کد خبر: 2291

تاریخ بروزرسانی : 1396/08/14

سرفصل های درس مدیریت منابع اب

No votes yet.
Please wait...
کانال تلگرام آزمون دکتری

نام بسته درسی : مدیریت منابع اب

———————————————————————–

فهرست:

فصل اول – کلیاتی در رابطه با اب و منابع آب                                                                                                   

مقدمه                                                                                                                                                     

چرخه آب در طبیعت                                                                                                                                   

وضعیت منابع آب در ایران و جهان                                                                                                                   

وضعیت مصارف آب در ایران و جهان                                                                                                                 

فصل دوم – برنامه ریزی منابع آب مفاهیم و ابزار                                                                                               

مقدمه                                                                                                                                                    

تعاریف                                                                                                                                                   

فعالیت های وابسته                                                                                                                                   

فائق آمدن بر عدم اطمینان                                                                                                                          

انواع برنامه ریزی                                                                                                                                      

فصل سوم – بهره برداری از شبکه های آبیاری وزهکشی                                                                                    

کلیات                                                                                                                                                   

مقدمه                                                                                                                                                    

ایجاد هماهنگی بین دستگاه تامین کننده آب (وزارت نیرو) سیاستگذار کشاورزی (وزارت کشاورزی) و مصرف کنندگان آب زراعی(کشاورزان)                                                                                                                                     

دستورالعمل بهره برداری و نگهداری از تاسیسات                                                                                                

دستورالعمل بهره برداری و نگهداری ایستگاههای پمپاژ                                                                                        

دستورالعمل بهره برداری و نگهداری چاه های کشاورزی                                                                                        

دستورالعمل بهره برداری و نگهداری از دریچه ها                                                                                                

دستوالعمل بهره برداری و نگهداری از وسایل و سازه های اندازه گیری آب و واسنجی آنها                                              

دستوالعمل بهره برداری و نگهداری مخازن ذخیره آب در ایستگاههای پمپاژ                                                                

فصل چهارم – تحقیق در عملیات آشنایی با برنامه ریزی خطی                                                                

سرچشمه تحقیق در عملیات                                                                                                                         

برنامه ریزی خطی                                                                                                                                    

مفاهیم نظری برنامه ریزی خطی                                                                                                                    

فصل پنجم – کاربرد برنامه ریزی خطی و برنامه ریزی ارمانی                                                                               

متغیر هائی با عناصر مثبت و منفی                                                                                                                

برنامه ریزی آرمانی                                                                                                                                    

حداکثر کردن حداقل پیشرفت به سمت کلیه هدفها                                                                                           

برنامه ریز محدب تفکیک پذیر                                                                                                                       

الگوریتم های برنامه ریزی خطی                                                                                                                   

 بخش هایی از بسته درسی مدیریت منابع اب

 مقدمه

آب، پس از هوا مهمترین و اساسی ترین ماده مورد نیاز بشر جهت ادامه حیات می باشد. این ماده علاوه بر آنکه برای انسان نیاز ضروری به نظر می رسد، برای رشد و نمو حیوانات و گیاهان نیز ضروری است. به این ترتیب شناخت هر چه بیشتر آن از لحاظ کمی و کیفی می تواند سبب ارتقا نوع استفاده و حفاظت از آن گردد. به این منظور سازمان های مختلفی نظیر سازمان خوار بار جهانی (FAO) سازمان هواشناسی جهانی (WMO) و سازمان جهانی آبGWO)) فعالیت های گسترده ای را در مناطق مختلف جهانی به خصوص در کشورهای در حال توسعه جهت استفاده مناسب از آب انجام دادند. سد و سد سازی نیز یکی از اقدامات بشری است که در مناطق دارای پتانسیل مناسب می تواند به بهبود  استفاده از آب کمک شایان توجهی را ارائه دهد. از آنجا که مهم ترین رکن ساخت یک سد وجود آب بوده و اساساً این سازه، وسیله ای جهت مهار و ذخیره جریان طبیعی آب ، اعم از سطحی و زیرزمینی می باشد، شناخت آب و جایگاه آن در زندگی بشر و اشکال مختلف آن ضروری به نظر می رسد. از سوی دیگر توزیع غیر یکنواخت و وجود اشکال مختلف آن در مناطق مختلف، سبب بروز برخی مشکلات

در زمینه  استفاده از این ماده حیاتی خواهد شد.

