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.

به طور خلاصه ER Mapper نرم افزاری برای تحلیل عکسهای ماهواره ای - کاربرد در دور سنجی (Remote Sensing) می باشد. لازمه ی استفاده از این نرم افزار این است که شما حتما چند عکس ماهواره ای گرانقیمت داشته باشید و همچنین موارد استفاده از این برنامه در زمینه GIS نیز بسیار گسترده است.

ER Mapper پیشرفته ترین نرم افزار پردازش تصویری برای تصاویر جغرافیایی می باشد، که در کامپیوترهای شخصی تحت سیستم عامل /8/7//10/NT/95/98/ME/2000/XP قابل اجراست. سرعت این سیستم به علت استفاه از پیشرفته ترین و جدیدترین تکنولوژیهای روز، بسیار بالاست.

با استفاده از نرم افزار ER Mapper می توان داده های رستری را نمایش و بهبود داد و داده های برداری را نمایش و ویرایش کرد همچنین قابلیت اتصال به داده های جغرافیایی و سیستمهای اطلاعات زمینی سیستمهای مدیریتی و یا منابع دیگر را دارد. آخرین نسخه ER Mapper 7.1 می باشد ودر این نسخه قابلیت های جدیدی به آن اضافه شده است. Wizard های جدیدی به آن اضافه شده است که کارایی سیستم را افزایش داده است.

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.

آیا ذخیره آب در زیر زمین، یک راه‌حل برای امنیت آبی است؟

با ابداع تکنولوژی دورسنجی ماهواره‌ای، اکنون می‌دانیم که این منبع حیاتی در وضعیت خطرناکی قرار دارد، و در برخی مناطق جهان، بسیار بیشتر از آنچه بتواند تغذیه شود پمپاژ می‌شود. به منظور بهبود تاب‌آوری در مواجهه با تغییر اقلیم و طولانی‌تر کردن فصل کاشت، لازم است تا علاوه بر بازاندیشی در پمپاژ آب زیرزمینی به سطح زمین، آب‌های سطحی را در زیرزمین ذخیره کنیم تا از امنیت آبی آینده خود اطمینان یابیم. ذخیره آب در زیر زمین می‌تواند تأثیر بسزایی در تقویت تاب‌آوری تأمین آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک داشته باشد.

آب‌های موجود در آبخوان‌های کالیفرنیا رو به کاهش هستند، چون زارعان بیشتری آب زیرزمینی را برای آبیاری کشت‌ها پمپاژ می‌کنند. با این همه، اراضی زراعی بارور می‌توانند به پرشدن دوباره آب زیرزمینی به نفع همگان در این ایالت مستعد خشکسالی نیز کمک کنند. پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا پس از مشاهده نتایج اولیه آزمایش‌ها درباره تغذیه آبخوان‌ها با غرقاب‌کردن حساب‌شده اراضی زراعی در زمستان، بدون آسیب به کشت‌ها یا تأثیر بر آب شرب، انگیزه بیشتری برای ادامه پژوهش‌ها در این زمینه یافته‌اند.

در سطح جهان، حدود ۷۰ درصد آب برداشت‌شده یا منحرف‌شده به مصرف کشاورزی می‌رسد. این سهم در برخی حوضه‌های آب زیرزمینی به ۹۹ درصد هم می‌رسد. مناطق کشاورزی در سطح جهان اُفت ترازهای سطح آب زیرزمینی را تجربه کرده‌اند، و سیاست‌گذاران را به تلاش برای کاهش نرخ برداشت در سطح حوضه از طریق سیاست‌های جدید واداشته‌اند. این سیاست‌ها عموماً با هدف کاهش استفاده مصرفی آب زیرزمینی- یک هدف کلیدی مدیران آب- در پاسخ به پمپاژ آب زیرزمینی برای آبیاری پیاده می‌شوند.

موضوع کاهش ذخایر آب شیرین در بخش‌های مختلف جهان، نه فقط از نظر علمی مورد توجه واقع شده است، بلکه دغدغه عمیق اجتماعی نیز به شمار می‌آید. گزارش‌های مختلفی که درباره خالی‌شدن آبخوان‌ها و کاهش تراز آب رودخانه‌ها و دریاچه‌ها منتشر می‌شود، شواهد قانع‌کننده‌ای مبنی بر عبور بهره‌برداری آب شیرین از ظرفیت منابع تجدیدپذیر است. با این همه، کمّی‌کردن منابع و مصارف آب شیرین در سطح جهان یک چالش فنی اساسی است. دو محقق به نام‌های Yoshihide Wada و Marc Bierkens در یکی از جامع‌ترین تحلیل‌های صورت‌گرفته تاکنون که در «پژوهش‌نامه زیست‌محیطی» انتشار یافته است، منابع و مصارف آب شیرین را از ۱۹۶۰ تا ۲۰۹۹ برآورد کرده‌اند. آنان هم از داده‌های تاریخی و هم پیش‌بینی‌های آینده که شامل تغییرات جمعیتی و اقلیمی مورد انتظار در این قرن است استفاده کرده‌اند. تحلیل‌ آنان حاکی از افزایش تدریجی بهره‌برداری از منابع آب شیرین تجدیدناپذیر در بخش‌هایی از جهان است و از این رو باید دغدغه جدی جهانیان باشد.

