آب شناسی (هیدرولوژی)

هیدرولوژی علمی است که در مورد پیدایش خصوصیات و نحوه توزیع آب در طبیعت بحث می‌کند ولی عملا واژه هیدرولوژی به شاخه‌ای از جغرافیای فیزیکی اطلاق می‌شود که گردش آب در طبیعت را مورد بررسی قرار می‌دهد. انجمن علوم و فنون ایالات متحده تعریف زیر را برای هیدرولوژی برگزیده است:

هیدرولوژی علم مطالعه آب کره زمین است و در مورد پیدایش ، چرخش و توزیع آب در طبیعت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب ، واکنش‌های آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می‌کند بنابراین ملاحظه می‌شود که هیدرولوژی در برگیرنده تمامی داستان آب است.

تاریخچه و تکامل آب شناسی

تا جایی که تاریخ نشان می‌دهد اولین تجارب آب شناسی مربوط به سومریها و مصریها در منطقه خاورمیانه است به طوری که قدمت سد سازی روی رودخانه نیل به 4000 سال قبل از میلاد مسیح می‌رسد در همین زمان فعالیتهای مشابهی در چین نیز وجود داشته است. از بدو تاریخ تا حدود 1400 سال بعد ازمیلاد مسیح فلاسفه و دانشمندان مختلفی از جمله هومر طالس ، افلاطون ، ارسطو و پلنی در مورد سیکل هیدرولوژی اندیشه‌های گوناگونی ارائه کرده‌اند و کم کم مفاهیم فلسفی هیدرولوژی جای خود را به مشاهدات علمی دادند.

سیر تحولی و رشد

شاید بتوان گفت هیدرولوژی جدید از قرن 17 با اندازه گیریهای مختلف آغاز شد در این دوره پرالت ترانست مقدار بارندگی تبخیر و صعود موئینه‌ای را در حوضه آبریز رودخانه سن اندازه گیری کند ماریوت با اندازه گیری سرعت و سطح مقطع جریان دبی رودخانه سن را در پاریس اندازه گیری کرد.

در قرن 18 مطالعات تجربی در زمینه‌های هیدرولوژی شکوفایی خاصی را پیدا کرد. بر اساس این مطالعات بود که بسیاری از اصول هیدرولیکی پایه گذاری گردید. از آن جمله می‌توان وسایلی مانند پیزو سترو برنولی ، لوله پیتر ، جریان سنج ولت من ، لوله بوردا ، و نظریه‌هایی مانند نظریه برنولی ، (فرمول شزی و قوانین دالامبرت را نام برد. از آن زمان به بعد هیدرولوژی از جنبه کیفی به کمی سوق داده شده و اندازه گیری بسیاری از پدیده‌های هیدرولوژی امکان پذیر گردید.

قرن 19 را می‌توان دوره طلایی هیدرولوژی دانست در این زمان زمین شناسی نیز به عنوان یک علم تکمیل کننده در آبهای زیرزمینی وارد گردید. قانون دارسی و فرمولهای دو پوئی- تیم (Dmpmit-Thiem) نمونه‌ای از پیشرفت‌های آبهای زیرزمینی همراه با هیدرولوژی می‌باشد. در زمینه هیدرولوژی آبهای سطحی نیز بخصوص به هیدرومتری توجه فراوانی مبذول گردید. فرمولهای فرانسیس در مورد سرریزها ، گانگیه (Gangmillet) کوته (kmtter) و مانینگ (Manning) درباره جریان آب در کانالهای روباز از جمله این مواردند.

فعالیتهای دالتون در زمینه تبخیر نیز بسیار حائز نیز بسیار حائز اهمیت بود. گرچه قسمت اعظم هیدرولوژی جدید در قرن 19 پایه گذاری شد. ولی تا امروز هنوز هیدرولوژی علمی از تکامل زیادی برخوردار نبود.

