سرفصل های درس منابع آب

نام بسته درسی : منابع آب

———————

فهرست:

بیلان آب

مقدمه

معادلات بیلان آب

نمونه مدل ساده

روش‌های محاسبه تبخیر و تعرق

محاسبه تبخیر با استفاده از روش‌های مبتنی بر اندازه‌گیری در محل

محاسبه تبخیر با استفاده از روابط فیزیکی و تجربی

تبخیر و تعرق از سطوح پوشیده شده از گیاه

محاسبه نفوذ

معادله هورتن

محاسبه بارش مازاد

معادله هولتن

مدل گرین امپت Green Ampt

مدل تورنت ـ  وایت

مدل بیلان آب توماس (مدل abcd)

محاسبه ذوب برف

تحلیل بارش ـ رواناب

هیدروگراف

نحوه جداسازی جریان پایه از هیدروگراف

هیدروگراف واحد

روش معکوس در تعیین هیدروگراف واحد

تعیین هیدروگراف واحد با تداوم‌های گوناگون

روش تاخیری

روش منحنی S

استفاده از هیدروگراف واحد در محاسبه رواناب

روش اسنایدر – برای تولید هیدروگراف واحد مصنوعی

روش SCS

استفاده از هیدروگراف واحد برای تولید هیدروگراف

هیدرگراف واحد لحظه‌ای

توابع واکنش حوزه

محاسبه هیدروگراف واحد لحظه‌ای با استفاده از هیدروگراف S

محاسبه IUH با استفاده از مدلهای مفهومی «روش کلارک»

رابطه زمان به مساحت

فصل دوم

تخلخل

ذخیره و نگهداری آب در سنگ

اندازه‌گیری تخلخل سنگ یا خاک

پوکی خاک

سفره آب زیرزمینی

تقسیم‌بندی سفره‌ها

حرکت آبهای زیرزمینی

قانون دادرسی

شیب آبی

روش‌های اندازه‌گیری ضریب نفوذپذیری: (k)

ضریب ذخیره

آبدهی مجاز

ارتفاع و شیب

اندازه‌گیری شیب

ضریب قابلیت انتقال یا تراسمپیویته (T)

فصل سوم

مقدمه

مدیریت کیفی منابع آب

آلودگی آبهای فرامرزی یا آبهای مشترک

کیفیت آب

مفاهیم

فرق شاخص با استاندارد

بهترین روش مدیریت

ظرفیت پذیرش فاضلاب ویا زائدات

منابع آلاینده

فعالیتهای انسان

بارهای آلودگی

آلودگی های نقطه‌ای

انواع آلودگی های غیرکانونی (غیرنقطه‌ای )

زمینهای خطرناک ویا بحرانی

ارتباط آلودگی گسترده با کیفیت آبهای زیرزمینی

دستورالعمل اروپا

اهداف دستورالعمل

طرح مدیریت حوضه آبریزرودخانه

عوامل آلودگی غیر کانونی (Diffuse)

عوامل اقتصادی – اجتماعی آلودگی غیر کانونی

اقتصاد آلودگی

اخلاق محیط زیستی

استاندارد اخلاقی

خط مشی های محیط زیست برای جلوگیری و کاهش آلودگی غیرکانونی یا گسترده

لیست برداری از وضعیت موجود محیط زیست

آبهای زیرزمینی

آلودگی آبهای سطحی

منابع آلاينده‌هاي غيركانوني شناسايي شده در آبهاي سطحي تگزاس

فصل چهارم

تغییرات کیفی آبهای سطحی                                      

تغییرات کیفی آبهای زیرزمینی

آلاینده های محیطهای غیر آبی که به منابع آب سرایت میکنند

اثرات محیط زیستی تغییرات کیفی آبهای سطحی و زیرزمینی

روشهای کنترل آلودگیها

منافع حاصل از کنترل کیفیت آب

روشهای مدیریتی کنترل کیفیت آب

قوانین و مقررات ایران و کشورهای دیگر در خصوص کنترل کیفیت آب

مدیریت محیط زیستی

مدیریت جامع حوضه آبریز

ارزیابی منابع آب

برآورد بار آلودگی

استفاده ار روشهای جدید در حل مسائل کیفی آب (با اشاره به مدلهای کیفی آب)

فصل پنجم     

  بررسي رودخانه از نقطه نظر ريخت‌شناسي

طبقه‌بندي براساس شكل مسطحه (پلان) رودخانه 

طبقه‌بندي به لحاظ سن رودخانه 

طبقه‌بندي به لحاظ فرآيند رسوب

طبقه‌بندي به لحاظ دوام هيدروليكي

 تغييرات در طول مسير

تغييرات عرض در طول رودخانه

تغييرات در اندازه مواد تشکيل دهنده بستر و کناره رودخانه

تغييرات شيب طولي رودخانه

تغييرات مقاومت جريان

تغييرات عرض آبراهه

تغييرات ناشي از عوامل خارجي

آزمون خودسنجی با پاسخ

بخش هایی از بسته درسی منابع آب

بیلان آب

مقدمه

طراحی پروژه‌های منابع آب تلاشی برای هم تراز کردن عرضه و تقاضای آب است. دو منبع مهم آب به ترتیب منابع آبهای سطحی و زیرزمینی می‌باشد.

یکی از مهم‌ترین مباحث هیدرولوژی که در مدیریت منابع آب بسیار کاربرد دارد محاسبه مولفه‌های مختلف بیلان منابع آب سطحی و زیرزمینی است.

تنها مقادیر بارش و جریان هستندکه بطور گسترده و تقریباً در ایستگاه‌های زیادی در یک حوزه اندازه‌گیری می‌شوند.

مقادیر تبخیر معمولاً در مقیاس محدود اندازه‌گیری می‌شوند و همچنین مقادیر نفوذ و رطوبت خاک نیز دارای اندازه‌گیری‌های محدوده بوده و معمولاً به وسیله روابط تجربی محاسبه می‌گردند.

بنابراین استفاده از مدل‌های بیلان آب برای تخمین مولفه‌های مختلف چرخه آبی از اهمیت زیادی در تحلیل‌های هیدرولوژی برخوردار است.

بارش در مکانهای  مختلف می تواند بصورت زیر توزیع شود:

1- بخشی از بارش توسط ساختمان‌ها، گیاهان و درخت‌ها انباشته و جذب می‌شوند. این بخش معمولاً تبخیر شده و به جو برمی‌گردد بخش باقیمانده بارش موثر نام دارد.

2- بخشی از بارش موثر نیز مستقیماً به جو برمی‌گردد.

3- بخش دیگر به زمینی نفوذ می‌یابد. بخشی از آب نفوذ پیدا کرده در ناحیه ریشه گیاهان و درختان نگه داشته می‌شود که نهایتاً بر اثر تعرق به جو برمی‌گردد.

4- میزان آبی که به اعماق بیشتر زمینی می‌رود جریان آب زیرزمینی را تشکیل می‌دهد. این آب ممکن است به صورت جریان پایه رودخانه‌ها ظاهر شود.

5- اگر بارش بیش از تبخیر و نفوذ باشد، حوضچه‌هایی از آب تشکیل می‌شود که تبخیر به طور مستقیم از آنها صورت می‌گیرد.

6- پس از پر شدن این حوضچه‌ها، آب در سطح جاری می‌شود تا به یک کانال جریان به پیوندد. از دیدگاه آب سطحی این بخش رواناب مستقیم نامیده می‌شود. بخشی از رواناب مستقیم تبخیر می‌شود.

7- رواناب بدون وجود لایه‌ای از آب در مسیر حرکت آب به وجود نمی‌آید آب درون این لایه detention نامیده می‌شود.

8- مقصد تمام جریان‌ها پیکره‌های آزاد آبی مانند اقیانوس‌ها، دریاها و دریاچه‌ها است که تبخیر زیادی از آنها صورت می‌گیرد.

9- تبخیر و تعرق صورت گرفته در قسمت‌های مختلف به صورت رطوبت به جو می‌رود و به صورت بارش مجدداً به زمین بازمی‌گردد.

معادلات بیلان آب در حقیقت یک یا چند مولفه از مراحل فوق را تخمین می‌زند.

در حال کلی مدل بیلان آب به صورت زیر نوشته می‌شود.