انسان در کل تاریخ همواره سهولت تأمین آب را در جستجوی مکان‌های قابل سکونت مد نظر داشته و از این رو اولویت را به حاشیه رودخانه‌ها و دریاچه‌ها داده است. بیشتر شهرها در دره‌ها و سیلاب‌دشت‌ها یا سواحل دریا قرار دارند. گسترش سکونت‌گاه‌ها در امتداد رودخانه‌های بزرگ غالباً به دلیل مزیت‌های دیگری بوده است که شرایط مساعدی را برای توسعه مهیا کرده است. اراضی حاصل‌خیز و هموار سیلاب‌دشت‌ها برای کشاورزی بسیار مناسب هستند، رودخانه‌هایی که قابلیت کشتی‌رانی دارند، امکان حمل و نقل را فراهم می‌کنند و ساخت پل‌ها در برخی موارد نخستین گام در تأسیس بازارهای پررونق بوده است. مصب‌ها و دیگر محدوده‌های ساحلی حتی مناسب‌تر هستند چرا که امکان تردد کشتی‌ها میان رودخانه و دریا فراهم بوده است. با این همه، این قبیل مکان‌های مساعد، به ازای افزایش ریسک سیل شکل گرفته‌اند.

کشورها در سراسر جهان در حال تلاش برای کنترل انتشار گازهای گلخانه‌ای مربوط به کشورشان هستند. این در حالی است ‌که مقاله جدید منتشرشده در مجله علمی BioScience، تأیید می‌کند حجم قابل توجهی از انتشار گازهای گلخانه‌ای مربوط به مخازنی (Reservoirs) است که توسط انسان ساخته شده است، یعنی در پشت یک میلیون سدی که در سراسر جهان با هدف فراهم کردن برق، آبیاری و دیگر نیازهای انسان ایجاد شده‌اند، این گاز تولید می‌شود. در این مطالعه، ۱۰ نویسنده از ایالات متحده، کانادا، چین، برزیل، و دانشگاه‌ها و مؤسسه‌های هلندی با توجه به مطالعات پیشین، به این نتیجه رسیدند که این مخازن سهمی در حدود ۱/۳ درصد در گرمایش جهانی دارند.

تولید گازهای گلخانه‌ای تا حد زیادی به شکل متان، به‌عنوان یک گاز گلخانه‌ای با عمر نسبتاً کوتاه در جو، اما دارای اثر گرم‌شدن بسیار زیاد در کوتاه‌مدت دارد. همچنین باید به این نکته اشاره کرد که ‌منابع گوناگون از فعالیت‌های مربوط به نفت و گاز گرفته تا فعالیت‌های حیوانی ازجمله گاو، تولیدکننده گاز متان هستند.

کارگاه تخصصی آسیب‌شناسی فرآیند ارزیابی اثرات زیست‌محیطی سدها در کشور فردا (چهارشنبه) توسط کمیته ملی سدهای بزرگ در شرکت توسعه منابعه آب و نیروی ایران برگزار می‌شود.

بیش از یک قرن از سدسازی عصر مدرن در جهان می‌گذرد و برای دهه‌های پیاپی سدسازی بسیاری از نیازهای آبی جمعیت روبه افزایش بسیاری از کشورها را تأمین کرده است. با گذر زمان و نمایان شده اثرات منفی برخی از سدها بر پیکره طبیعت، یکی از دغدغه‌های متخصصان محیط ‌زیست تاکید بر ضرورت رعایت اصول محیط‌ زیستی در سدسازی 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.

تعریف سامانه آبرسانی

سامانه آبرسانی عبارت است از کلیه تاسیساتی که آب را از منبع تامین به تصفیه خانه یا مخازن ذخیره ی ا مخازن تامین فشار و سپس به مصرف کننده منتقل می کند. سامانه آبرسانی شامل تاسیسات و اجزای زیر است که یک طرح آبرسانی بسته به نوع و محل منابع آب ممکن است شامل تمامی و یا بخشی از این تاسیسات باشد.

تاسیسات آبگیری از منابع سطحی

این تاسیسات شامل آبگیری از رودخانه، برج آبگیر از دریاچه، تجهیزات هیدرومکانیکال، برقی، کنترلی و تجهیزات آشغالگیری برداشت آب و نیز تجهیزات دانه گیری است. مبنای طراحی این تاسیسات براساس تعیین ظرفیت برداشت در دوره طرح بر مبنای حداکثر نیاز آبی روزانه و یا میزان تخصیص آب است. بنابراین ساختمان کلیه تجهیزات باید براساس این ضابطه و سایر ضوابط مربوط به تجهیزات انتقال و پمپاژ انتخاب شوند ولی تجهیزات می توانند به تدریج و برحسب نیاز نصب شوند. برای آشنایی با مبانی و ضوابط طراحی این تاسیسات به استانداردهای مربوطه مراجعه شود.

ابزار HEC-GridUtil برای ارائه، نمایش، پردازش، و قابلیت های تجزیه و تحلیل مجموعه داده های ذخیره شده در فرمت مشبک HEC-DSS (سیستم ذخیره سازی داده مرکز مهندسی هیدرولوژیک) طراحی شده است. یک توالی یا دنباله از شبکه معمولا تخمینی از یک متغیر از طریق اندازه گیری مختلف یک کمیت به واسطه بازه های زمانی ثابت در یک مکان ثابت است. انواع غالب داده مشبک یا GRID در DSS به طور منظم دارای فاصله زمانی سری از متغیرهای هیدرولوژیکی هستند، مانند مرحله 3 NEXRAD (رادار نسل آینده) بارش یا متوسط دمای روزانه هوا در سراسر حوضه.

سری زمانی اطلاعات مکانی امروزه به طور فزاینده ای به عنوان یک جریان غالب و مهم برنامه های هیدرولوژیکی  تبدیل شده اند، اما آنها با چالش هایی در مورد ذخیره سازی استاندارد و نمایه سازی روبرو خواهند شد. ساختار داده ها در شبکه بندی HEC-DSS ذخیره سازی و بازیابی بسیار موثری از مجموعه داده هایی که حاوی تنها یک پارامتر هستند را فراهم می کند، ارائه شدن در همان واحدها، پوشش سلول های همان شبکه (از نظر میزان فضایی و تعریف هماهنگی)، و در یک فاصله زمانی ثابت.

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.

تغییرات آب و هوایی و افزایش سطح آب دریا می تواند تغییرات قابل توجهی در تولید رواناب ها و جاری شدن سیل در مناظر سواحل کم ارتفاع را سبب شود. یک چالش عمده برای مقامات دولت های محلی و تصمیم گیرندگان در ترجمه این اثرات جهانی بالقوه تغییرات آب و هوایی در انطباق با استراتژی های عملی و مقرون به صرفه در شهرستان ها و در اصل مقیاس های شهری است. از مدل پردازش MODFLOW برای نمایش زیر مقیاس شبکه هیدرولوژی در مناطق شهری برای کمک به رسیدگی به این مسائل استفاده شده است. رهگیری توأم، آب های سطحی، فروافتادگی ها، و ذخیره منطقه غیر اشباع، ارائه گردیده است. ویژگی های اضافی شامل ساختار، مانع ها، جریان مجاری آب بین سلول های مجاور، مرزهای ایستگاه های مشخص، مرزهای جریان بحرانی، شرایط آب سطحی source/sink، و رواناب دو جهته به پردازشگر MODFLOW در روند یابی آب سطحی اعمال گردیده است. برخی از توانایی های مدل پردازش رواناب شبکه (URO) با یک مسأله مصنوعی با استفاده از چهار کاربری اراضی و پوشش متفاوت سلول بررسی شده است. برای بارش از طوفان فرضی استفاده شد و سلول به سلول عمق آب، سطح آب های زیرزمینی، سرعت نفوذ، و نرخ تغذیه آب های زیرزمینی نشان داده شد. نتایج مشخص کرد مدل پردازش URO با موفقیت توانایی تولید متغیرهای زمانی، آب-محتوا وابسته به نفوذ و نشت را به همراه مدل MODFLOW دارا است.

تغییرات در (a) سطح آب های زیر زمینی و (B) ضخامت لایه اشباع در آبخوان High Plains از زمان پیش از توسعه تا سال 1997.

 ( سازمان زمین شناسی ایالات متحده، 1998)

آبخوان High Plains

High Plains یک منطقه 174 مایل مربعی مسطح زمین است که شامل بخش هایی از کلرادو، کانزاس، نبراسکا، نیومکزیکو، اوکلاهما، داکوتای جنوبی، تگزاس، و وایومینگ است. این منطقه توسط بارش متوسط مشخص و گسسته سازی شده است اما به طور کلی دارای یک نرخ تغذیه طبیعی پایین به سمت سیستم آب زیرزمینی است. رسوبات آبرفتی نامستحکم که تشکیل یک سطح آب سفره به نام آبخوان High Plains را می دهد (شامل حد زیادی از آبخوان اوگالالا) در ساختار منطقه است. آب آبیاری پمپ از آبخوان High Plains را به یکی از مناطق مهم کشاورزی کشور تبدیل کرده است.