در اواخر قرن 19 و بخصوص در 30 سال اول قرن 20 صدها فرمول تجربی پیشنهاد گردید که می‌بایست ضرایب و پارامترهای آنها بر اساس قضاوت و تجربه بدست می‌آمده و برای حل این مشکل در بسیاری از کشورها موسسات و انیستیتو‌های تحقیقی در زمینه هیدرولوژی تاسیس گردید. در این دوره دانشمندان زیادی ظهور کردند از جمله می‌توان در سال 1932 شرمن (Sherman) نظریه روش هیدروگراف واحد برای تخمین رواناب پیشنهاد کرد.

نظریه تیس (Thies) در حل مسائل مربوط به هیدرولوژی چاهها و روش پیشنهادی گامبل (Gammble) در سال 1941 برای تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها و روشهای انیشتین (Einstein) را در مطالعات رسوب رودخانه‌ها نام برد. و از سال 1650 به بعد روشهای نظری در هیدرولوژی بسیار معمولی گردید بطوری که اکثر فرمولها و روشهای تجربی در قالب ریاضی در رد تجزیه و تحلیل قرار گرفت .

هیدرولوژی چیست ؟

بر اساس آخرین مطالعات تا کنون 5 میلیارد سال از عمر زمین می گذرد و شواهد مشان می دهد که آب از همان ابتدای تشکیل کره زمین نقش مهمی در تحول و قابل سکونت کردن آن به عنوان تنها سیاره قابل زیست داشته است . با تشکیل اقیانوسها و در یاها و تشگیل بخار از روی آنها و ایجاد ابر و بارندگی و به طور کلی گردش آب در طبیعت و جاری شدن آب در رودخانه ها و بازگشت مجدد آن به طروق مختلف به اقیانوسها ، ابتدا زندگی اولیه با گیاهان و جانداران پست آغاز شد و سپس گیاهان و حیوانات عالی به وجود آمدند.

پوسته زمین که از سنگهای آذرین سرد شده تشکیل شده بود در اثر تماس با هوا و جو تحت تا ثیر پدیده هوازدگی قرار گرفت و تغییرات همزمان آب ، دما و یخبندان باعث تکه تکه شدن سنگها شده وجاری شدن آبها آنها را جابه جا کرده و دشتهای وسیعی را که دارای پوشش خاک بودند به وجود آوردند . این پوشش خاکی همراه با آب قابل دسترس در طبیعت محیط مناسبی را برای رشد گیاهان فراهم شد و محیط مناسب برای زندگی بشر آماده و مهیا گردید . انسانهای نخستین از آب تنها برای شرب استفاده می کردند بتدریج با پیشرفت تمدن و گذشت زمان از آن برای گردش آسیابها ، کشاورزی و حمل و نقل نیز استفاده کرد.

همزمان با پیشرفت تمدنها استفاده از آب نیز شکل تازه ای به خود گرفت به طوری که در بسیاری از زمینه ها ، از کشاورزی گرفته تا صنعت و از همه مهمتر تولید انرژی از آب استفاده می شود و امروزه دسترسی به آب کافی و با کیفیت مناسب در زمان و مکان مناسب مد نظر می باشد و هرگونه کمبود آب را مانعی در جهت توسعه پایدار می داند به همین دلیل هرساله سرمایه های زیادی برای توسعه منابع آب و طرحهای مرتبط با آن مثل سدسازی و احداث شبکه های آبیاری و زهکشی ، آبخیز داری ، مهار سیل و تغذیه آبهای زیر زمینی انجام می دهند .

سیکل (چرخه) هیدرولوژی

گردش آب در طبیعت که به آن سیکل هیدرولوژی یا چرخه آب گفته می شود، عبارت است از حرکت و جابجایی آب در قسمتهای مختلف کره زمین. این سیکل یک چرخش ساده نیست بلکه مجموعه ای از حرکات و چرخشهای مختلف تحت تاثیر نیروی متفاوتی از جمله نیروی جاذبه ، نیروی ثقل، تغییرات فشار و انرژی خورشیدی می باشد.این چرخش در سه بخش مختلف کره زمین یعنی اتمسفر(هواسپهر) یا چون هیدروسفر یا آب سپهر، لیتوسفریا سنگ سپهر صورت می گیرد. آب در داخل و بین این سر لایه در لایه ای به ضخامت 16 کیلومتر صورت می گیرد که 15 کیلومتر آن در اتمسفر و تنها 1 کیلومتر آن در داخل لیتوسفر قرار دارد.

