مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آبهاي زيرزميني به وسيله  نفوذ وتراوش آب كه اكثرا از سطح زمين ته نشست مي شوند تغذيه ميشوند .پس از نفوذ وتراوش ،حركت آبهاي زير زميني از طريق خاكها ،سنگها و ديگر مواد زمين تا هنگامي كه مقداري از آبهاي زير زميني تخليه شوند صورت ميگيرد كه اين آبها از زمين خارج شده وبه سطح  بر مي گردند وبه صورت چشمه ، رود ، يا موقتا در درياچه ها و آبگيرها و زمين هاي مرطوب باقي مي مانند . ميزان آبي كه در چرخه آبهاي زير زميني نفوذ ميكند به عوامل مختلفي بستگي دارد كه عبارتند از :
شرايط و نوع مواد سطحي محل ، طبيعت و فراواني گياهان روئيده شده (رستني) در منطقه ، اشكال توپوگرافي منطقه و فراواني بارندگي شرايط و نوع مواد سطحي : ميزان تراوش توسط افزايش فضاهاي خالي در خاك هاي سست و ماسه هاي غير متراكم و گراول ها افزايش مي يابد . سنگ بستري كه در معرض شكستگي قرار گرفته يا ذاتا پوك و متخلخل است مثل ماسه سنگ هاي درشت، همچنين تراوش هاي مجاز ذاتي توسط آبهاي سطحي و به عبارت ديگر زمين هاي غير متراكم كه شامل اجزلي مسطح و پهن كاملا آكنده از روزنه هاي ريز از موانع تراوش هستند .
همچنين سنگ هاي بستر بدون شكستگي مانند ماسه سنگ هايي با تركيب آذرين  ( به عنوان مثال گرانيت و ديوريت ) يا سنگ هاي دگرگوني درجه بالا مثل گنيس از موانع تراوش و نفوذ به شمار مي آيند .
گياهان رستني : 3/1 يا بيشتر بارندگي در مناطق پر درخت روي برگ گياهان  و درختان ميريزد و قبل از اينكه روي سطح زمين جاري شود تبخير مي گردد. تبخير هاي سطح زمين حدود 4/1 خشكي هاي سطح زمين را تشكيل مي دهد كه يا به صورت روان آب مثل رودخانه ها هستند يا اينكه به طور موقت در درياچه ها و يخچال ها ذخيره مي گردند . در صورتي كه شرايط سطحي آماده باشد باقي مانده بارندگي به داخل زمين نفوذ مي كند . تراوش آب به داخل زمين توسط ريشه گياهان كه راه هايي را حهت عبور آب ايجاد مي كنند افزايش مي يابد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

گرم شدن آب و هوای کره زمین و تغییر اقلیم یکی از مهم ترین مسایل زیست محیطی جهان است . مدت هاست که دیگر از برف و سرمای گذشته ها خبری نیست. برف کم می بارد و دوامی ندارد. رودها و چشمه ها پیوسته خشک می شود ، کشاورزی صدمه می بیند و بسیاری از مردم جهان با مشکل کمبود آب آشامیدنی روبرویند. کشور ما نیز با مسایل متعددی در این رابطه روبروست. شناخت هر چه بیشتر این مشکل به ما در اندیشیدن تمهیدی برای متوقف کردن روند گرمایش زمین و پیشگیری از عواقب آن یاری خواهد کرد.

55 میلیون سال پیش كره زمین یك سیاره گرمسیری بود. قطب شمال و جنوب وجود نداشت و سطح دریا ها 80 متر بالاتر از امروز بود. این شرایط برای حیات انسان مناسب نبود. در واقع این شرایط از بین رفت تا انسان توانست به وجود بیاید، اما اكنون بشر با دست خود این شرایط را دوباره شكل می دهد. این یكی از مهم ترین مسایلی است كه بشریت با آن روبروست اما حواس او بیشتر متوجه فوتبال است و تا این گونه مسایل حیاتی.

