سازمان ناسا کمبود آب شیرین در جهان را یکی از مهم‌ترین چالش‌های قرن حاضر دانسته و هشدار داده‌اند مناطق خشک جهان با خطر خشکی حتی بیشتری مواجه هستند. پژوهشگران اداره کل ملی هوانوردی و فضا (ناسا) محل دقیق مناطقی از جهان را که اوضاع آب شیرین به خاطر برداشت بی‌رویه به خطر افتاده مشخص کرده‌اند. به گفته آنان در سال‌های اخیر، شماری از تالاب‌های جهان پرآب‌تر شده‌اند و در مقابل برخی مناطق خشک به خاطر برداشت آب‌های زیرزمینی با وضعیتی نامناسب‌تر از قبل مواجه هستند.

مقدمه

آب‌های زیرزمینی به آب‌هایی گفته می‌شود که در لایه‌های آب‌دار و اشباع زیر زمین تجمع پیدا کرده‌است. این آب‌ها فقط حدود ۴ درصد از مجموعه آب‌هایی را که فعالانه در چرخه آب‌شناختی دخالت دارند، تشکیل می‌دهد. با این وجود حدود ۵۰ درصد جمعیت دنیا از نظر آب شرب متکی به همین آب‌های زیرزمینی هستند.

بخشی از آب‌های سطحی در اثر نیروی جاذبه وارد محیط مخلخل خاک شده و به سمت پایین حرکت می‌کند. لایه‌های مختلف زمین از مواد و ترکیبات مختلف خاک شکل گرفته و در زمان‌های مختلف بوجود آمده‌اند. مجموعه عواملی نظیر جنس و اندازه دانه‌ها، میزان تخلخل، میزان تراکم، میزان ترک‌خوردگی و ... باعث می‌شود بخش‌های مختلف فضای زیرزمین ظرفیت‌های متفاوتی برای جذب، ذخیره و انتقال آب داشته باشد. لایه‌هایی از زمین که به صورت نسبی ظرفیت بالاتری برای جذب، ذخیره و انتقال آب دارند آبخوان نامیده می‌شوند.

یکی از اهداف اصلی سازمان جهانی هواشناسی (WMO) ارتقاء استفاده از بهترین شیوه های هیدرولوژی، سازگاری با نیازهای مختلف کشورهای عضو در طیف گسترده ای از ارائه خدمات عملیاتی است. در نتیجه، فعالیت هایی که خدمات ملی هیدرولوژیکی (NHSs) انجام می دهند، مانند کسب اطلاعات یا تحویل خدمات و محصولات، به بالاترین استانداردها انجام خواهد شد. تلاش برای دستیابی به این هدف هماهنگ و تحت حمایت چارچوب هیدرولوژی مدیریت کیفی (QMF-H) پشتیبانی می شود. راهنمای عملیات هیدرولوژیکی یکی از پایه های مولفه هیدرولوژی QMF-H WMO را نشان می دهد.

Delft3D Mesh انعطاف پذیر (Delft3D FM) با قابلیت شبکه 1D برای مدل سازی رودخانه، جانشین SOBEK

سوئیت SOBEK

در سراسر جهان، نیاز روزافزون به راه حل های جامع کنترل آب وجود دارد. ما برای محافظت از آب اضافی به منظور توسعه ایمنی زندگی در مناطق دلتا و حوضه های رودخانه نیاز داریم. سیستم های آب ما نیز باید مشخص و پایدار باشند. برای حمایت از مقامات آب، شرکت های مشاوره، موسسات تحقیقاتی و دانشگاه ها در سراسر جهان، Deltares یک مجموعه مدل سازی 1D / 2D را به نام SOBEK برای راه حل های جامع آب ارائه می دهد.