سیکل هیدرولوژی درواقع یک سیکل بدون ابتدا وانتها می باشد. بدین ترتیب که آب ازسطح دریاها وخشکیها تبخیر شده وارد اتمسفر می گردد وسپس دوباره بخارآب واردشده به جو طی فرآیندهای گوناگون به صورت نزولات جوی یا برسطح زمین ویا بر سطح دریاها واقیانوسها فرو می ریزد. پس نزولات جوی ممکن است با سه حالت روبرو شوند:

1. قبل از رسیدن به سطح زمین توسط شاخ وبرگ گیاهان گرفته می شوند.(برگاب،باران گیرش)
2. در سطح زمین جاری می شوند.(رواناب)
3. در خاک نفوذ می کنند.

آب‌شناسی (دانش هیدرولوژی) در ایران باستان

جهش امپراتوری شکوهمند ایرانیان در زمان هخامنشیان و تعالی و ترقی آن در زمان ساسانیان، و دیرپایی این تمدن مدیون دانش آب‌شناسی ایرانیان یود.
مردمان ایران‌زمین از دیرباز به ارزش آب به عنوان ماده‌ای زندگی‌بخش و ارزشمند آگاهی داشتند. نیاز طبیعی بشر به آب، وضع جغرافیایی فلات ایران و کمیابی این مایع گرانبها، ارزش این ماده را نزد ایرانیان صدچندان نموده و آن را در جایگاه والایی قرار می‌داده است. برای آنکه به ارزش والای آب در دیدگاه ایرانیان باستان پی ببریم، کافی است که نیم‌نگاهی به اوستای زرتشت اندازیم.
آناهیتا، ایزد آب‌ها، که گردونه او را در آسمانها چهار اسب ابر و باران و ژاله و شبنم میکشیدند، یکی از بزرگ ایزدان پیش از زرتشت بود، و نیایشگاههای او در کنگاور (کرمانشاه) و بیشابور (فارس) نمایان است، در اوستا مورد ستایش بسیار بوده و هم مرتبه میترا (مهر) و اورمزد (اهورامزدا) قرار می‌گیرد. آب در آیین زرتشت پاک است و مظهر پاکی و باید که همچنان پاک باقی بماند. زرتشت از اهورامزدا درخواست می‌کند که رودها را از آبی به سترگی شانه اسب لبالب نموده و به پیروان خویش می‌‌آموزد که آلوده نمودن آب، به هر شکل و گونه‌اش، خلاف دین و اهریمنی است. اینچنین است که شناخت آب در ایران‌باستان با وابسته داشتن صفات ویژه به آن و ارجمند داشتن این ماده زندگی‌بخش آغاز می‌شود. هنوز هم بازمانده آیین‌های ایزد آب‌ها در جای‌جای ایران برگزار می‌شود که برای نمونه می‌توان به مراسم جوی‌روبی و بیل‌گردانی در دامنه آتشکده آتش‌کوه در نیمور، محلات اشاره نمود.