تاكنون درجه حرارت متوسط كره زمین 8/0 درجه اضافه شده است.ممكن است برخی فكر كنند كه 8/0 درجه افزایش چندان اهمیتی ندارد، اما باید توجه داشت كه در اینجا صحبت از درجه حرارت متوسط كره زمین است یعنی متوسط مجموع آن در همه نقاط كره زمین والا تغییر درجه حرارت در همه جا یكسان نیست. افزایش آن در خشكی بسیار بیشتر از دریا ها ، در عرض های جغرافیایی بالاتر بیشتر از نواحی استوایی، و در داخل قاره ها بیشتر از نواحی ساحلی آنهاست و لذا در برخی نقاط افزایش دما ممكن است بیش از ده درجه باشد. و بد نیست بگوییم كه تفاوت درجه حرارت متوسط كره زمین در عصر یخبندان ها، که آخرین آن حدود 12000 سال پیش رخ داده ، با آب و هوای كنونی تنها چند درجه بوده است. اكنون 200 نفر از دانشمندان جهان كه عضو گروه تحقیقات آب و هوایی سازمان ملل هستند برآورد می كنند كه درجه حرارت کره زمین تا پایان قرن حاضر بین 4/1 تا 6/5 درجه افزایش خواهد یافت و این یعنی فاجعه.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

ایران سرزمینی است خشک و با نزولات آسمانی کم، بطوری که اگر میانگین بارش در سطح کره زمین را که حدود 860 میلی متر تخمین زده شده است را با متوسط بارش سالانه ایران که رقمی حدود 240میلیمتر است مقایسه کنیم، ملاحظه می کنیم که بارش در ایران حتی کمتر از یک سوم متوسط بارش در دنیاست. علاوه بر این زمان ریزش نزولات جوی و محل ریزش آنها نیز با نیاز بخش کشاورزی، که مصرف کننده اصلی آب در کشور می باشد، مطابقت ندارد.

اکثر شهرهای ایران نیز در مناطقی واقع هستند که به رودخانه هایی که جریان آب آنها مستقیماً از رواناب حاصله از بارندگی ها تأمین شده باشد، دسترسی ندارند. بنابراین باید پذیرفت که خشکی در ایران یک واقعیت اقلیمی است و این ما هستیم که باید خود را با آن سازگار کنیم . برای زیستن در خشکی چاره کار شناخت اقلیم و سازگاری با آن است نه مقابله با آن. البته با تمام خسارت هایی که از خشکسالی عاید کشور می شود، هنوز بر اساس معیارهای موجود، ایران جزء کشورهای کم آب تلقی نمی شود.

معیاری که برای پرآبی یا کم آبی یک کشور بکار برده می شود، سرانه منابع آب قابل تجدید در آن کشور است. در حال حاضر با توجه به جمعیت جهان مقدار آب تجدید شونده دنیا حدود 6500 متر مکعب در سال برای هر نفر است. اما این مقدار بطور یکنواخت تقسیم نشده است. بطوری که در بعضی مناطق دنیا مقدار آن زیاد ودر برخی جاها بسیلر کم می باشد. متخصصان برنامه ریزی آستانه 1000 متر مکعب در سال را برای هر نفر را مرز کم آبی برای هر کشور تعیین کرده اند. بطور مثال در مصر این رقم30، در قطر40، در لیبی160 و در عربستان 140 متر مکعب در سال برای هر نفر است که تمام آنها جزء کشور های کم آب جهان محسوب می شوند. در ایران با در نظر گرفتن جمعیت کنونی کشور ، مقدار سرانه آب تجدید شونده حدود 1500متر مکعب در سال برای هر نفر تخمین زده می شود که با این حساب جزء کشور های با تنش آبی محسوب می شود و نه کم آب.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هیدرولوژی یا آب شناسی از دو کلمه Hydro به معنی آب و Logos به معنی شناسایی گرفته شده است.هیدروژئولوژی دانشی است که از آب های زیرزمینی بحث می کند و به عنوان شعبه ای از زمین شناسی ، منشأ ، ترکیب ، خواص ، کیفیت ، گسترش و حرکت آب را در داخل قشرهای زمین مورد مطالعه قرار می دهد. 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. »

توجه نوع بشر به مسائل مربوط به آب های زیرزمینی سابقه قدیمی و تاریخی دارد . در بسیاری از تمدن های قدیمی حفر چاه معمول بوده و مسلماً برای انتخاب محل چاه اطلاعات ابتدایی در مورد نحوه تشکیل و پیدایش سفره های زیرزمینی آب در دسترس انسان قرار داشته است .به موازات پیشرفت عمومی دانش بشر نحوه استفاده از آب های زیرزمینی دستخوش تحول و دگرگونی عمیقی می گردد . به استناد مدارکی که از قرون 8 تا 10 میلادی در دست است در آن عصر مجاری عمیق و باز که شکل ابتدایی قنات بوده و برای استخراج و بهره برداری از آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار می گرفته است . فن حفر قنات و چشمه در کشور ایران بیش از تمام ممالک دیگر پیشرفت داشته و امروزه نیز علیرغم تحولات و پیشرفت های تکنیک استفاده از آب چشمه ها از نظر کیفیت و غالباً از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است .