چرخه آب در طبیعت

چرخه آب مجموعه فرآیندهای تبدیل و تغییر شکل آب در سطح، درون و بالای زمین می باشد که نشان از حرکت دائم آب در محدوده اشاره شده دارد. چرخه آب میلیاردها سال است که در حال کار بوده و سبب ادامه حیات در زمین گشته است . در این چرخه، آب به صورت متناوب از حالت مایع به بخار و یخ تبدیل گشته و دوباره به حالت اول (مایع) تبدیل می گردد.

اطراف زمین از توده های ابری پوشیده شده است که توسط توده های هوا به حرکت در می آیند. این حرکت سبب برخورد قطعات ابر با یکدیگر و رشد آنها می شود. این ابرها به شکل بارش به سمت پایین (سطح زمین) می آیند. یکی از کامل ترین اجزای چرخه آب در طبیعت توسط دفتر بررسی های زمین شناسی آمریکا (USGS) ارائه شده است. این سازمان 16 جز شامل ذخیره آب در اقیانوس ها، تبخیر، تصعید، تبخیر و تعرق، آب در اتمسفر، میعان، بارش، ذخیره آب  در برف و یخ، رواناب ناشی از برف به داخل نهر، رواناب سطحی ، جریان رودخانه، ذخیره آب قابل استاده، نفوذ و ذخیره آب زیرزمینی، جریان آب زیرزمینی و چشمه ها را به عنوان اجزای چرخه آب در نظر گرفته است.

ذخیره آب اقیانوس ها

بیشترین حجم آب در چرخه آب در اقیانوس ها ذخیره شده و در حال حرکت می باشد. براساس برآورد های انجام شده از کل آب موجود در دنیا حجمی برای 5/96 درصد آن در اقیانوس ها قرارداد (معادل 000/000/338/1 کیلومتر مکعب) همچنین حدود 90 درصدر از کل تبخیر آب موجود در چرخه آب در جهان منشا اقیانوس دارد.

تبخیر

تبخیر به عنوان اولین راه بازگشت آب مایع به چرخه آب به شکل بخار آب در اتمسفر می باشد و پدیده ای است که آب از حالت مایع تبدیل به بخار می شود. مطالبات نشان داده است که تبخیر از اقیانوس ها، دریاها، دریاچه ها و رودخانه ها نزدیک به 90 درصد رطوبت اتمسفر را تشکیل می دهند 10 درصد باقی مانده نیز ناشی از تعرق گیاهان می باشد. جهت تبدیل آب مایع به بخار انرژی گرمایی جهت شکسته شدن پیوندهای بین مولکولی نیاز است. هنگامی که رطوبت نسبی هوا 100 درصد می رسد(وضعیت اشباع) پدیده تبخیر متوقف خواهد شد . در مقیاس جهانی، حجم آب تبخیر شده از روی زمین، تقریباً برابر حجم آب بارش به روی زمین است، اما مکان جغرافیایی آن متفاوت است. در اقیانوس ها بیشتر تبخیر و بر روی خشکی ها بیشتر بارندگی اتفاق می افتد.

تصعید

 پدیده تبدیل برف و یخ و بخار بدون تبدیل آن به حالت مایع می باشد. در هوای دارای رطوبت نسبی کم و باد خشک، تصعید بهتر شکل می گیرد. همچنین این پدیده در ارتفاعات بالاتر، در جایی که فشار هوا کمتر است و انرژی خورشید نیز وجود دارد، اتفاق می افتد. بهترین مکان کره زمین برای اتفاق پدیده تصعید، ضلع جنوبی کره اورست می باشد. درجه حرارت کم، بادهای قوی، نورخورشید متراکم ، هوای با فشار بسیار کم، همگی این محیط را برای تصعید آماده می سازند.