در ایران‌باستان، صدها سال پیش از آنکه نخستین فرضیه‌های مربوط به آب‌شناسی ارائه شود، به گونه‌ای شگفت‌آور و باورنکردنی، پاسخ یکی از مهمترین و دشوارترین مسائل مربوط به یافتن آب و آب‌های زیرزمینی یافته شده بود. سنگ‌نوشته‌ها و لوح‌های باز مانده از ایران باستان، بیانگر این است که مردمان ایران‌زمین آب‌های زیرزمینی را با کندن کاریزهای دراز و بسیار عمیق برآورده به روستاها و شهرهای خود می‌رساندند. اینکه نخست‌گاه این کاریز کجا بوده و در چه مناطقی به آب می‌توان دست یافت و اینکه کاریز چگونه باید ساخته شود، شاید مهمترین مساله‌ای بوده است که بشر از آغاز تمدن تا کنون در دانش آب‌یاری و آب‌رسانی با آن روبرو بوده است. پرفسور هانری گوبلو که بیش از 30 سال بر روی قنات‌های ایران بررسی و مطالعه انجام داده است در کتاب قنات، فنی برای دستیابی به آب ،عظمت قناتهای ایران را برابر با دیوار چین می‌داند. مجموعه طول قناتهای ایران بیش از چهارصد هزار کیلومتر، بیش از فاصله زمین تا ماه، و قنات گناباد به طول سی‌وپنج کیلومتر و ژرفنای بیش از سیصد متر و چاه‌هایی با فواصل منظم پنجاه متری، از زمان هخامنشیان، یک شاهکار بی‌نظیر در سراسر جهان است. چندتن از دانشمندان امریکایی مانند اف.دیکسی در نوشتار یک کتابچه علمی برای سازماندهی آب، ام.ا.باتلر در کتاب آبیاری به کمک قنات در ایران، سی.اف.تولمان در کتاب آب‌های زیرزمینی، ژی.بی.کرسی در کتاب قنات و کاریز، ژی.بیژلیبین‌کت در کتاب آب‌شناسی و هانری گوبلو در کتاب‌های آبیاری در کالیفرنیا و قنات، فنی برای دستیابی به آب خود همگی بر این باورند که قنات‌های لوس‌آنجلس و پاسادانای کالیفرنیا، همچنین قنات‌های شیلی و مکزیک، در زمان سلطه اسپانیایی‌ها، توسط مهندسان، متخصصان و کارگران ایرانی ساخته شده است.

زیرشاخه‌های هیدرولوژی

• هیدرومتئورولوژی (Hydrometeorology) یا آب و هواشناسی

کاربرد هواشناسی را در مسائل هیدرولوژی مورد بررسی قرار می‌دهد. به عبارت دیگر هیدرومتئورولوژی را می‌توان علمی دانست که درباره مسائل مشترک بین هواشناسی و هیدرولوژی بحث می‌کند.

• لیمنولوژی

علم مطالعه آبهای داخل خشکی (دریاچه‌ها و برکه‌ها و …) را لیمنولوژی (Limnology) گویند. در این رابطه خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی ، و بیولوژیکی آب توده‌های آب موجود در داخل خشکیها مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

• کرایولوژی

یخ شناسی یا کرایولوژی (Cryology) علمی است که در آن خصوصیات مختلف آب در حالت جامد (برف یا یخ) بررسی می‌شود. به زبان دیگر کرایولوژی علم یخ شناسی و بررسی یخچالهاست هرچند یخچال شناسی نیز امروزه خود علم جداگانه‌ای را تشکیل می‌دهد.

• ژئوهیدرولوژی (geohydrology)

به معنی هیدرولوژی آبهای زیرزمینی یا علم مطالعه آبها در زیر زمین است که در مقابل آن علم مطالعه آب در سطح زمین که هیدرولوژی آبهای سطحی گفته می‌شود قرار دارد. غالبا دو واژه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی باهم اشتباه می‌شوند. اما در اولی تکیه بر هیدرولوژی و در دومی تکیه بر زمین شناسی می‌باشد. در فارسی برای مطالعه آب در زیر زمین از واژه هیدروژئولوژی استفاده می‌شود.

• پوتامولوژی

رودخانه شناسی یا پوتامولوژی (Potamology) مسائل مربوط به جریان آب در رودخانه را مورد بررسی قرار می‌دهد در این رابطه تاکید بر جنبه‌های فیزیکی موضوع است تا بیولوژیکی آن.

• هیدروگرافی

علم مطالعه وضعیت و خصوصیات فیزیکی آب بخصوص در رابطه با مسائل کشتیرانی را هیدروگرافی (Hydrography ) گویند. مطالعه جزر و مد در دریاهای آزاد و نوسانات سطح آب و نیز موج شناسی در قلمرو این علم قرار دارد.

• هیدرومتری

آب سنجی که به آن هیدرومتری (Hydrometry) نیز گفته می‌شود. علم اندازه گیری آب و مسائل مربوط به آن می‌باشد، در واقع این علم سنجشهای مختلف مرکز آب ، مقادیر جریان و موارد مشابه به آن را در برمی‌گیرد.