تا جایی که تاریخ نشان می‌دهد اولین تجارب آب شناسی مربوط به سومریها و مصریها در منطقه خاورمیانه است بطوری 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.

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.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

استفاده از منابع آب نامتعارف مثل استفاده مجدد از پساب فاضلاب تصفیه شده و همچنین زهابهای برگشتی کشاورزی و حتی استفاده از آب دریا ها و اقیانوسها و یخهای قطبی راهکاری جدید برای رویارویی با بحران آب است. مهمترین بحث در زمینه گسترش آنها مسئله هزینه است که محدودیت های بسیار زیادی را ایجاد کرده است. البته استفاده از پساب فاضلاب در آبیاری فضای سبز و همچنین استفاده از زهابهای برگشتی کشتزارها برای آبیاری گیاهان مقاوم به شوری و همچنین گیاهان شور پسند رو به گسترش است اما استفاده از یخهای قطبی و تصفیه آب دریاها برای شرب به علت هزینه بالا بسیار محدود می باشد. یکی دیگر از مسایل پیش رو مشکلات زیست محیطی است. لزوم پژوهش در زمینه منابع آب نامتعارف و پیامدهای مثبت و منفی آن بخصوص برای مناطق کم آب و همچنین مناطق با کیفیت آب نامناسب بیش از پیش احساس می شود .

مقادير تخميني توزيع آب در جهان:

منبع آب	حجم آب به كيلومتر مكعب	حجم آب به مايل مكعب	درصد آب شيرين	درصد كل حجم آب
اقيانوس‌ها، درياها و گذرگاه‌ها	1,338,000,000	321,000,000	--	96.5
توده‌هاي يخ،‌يخچال‌ها و برف‌هاي دائمي	24,064,000	5,773,000	68.7	1.74
آب زيرزميني	23,400,000	5,614,000	--	1.7
شيرين	10,530,000	2,526,000	30.1	0.76
شور	12,870,000	3,088,000	--	0.94
رطوبت خاك	16,500	3,959	0.05	0.001
يخ زيرزميني و يخ دائمي	300,000	71,970	0.86	0.022
درياچه‌ها	176,400	42,320	--	0.013
شيرين	91,000	21,830	0.26	0.007
شور	85,400	20,490	--	0.006
اتمسفر	12,900	3,095	0.04	0.001
آب تالاب‌ها	11,470	2,752	0.03	0.0008
رودخانه‌ها	2,120	509	0.006	0.0002
آب بيولوژيكي	1,120	269	0.003	0.0001
كل	1,386,000,000	332,500,000	-	100

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

پراكندگي و انتشار اكوسيستمهاي آبي

مجموعه ذخاير آبي موجود در کره زمين را کره آبي يا هيدروسفر (Hydrosphere) گويند. اين مقدار آب در سطح کلان و بر اساس حجم خود به چند شکل زير ديده ميشود:

1) اقيانوسها و درياها           2) آبهاي موجود در خشکيها                         3) آبهاي موجود در اتمسفر

بيشترين مقدار آب هيدروسفر (6/97 درصد) مربوط به اقيانوسها و درياها بوده و 4/2 درصد بقيه در سطح قاره ها (خشکيها) پراکنده شده که به اين گروه از آبها، آبهاي داخلي (Inland waters) گويند. آبهاي داخلي توسط خشکيها محصور شدند.    

در پراكندگي و انتشار اكوسيستمهاي آبهاي داخلي حتما بايستي قوانين گردش آب در طبيعت را مورد ارزيابي قرار داد. آب درياها به صورتهاي مختلف به نواحي خشك و حاره اي كشيده شده و پس از تغييرات گوناگون در يك مدت كوتاه يا طولاني دوباره به دريا برميگردد. آبهايي كه به سطح زمين ميرسند به چند بخش تقسيم بندي ميشوند:

1-آبهاي تبخيري (Evaporated waters): كه در اثر تبخير و تعرق از سطح گياهان و جانوران بدست مي آيند.

2-آبهاي جاري (Running waters): كه در سطح زمين جاري مي شوند.

3-آبهاي (نفوذي): كه به زمين نفوذ کرده و ايجاد سفره هاي زيرزميني، جريانهاي زيرزميني و در نهايت چشمه ها را مي كنند.

4-تجمعات برف و يخ: كه در سطح زمين منجر به ايجاد يخچالها شده و يا در اثر ذوب شدن جاري و يا در زمين نفوذ مي کنند.

