خشکسالی بخشی عادی و قابل قبول از زندگی روزمره در آسیای میانه است، اما تغییرات اقلیمی و افزایش تقاضاهای اقتصادی تهدیدی برای امنیت آب منطقه است و این امر ضروری است که سیاست های مدیریت خشکسالی تسریع شود.

مطالعه شش کشور - قزاقستان، قرقیزستان، تاجیکستان، ترکیه، ترکمنستان و ازبکستان - بخشی از تلاش برای شناسایی موسسات پاسخدهی خشکسالی و فعال کردن سیاستگذاران برای بهبود آنها است.

فاضلاب: منبع آب بی استفاده

راهکار برای تغییر نگاه چیست اگر مقدار زیادی از فاضلاب های خانگی، کشاورزی و صنعتی را هر روز به عنوان یک منبع ارزشمند به جای عامل با هزینه هنگفت که تخلیه می کنیم ببینیم؟ در این راستا چه باید کرد؟ این تغییر پارادایم در گزارش جهانی آب در سازمان ملل متحد، "فاضلاب: منابع بی استفاده" که در تاریخ 22 مارس 2017 به نمایش گذاشته شده به مناسبت روز جهانی آب، مورد حمایت قرار گرفت.

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.

با توجه به آنکه کتاب یکی از منابع مهم توسعه علم می باشد، بسیاری از دانشجویان و اساتید محترم دانشگاهی نیازمند در اختیار داشتن آخرین عناوین آنها از سایت های معتبر هستند. متأسفانه در چند سال اخیر دسترسی به کتاب ها و مقالات تا حد زیادی برای کاربران ایرانی محدود شده است. در این پست اقدام به گردآوری و ارائه کتاب های علوم آب با موضوعات مختلف خواهد شد. لازم به ذکر است که به منظور گسترش دامنه این لیست همکاری مخاطبان ضروری بوده و در صورتی که یک کتاب مهم یا پر مخاطب را در اینجا مشاهده نکردید به ایمیل سایت و یا در بخش نظرات اطلاع دهید تا در اولین فرصت در اختیار دیگران قرار گیرد. بنابراین این مجموعه به مرور کامل خواهد شد.

بعد از برنامه های Loop، EPANET ، WaterCad پیشرفته ترین و قدرتمندترین نرم افزار طراحی شبکه های آبرسانی در قالب برنامه WaterGems ارائه شده است. WaterGems قابلیت ترکیب شدن با چند نرم افزار دیگر را دارا می باشد که به کارایی و قدرت آن اضافه می کند. شرکت Heastade با عقد یک قرارداد سه جانبه با شرکت های Microsoft  ، Autodesk و ESRI سه نرم افزار ArcGIS ،Autocad  و Microsoft Excel را به خدمت گرفته و با  Import کردن ابزار آلات و منوهای WaterGems روی رابط گرافیکی این محصولات باعث گسترده شدن کارآیی WaterGems شده است. WaterGEMS از جمله نرم افزارهای کامل شبکه توزیع آب می باشد که قابلیت مدل سازی طراحی، مدیریت و آنالیز کیفی را به طور کامل در محیط GIS در اختیار طراح قرار می دهد.

معرفی نرم افزار

Seep/w یک محصول نرم افزاری با المانهای متناهی است که از آن می‌توان در مدل سازی نحوه جابجایی و توزیع فشار آب منفذی در داخل مواد متخلخل مثل خاک و صخره استفاده کرد. فرمولاسیون جامع و گسترده آن امکان آنالیز مسائل ساده و بسیار پیچیده نشت آب را فراهم می‌آورد. این نرم افزار در آنالیز و طراحی پروژه‌های ژئوتکنیکی، عمرانی، هیدرولوژیکی و معدن کاربرد دارد. Seep/w یک محصول گرافیکی با حافظه 32 bit است که تحت میکروسافت ویندوز کار می‌کند.

نرم افزار SIRMOD یک بسته نرم افزار تقریباً جامع شبیه سازی هیدرولیک سیستم های آبیاری سطحی در سطح مزرعه است که از طریق انتخاب ترکیبی از اندازه و پارامترهای کاربردی که راندمان کاربرد (آب آبیاری) را ماکزیمم می کند و حل دو نقطه ای «معکوس» مسئله با منظور کردن نتایج محاسبات پارامترهای نفوذ از داده های مربوط به پیشروی جریان به کار می رود.

یک منبع مناسب از آب های زیرزمینی برای سلامت و رفاه اقتصادی یک کشور ضروری است. افزایش استفاده از منابع آب زیرزمینی و اثرات خشکسالی به نگرانی در مورد در دسترس بودن آتی آب های زیرزمینی جهت رفع نیازهای داخلی، کشاورزی، صنعتی، و زیست محیطی منجر شده است. اثرات ناشی از رقابت برای بهره برداری از آب های زیرزمینی توسط انسان بر محیط زیست مستلزم درک بهتری از این موضوع برای پاسخ به سوالات اساسی زیر است که در مورد توانایی یک ملت در مواجه با تقاضای فعلی و آینده برای آب های زیرزمینی می باشد. آیا ما به اندازه کافی آب های زیرزمینی برای پاسخگویی به نیازهای مردم در اختیار داریم؟ این منابع آب زیرزمینی کجا هستند؟ آب های زیرزمینی موجود چه مقدار از نیاز ما است؟ برای کمک به پاسخ این پرسش ها، (USGS) بخش برنامه منابع آب های زیرزمینی سازمان زمین شناسی ایالات متحده، در حال انجام مطالعات بزرگ مقیاس منطقه ای و چند رشته ای از آب های زیرزمینی در دسترس است، که از جمله این مطالعات، سیستم آبخوان دره مرکزی در کالیفرنیا می باشد.

