پنجشنبه ۰۳ اردیبهشت ۹۴ ۱۳:۴۳ ۳۷ بازديد
تاريخچه و تكامل آب شناسي
تا جايي كه تاريخ نشان مي‌دهد اولين تجارب آب شناسي مربوط به سومريها و مصريها در منطقه خاورميانه است بطوري كه قدمت سد سازي روي رودخانه نيل به 4000 سال قبل از ميلاد مسيح مي‌رسد در همين زمان فعاليتهاي مشابهي در چين نيز وجود داشته است. از بدو تاريخ تا حدود 1400 سال بعد ازميلاد مسيح فلاسفه و دانشمندان مختلفي از جمله هومر طالس ، افلاطون ، ارسطو و پلني در مورد سيكل هيدرولوژي انديشه‌هاي گوناگوني ارائه كرده‌اند و كم كم مفاهيم فلسفي هيدرولوژي جاي خود را به مشاهدات علمي دادند.سير تحولي و رشد
- شايد بتوان گفت هيدرولوژي جديد از قرن 17 با اندازه گيريهاي مختلف آغاز شد در اين دوره پرالت ترانست مقدار بارندگي تبخير و صعود موئينه‌اي را در حوضه آبريز رودخانه سن اندازه گيري كند ماريوت با اندازه گيري سرعت و سطح مقطع جريان دبي رودخانه سن را در پاريس اندازه گيري كرد.
- در قرن 18 مطالعات تجربي در زمينه‌هاي هيدرولوژي شكوفايي خاصي را پيدا كرد. بر اساس اين مطالعات بود كه بسياري از اصول هيدروليكي پايه گذاري گرديد. از آن جمله مي‌توان وسايلي مانند پيزو ستروبرنولي ، لوله پيتر ، جريان سنج ولت من ، لوله بوردا ، و نظريه‌هايي مانند نظريه برنولي ، (فرمول شزي و قوانين دالامبرت را نام برد. از آن زمان به بعد هيدرولوژي از جنبه كيفي به كمي سوق داده شده و اندازه گيري بسياري از پديده‌هاي هيدرولوژي امكان پذير گرديد.
- قرن 19 را مي‌توان دوره طلايي هيدرولوژي دانست در اين زمان زمين شناسي نيز به عنوان يك علم تكميل كننده در آبهاي زيرزميني وارد گرديد. قانون دارسي و فرمولهاي دو پوئي- تيم (Dmpmit-Thiem) نمونه‌اي از پيشرفت‌هاي آبهاي زيرزميني همراه با هيدرولوژي مي‌باشد. در زمينه هيدرولوژي آبهاي سطحي نيز بخصوص به هيدرومتري توجه فراواني مبذول گرديد. فرمولهاي فرانسيس در مورد سرريزها ، گانگيه (Gangmillet) كوته (kmtter) و مانينگ (Manning) درباره جريان آب در كانالهاي روباز از جمله اين مواردند.
- فعاليتهاي دالتون در زمينه تبخير نيز بسيار حائز نيز بسيار حائز اهميت بود. گرچه قسمت اعظم هيدرولوژي جديد در قرن 19 پايه گذاري شد. ولي تا امروز هنوز هيدرولوژي علمي از تكامل زيادي برخوردار نبود.
- در اواخر قرن 19 و بخصوص در 30 سال اول قرن 20 صدها فرمول تجربي پيشنهاد گرديد كه مي‌بايست ضرايب و پارامترهاي آنها بر اساس قضاوت و تجربه بدست مي‌آمده و براي حل اين مشكل در بسياري از كشورها موسسات و انيستيتو‌هاي تحقيقي در زمينه هيدرولوژي تاسيس گرديد. در اين دوره دانشمندان زيادي ظهور كردند از جمله مي‌توان در سال 1932 شرمن (Sherman) نظريه روش هيدروگراف واحد براي تخمين رواناب پيشنهاد كرد.
- نظريه تيس (Thies) در حل مسائل مربوط به هيدرولوژي چاهها و روش پيشنهادي گامبل (Gammble) در سال 1941 براي تجزيه و تحليل آماري داده‌ها و روشهاي انيشتين (Einstein) را در مطالعات رسوب رودخانه‌ها نام برد. و از سال 1650 به بعد روشهاي نظري در هيدرولوژي بسيار معمولي گرديد بطوري كه اكثر فرمولها و روشهاي تجربي در قالب رياضي در رد تجزيه و تحليل قرار گرفت.
