشده است. تاثیر خشکسالی های این دوره در سطح کشور یکسان نبود. فهمی (۱۳۸۰) بر اساس مجموعه ای از عوامل، وضعیت خشکسالی و اثرات آن را در استانهای کشور در چهار دسته بحرانی، کمبود آبی، تنش آبی و وضعیت قابل تحمل طبقه بندی نمود. از جمله استان هایی که مطالعه فوق وضعیت حادی برای آن گزارش داد، استان تهران بود.

نظریه آشوب

نظریه آشوب، به شاخه‌ای از ریاضیات و فیزیک گفته می‌شود که مرتبط با سیستمهایی است که دینامیک آنها در برابر تغییر مقادیر اولیه، رفتار بسیار حساسی نشان می دهد؛ به طوری که رفتار‌های آینده آنها دیگر قابل پیش‌بینی نمی‌باشد. به این سیستم‌ها، سیستم‌های آشوبی گفته می‌شود که از نوع سیستمهای غیرخطی دینامیک هستند و بهترین مثال برای آنها اثر پروانه‌ای، جریانات هوایی و دوره اقتصادی می‌باشد.

 این نظریه، گسترش خود را بیشتر مدیون کارهای هانری پوانکاره، ادوارد لورنتس، بنوا مندلبروت و مایکل فایگن‌باوم می‌باشد. پوانکاره اولین کسی بود که اثبات کرد، مساله سه جرم (به عنوان مثال، خورشید، زمین، ماه) مساله‌ای آشوبی و غیر قابل حل است. شاخه دیگر از نظریه آشوب که در مکانیک کوانتومی به کار می‌رود، آشوب کوانتومی نام دارد. گفته می‌شود که پیر لاپلاس یا عمر خیام قبل از پوانکاره، به این مشکل و پدیده پی برده بودند.

رابطه آب ،محیط زیست و بهداشت

کیفیت آب بر محیط زیست وبهداشت محیط اثر میگذارد. مهمترین عامل توسعه بهداشت محیط را در تمام دنیا ،فراهم نمودن آب سالم و در دسترس قرار دادن آن میدانند. براساس آمار سازمان بهداشت جهانی درهر 24 ساعت، 13000 کودک زیر یک سال در دنیا بر اثر بیماری هایی که ناقل آن آب آلوده است، تلف میشوند.

آب در کلیه شئون زندگی مثل آشامیدن،کشاورزی،استفاده در صنایع، تولید نیرو، مسائل تفریحی، پرورش موجودات آبی که برای انسان جنبه غذایی دارد و بسیاری موارد دیگر به کار میرود.به همین دلیل وجود آب در هر اجتماعی به همان اندازهکه در بالا بردن سطح بهداشت عمومی دخالت دارد،موجب پیشرفت کشاورزی و صنعت نیز میگردد.

آب زیرزمینی به عنوان یک منبع مهم و استراتژیک 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 دراز مدت پاسخگوی نیازها باشد و از این دیدگاه نیز دارای اهمیت بسزایی است.

آمار و اطلاعات موجود درطول نیم قرن اخیر نشان می دهد که باتوسعه صنعت و تکنولوژی مرتبط با حفاری و پمپاژ چاه ها، بهره برداری از این منبع گسترش یافته و بدلیل افزایش جمعیت و نیاز روز افزون به آب، برداشت ها نسبت به تغذیه بیشتر و بیشتر شده و این روند به تدریج سبب افت سطح 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 آب زیرزمینی در چاههای مشاهده ای و بررسی و تجزیه و تحلیل آنها صورت می گیرد.

دامنه کاربرد محاسبات سیل طرح

برنامه ریزی و طراحی سازه های تحت تاثیر پدیده های هیدرولوژیکی اغلب نیازمند ارزیابی پتانسیل ایجاد سیلاب در حوضه های آبریز است. برآورد پتانسیل حداکثر سیلاب معمولا برای سه کاربرد مهندسی زیر انجام می گردد.