SOBEK یک مجموعه مدل سازی قدرتمند برای پیش بینی سیل، بهینه سازی سیستم های زهکشی، کنترل سیستم های آبیاری، طراحی سرریز فاضلاب، مورفولوژی رودخانه، نفوذ نمک و کیفیت آب سطحی است. ماژول های موجود در مجموعه مدل سازی SOBEK شباهت های پیچیده و فرایندهای مرتبط با آب را تقریبا در هر سیستم شبیه سازی می کنند. این ماژول ها پدیده ها و فرایندهای فیزیکی را به صورت دقیق در سیستم های یک بعدی (1D) و شبکه های افقی دو بعدی (2D) نشان می دهد. این ابزار ایده آل برای هدایت طراح در استفاده بهینه از منابع است.

OpenEarth ابتکار منبع آزاد برای تبادل داده ها، مدل ها و ابزارها در پروژه های علمی و مهندسی محیطی است. پروژه های موجود در حال حاضر عمدتا دریایی و ساحلی است. در حال حاضر، پروژه های تحقیقاتی، مشاوره ای و ساختمانی معمولا بخش قابل توجهی از بودجه خود را صرف نصب برخی زیرساخت های اولیه برای مدیریت داده ها و دانش می کنند. پس از پایان پروژه، بیشتر این تلاش ها دوباره ناپدید می شوند. OpenEarth به عنوان یک جایگزین برای این روش های ad-hoc، یک رویکرد مداوم برای مدیریت داده ها و دانش است. این پلتفرم برای ذخیره سازی، میزبانی و انتشار داده های با کیفیت بالا، سیستم های پیشرفته ترین مدل و ابزارهای آزمایش شده برای تجزیه و تحلیل عملی فراهم می کند. 

WHYCOS یک مفهوم جهانی است که شامل تعدادی از اجزای سیستم نظارت بر چرخه هیدرولوژیکی (HYCOS) مستقل منطقه ای یا حوضه ای است. در سطح محلی در داخل کشور، HYCOS با همکاری سازمان های مختلف برای ارائه اطلاعات و محصولات پیشرفته تر مانند تولید و تحویل پیش بینی ها و هشدارهای سیل کار می کند. یک فعالیت مهم مکمل ایجاد روابط نزدیک تر به جوامع و گروه هایی است که وظیفه اصلی آنها دسترسی به داده ها، محصولات و خدمات افزایش یافته است، و در نتیجه افزایش تاثیرات مثبت اجتماعی را به دست می دهد. این به افزایش ظرفیت نهادها و جوامع برای همکاری نزدیکتر کمک می کند. در راستای تجربیات حاصل از اجرای پروژه های HYCOS منطقه ای،

اجرای سیستم مدیریت مشارکتی آب با همکاری فنی "جایکا"ی ژاپن

مدیرکل دفتر نظام‌های بهره برداری و حفاظت آب و آبفای وزارت نیرو نقش کلیدی تشکل آب بران در احیای منابع آبی کشور را تشریح کرد.

" جواد میبدی " مدیر کل دفتر نظام‌های بهره‌برداری و حفاظت آب و آبفا با بیان این مطلب که تشکل آب بران سازمانی برای مدیریت و استفاده بهینه از آب با تأکید بر مشارکت تمامی گروه‌های ذینفع است که وظیفه آن تغییر روش "بالا به پایین " دولتی و سازمانی به رهیافت مدیریت مشارکتی آب است، گفت: درصورتیکه فرآیند تشکیل تشکل‌های آب‌بران و واگذاری مسئولیت‌ها و وظایف مدیریت آبیاری به آن‌ها، به‌طور صحیح و از طریق مطالعات اجتماعی، مشارکتی و میدانی مناسب انجام پذیرد، این تشکل‌ها نقش کلیدی در توسعه پایدار و مدیریت بهینه مصرف آب کشاورزی خواهند داشت.