P = بارش،    

Q_S1 و Q_G1‌به ترتیب ورود آب سطحی و زیرزمینی از خارج از یک محدوده دارای مرز مشخص.

E = تبخیر و تعرق،

Q_S0 و Q_G0 به ترتیب آب سطحی و زیرزمینی که از درون محدوده دارای مرز مشخص خارج می‌شود.

DS = تغییر جسم رواناب درون محدوده تعریف شده.

معادلات بیلان آب

مدل‌های بیلان آب روش‌های تئوریکی برای شبیه‌سازی تغییرات رواناب سطحی، وضعیت رطوبتی خاک و تغییرات میزان ذخیره آب‌های زیرزمینی در یک حوزه آبریز ارائه می‌کنند.

مدل‌های بیلان آب بطور گسترده‌ای برای برنامه‌ریزی آبیاری کشاورزی، پیش‌گویی تغییرات جریان‌های سطحی، ترازهای دریاچه و تغذیه به آب‌های زیرزمینی مورد استفاه قرار می‌گیرد.

پیش از پرداختن به بررسی انواع مدل‌های بیلان آب، ابتدا به تشریح مدل ساده بیلان آب پرداخته می‌شود.

از خصوصیات مهم مدل مذکور این است که دارای حداقل اطلاعات ورودی بوده و دارای محاسبات بسیار ساده‌ای می‌باشد. همچنین از نتایج حاصل از آن به عنوان یک دید کلان بیلان آب در منطقه می‌توان استفاده نمود.

نمونه مدل ساده

بیلان عمومی در یکی از زیر حوزه (میلیون متر مکعب)

معادله بیلان آب برای مخازن، دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و مخازن زیرزمینی و برای پیش‌بینی تغییرات ناشی از شرایط هیدرولوژیکی در این پیکره‌های آبی بکار می‌رود. این معادلات می‌تواند بصورت ماهانه یا روزانه بکار گرفته شود.

در محاسبه بیلان آب در بازه‌های زمانی کوتاه‌مدت، تبخیر و تعرق معمولاً صفر در نظر گرفته می‌شود. معادله بیلان آب در چنین حالتی به شکل زیر است.

مثال: در یک زمان خاص ذخیره آبی در یک بازه رودخانه برابر 3/55 میلیون متر مکعب و در همین زمان ورودی به بازه برابر 375 مترمکعب بر ثانیه و خروجی از آن 563 مترمکعب بر ثانیه بوده است. پس از دو ساعت ورودی و خروجی به مقادیر 600 و 675 مترمکعب بر ثانیه تغییر می‌کنند.

الف) تغییر جسم را در این دو ساعت محاسبه کنید.

ب) جسم باقیمانده بعد از دو ساعت چقدر است.

حل:

1ـ نرخ متوسط ورودی برابر است با:

مترمکعب بر ثانیه           

2ـ نرخ متوسط خروجی برابر است با:

مترمکعب بر ثانیه               

3ـ از معادله بیلان آن داریم

مترمکعب بر ثانیه       

4ـ در نهایت خواهیم داشت

میلیون متر مکعب              

• برای محاسبه بیلان آب حوزه هنگام وقوع یک طوفان خاص از معادله زیر بهره گرفته می‌شود.

P = بارش،    L = گیرش حوزه،     E = تبخیر و تعرق،    R = رواناب سطحی،         S_D = ذخیره در گودال‌ها       I = نفوذ

– چنان چه معادله فوق برای یک زمان کوتاه بکار گرفته شود می‌توان از تبخیر و تعرق صرفنظر کرد.

–  در یک سیستم عمومی‌تر معادله فوق تبدیل به رابطه چرخه آبی با در نظر گرفتن مولفه‌های دیگری نظیر بودجه برخی خواهد شد. این معادلات برای مجموعه از وقایع بارش ـ رواناب و برای تداوم‌های مختلف قابل بکارگیری هستند. یکی از مهمترین تفاوتها در محاسبات ساده بیلان آب ذکر شده در فوق و مدل‌های پیچیده‌تر در این است که میزان تبخیر و تعرق، و نفوذ به خاک قابل ملاحظه و غیر قابل صرفنظر کردن فرض می‌شود.

برای مشاوره اینجا بزنید