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:

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.

RiverWare نرم افزاری قدرتمند برای مدل سازی سیستم رودخانه ها است که محیطی ایده آل را برای تصمیم گیری عملیات، پیش بینی، ارزیابی سیاست های عملیاتی، بهینه سازی سیستم، سنجش میزان آب، مدیریت مالکیت آب و برنامه ریزی بلند مدت برای منابع آبی در بر دارد. با این برنامه مدل سازی هیدرولوژی و هیدرولوژیکی، مسیر ها و کانال های رودخانه، انحرافات، کانال توزیع، کاربرد های مصرفی، آب های زیرزمینی، مصارف، کیفیت آب از جمله TDS ،DO و دما، تولید برق و انرژی و مالکیت آب و معاملات آب امکان پذیر است و همچنین با وجود دسترسی داده محور و شی گرای این برنامه امکان نمایش شرایط سایت مورد مطالعه با ایجاد شبکه ای از اشیای شبیه سازی شده، لینک کردن آن ها به یکدیگر، تکمیل اطلاعات اجزا و انتخاب الگوریتم های پردازش فیزیکی برای هر شی جهت تکمیل نمونه مدل سازی شده و نیز روش ها و ابزار متعددی برای مسیریابی جریان رودخانه، محاسبه تبخیر و محاسبه میزان تولید برق آبی فراهم شده است.

روش های مدل سازی انعطاف پذیر

Aquaveo یک شرکت پیشرو در رویکرد توسعه مدل مفهومی است که با ساخت یک مدل مفهومی در نرم افزار اس ام اس و با تولید یک نمایش سطح بالا از مدل بر اساس بهره گیری از اشیاء و اجزاء مشابه با قواعد GIS: نقاط، کمان و چند ضلعی. کار با مدل های بزرگ و پیچیده به شیوه ای ساده و کارآمد با استفاده از روش مدل سازی مفهومی و همچنین راحتی در به روز رسانی و یا تغییر مدل به شکل مورد نیاز.

تست تحلیل، تفسیر و تجسم بصری از پمپاژ و Slug

نرم افزار AquiferTest یک بسته کامل و ساده (کاربردوست) برای تست تحلیل، تفسیر و تجسم بصری از پمپاژ و Slug است. این نرم افزار توسط Hydrogeologists و برای هیدروژئولوژیست ها طراحی شده است، و برای ارائه آزمون های گوناگون در آبخوان های مختلف مجموعه ای کامل از ابزارها را به شرط وجود داده های کافی تولید شده است.

می توان گفت Aquachem یک بسته نرم افزاری است که به طور خاص در زمینه آب های زیرزمینی برای هر پژوهشگری که با داده های آب کار می کند طراحی شده است. نرم افزار Aquachem برای پروژه های مدیریت نیازهای آب، تجزیه و تحلیل و گزارش داده های کیفیت آب های زیرزمینی ایده آل و مناسب است.

ابزار تجزیه و تحلیل AquaChem طیف گسترده ای از توابع و محاسبات کاربردی را برای تجزیه و تحلیل، تفسیر و مقایسه داده های کیفیت آب پوشش می دهد. این ابزارها شامل تبدیلات ساده واحد، تعادل تغذیه، ترکیب آمار و نمونه توابع به فرم پیچیده تر مانند ماتریس همبستگی و محاسبات Geothermometer است.

این قابلیت های تحلیلی قدرتمند توسط گزینه های گسترده انتخاب از پلات و نمودار برای نشان دادن ویژگی های شیمیایی داده های کیفیت آب ژئوشیمیایی که معمولا استفاده می شود، تکمیل شده است.

کتاب حاضر به زبان انگلیسی و یکی از مراجع در زمینه مدل سازی کمی و البته کیفی آب های زیرزمینی با رویکرد تحلیل فرمول ها و راهنمای تکنیکال آنها می باشد. امید است علاقه مندان بهره کافی ازآن را ببرند.

 آب موجود در کره زمین از دریاها و اقیانوس‌ها منشاء گرفته است که در اثر تبخیر و صعود به طبقات بالای جو به شکل نزولات آسمانی به خشکی‌ها برگشته و پس از تغییرات مختلفی مجددا به دریاها می‌ریزد و این چرخه همچنان تکرار می‌شود. حجم آبهای موجود در کره زمین 1370 میلیون کیلومترمکعب تخمین زده شده است که 73% سطح کره خاکی را می‌پوشاند و بخش اعظم آن را آبهای شور دریاها و اقیانوس‌ها تشکیل می‌دهد.

مقدار آبهای شیرین رودخانه‌ها ، دریاچه‌ها و ذخائر زیرزمینی حدود 1 میلیون کیلومتر مکعب برآورد می‌شود. میزان یخ‌های موجود در قطبین زمین معادل 25 میلیون کیلومتر مکعب آب شیرین می‌باشد و بالاخره اتمسفر زمین حدود 50.000 کیلومتر مکعب آب بصورت ابر و رطوبت دارا می‌باشد.

سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS ها) به شکلی گسترده بر رشته های مهندسی منابع آب، علوم محیط زیستی و دیگر رشته های مرتبط تأثیر گذاشته اند. امروزه بهره گیری از ابزارهای موجود در GIS برای مدیریت داده های مکانی و تجزیه و تحلیل آنها، به نوعی یک هنر تلقی می شود، و  این بهره گیری می تواند به بهبود تحلیل ها و طراحی ها منجر گردد. آشنایی با این فناوری رو به رشد، شرط لازم برای موفقیت در تلاش هایمان جهت ایجاد زیرساخت های قابل اعتماد و حفاظت از محیط زیست است.

منابع آب قابل برداشت جهان به دو قسمت آب‌های زیر زمینی و آب‌های سطحی تقسیم‌بندی می‌شوند. لایه‌های زیرسطحی زمین به دو قسمت غیراشباع و اشباع تقسیم‌بندی می‌شوند. قسمت اشباع که در آن ناحیه خلل و فرج حاوی آب است را آب‌های زیر زمینی می‌نامند. آب‌های زیرزمینی از بارش‌های سطحی و نفوذ آن‌ها در زمین ایجاد می‌شوند. راه‌های مختلفی جهت برداشت آب‌های زیر زمینی وجود دارد که عبارت‌اند از روش‌های طبیعی و مصنوعی.

منابع آب قابل برداشت جهان به دو قسمت آب‌های زیر زمینی و آب‌های سطحی تقسیم‌بندی می‌شوند. آب زیر زمینی آبی است که در زیر سطح زمین ذخیره شده است. گاهی صدها سال طول می‌کشد تا مخزن‌های آب زیر زمینی تشکیل شوند. اکثر اوقات، آب‌های زیر زمینی سال‌ها و حتی قرن‌ها قبل از مصرف دست‌نخورده باقی می‌مانند.

    افزایش بی رویه جمعیت در کشور، محدودیت منابع آب های سطحی و بهره برداری بیش از اندازه از آبخوان ها باعث وارد آمدن خسارات جبران ناپذیری به منابع طبیعی کشور در سال های گذشته شده است. علاوه بر افت شدید سطح آب در آبخوان ها، فعالیت های کشاورزی، صنعتی و شهری آلاینده های مختلفی را به آبخوان ها تحمیل م یکنند که برای جلوگیری از ادامه افت کمی و کیفی، مدیریت بهره برداری و حفاظت از آب های زیرزمینی باید به عنوان یک اصل و پایه در برنامه ریزی های کشور قرار گیرد. در این رابطه، مدل ریاضی در صورت شناخت درست و به شرط آماده بودن زمینه، می تواند به عنوان یک ابزار کارا در اختیار مدیران قرار گیرد.

عنوان مقاله به انگلیسی:

Using GSFLOW to Model Groundwater Flooding Recurrence Intervals

عنوان مقاله به فارسی:

استفاده از GSFLOW برای مدل سازی دوره بازگشت طغیان آب های زیرزمینی

مقدمه:

    Spring Green، در ویسکانسین (شکل 1) در سال های اخیر در مناطق واقع در خارج از محدوده ویژه خطر سیل که توسط آژانس مدیریت اضطراری فدرال (FEMA) در نقشه دیجیتالی نرخ بیمه سیل (DFIRM) برای رودخانه ویسکانسین مشخص گردیده، در معرض جاری شدن طغیان و سیلاب آب های زیرزمینی بوده است. این سیل ها ناشی از لبریز خودِ کرانه رودخانه ویسکانسین نبوده، بلکه ناشی از مجموعه عوامل خاک اشباع، طغیان آب های زیرزمینی، و رواناب جریان های سطحی زمین در دوران ذوب برف و بارش سنگین بوده است. جاری شدن سیلی تاریخی طی ماه ژوئن 2008 (شکل 2) نزدیک به 7 مایل مربع از منطقه Spring Green  را با آبی ایستا به مدت 5 ماه زیر آب فرو برد که موجب نفوذ آلودگی به چاه های تأمین آب، از دست دادن محصولات کشاورزی، صدمه به خانه ها، ساختمان ها، و زیرساخت ها گشت. اهداف این مطالعه مدل کردن تعاملات آب های زیرزمینی و سطحی با استفاده از داده های تاریخی آب و هوایی برای پیش بینی مناطق مستعد و دارای ریسک بالای طغیان آب های زیرزمینی، همچنین توسعه نقشه مدل شده طغیان آب های زیرزمینی و محاسبه دوره بازگشت بر اساس مدل نوسانات سطح آب سفره ها بوده است.