مهندسی

آشنایی با رشته های مهندسی و مقالات کوتاه

مهندسی

آشنایی با رشته های مهندسی و مقالات کوتاه

هیدرولوژی یا آب شناسی از دو کلمه Hydro به معنی آب و Logos به معنی شناسایی گرفته شده است 

 

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 می‌شو

تاریخچه و تکامل آب شناسی

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.

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 ستروبرنولی ، 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.

 


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 (Oceanolography) 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.

تصویر


کاربردهای هیدرولوژی

  • امروزه این علم در طراحی و طرز عمل سازه‌های هیدرولیکی نظیر سدهای ذخیره‌ای و انحرافی ، کانالهای آبیاری و زهکشی و پل ، مهندسی رودخانه و کنترل سیلاب ، آبخیزداری ، جاده سازی ، طراحی تفرجگاه مسائل بهداشتی و فاضلاب شهری و صنعتی و زمینه‌های زیست محیطی بطور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ضرورت این علم (هیدرولوژی)

هر سال به سطح خشکیهای کره زمین حدود 110000 کیلومتر مکعب آب بصورت نزولات جوی فرو می‌ریزد در عوض 70000 کیلومتر مکعب آن بصورت تبخیر خارج می‌شود. تفاوت این دو رقم 40000 کیلومتر مکعب است که منابع تجدید شونده آب را تشکیل می‌دهند. مقدار سرانه آب تجدید شونده در سطح دنیا رقمی حدود 7400 متر مکعب در سال برای هر نفر است. اما این مقدار بطور یکنواخت تقسیم نشده است.


متخصصان هیدرولوژی رقم 1000 متر مکعب در سال برای هر نفر را مرز کم آبی یک کشور تعیین کرده‌اند. این رقم در مصر 30 در قطر 40 در لیبی 160 در عربستان 140 متر مکعب در سال برای هر نفر برآورد شده است. همگی جز کشورهای کم آب محسوب می‌شوند. در ایران این سرانه 1500 متر مکعب در سال تخمین زده شده است. با این حساب نمی‌توان ایران را یک کشور کم آب تلقی کرد. یکی از راههای سازگاری با خشکی استفاده بهینه از منابع آب است. باید سعی کرد که تا حد امکان از ریزشهای جوی ، جریان آبهای سطحی و منابع زیرزمینی به نحو مطلوب استفاده شود و این کار عملی نخواهد بود مگر با شناخت پدیده‌های هیدرولیکید که هیدرولوژی در برگیرنده تمامی داستان آب است.

آمار و اطلاعات

ذیلا به برخی از منابع داده ای موجود در مطالعات و تحقیقات هیدرولوژی اشاره می شود.

 

 

نقشه تقسیمات حوزه های آبخیز کشور

این نقشه ها طبقه بندی حوزه های آبخیز کشور در بر می گیرند و عمدتاٌ شامل نقشه های جاماب و معاونت آبخیزداری سازمان جنگلها، مراتع و آبخیزداری کشور تهیه شده اند.

 

نقشه پراکنش و داده های ایستگاههای هیدرومتری
وزارت نیرو بممتولی تعیین دبی رودخانه ها و برآورد میزان رسوب آنهاست. اما برخی ارگانهای دیگر چون جهاد کشاورزی نیز اقدام به استقرار ایستگاههای هیدرومتری نموده اند.  ایستگاههای هیدرومتری وزارت نیرو اکثراً در محدوده حوزه های آبخیز سدهای بزرگ راه اندازی شده اند و ا اکثرا در دشتها واقع هستند. نقشه پراکنش ایستگاههای هیدرومتری در مقیاس 1:2500000 تهیه شده  و آمار آن از طریق تماب قابل حصول است.

 

نقشه طبقه بندی اقلیمی کشور بر اساس روش دومارتن

نقشه های تقسیمات اقلیم ایران به روش دومارتن با مقیاس 1000000: 1 توسط شرکت مهندسین مشاور جاماب تهیه شده است. در این نقشه هآ با استفاده از 8 اقلیم اصلی و چها اقلیم فرعی 32 خصوصیا ت آب و هوایی ترسیم گردیده است.

 

 نقشه خاکشناسی کشور

نقشه خاکهای کشورمان توسط موسسه تحقیقات آب و خاک با مقیاس 1000000: 1 برای برخی مناطق  تهیه شده است و در سایر مناطق نیز در دست تهیه می باشد. طبقه بندی بر اساس رده بندی جدید آمریکا صورت گرفته است. طبق این نقشه، خاکهای متشکله به رده های بزرگ خاک تقسیم بندی شده اند.

همچنین آقای دکتر فاموری نقشه خاکشناسی در مقیاس 2500000: 1 را برای کشور تهیه نموده است.

 

نقشه پوشش گیاهیاولین تقسیم بندی پوشش گیاهی کشورمان را بوبک در سال 1952 انجام داده که بر اساس تقسیمات کلیمااکولوژیکی می باشد. تقسیم بندی دیگری توسط زهری در سال 1963 بر اساس تقسیمات ژئوبوتانیکی صورت پذیرفته است. پابو کارشناس FAO  یک تقسیم بندی دیگر در ایران بر مبنای طبقه بندی بیوکلیماتیکی انجام داده که اصول کار وی شبیه تقسیم بندی بوبک می باشد.
آقای
دکتر ثابتی نیز نقشه ای بنام اقلیم حیاتی ایران تهیه نموده که در واقع همان تقسیم بندی پابواست. نقشه های پوشش گیاهی با مقیاس های مختلف از 1:10000000 تا 1:1000000 از سازمان جنگلها مراتع و آبخیزداری کشور در دسترس می باشد.

 

داده های ایستگاههای هواشناسی کشور
ایستگاههای هواشناسی کشور توسط سه وزارتخانه راه و ترابرری (سازمان هواشناسی)، وزارت نیرو و وزارت جهادکشاورزی اداره می شوند. نقشه پراکنش ایستگاههای سازمان هواشناسی با مقیاس 1:2500000 تهیه شده و طبق این نقشه موقعیت ایستگاههای هواشناسی سینوپتیک،  اقلیم شناسی، تبخیر سنجی، باران سنجی و برف سنجی ارائه گردیده است. نقشه پراکنش ایستگاههای وزارت نیرو با مقیاس 1:2500000 تهیه شده و آمار آنها از تماب قابل دریافت است. ویژگی بسیار مهم ایستگاههای وزارت نیرو از دیدگاه هیدرولوژیکی این است که اغلب ایستگاههای این وزارتخانه براساس تحلیل های هیدرولوژیکی (ونه پیشگوئی وضعیت هوا) بنا شده اند و در نزدیکی ایستگاههای هیدرومتری می باشند.
سازمان چهاد کشاورزی نیز در برخی نقاط اقدام به احداث ایستگاههای هواشناسی نموده است که طبق توافقات به عمل آمده معمولا اطلاعات آن در اختیار سازمان هواشناسی نیز قرار می گیرد.

 

نقشه زمین شناسی
نقشه های زمین شناسی در مقیاس 000/250: 1 یا 000/100: 1 در سطح کشور تهیه شده و در دسترس می باشد.

 نقشه توپوگرافی
نقشه های توپوگرافی در مقیاسهای 1:25000، 1:50000، 1:250000 و1:500000در دسترس می باشد. اخیراٌ سازمان نقشه برداری کشور نقشه های رقومی توپوگرافی کشور را تحت نرم افزار میکرواستیشن ارائه نموده است که قابلیت ورود به سیستم اطلاعات جغرافیائی را دارد.
 عکسهای هوائیعکس های هوائی در مقیاس 1:50000 و 1:40000(عکسهای جدیدتر) موجود است.

فهرست و مشخصات کلی رودخانه های کشور

 

نام استان

ردیف

نام رودخانه

مساحت حوضه آبخیز

(کیلومترمربع)

طول رودخانه (کیلومتر)‌

دبی متوسط

(مترمکعب بر ثانیه)

اصفهان

1

خوانسار

90

40

 

2

شورمبارکه

130

70

 

3

گازرگاه

105

45

 

4

مرغاب

90

40

 

5

زاینده رود

27100

405

1053

آذربایجان غربی

1

الند

781

53

 

2

زرینه رود

11850

302

1813

3

سیمینه رود

4000

173

574

4

قطور چای

8600

200

470

5

نازلوچای

1975

95

413

آذربایجان شرقی

1

آجی چای

7432

77

 

2

آیدوغموش

1500

132

183

3

ارس

39050

910

5700

4

اهرچای

3035

132

160

5

بالهارود

1643

75

 

6

صوفی چای

754

55

110

ایلام

1

چرداول

2522

203

 

2

چنگوله

1200

84

 

3

دره شهر

35

15

 

4

دویرج

1208

188

156

5

سیمره

 

 

 

6

کنجانچم

2400

90

 

7

کنگیر

1110

100

 

8

میمه

2800

145

 

مازندران

1

اترک

27546

214

 

2

بابلرود

1430

67/5

 

3

چالکرود

420/63

37

 

4

چالوس

555

50

 

5

خیرود

210

26

 

6

صفارود

140

21

 

7

تالار

2478

121

 

8

گرگانرود

10660

260

 

هرمزگان

1

جاماش

1048

118

 

2

جغین

3225

67/5

 

3

حاجی آباد

788

65

 

4

کل

39500

360

 

5

میناب

6900

240

 

چهار محال و بختیاری

1

ارمند کارون

9983

198/5

 

2

بازفت

2169

162/2

 

3

خرسان

8926

242

 

4

کیار

1520

105/1

 

بوشهر

1

دالکی

5800

170

444

2

شاهپور

3990

300

 

3

شورمبارکه

1500

70

 

4

مند

38550

685

1378

5

حله

10350

230

170

تهران

1

قمرود

14200

288

150

2

گلابدره

20

4

 

3

جاجرود

2600

140

253

4

کرج

2800

245

499

5

سولقان

 

33

88

خراسان

1

اترک

560

36

 

2

قره تیکان

871/94

58

 

3

کشف رود

16200

300

67

خوزستان

1

زهره

3096

140

 

2

دز

17813

510

 

3

کارون

60737

800

 

4

کرخه

43183

900

 

5

مارون

5375

422

 

6

هندیجان

13073

415

 

زنجان

1

شاهرود

848

44/5

 

2

قزل اوزن

50000

223

 

3

زنجانرود

4500

142

195

سمنان

1

حبله رود

3209

10

 

2

دامغان

1310

20

 

3

چشمه علی

 

65

 

سیتان و بلوچستان

1

سرباز

8910

212/5

 

2

کاجو

3750

475

 

3

ماشکید

16850

240

 

4

هیرمند

 

1390

2200

فارس

1

دالکی

5210

150

 

2

کر

16500

280

610

کردستان

1

قشلاق

19125

45

 

2

تلوار

38312

60

 

3

زریوار

15000

20

 

4

قزلجه سو

980

25

 

5

گاورود

215625

125

 

کرمان

1

آببخشاء

1123/6

57/5

 

2

آبدر

26/9

10

 

3

شور جیرفت

1297/5

79

 

4

هلیل

7600

350

 

لرستان

1

تیره و سیلاخور

2400

78/5

 

2

خرم آباد

1590

49/7

 

3

کشکان

9120

230/5

 

گیلان

1

سفیدرود

58250

765

 

2

آستاراچای

 

33

 

3

پلرود

2000

82

 

مرکزی

1

قره چای

9060

302

 

2

مزلقان

300

40

 

همدان

1

گاماسیاب

7770

270

 

یزد

1

آویج

201

30

 

2

ندوشن

1108

57

 

3

میانکوه

657

42/7