تبخیر و تعرق

 به پدیده تخیله بخار آب به اتمسفر از طریق تبخیر از سطح خاک و تعرق از سطح گیاهان اطلاق می شود. تعرق فرآیندی است که گیاهان رطوبت را از ریشه گرفته و به برگ ها می رسانند تا از طریق منافذ کوچک روی برگ ها، آب به بخار تبدیل شده و به اتمسفر رود. در طی فصل رویش، یک برگ بیش از وزن خود آب را تبخیر                   می کند، به عنوان مثال یک درخت بزرگ بلوط حدود 000/151 لیتر در سال آب تبخیر می کند . عواملی که می توانند بر مقدار تعرق موثر باشند عبارتند از:

ìدرجه حرارت : تعرق با افزایش درجه حرارت ، به خصوص در فصل رشد وقتی که هوار گرم تر می شود و گیاهان درحال رشد هستند، افزایش می یابد.

ìرطوبت نسبی : وقتی که رطوبت نسبی در هوای اطراف گیاهان افزایش می یابد، مقدار تعرق آن ها کاهش می یابد.

ìنوع گیاهان : میزان تعرق برای گیاهان مختلف، متفاوت می باشد. بعضی از گیاهانی که در مناطق گرم تر رشد می کنند مانند کاکتوس ها، آب بیشتری برای بقای خود حفظ می کنند و کمتر از گیاهان دیگر تعرق می کنند.

ذخیره آب اتمسفر

ذخیره آب در اتمسفر به صورت بخار، ابر و رطوبت وجود دارد. گرچه در اتمسفر ذخیره بزرگی برای آب وجود ندارد، اما بیشترین حرکت آب در آن وجود دارد و همیشه آب داخل آن وجود دارد. ابرها قابل دیدن ترین شکل اتمسفر                  می باشند، اما حتی در شرایط بدون ابر نیز، اتمسفر دارای آب است. حجم آب در اتمسفر در هر زمانی حدود 12900 کیلومتر مکعب می باشد. اگر تمام آب داخل اتمسفر به یکباره روی زمین ببارد، تمام سطح زمین را حدود 2/5 سانتی متر آب فرا می گیرد.

تراکم و بارندگی

 تراکم پدیده ای است که در آن آب از بخار به مایع تبدیل می شود. مولکول های آب از ذرات بسیار کوچک گردو غبار، نمک و دود در هوا تشکیل شده اند که تشکیل قطرات ابر را می دهند و پس از رشد و توسعه به شکل ابر نمایان می شوند و در نهایت بارش اتفاق می افتد. بارش اصلی ترین راه بازگشت آب از اتمسفر به سطح زمین و غالباً به شکل باران می باشد. برای آنکه باران اتفاق بیفتد ابتدا باید قطرات آب متراکم شده و تشکیل قطرات بزرگ تر و سنگین را بدهند تا به دلیل خود به سمت زمین به شکل باران ریزش نمایند.

ذخیره آب در برف و یخ

 آب برای مدت زمان طولاتی به صورت یخ، برف و یخچال ها به عنوان بخشی از چرخه آب ذخیره می شود. قسمت بزرگی از یخ روی زمین، حدود 90 درصد، در قطب جنوب قرار دارد و 10 درصد آن نیز درگرینلند می باشد. در گرینلند ضخامت متوسط یخ حدود 1500 متر می باشد، اما در برخی نقاط به 4300 متر نیز می رسد.

 رواناب ذوب برف به نهرها

 در تمام دنیا ذوب برف سبب قسمت بزرگی از جابه جایی آب در طبیعت است.هنگام سیلاب، ذوب سریع برف باعث لغزش زمین و جریان های غلیظ می شود. هنگامیکی کمبود حجم ذخیره آب برف در زمستان کمتر از مقدار آ ب در دسترس در بقیه سال می باشد. این موضوع بر روی حجم آب داخل مخازن پایین دست تاثیر می گذارد.

جریان آب سطحی (رواناب)

 رواناب، آب ناشی از بارندگی است که در سطح خاک حرکت نموده و به رودخانه ها می رود. وقتی باران به زمین کاملا اشباع یا غیر قابل نفوذ برخورد می کند، شروع به جاری شدن در جهت ارتفاع کمتر خواهدکرد. مانند سایر اجزای دیگر چرخه آب ارتباط بین رواناب سطحی و بارندگی در زمان و مکان مختلف، متفاوت می باشد. همچنین رواناب های سطحی توسط عوامل هواشناسی، زمین شناسی و عوارض زمین متاثر می شوند.

جریان آب و نفوذ

 جریان آب دائماً در حال تغییرات و مهمترین عامل در این تغییرات، رواناب ناشی از بارندگی می باشد. تقریباً می توان گفت که اندازه رودخانه ها بستگی به اندازه حوضه آبریز آنها دارد و رودخانه های بزرگ در حوضه های آبریز بزرگ جریان دارند. بخشی از آبی که نفوذ می کند در لایه سطحی کم عمق می ماند و ممکن است به درون یک نهر یا رود نشت پیدا کند. وقتی که آب بارندگی به سطح زیرین خاک نفوذ پیدا می کند، معمولاً دو لایه غیر اشباع و اشباع بوجود می آورد. در منطقه غیراشباع، مقداری آب در فضای بین سنگ ها وجود دارد ولی در زیر آن آبی وجود ندارد. در بالای منطقه غیر اشباع، لایه خاک وجود دارد. لایه خاک دارای فواصلی است که غالباً به وسیله ریشه گیاهان بوجود آمده و باعث نفوذ بارندگی خواهد شد. زیر منطقه غیر اشباع، منطقه اشباع وجود دارد که آب کاملاً فضای بین سنگ ها و ذرات خاک را پر کرده است.

ذخیره و تخلیه آب زیرزمینی

 بخش بزرگی از آب زیزمینی دارای منشا بارندگی می باشد که به سطح زیرین خاک نفوذ یافته است. بالاترین لایه خاک منطقه غیراشباع می باشد، جایی که مقدار آب در آن در طی زمان تغییر می کند اما خاک را خیس                   نمی کند.زیرا این لایه، منطقه اشباع وجود دارد که تمام خلل ، ترک ها، فاصله ی بین سنگ ها و ذرات خاک پر از آب می باشد. کلمه “آب زیرزمینی” به این منطقه اطلاق می شود. جهت و سرعت اب در زیرزمین بستگی به مشخصات آبخوان و لایه های زیرزمینی دارد(در سنگ های متراکم، آب زمان زیادی برای حرکت در بین آنها نیاز خواهد داشت) . حرکت آب در زیرزمین بستگی به نفوذ پذیری و تخلخل دارد.

وضعیت منابع آب در ایران و جهان

وضعیت منابع آب در جهان:

وقتی صحبت از زمین به عنوان جسمی که بخشی از آن شامل آب است می شود، منظور فضای اطراف، سطح و زیرزمین می باشد، حدود 70 درصد سطح زمین را آب فرا گرفته است، به این دلیل در برخی متون از آن به عنوان سیاره آبی یاد شده است. به مدد وجود چرخه آب در طبیعت، جرم آب موجود در زمین همواره ثابت بوده و تنها از حالتی به حالت دیگر تبدیل می شود. حجم آب ذخیره شده در زمین حدود 1386 میلیون کیلومتر مربع بوده که معادل 264 بیلیون گالن می باشد. علاوه بر این مقدار حدود 12900 کیلومتر مکعب از آب موجود در زمین به صورت بخار در اتمسفر وجود دارد. روزانه حدود 1170 کیلومتر مکعب از آب موجود در زمین بخار شده و به اتمسفر منتقل  می شود.

آب قابل استفاده، آبی با شوری کمتر از یک درصد شوری آب اقیانوس ها می باشد که شوری آن حدود 35% می باشد. همچنین آبی که سطح شوری آن بین این مقدار و یک درصد می باشد، به عنوان آب حاشیه ای مطرح می شود.

حدود 97 درصد از آب موجود در زمین در اقیانوس ها قرار دارد که با کیفیت حاضر غیر قابل استفاده می باشد. به این ترتیب تنها سه درصد از آب زمین به صورت قابل استفاده می باشد که 7/68 درصد آن به صورت قطعات یخ و یخچال، 1/30 درصد آن به صورت آب زیرزمینی و 3/0 درصد آب سطحی و در نهایت 9/0 درصد آن به حالات دیگر وجود دارد. از 3/0 درصد آب سطحی، 87 درصد در دریاچه ها، 11 درصد در باتلاق ها و 2 درصد در رودخانه ها جریان دارد. به طوری که نوسان زیادی در مناطق مختلف در مورد رودخانه ها که یکی از مهم ترین منابع آب سطحی می باشد، وجود دارد.

جدول (1-1) مقادیر حجم و درصد آب رودخانه ها در مناطق مختلف جهان

منطقه حجم آب تجدید پذیر رودخانه

(کیلومتر مکعب)

درصد از کل آ ب جهان
منطقه جنوب صحرای آفریقا 4000 20/9
خاورمیانه و آفریقای شمالی 140 32/0
اروپا 2900 70/6
آسیا  (با احتساب خاورمیان) 13300 60/30
استرالیا 440 01/1
اقیانوسیه 6500 90/14
آمریکای شمالی 7800 90/17
آمریکای جنوبی 12000 60/27

وضعیت منابع آب در ایران:

ایران دارای کوهستان های مرتفعی است که منشا پیدایش و سرچشمه تمامی رودخانه های بزرگ و کوچک کشور می باشد. بارندگی در ایران یک سوم میانگین جهانی بوده در حالیکه به دلیل قرار گرفتن بر روی کمربند خشکی جهان تبخیر آب سه برابر میانگین جهانی است. میانگین سالانه ریزش باران در کل کشور به 320 میلیمتر در سال می رسد.

رودخانه های ایران:

مهم ترین و اساسی ترین منابع آب سطحی ایران، رودخانه ها می باشند که می توانند دارای جریان های خشک یا فصلی و دائمی باشند. رودخانه های دائمی و پر آب ایران از دو رشته کوه البرز یا زاگرس سرچشمه گرفته و به آب آزاد شمالی و جنوبی کشور وارد می گردند .  مهم ترین ویژگی هایی که برای رودخانه های ایران اشاره شده است به شرح ذیل می باشد:

به علت بارندگی و فقدان یخچال های دائمی و کوه های برف گیر، اغلب رودخانه های ایران کم عمق بوده و عبور از آنها سهل و آسان است.

در زمستان آب رودخانه های ایران زیاد شده و در تابستان نقصان می یابد و بسیاری از آنها خشک می شوند. در مواقع بارندگی سیلاب های شدید و فراوانی را بوجود می آورند که سبب وارد آمدن خسارت و خرابی زیادی به مناطق اطراف مسیر خود می گردند.

به علت کوهستانی بودن کشور مسیر اکثر رودخانه های کشور دارای شیب تند بوده و پرپیچ و خم می باشند این مساله ضرورت ذخیره آب را در بالا دست رودخانه برای مصارف کشاورزان امکان پذیر می سازد. لازم است که مساله سدسازی و ذخیره آب این روانه ها مورد توجه قرار گیرد.

آب بعضی از رودخانه های ایران به سبب عبور از زمین های نمکزار، شور و تلخ بوده و پر از املاح گوناگون می شود. این مساله در قسمت های شرقی، مرکزی و جنوبی کشور بیشتر دیده می شود. آب این گونه رودخانه ها در امر کشاورزی و شرب قابل بهره برداری نیست.

پاره ای از رودخانه های ایران به سبب قابل نفوذ بودن کف بستر آنها آب خود را از دست داده و جریان سطحی آنها به جریان زیر سطحی تبدیل می گردد. گاهی این نفوذ سبب تشکیل باتلاق ها و مرداب های ناسالم می گردد.

در مسیر رودخانه هایی که از دره عمیق و پر پیچ و خم کوهستانی عبور می نمایند، آبشارهای متعددی وجود دارد که یکی از مهم ترین و زیباترین آنها در نوع خود بر روی رودخانه کرخه در محلی به نام پل تنگ واقع گردیده است.

جریان پاره ای از رودخانه های ایران کور می باشد و اصطلاحاً به آنها رودخانه کور می گویند. علت این امر آن است که در حوالی مصب به علت وجود رسوبات و مواد معلق فراوان و ته نشین شدن آنها، این دهانه وسیع و عریض شده و در نتیجه آب رودخانه ها در بیابان ها و دشت های فلات ایران پخش و گم می شوند.

برای رودخانه هایی که به سوی خلیج فارس و دریای عمان جریان دارند، می توان چنین گفت که هرچه از دهانه اروند رود به سمت شرق حرکت کنیم، از آب رودخانه ها کاسته می شود و از رطوبت ارتفاعات حوضه آبریز کم می شود و رودخانه ها دارای آب کمتری می گردد و بسیاری از آنها فصلی و موقت می شوند. این رودخانه های کم آب چون از مخروط افکنه دامنه های جنوبی ارتفاعات و موارد نیمه شکسته و ماسه دامنه کوه ها میگذرند در زمین فرو می روند و بستر آنها به تدریج خشک می شود. در سمت غرب رودخانه هایی که دارای آب شور باشند، کم دیده می شود ولی هرچه به شرق نزدیک شویم رودخانه ها شور شده و فاقد آب شیرین می شوند.

با توجه به توپوگرافی و خصوصیات رودخانه ها و آبراهه های کل کشور، ایران از لحاظ جریان آب های سطحی به شش حوضه آبریز اصلی، حوضه دریای خزر، حوضه خلیج فارس و دریای عمان، حوضه دریاچه ارومیه و حوضه فلات مرکزی ایران و حوضه آبریز شرقی و حوضه صحرای قره قوم تقسیم شده است . چنانکه حداکثر و حداقل منابع آب سطحی به ترتیب با 8/57 و 8/0 درصد از کل منابع آب سطحی در حوضه های خلیج فارس و دریای عمان و فلات شرق قرار دارند.

منابع آب زیرزمینی

 بارش به صورت منابع مختلف آب زیرزمینی اعم از منابعی که در سازندهای سخت و یا آبرفتی قرار می گیند، مشاهده خواهد شد. حدود 54 درصد از وسعت ایران را سازندهای سخت به عنوان تشکیلات اصلی ارتفاعات تشکیل شده و بخش کوچکی نیز از سازندهای کربناتی تشکیل شده است. آبخوان های آبرفتی با گسترش نسبتاً زیاد با ضخامت ها، قدرت آبدهی و کیفیت های متفاوت، مکان مناسبی جهت ذخیره آب زیرزمینی می باشند. در دامنه ارتفاعات البرز  و زاگرس گسترش و توسعه این آبرفت ها بیشتر نمایان است.

 وضعیت مصارف آب در ایران و جهان

رشد سریع جمعیت و نیاز روز افزون به منابع و تولیدات، به خصوص منابع غیر قابل برگشت مانند آب، سبب توجه دولت ها و مسئولین به امر برنامه ریزی در کنترل تقاضای مصرف کنندگان شده است.

انواع مصارف

آنچه مسلم است مصارف مختلف بشر به صورت نیازهای شهری، صنعت و کشاورزی می باشد و اثرات استفاده از آب در این سه بخش به صورت موارد زیستی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی متبلور خواهد شد.

مصارف شهری، کشاورزی و صنعتی

اصلی ترین و مهم ترین نیاز جوامع امروزی در قالب مصارف شهری بیان می گردد که بایستی مقادیر استاندارد آن با توجه به شرایط اقلیمی، وضعیت فرهنگی و اقتصادی مردم و نوع جامعه تعیین گردد. به منظور تخمین نیازهای مختلف دو سناریوی سرانه مصرف معمول و مطلوب وجود دارد که در سناریوی مصرف معمول، سرانه محاسبه شده برای سال پایه (سال مورد بررسی) ملاک عمل قرار گرفته و تغییرات مصرف در سالهای مختلف برنامه مشخص می گردد. اما در سناریوی روش مطلوب، مصرف آب تابعی از شرایط اقلیمی، شرایط جغرافیایی، دسترسی به منابع و درجه توسعه شهری با یک روش واحد برای تمامی مناطق محاسبه می شود.

 

 

ویژه داوطلبان آزمون دکتریویژه داوطلبان آزمون دکتری
No votes yet.
Please wait...
ارسال دیدگاه