5-آبهاي فسيلي: كه اين آبها مدت زمان طولاني در دل زمين باقي مانده و در بعضي از مناطق در حفاريهاي نفتي نمايان مي شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

رواناب سطحی به آن قسمت از بارندگی اطلاق می‌گردد که در روی زمین به طرف آبراهه‌ها، دریاچه‌ها یا دریاها به جریان می‌افتد. طراحی کانالها یا سازه‌هایی که بتوانند جریانهای آب سطحی را از خود عبور دهند، مستلزم تعیین حداکثر دبی رواناب، حجم رواناب، حجم آب جاری شده و نیز توزیع زمانی دبی آب است.

عوامل موثر بر رواناب را میتوان به عوامل مربوط به بارندگی و عوامل مربوط به حوضه آبریز تقسیم نمود. عوامل بارندگی عبارتند از:  1ـ مدت بارندگی  2ـ  شدت توزیع بارندگی

عوامل حوضه آبریز عبارتند از: 1ـ اندازه و شکل حوضه  3ـ  جهت حوضه 4 ـ  پستی و بلندی 5ـ  وضعیت زمین شناسی 6 ـ  پوشش گیاهی سطح حوضه.

در اینجا دو روش برای تعیین حداکثر رواناب که به منظور طراحی سازه‌های آبخیزداری به کار می‌روند ارائه شده است. به دلخواه میتوان هریک از این روشها را به کار برد یا آنکه از هر دو روش استفاده کرد و یکی به عنوان کنترل دیگری به کار گرفته شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

حوزه های آبخیز ایران

این حوزه آبخیز که مساحت آن به 173،300 کیلومتر مربع می‌رسد، دارای شیب زیاد بوده و بیشترین اختلاف ارتفاع حوزه آبخیز‌های کشور را که بالغ بر 5500 متر است، به خود اختصاص داده است. در این محدوده سیزده رودخانه با مساحت حوزه آبخیز بیش از هزار کلیومتر مربع وجود دارد که رودخانه‌های ارس، سفیدرود، هراز و اترک از نظر وسعت حوزه آبخیز و ویژگیهای اقلیمی و تداوم آبدهی متفاوت از حوزه دیگر می باشند. رودهای فوق دارای حوزه آبخیز‌های کوهستانی وسیعی هستند و پوشش گیاهی غالب آنها جنگلی است.
حوزه خلیج فارس و دریای عمان
این حوزه آبخیز با مساحت 437،150 کیلومتر مربع یکی از پهناورترین حوزه آبخیز‌های ایران محسوب می‌گردد و رودخانه‌های غرب، جنوب غربی و جنوب زیرحوزه های سرچشمه گرفته از کوههای زاگرس و بشاگرد و بلوچستان را در بر می‌گیرد. جمعاً 29 رودخانه با مساحت بیش از 1000 کیلومتر مربع در این زیرحوزه وجود دارد که یا به درون کشور عراق جریان می‌یابند و پس از پیوستن به رودخانهدجله به خلیج فارس می‌ریزند و یا بطور مستقیم به خلیج مزبور و یا دریای عمان وارد می‌گردند. برخی ازبزگترین رودخانه‌های این حوزه آبخیز به ترتیب از شمال تا جنوب خاوری عبارتند از: سیروان، کرخه، کارون، جراحی، زهره، هله، موند، کل، میناب و سرباز.
در باب اهمیت این زیرحوزه فقط به این نکته بسنده می شود که رودهای دشت خوزستان به تنهائی 30 درصد منابع آب کشور را دارا می باشند.
حوزه آبخیز دریاچه ارومیه
مساحت این حوزه دریاجه ارومیه 50،850 کیلومتر مربع است در این حوزه دریاجه ارومیه هشت رودخانه با مساحت آبریز بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد و زرینه‌رود بزرگترین و مهمترین آنها بشمار می‌آید.
حوزه آبخیز دریاچه نمک قم
مساحت حوزه دریاچهنمک قم 89،650 کیلومتر مربع است و بخش بسیار ناچیز و کوچکی از آن نیز به دریاچهحوض‌سلطان و کویر میغان و دشت جنوبی قزوین وارد می‌گردد. رودخانه‌های جاجرود، کرج، شور، قره‌چای و قمرود به این حوزه زهکشی می شوند در این محدوده شش رودخانه با مساحت بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد که رودخانهشور و قره‌چای و قمرود بزرگترین آنها محسوب می‌شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب