از آنجا که علم آب شناسی یک علم دینامیک و پویاست دقت و اطمینان به داده های به دست آمده از آزمایشات، نتایج تحقیقات را کاربردی تر و عملی تر می نماید. باید توجه کرد که گاهی در هیدرولوژی مجبور به استفاده از تکنیک هایی می شود که دقت نتایج را تا حدی پایین می آورند. تحقیق در علوم آب زیر زمینی مستلزم صرف زمان بوده و گاهی نیز بسیار هزینه بر است. در بسیاری از مناطق برای بررسی شرایط زیر زمین، مجبور به انجام حفاری شده و یا از دستگاه های پیچیده و گران قیمت استفاده می شود. برخی از اهداف مطالعات آبهای زیر زمینی در زیر آمده است.

هدف اصلی در NLP و یا برنامه ریزی غیرخطی، در شکل کلی آن پیدا کردن مقادیر بهینه متغیرهای تصمیم گیری با در نظر گرفتن محدودیت‌ها می‌باشد. در فرمول بندی اینگونه مسائل، هدف پیدا کردن یک نقطه تکین مطلق است ولی واقعیت چه از نظر محاسباتی و چه از لحاظ نظری، در بسیاری مواقع رضایت دادن به نقطه تکین نسبی خواهد بود. به عنوان مثال هنگام جستجوی نقطه کمینه با استفاده از یک روش همگرا شونده، مقایسه مقادیر نقاط همجوار تنها راه حل ممکن است.

در ریاضیات برنامه سازی غیر خطی (Nonlinear programming) (NLP) فرایند حل یک سیستم از برابری‌ها و نابرابری‌ها بر روی مجموعه‌ای از متغیرهای ناشناخته حقیقی، در یک تابع هدف که باید کمینه یا بیشینه شود و بخشی از محدودیت‌های آن غیر خطی است، می‌باشد.

بیلان، لغتی فرانسوی با ریشه لاتین است که در زبان فارسی به طور گسترده به کار رفته است. واژه هایی همچوم: تراز آب، تراز نام هاب، توازن آبی، بالانس آب، بودجه آبی و... و اصطلاحات انگلیسی به مانند: Water Balance، Water Budget Analyses مفاهیمی نزدیک به بیلان دارند.

برنامه ریزی برای بهره برداری بهینه و استفاده منطقی از منابع آب و نیز اعمال مدیریت های آب و خاک در مراحل مختلف مطالعاتی، طراحی و اجرای پروژه ها بایستی با شناخت کامل از پتانسیل های آب موجود و ارزیابی کمی و کیفی منابع آب و نوع مصرف همراه باشد، که این امر مستلزم استفاده از آمار و اطلاعات صحیح و گسترده در محدوده های مطالعاتی در یک دوره زمانی معین است.

5-4 آزمایش های میکروبی آب، از نظر کلی فرم ها: 

در خصوص کلی فرم ها، آزمایش میکروبی آب، به سه روش انجام می گیرد، که عبارتند از:

1-5-4 روش تخمیر چند لوله ای: 

این روش برای آزمایش نمونه های آب آشامیدنی، غیرآشامیدنی، نمونه های حاوی نمک یا آب شور، و یا نمونه های حاوی گل و لای، رسوبات و لجن کاربرد دارد. دقت این روش نسبتاً کم است، مگر اینکه تعداد نمونه های تهیه شده زیاد باشد.

از طریق روش آزمایش تخمیر چند لوله ای، میزان آلودگی آب تعیین می شود. با توجه به روش‎های استاندارد (Standard Methods)، برای آزمایشات آب و فاضلاب تهیه شده بوسیله اداره بهداشت عمومی آمریکا، این تکنیک محتمل ترین تعداد یا تراکم باکتری های کلیفرم ها (Most Probable Number: MPN) را در 100 میلی لیتر از آب، ارائه نموده و یک روش غیر مستقیم بر اساس احتمالات آماری و مشاهده گاز در لوله های کشت شده می باشد.  در این آزمایش می توان از چهار روش 5 لوله ای، 9 لوله ای، 10 لوله ای و 15 لوله ای استفاده نمود. روش¬های 9 و 10 لوله ای از بقیه متداول تر است.

4- پارامترهای بیولوژیکی کیفیت آب

آب آشامیدنی مهمترین ماده حیاتی برای انسان است و نباید محتوی میکرواورگانیسم‎های بیماری‎زا باشد. آلودگی بیولوژیکی آب آشامیدنی می‎تواند بیماری‎های عفونی از قبیل وبا، هپاتیت، حصبه و اختلالات ناشی از وجود کرم‎ها یا انگل‎ها در معده و روده را به سرعت گسترش دهد. به این دلیل آزمایش‎های مستمر تشخیص باکتری‎ها در آب به منظور پیشگیری از خطر عفونت، قویاً توصیه می‎شود.

میکرواورگانیسم‎های بیماری‎زا که باعث آلودگی آب می‎شوند، شامل میکروب‎ها، ویروس‎ها، پارازیت‎ها و پروتوزوئرها می‎باشند. همانگوه که اشاره شد میکروب‎ها باعث ایجاد بیماری‎های خطرناکی مانند وبا، حصبه، بیماری‎های اسهال و یا عفونت‎های داخلی در بین مردم می‎شوند که بعضاً بصورت اپیدمی‎های خطرناک، باعث مرگ و میر بعضی از هم وطنانمان شده ‎است. در جدول ذیل مهمترین عوامل میکروبی که می‎توانند آب را آلوده کنند، ارائه شده‎اند. این عوامل اگرچه ممکن است بصورت مستقیم و از فردی به فرد دیگر سرایت کنند، اما بطور عمده توسط آب گسترش و انتشار می‎یابند. بنابراین به بهداشت آب از این نظر باید توجه نمود. 

7-3 مواد آلی (Organic Matters)

بسیاری از مواد آلی در آب محلول هستند. اغلب ترکیبات آلی طبیعی از تجزیه مواد آلی جامد تشکیل می شوند. ضمناً مواد آلی دیگری نیز وجود دارند که از طریق مصنوعی تهیه شده و در آب وارد می شوند. تخلیه فاضلاب های شهری، صنعتی و زه آب های کشاورزی، باعث ورود این مواد به محیط زیست می شود. 

بطورکلی مواد آلی حل شده در آب، معمولاً به دو گروه اصلی مواد قابل تجزیه و غیر قابل تجزیه تقسیم می شوند.

کتاب مدل سازی پیشرفته توزیع آب توسط Haestad Press به عنوان یکی کتاب پرفروش تهیه شده است. در این کتاب از پرداختن به فرایند مدل سازی تا جمع آوری داده ها برای ورود به نرم افزار، توزیع و مدیریت آب و همچنین مدلسازی پیشرفته آن، شامل تمام مواد مرتبط به علاوه بسیاری از موضوعات دیگر مباحث تخصصی ذکر گردیده و بر این اساس از پرفروش ترین کتاب های مدلسازی توزیع آب شناخته می شود.

در نسخه جدید حدود چندین صفحه اضافه گردیده است که شامل محتویات مشاوره و تلاش گروه هایی از دانشگاه ها و دستگاه های مختلف در حوزه های ذیل می باشد:

3-3 pH آب

قلیائیت و pH مفاهیمی تقریباً مترادف هستند. دانستن قلیائیت آب، مکمل دانستن pH آن است. اکتیویته غلظت یون هیدروژن یک محلول را به نام پتانسیل هیدروژن و یا pH نام نهاده اند. در واقع pH آب معرف قدرت اسیدی آب بوده و به آن اسیدیته نیز می گویند، ولی قلیائیت آب معرف مقاومت آب در برابر تغییر pH است.

3- پارامترهای شیمیایی کیفیت آب

آب بعنوان یک حلال عمومی شناخته شده است و کیفیت شیمیایی آب نیز در ارتباط مستقیم با حلالیت آن می باشد. متغیرهای مهم در مسائل مربوط به کنترل کیفی آب شامل: کل مواد جامد محلول، قلیائیت، سختی، فلوراید، فلزات سنگین (غیر سمی و سمی)، مواد آلی (قابل تجزیه و غیر قابل تجزیه)، مواد مغذی، چرخه کربن، نیتروژن و فسفر می باشند.

1-3 مقدار کل جامدات محلول (Total dissolved solids: TDS)

مواد محلول از طریق تاثیر آب بر جامدات، مایعات و گازها بوجود می آیند. این مواد با فیلتر کردن، از جدا آب و تصفیه نمی شوند و فقط پس از تبخیر آب، بعنوان جزئی از مواد جامد آن به صورت رسوب باقی می مانند. مواد محلول آب، از نظر ماهوی ممکن است مشتمل بر مواد آلی و یا عمدتاً معدنی باشند. همانگونه که ذکر شد، اندازه گیری مستقیم مقدار کل جامدات محلول آب، پس از جداسازی مواد جامد معلق، به کمک تبخیر آب و وزن کردن آنها امکان پذیر است. وزن رسوب باقیمانده، بیانگر مقدار کل جامدات محلول می باشد.

—2-2 کدورت (Turbidity)

معمولاً اندازه گیری مستقیمی از ذرات جامد معلق در نمونه های آب شرب و یا منابع آب طبیعی صورت نمی گیرد. در واقع کدورت،معیاری غیر مستقیم برای تشخیص این مواد در آب می باشد. ذرات جامد معلق می توانند بر میزان جذب نور و یا پراکندکی آن، در آب تاثیر بگذارند.

کدورت، ممکن است رنگی خاکستری و یا رنگ مشابه دیگری را درآب ایجاد نماید.از آنجا که جذب و پراکنش نور، تحت تاثیر اندازه و خواص سطحی مواد معلق قرار دارد، کدورت بعنوان شاخص کمی از ذرات جامد معلق آب محسوب نمی گردد.به عنوان مثال یک تک ذره کوچک در داخل یک لیوان آب، در واقع هیچگونه کدورتی ممکن است ایجاد نکند، ولی اگر این ذره به هزاران ذره کوچکتر، با اندازه های کلوئیدی شکسته شود، علی رغم آنکه میزان جرم ذرات جامدات تغییری ننموده است، اما کدورت آب به میزانی می رسد که قابل اندازه گیری خواهد بود.

1- مقدمه

آب با کیفیت مطلوب برای ادامه حیات بشرضروری است. پس از وقوع بیماری های عفونی و همه گیری های متعتدی که در طی قرون مختلف و در جوامع مختلف رخ داد، زمانی نسبتاً طولانی سپری گردید تا بشر به اهمیت کیفیت آب پی برد. آلودگی آب را می توان به وجود ناخالصی در آب، بگونه ای که استفاده از آن را برای مصارف خاص نامناسب سازد، تعریف کرد. بنابراین کیفیت آب برحسب نوع مصرف مورد نظر از آن، قابل تقسیم بندی و سنجش می باشد.  تعیین کیفیت آّب با توجه به ناخالصی های حل شده و معلق در آن، اگرچه گاهی اوقات مفید می باشد، ولی این امربرای تعریف جامع کیفیت آب، کافی به نظر نمیرسد.

با نگرشی به نقشه  فلات ایران این واقعیت مشهود می شود که فلات از لحاظ تعداد رودخانه های دائمی، منطقه ای فقیر است و بسیاری از رودخانه های آن در حقیقت رودخانه های فصلی و یا مسیلهای اند که چند ماه یا چند روز در سال جریان آب را دارا هستند. قسمت اعظم جریان آب این گونه رودخانه ها و مسیلها به طرق مختلف هدر می روند و تنها مقدار اندکی از آن در زمین نفوذ می کند و مخازن آب زیرزمینی را که در سازندهای زمین شناسی متفاوتی تشکیل شده اند، تغذیه می کند. ایرانیان از دیرباز به دلیل زندگی در چنین شرایط اقلیمی به اهمین استفاده از این منابع حیاتی زیرزمینی پی برده و از چند هزار سال پیش تاکنون با حفر قنات و چاه نه تنها برای ادامه زندگی خود، بلکه با ابداع راههای مناسب بهره برداری از مخازن آب زیرزمزنی به ملل دیگر نیز خدمات بزرگی کرده اند. سفرنامه ها و خاطرات مستشرقان و سیاحان در ادوار تاریخ حاوی شرح حکایاتی درباره این ابداعات بزرگ ایرانیان است و شاید کمتر کتابی در زمینه هیدرولوژی و هیدروژئولوژی در جهان نگاشته شده است که در مقدمه آن ذکری از شاهکار تکنیک حفاری و ساختمان جالب و در عین حال تحسین برانگیز قنات نرفته باشد.

معرفی کوتاه:

می توان گفت که DRAIN یک مدل چند منظوره تحت ویندوز است که برای طراحی و تجزیه و تحلیل رواناب های شهری و حوضه های طبیعی استفاده می گردد. این برنامه برای نخستین بار در ژانویه سال 1998 به وسیله کمپانی Watercom استرالیا عرضه گردید. این مدل توسط Geoffrey O’Loughlin از ترکیب دو مدل ILSAX و PIPE ساخته شده است.

این برنامه قادر است سیستم های زهکشی در تمامی ابعاد و مساحت ها تا حدود 10 کیلومتر مربع تجزیه تحلیل و طراحی نماید. این برنامه می تواند به واسطه روابط موجود بارش هایی را با هر پایه زمنی به رواناب تبدیل کرده و سیستم های زهکشی را شامل لوله ها، کانال ها و جویها با قواعد هیدرولیکی طراحی نماید. در یک بسته نرم افزاری DRAIN مدل های هیدرولوژیکی ILSAX؛ مدل های روند یابی هیدرولوژیکی و مدل های هیدرولیکی جریانات ناپایدار و شبه پایدار وجود دارد هنین برنامه توانایی طراحی سیستم ها را به صورت خودکار داشته و می تواند به برنامه های CAD و GIS متصل گردد.

افرادی که تمایل به سفارش انجام ترجمه تخصصی متون و مقالات خود چه از فارسی به برگردان انگلیسی و چه از متن انگلیسی (لاتین) به معادل فارسی آن را دارا هستند؛ می توانند با تکمیل فرم ذیل اقدام به ثبت سفارش کنند. هزینه ترجمه پس از ثبت سفارش در تماسی که با شما گرفته خواهد شد، توافق می گردد.

آزمایش تعیین آبدهی چاه یا آزمایش پمپاژ برای تعیین خصوصیات هیدرولیکی سفره آبدار جهت مطالعه وضعیت آبهای زیرزمینی یک منطقه و یا برای تعیین مقدار آبدهی و افت سطح آب در یک چاه انجام می‌شود.

هدف اصلی آزمایش پمپاژ تعیین ظرفیت مخصوص چاه یا نسبت آبدهی (Q) به مقدار افت سطح آب (S) جهت انتخاب پمپ و متعلقات مربوطه برای برآورد میزان هزینه‌های لازم برای تجهیز چاه می‌باشد. ضمناً‌ در نتیجه عمل پمپاژ موادریزدانه باقیمانده در مراحل حفاری و توسعه، از چاه خارج شده و توسعه طبیعی و برقراری ارتباط آبی سفره با چاه فراهم می‌شود. ظرفیت مخصوص معرف قدرت آبدهی چاه می‌باشد که بدون نیاز به وجود چاههای مشاهده‌ای صورت می‌گیرد. در حالی که در آزمایش سفره آب وجود چاههای مشاهده‌ای یا چاههای پیزومتر با فواصل معین نسبت به چاه اصلی در حال آزمایش الزامی است.

1- توسعه چاه (Development of wells) در زمینهای آبرفتی 

هدف از توسعه و شستشوی چاه، حذف مواد دانه‌ریز لایه آبدار در مجاورت و حریم دیواره چاه بمنظور بالا بردن نفوذپذیری لایه و ایجاد سهولت برای کمک به جریان آب از درون لایه به داخل چاه می‌باشد. در زمینهای آبرفتی که از مخلوط دانه‌های ریز و درشت تشکیل شده‌اند، فضاهای خالی بین دانه‌های درشت توسط دانه‌های ریز اشغال شده و در نتیجه نفوذپذیری لایه کم می‌گردد. حال چنانچه بتوانیم نفوذپذیری بخشی از لایه‌های درشت‌تر را افزایش دهیم، آبدهی چاه افزایش می‌یابد. در اثر این عمل تمامی دانه‌های ریز که قطرشان از دانه‌های درشت در بر گیرنده آنها حداقل 5/4 برابر کوچکتر باشد می‌توانند از فضاهای خالی بین دانه‌ها عبور نمایند. اگر قطر دانه‌های ریز d و دانه‌های درشتD باشد می‌باید D>4.5d گردد. در اثر اجراء عملیات توسعه، منافذ مجاور دیواره چاه که در اثر حفاری مسدود شده و یا از بین رفته‌اند باز می‌شوند. خروج ذرات ریز سیلت و ماسه در جریان عملیات توسعه و عدم ماسه دهی چاه در دوران بهره‌برداری باعث تثبیت دیواره چاه و با عدم ایجاد غار و حفره موجب جلوگیری از سقوط و ریزش دیواره‌ها و نهایتاً حفظ لوله‌ها و چاه می‌گردد. توسعه به دو روش طبیعی و مصنوعی انجام می‌شود.

توسعه ترینیداد و توباگو یکی از کشورهای صنعتی در منطقه کارائیب نتیجه استفاده از منابع نفت و گاز طبیعی در این کشور بوده است. تولید نفت در سال 1908 آغاز شد و در 1960 آغاز رشد سریع اقتصادی و گسترش آن بین 1974 و 1981 رخ داد. در نتیجه این تولید نفت به اوج خود رسیده، ترینیداد و توباگو به سرعت با گسترش همزمان در صنایع تولیدی و کشاورزی صنعتی روبرو شد. نتیجه این توسعه سریع تقاضای فزاینده ای برای عرضه آب صنعتی و خانگی بود.

سازمان آب و فاضلاب ترینیداد و توباگو (WASA) مسئول ارائه تامین قابل اعتماد آب و جمع آوری موثر فاضلاب و همچنین تصفیه آن برای جمعیت است. WASA از طریق آژانس مدیریت منابع آب طبیعی کشور و از طریق تنظیم انتزاع آب، حفاظت از حوضه و کیفیت آب سطحی/آب های زیرزمینی و ارزیابی هیدرولوژیکی/هیدروژئولوژیکی اقدام می نماید. درون سازمان منابع آب، برنامه ریز آب، مهندس، هیدرولوژیست و متخصص آبهای زیرزمینی مسئول اکتساب داده ها، تجزیه و تحلیل داده ها و تفسیر داده ها است. مدل سازی عددی، تجزیه و تحلیل چند معیاره، الگوریتم ها و فناوری های دیگر برای مدیریت و تجزیه و تحلیل منابع آب ملی استفاده می شود. اما راه حل های چند نرم افزاره ای وجود دارد که برای هر یک از این توابع امکان ترکیب وجود دارد، اما تنها تعداد اندکی از این برنامه های کاربردی هنگامی که مدیریت منابع آب در مقیاس ملی و در بین بیش از دو جزیره مختلف ترکیب شده است قابل استفاده اند.

مرزهای مهندسی سد با به کارگیری درسهای آموخته از طرحهای شکست خورده گسترش بسیاری یافته است. اغلب مسائل قابل انتساب به علتهای ساده و غالبا مربوط به ارزیابی غلط کیفیت و کمیت پارامترهای پی سدها بوده است. نظر باینکه توانائی سازند های طبیعی در محل های احداث سد و مخزن، برای نگهداری یا هدایت آب بسیار متفاوت می باشند، هر ساختگاه سد ویژگیهای مختلفی دارد که توجه و بررسی خاطی را طلب می کند.

از مدتها قبل مهندسین زیادی آمار شکست و حوادث پیش آمده در سدهای مخزنی را برای ارتقاء دانش صنعت سد سازی جمع آوری نموده تا این سازه های مسلم مفید را براساس بهره برداری مناسب از یافته های موجود ایمن تر طراحی نموده و یا این سازه ها مناسب تر ساخته شوند. از سالهای ١٩٧٤ تا ١٩٨٣ کمیسیون جهانی سدهای بزرگ اقدام به چاپ نشریاتی نموده که در مجموع سعی گردید تا در مطالعات مذکور به سئوالات زیر را پاسخ لازم داده شود:

ارتباط شرط مرزی و روش محاسبات

شبیه سازی مرزها وابستگی شدیدی به نوع شبکه و روش عددی مورد استفاده دارد. در روش تفاضل های محدود با مبنای حجم کنترل، مرزهای با بار هیدرولیکی معلوم مستقیما بر روی مرکز حجم کنترل (نقاط) قرار می گیرند در حالی که مرزهای جریان در لبه خارجی حجم کنترل قرار می گیرد. در شکل زیر نحوه اعمال شرط مرزی در روش های مختلف عددی در یک مثال نشان داده شده است.

در روش های تفاضل محدود شرط مرزی جریان آب می تواند در قسمت بالایی حجم کنترل به صورت تغذیه آب زیرزمینی و یا به کناره های حجم کنترل به صورت جریان های زیرسطحی اعمال شود (بخش الف شکل). در مدل های اجزای محدود بده جریان به قسمتی از مرز که بین دو گره واقع است اختصاص می یابد (بخش ب شکل).

انواع اصلی شرایط مرزی

شرایط مرزی اصلی که در واقع شرایط مرزی خارجی مدل های آب زیرزمینی هستند، به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

نوع اول - شرط مرزی بار هیدرولیکی معلوم:

این نوع شرط مرزی در نهایی وجود دارد که تراز آب و یا بار هیدرولیکی مشخصی به صورت ثابت یا متغیر با زمان وجود داشته باشد. مثل نواحی ساحلی، دریاچه ها یا مخازن و رودخانه ها که دارای بار هیدرولیکی معلوم هستند.

در بحث مدل آبهای زیرزمینی این نوع مرزها مرز با بار ثابت و یا مرز وابسته به بار هیدرولیکی خوانده می شوند. در بحث ریاضی، این نوع مرزها به نام های Dirichlet یا Stable یا Essential خوانده می شوند.