• اقیانوس سنجی

در علم اقیانوس سنجی (Oceanography) خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی ، بیولوژیکی و دیگر ویژگیهای اقیانوس و دریاهای آزاد مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این علم خود بخشی از دانش وسیع اقیانوس شناسی (Oceanology) به شمار می‌آید.

آلودگی آب (Water Pollution)

آلودگی آب مشکل بزرگی است. به طوری که نتایج پژوهش پیرامون آن از صدها بلکه هزاران مقاله ، مجله و کتاب تجاوز می‌کند.

بنظر شما چه کسانی مشکل آلودگی آب را بوجود می‌آورند؟

چه کسانی بهای تمیز کردن آب را خواهند پرداخت؟

در نوامبر سال 1986 بر اثر ریزش موادی شامل جیوه و انواع مواد آلی سمی مانند آفت کشها در رودخانه راین ، تمام آبزیان از شهر بال سوئیس تا ساحل هلند کشته شدند. در سالهای اخیر با غرق شدن تانکرهای بزرگ نفتی اقیانوس پیما یا به گل نشستن آنها آسیب هایی به حیات دریایی وارد آمد.
در سال 1983 بر اثر 11000 واقعه آلوده کننده در حدود 120 میلیون لیتر مواد آلوده کننده در آبهای ایالات متحده تخلیه شده است.

تعریف آلودگی آب

در سال 1969 برای آلودگی آب تعریفی ارائه داد: آلودگی آب عبارت است از افزایش مقدرا هر معرف اعم از شیمیایی ، فیزیکی یا بیولوژیکی که موجب تغییر خواص و نقش اساسی آن در مصارف ویژه‌اش شود.

• دید کلی
• تاریخچه و تکامل آب شناسی
• سیر تحولی و رشد
• هیدرولوژی چیست؟
• سیکل (چرخه) هیدرولوژی
• اهمیت آب در ایران
• مسائل شناخت آبهای سطحی
• آب شناسی (دانش هیدرولوژی) در ایران
• زیر شاخه های هیدرولوژی
• کاربردهای هیدرولوژی
• ضرورت این علم (هیدرولوژی)
• تاریخچه هیدرولوژی ایران به اختصار
• کلیات هیدرولوژی ایران
• حوضه های آبخیز ایران
• آلودگی آبهای زیرزمینی
• دید کلی
• موارد مورد توجه در یک منبع آب زیر زمینی
• علل آلودگی آبهای زیرزمینی
• سرعت واقعی جریان آب به چاه
• تاثیر عمق چاه در تصفیه آب
• انواع آلوده کننده های آبهای زیرزمینی و نحوه از بین بردن آنها
• آلودگی آب
• دید کلی
• تاریخچه
• تعریف آلودگی آب
• عوامل آلوده کننده آب
• عوامل آلوده کننده آبهای سطحی
• آب زیرزمینی
• وضعیت آب در کره زمین
• سفره آب زیرزمینی
• تقسیم بندی سفره های آب زیرزمینی
• بهره برداری از منابع آب
• دید کلی
• آبیاری مزارع در زمان نامناسب
• تامین آب آشامیدنی شهر و روستا
• بهره برداری از آب در صنایع
• بحران آب
• مصرف بهینه آب
• چرخه طبیعی آب
• نگاه اجمالی
• موقعیت جهانی آب
• آب شیرین
• گردش طبیعی آب
• وضعیت آبهای ایران
• آنچه باید بدانیم
• رودخانه
• دید کلی
• نحوه تشکیل رود
• حوضه آبریز
• جریان رود
• دبی رود
• رودهای دائمی و فصلی
• عوامل موثر در تغییر مقدار آب رودخانه در طول زمان
• حوضه آبریز
• دید کلی
• شکل حوضه
• وسعت حوضه
• ارتفاع متوسط
• الگوی زهکشی حوضه
• زهکشی
• انواع زهکشی آبهای سطحی
• انواع روشهای زهکشی آبهای داخلی دامنه
• سیل و سیلاب
• آشنایی
• پیش بینی سیل
• محاسبه حداکثر سیل متحمل
• اهمیت پیش بینی وقوع سیل