معرفی

این سند جریان پلاتفرم مدل سازی هیدرولوژیکی توزیع شده را توصیف می کند. wflow بخشی از پروژه OpenStreams Deltares است. Wflow شامل مجموعه ای از برنامه های پایتون می شود که می توانند در خط فرمان اجرا شوند و شبیه سازی های هیدرولوژیکی انجام دهند. این مدل ها بر اساس چارچوب PCRaster پایتون (www.pcraster.eu) است. در wflow این چارچوب گسترش یافته است (کلاس wf_DynamicFramework) به طوری که مدل های ساخته شده با استفاده از این چارچوب را می توان با استفاده از API کنترل کرد. لینک به BMI و OpenDA ایجاد شده است. تمام کد در github در دسترس است و تحت نسخه 3.0 GPL توزیع شده است.

نمودار نشان دهنده دو مدل است که یک سطح پایین API ارائه می دهند.

معرفی

OpenStreams بلوک های ساختمانی را ایجاد می کند که مدل های هیدرولوژیکی یکپارچه را تشکیل می دهند. این بلوک ها می توانند مدل های کامل باشند، که قطعاتی از مدل هایی هستند که می توانند برای ساخت مدل های دیگر استفاده شوند. هدف این است که یک چارچوب کامل برای ساخت و اتصال مدل ها باشد، وظیفه به لایه ها (مانند OpenMI) منتهی می شود که می تواند در بالای جزء یا مجموعه اجزا تشکیل شده باشد.

فرمولاسیون جریان XT3D

فرمول جدید جریان آب زیرزمینی به طور خاص برای مدل GWF در MODFLOW 6 طراحی شده است. این فرمول جدید جریان، گزینه XT3D نامیده می شود. گزینه XT3D توانایی های MODFLOW را گسترش می دهد و امکان شبیه سازی بی نهایت کامل سه بعدی را در شبکه های منظم یا نامنظم فراهم می کند به طوری که به درستی تانسور هدایت هیدرولیکی کامل سه بعدی در نظر گرفته شود. همچنین می تواند دقت شبیه سازی جریان آب زیرزمینی را در مواردی که شبکه مدل نقض الزامات خاص هندسی را نقض می کند، بهبود دهد. بنابراین، گزینه XT3D جایگزینی برای (Packet Correction Ghost-Node Correction (GNC است که برای MODFLOW-USG طراحی شده است.

چرا برای پردازش داده ها یک زبان برنامه نویسی استفاده می شود؟

اکثر دانش پژوهان محاسبات خود را در اکسل انجام می دهند و یا اگر مجوز نداشته باشند، توسط برنامه برنامه نویسی متن باز برنامه Calc از OpenOffice. با این حال، فرض کنید که مجموعه داده های هواشناسی طولانی داشته باشید. در اکسل، حداکثر طول ردیف بسیار سریع اشباع می شود بنابراین شما باید اطلاعات خود را بر روی ورق های مختلف تقسیم کنید. این بسیار ناکارآمد خواهد بود. همچنین برای ساخت یک مدل کامپیوتری در یک برنامه صفحه گسترده، شبیه سازی فرآیندهای مانند جریان آب زیرزمینی، فرسایش و یا انتشار گازهای گلخانه ای پیچیده است.

در این مورد، متخصصان اغلب به نوشتن یک برنامه اختصاصی که می توانند پردازش داده ها را انجام دهند و محاسبات مدل را به صورت خودکار انجام دهند مجددا بازگشت می کنند. رایج ترین زبان ها برای برنامه نویسی عبارتند از زبان برنامه نویسی C و مشتقات آن و Java و Fortran. این زبان ها بسیار قدرتمند هستند، اما دارای ویژگی هایی هستند که از جمله شما باید برنامه را بنویسید و سپس آن را برای کار با آن کامپایل کنید.

نرم افزار یا در شکلی صحیح تر، مدل HYDRUS، یک بسته نرم افزاری برای شبیه سازی حرارتی آب، گرما و انحلال در محیط های اشباع به صورت دوبعدی و سه بعدی با استفاده از یک برنامه کامپیوتری محاسباتی و رابط کاربر مبتنی بر گرافیک تعاملی.