1- طراحی سدهای با خطر بالا در مناطق جمعیتی به نحوی که شکست سد تلفات انسانی قابل توجهی را به همراه داشته باشد.

2- برنامه ریزی بهره برداری و منحنی فرمان سدها در زمان سیلاب

3- مناطق سیلابی و سیلاب دشت هایی که نیروگاه های هسته ای در آن ساخته می شوند.

از PMP برای تخمین حداکثر سیل محتمل استفاده می شود. PMF به اختصار به عنوان بزرگ ترین سیلی که می تواند به طور معقول در یک منطقه مورد انتظار باشد، تعریف شده است. تعیین حداکثر سیل محتمل براساس یک ارزیابی منطقی از وقوع رخدادهای همزمان چندین شرایط حدی یا عوامل موثر در ایجاد سیل استوار است. این مقدار به عنوان "بیش ترین امکان معقول" سیل که ممکن است در یک محل رخ دهد، توصیف شده است.

کمیت سیلی که برای طراحی سازه های تحت تاثیر وقایع هیدرولوژیکی با توجه به عواملی چون ایمنی سازه، هزینه، طول عمر و خسارت محتمل به کار می رود، سیل طراحی نام دارد. سیل طراحی معمولا در سه دسته سیل های بر پایه فراوانی، حداکثر سیلاب محتمل و سیل استاندارد پروژه تقسیم بندی می شوند. ابعاد خسارات حاصل از شکست سدها در مقابل منافع حاصل از ساخت و بهره برداری بهینه از آنها، حساسیت بسیار بالای انتخاب سیل طراحی به منظور حفظ پایداری سدها را نشان می دهد. روش های کمی تحلیل ریسک برای تعیین سیل طراحی، از یک طرف احتمالات وقایع هیدرولوژیک حدی و از طرف دیگر اثرات و خسارات حاصل از تجاوز سیل از سیلاب طراحی شامل خسارات افزایشی حاصل از شکست سد و تاخیر در بهره برداری را دخالت می دهد. تحلیل ریسک با هدف یافتن تعادل قابل قبول بین هزینه های بهبود و افزایش ایمنی در ازای کاهش خسارات مورد انتظار سیل انجام می گیرد. تحلیل ریسک اقتصادی هم چنین ابزار مناسبی برای ارزیابی انواع گزینه های بهسازی سرریز سدهای موجود و افزایش ایمنی آنها محسوب می شود. اما به دلایل زیر استفاده از این روش با مشکل مواجه است.

میزان نوسانات سطح آب زیرزمینی:

نوسان در سال قبل: اختلاف ارتفاع هیدروگراف معرف آبخوان ها در مهرماه سال اخیر نسبت به مهر سال گذشته منتهی به  سال آبی که جداول خلاصه وضعیت موجود برای آن سال تهیه شده اند.

متوسط سالانه: متوسط اندازه گیری نوسان سطح آب از ابتدای اندازه گیری تا سال آبی که جداول خلاصه وضعیت برای آن سال تهیه می شوند (یعنی متوسطی از اعداد نوسان سالانه در دراز مدت). قابل ذکر اینکه در طول سالهای مختلف، شبکه های سنجش از نظر تعداد و موقعیت چاههای مشاهده ای دچار تغییر و تحولات شده اند . بطوریکه این امر باعث انقطاع در توالی منظم محاسبات هیدروگراف واحد می شود. بدین لحاظ در بعضی محدوده ها عدد متوسط سالانه از سال آغاز اندازه گیری محاسبه نشده و  مربوط به چند سال اخیری است که شبکه دچار تغییر نشده است. (تاکیدا از شرکت های آب منطقه ای خواسته شده تا نسبت به تسطیح هیدروگراف های واحد اقدام نموده تا میزان متوسط نوسان سالانه از ابتدای تشکیل شبکه سنجش در هر آبخوان قابل محاسبه باشد).