زيرشاخه‌هاي هيدرولوژي
هيدرومتئورولوژي (Hydrometeorology) يا آب و هواشناسي كاربرد هواشناسي را در مسائل هيدرولوژي مورد بررسي قرار مي‌دهد. به عبارت ديگر هيدرومتئورولوژي را مي‌توان علمي دانست كه درباره مسائل مشترك بين هواشناسي و هيدرولوژي بحث مي‌كند.ليمنولوژي علم مطالعه آبهاي داخل خشكي (درياچه‌ها و بركه‌ها و ...) را ليمنولوژي (Limnology) گويند. در اين رابطه خصوصيات فيزيكي ، شيميايي ، و بيولوژيكي آب توده‌هاي آب موجود در داخل خشكيها مورد مطالعه قرار مي‌گيرد.
كرايولوژي يخ شناسي يا كرايولوژي (Cryology) علمي است كه در آن خصوصيات مختلف آب در حالت جامد (برف يا يخ) بررسي مي‌شود. به زبان ديگر كرايولوژي علم يخ شناسي و بررسي يخچالهاست هرچند يخچال شناسي نيز امروزه خود علم جداگانه‌اي را تشكيل مي‌دهد.
ژئوهيدرولوژي (geohydrology) به معني هيدرولوژي آبهاي زيرزميني يا علم مطالعه آبها در زير زمين است كه در مقابل آن علم مطالعه آب در سطح زمين كه هيدرولوژي آبهاي سطحي گفته مي‌شود قرار دارد. غالبا دو واژه ژئوهيدرولوژي و هيدروژئولوژي باهم اشتباه مي‌شوند. اما در اولي تكيه بر هيدرولوژي و در دومي تكيه بر زمين شناسي مي‌باشد. در فارسي براي مطالعه آب در زير زمين از واژه هيدروژئولوژي استفاده مي‌شود.
پوتامولوژي رودخانه شناسي يا پوتامولوژي (Potamology) مسائل مربوط به جريان آب در رودخانه را مورد بررسي قرار مي‌دهد در اين رابطه تاكيد بر جنبه‌هاي فيزيكي موضوع است تا بيولوژيكي آن.
هيدروگرافي علم مطالعه وضعيت و خصوصيات فيزيكي آب بخصوص در رابطه با مسائل كشتيراني را هيدروگرافي (Hydrography ) گويند. مطالعه جزر و مد در درياهاي آزاد و نوسانات سطح آب و نيز موج شناسي در قلمرو اين علم قرار دارد.
هيدرومتري آب سنجي كه به آن هيدرومتري (Hydrometry) نيز گفته مي‌شود. علم اندازه گيري آب و مسائل مربوط به آن مي‌باشد، در واقع اين علم سنجشهاي مختلف مركز آب ، مقادير جريان و موارد مشابه به آن را در برمي‌گيرد.
اقيانوس سنجي در علم اقيانوس سنجي (Oceanolography) خصوصيات فيزيكي ، شيميايي ، بيولوژيكي و ديگر ويژگيهاي اقيانوس و درياهاي آزاد مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. اين علم خود بخشي از دانش وسيع اقيانوس شناسي (Oceanology) به شمار مي‌آيد.
كاربردهاي هيدرولوژي
- امروزه اين علم در طراحي و طرز عمل سازه‌هاي هيدروليكي نظير سدهاي ذخيره‌اي و انحرافي ، كانالهاي آبياري و زهكشي و پل ، مهندسي رودخانه و كنترل سيلاب ، آبخيزداري ، جاده سازي ، طراحي تفرجگاه مسائل بهداشتي و فاضلاب شهري و صنعتي و زمينه‌هاي زيست محيطي بطور گسترده‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
ضرورت اين علم (هيدرولوژي)
هر سال به سطح خشكيهاي كره زمين حدود 110000 كيلومتر مكعب آب بصورت نزولات جوي فرو مي‌ريزد در عوض 70000 كيلومتر مكعب آن بصورت تبخير خارج مي‌شود. تفاوت اين دو رقم 40000 كيلومتر مكعب است كه منابع تجديد شونده آب را تشكيل مي‌دهند. مقدار سرانه آب تجديد شونده در سطح دنيا رقمي حدود 7400 متر مكعب در سال براي هر نفر است. اما اين مقدار بطور يكنواخت تقسيم نشده است.متخصصان هيدرولوژي رقم 1000 متر مكعب در سال براي هر نفر را مرز كم آبي يك كشور تعيين كرده‌اند. اين رقم در مصر 30 در قطر 40 در ليبي 160 در عربستان 140 متر مكعب در سال براي هر نفر برآورد شده است. همگي جز كشورهاي كم آب محسوب مي‌شوند. در ايران اين سرانه 1500 متر مكعب در سال تخمين زده شده است. با اين حساب نمي‌توان ايران را يك كشور كم آب تلقي كرد. يكي از راههاي سازگاري با خشكي استفاده بهينه از منابع آب است. بايد سعي كرد كه تا حد امكان از ريزشهاي جوي ، جريان آبهاي سطحي و منابع زيرزميني به نحو مطلوب استفاده شود و اين كار عملي نخواهد بود مگر با شناخت پديده‌هاي هيدروليكي.