اکنون مدل HYDRUS تحت عنوان نسخه 2 منتشر شده است. این نسخه شامل چهار سطح است که در نسخه 1.x مدل HYDRUS، یعنی 2D-Lite، 2D-Standard، 3D-Lite و 3D-Standard، با یک سطح اضافی 3D-Professional، در دسترس بود. سطح 3D Professinal Level شما را قادر می سازد تا دامنه های حمل و نقل از اشکال 3D را به طور دلخواه تعریف کنید. یکی دیگر از پیشرفت های مهم که باید کارایی کار با HYDRUS را به طور قابل توجهی بهبود بخشد، گزینه ای است برای تعیین خواص دامنه های مختلف و شرایط اولیه و مرزی بر روی اشیای هندسی، به جای FE-Mesh است. همچنین دو ماژول حمل و نقل جدید (UNSATCHEM و CWM1) برای ارزیابی حمل و نقل یون های عمده و برای شبیه سازی فرآیندهای طبیعی در تالاب های طبیعی یا ساخته شده اند. بعلاوه بسیاری از دیگر پیشرفت های اضافی و گسترش مدل در این نسخه اکنون وجود دارد.

کشاورزی که 70 درصد از مصرف آب را در سراسر جهان به خود اختصاص داده است، نقش مهمی در آلودگی آب دارد. مزارع مقدار زیادی از مواد شیمیایی کشاورزی، مواد ارگانیک، بقایای مواد مضر، رسوبات را در آب شور به منابع آب با عمل زهکشی تخلیه می کنند.

بر اساس یک نشریه جدید که اجدیدا منتشر شده است، تشخیص، پیش بینی و نظارت، الزامات کلیدی برای مدیریت شیوه های کشاورزی است که این تاثیرات مضر را برای منابع آب کاهش می دهد. خلاصه گزارش اجرایی آلودگی آب کشاورزی: ​​بازنگری جهانی، به عنوان یک رویکرد پیشرو در تصویب گزارش کامل سال آتی، نشان می دهد که آلودگی آب یک مشکل جهانی است که موجب آسیب رساندن به رشد اقتصادی و سلامت میلیاردها نفر می شود.

بیشترین بارش در گیلان و کمترین بارش در استان یزد

حجم بارش‌های کشور در سال آبی 96-95 در 18 استان کشور در مقایسه با سال آبی گذشته منفی است. با شروع سال آبی جدید و بر اساس آخرین گزارش به ثبت رسیده در سال آبی گذشته 96-95 که توسط شرکت مدیریت منابع آب ایران ثبت و ارسال شده است، میزان بارش‌ها از اول مهرماه 95 تا 31 شهریور ماه 96 در 18 استان کشور در مقایسه با سال آبی 95-94 منفی است.

بر اساس این گزارش، بیشترین بارش کشور در سال آبی گذشته در استان گیلان با 888 میلی‌متر و کمترین بارش در استان یزد با 76 میلی‌متر بوده است.

نیترات یکی از رایج ترین آلودگی های زیرزمینی در مناطق روستایی است. به طور عمده در آب آشامیدنی یافت می شود زیرا سطح بیش از حد آن می تواند باعث بیماری متهموگلوبینمی یا بیماری آبی شود. اگر چه سطوح نیتراتی که بر نوزادان تاثیر می گذارد، تهدیدی مستقیم برای کودکان و بزرگسالان بزرگ نیست، اما مطالعات نشان می دهد که احتمال وجود سایر آلوده کننده های مسکونی یا کشاورزی دیگری مانند باکتری ها یا آفت کش ها در آب وجود دارد.

علت وجود نیترات در آب های زیرزمینی عمدتا از کود، سیستم های سپتیک و عملیات ذخیره سازی یا پخش کود است. نیتروژن کود که توسط گیاهان جذب نشده است، با جریان آب سطحی آب به آب های زیرزمینی به شکل نیترات تجزیه می شود. این نه تنها باعث می شود نیتروژن در دسترس محصولات باشد، بلکه می تواند غلظت در آب های زیرزمینی را بالاتر از سطوح قابل قبول برای کیفیت آب آشامیدنی، افزایش دهد. نیتروژن از کود به طور مشابه می تواند از مزارع، باغ ها یا مکان های ذخیره سازی وارد منابع شود. سیستم های سپتیک همچنین می توانند غلظت نیترات آب زیرزمینی را افزایش دهند، زیرا تنها نیمی از نیتروژن را در فاضلاب حذف می کنند و نیمه باقی مانده را به آب های زیرزمینی می رسانند.

نحوه استفاده از فن آوری اسمز معکوس ReFlex Desalitech این توانایی صرفه جویی در زمینه تصفیه آب در سطح زمین را ایجاد می کند. این فن آوری به مزارع در مناطق خشک و در حالت خشکسالی در تبدیل آب شور به یک منبع آب جدید کمک می کند. ویدیوی زیر را در همین باره مشاهده فرمایید.

در حالی که آشکار است، استفاده از آب بر تخریب زیست محیطی و رشد اقتصادی تاثیر می گذارد، همچنین نوآوری در مورد روش های جدید آبیاری افزایش راندمان را موجب می شود. USDA در سال 2006 پیش بینی کرد که اگر بخش کشاورزی بهبود بهره وری آب را تنها در 10 درصد از مزارع افزایش دهد می تواند سالانه 200 میلیون دلار در سال صرفه جویی کند. بسیاری از اقداماتی که باعث کاهش استفاده از آب می شوند موثر هستند. کشاورزان که از کاه، کمپوست و مالچ در اطراف محصولات خود استفاده می کنند، حدود 75 درصد تبخیر را کاهش می دهد. این همچنین رشد تعداد علف های هرز را کاهش می دهد و کشاورز را از استفاده از علف کش ها نجات می دهد. پوشش های مالچ و یا طبیعی همچنین باعث می شود که در خاک با کاهش تراکم آب بیشتر جذب شود. استفاده از ماسه سفید همین بازدهی را نیز بدست خواهد داد، زیرا که تبخیر را کاهش داده و منعکس کننده نور خورشید و در نتیجه دمای پایین خاک را حفظ می کند.

بررسی اثرات "هارپ" بر آب‌ و هوا. تلاش برای عرضه نرم‌افزار نمایش تلاطمات یکی از پیش‌نشانگرهای زلزله

محققان پارک علم‌وفناوری دانشگاه تهران با بررسی اثرات پروژه هارپ بر روی آب و هوای زمین، با تهیه بانک اطلاعاتی از حوادث و بلایای طبیعی، خشکسالی‌ها و فعالیت آتشفشان‌ها در حال طراحی و پیاده‌سازی نرم‌افزاری برای نمایش تلاطمات لایه یونوسفر هستند.

منابع آب کره زمین از دو بخش ثابت و متحرک تشکیل شده است. آب شور اقیانوس‌ها بخش اعظم ذخایر آبی ثابت کره زمین را تشکیل می‌دهند. بخش عمده منابع آب شیرین نیز به صورت ثابت است که در قطب‌ها یا اعماق زمین قرار دارد که به راحتی در دسترس نیست. با تبخیر آب تجمع‌یافته در سطح کره زمین (اقیانوس‌ها و سایر پیکره‌های آبی) ذخایر متحرک آب کره زمین در گردونه‎ای وارد می‌شود که به آن «چرخه آب» می‌گویند. آب تبخیر شده در این چرخه در جو زمین حرکت می‌کند 

عملیات صحرایی مطالعات زهکشی زیربنای بررسی و طراحی زهکشی زیر زمینی است. به طور معمول عملیات صحراییِ مطالعات زهکشی می تواند از هفت بخش زیر تشکیل شود:

1- برنامه ریزی اجرای کار؛

2- لایه بندی یا شناخت لایه های خاک؛

3- حفر و تجهیز چاهک های مشاهده ای؛

4- نصب پیزومترهای مرکب؛

5- اندازه گیری هدایت هیدرولیک خاک؛

6- اندازه گیری سرعت نفوذ آب به خاک؛

7- مطالعات شوری زدایی و سدیم زدایی.