امروزه روش های ژئوفیزیکی سطحی مانند الکترومغناطیس (EM) و مقاومت ویژه (RS) به دلیل سرعت بالا، هزینه کم و غیر مخرب بودن به طورگسترده در تعیین ویژگی های سیستم آب های زیر زمینی و همچنین بهبود مدل های هیدرولوژیکی به کار گرفته می شوند.

روش های مذکور بدلیل حساسیت غیر مستقیم به پارامتر های هیدرولوژیکی مورد نظر مانند محتوی آب، رسانندگی هیدرولیکی و تخلخل, مانع از کسب اطلاعات بیشتر ار لایه های آبی زیر سطحی می شوند. در دو دهه اخیر روش سونداژ تشدید مغناطیسی (MRS) به عنوان یک روش امید بخش جهت تعیین دقیق تر مشخصات سیستم آب های زیر زمینی پدیدار شده است، به طوریکه این تکنیک تنها ابزار ژئوفیزیکی می باشد که یک تخمین مستقیم از محتوای آب و ساختار فضاهای خالی لایه آبخوان در اختیار ما قرار می دهد.

امروزه با توجه به افزایش دمای کره زمین، کاهش نزولات جوی و افزایش جمعیت، هر ساله شاهد افت سطح آبهای زیرزمینی می باشیم که بدلیل اهمیت انکار ناپذیر منابع آبی در زندگی بشر، علم ژئوفیزیک در این میان جایگاه ویژه ای برخوردار بوده و می تواند در اکتشاف لایه های آبدار و تشخیص بهترین نقطه جهت حفاری چاهها کمک شایانی بنماید. با توجه به جوان بودن این علم در ایران هنوز بسیاری افراد از وجود چنین تکنیکی و مزیت های آن اطلاع کافی ندارند و همین امر باعث کاهش کاربردهای آن در ایران شده است. با توجه به هزینه های اندک آن در مقایسه با هزینه های حفاری و دیگر هزینه های مربوط به چاه ها، انجام آن همیشه به نفع بوده و پیشنهاد می گردد.

امروزه مطالعات آب های زیرزمینی چه از منظر شناخت ذخائر موجود (آب های سطحی و عمیق) و چه از دیدگاه حفظ این ذخائر و جلوگیری از آلودگی های زیست محیطی، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. از اینرو مطالعات منابع آب زیرزمینی و مدیریت آن مورد توجه روز افزون قرار گرفته است. با در نظر گرفتن این موضوع در وحله اول به دسته بندی ذخائر آب زیرزمینی پرداخته می شود. ذخائر آبی را می توان از دیدگاه های مختلف به گروه بندی های متفاوتی دسته بندی نمود که دو نمونه بسیارمهم این نوع دسته بندی عبارت است از: تفکیک ذخائر آب زیرزمینی از نظر زمین شناسی و تجدید پذیری. می توان ذخائر آب زیرزمینی را از دیدگاه زمین شناسی به دسته های آب زیرزمینی موجود در آبرفت، آب زیرزمینی موجود در سازند های سخت و آب زیرزمینی موجود در شکستگی ها و گسلش ها دسته بندی نمود. همچنین از لحاظ تجدید پذیری، ذخائر آب زیرزمینی به دو دسته تجدید پذیر و تجدید ناپذیر تفکیک می گردند که آب های سطحی تاحدودی تجدید پذیر و آب های عمیق به عنوان ذخائر تجدید ناپذیر تقسیم بندی می گردند (مقیاس زمانی برای این دسته بندی طول عمر بشر می باشد). این موضوع اهمیت مدیریت و شناسایی این ذخائر را صد-چندان می نماید. یکی از بهترین روش های شناسایی ذخائر آب زیرزمینی بدون ایجاد تاثیرات مخرب زیست محیطی مانند حفاری و... کاربرد روش های ژئوفیزیکیست که در ادامه کلیاتی از روش های  ژئوفیزیکی پرکاربرد  در اکتشاف ذخائر آب زیرزمینی ارائه می گردد.