بخشی از مقاله
چکیده :
با توجه به اینکه کشور جمهوری اسلامی ایران در منطقه خشک و نیمه خشک کره زمین واقع شده است، ضرورت مطالعه پارامترهای هواشناسی اجتناب ناپذیر خواهد بود. بر این اساس برآورد دقیق پارامترهای هواشناسی نظیر حداکثر بارش محتمل (PMP) و ترسیم خطوط همباران بر اساس آن در حوضه های آبریز سراسر کشور نقش مهمی در بهینه کردن هزینه ساخت سدها و همچنین بهره برداری بهینه از سدها،پیش بینی و جلوگیری از سیلاب های مخرب،تامین آب شرب،کشاورزی و صنعت و همچنین پیش بینی خشکسالی دارد.بدین منظور پس از شناسایی ایستگاههای هواشناسی،آمار و اطلاعات آنها جمع آوری شده،سپس کنترل وبرای یک دوره آماری مشخص،تطویل می گردد.با توجه به اینکه هدف تعیین حداکثر بارش محتمل درحوضه های آبریز و ترسیم خطوط همباران از روی آن می باشد،می توان به کمک میانگین بلند مدت ایستگاهها و تعیین PMP از روی آن،منحنی های همباران را به وسیله دو نرم افزارSURFER و GIS رسم نمود.
واژه های کلیدی :
PMP ،خطوط همباران ، SURFER ،GIS
مقدمه
(( ومن جعلنا من ماء کل شیء حیء : و هر چیزی را از آب قرار دادیم .)) آب سر منشاء تولید تلاش و تمدن است.خداوند در قرآن کریم به عنوان والاترین و تنهاترین خالق هستی حیات هر چیزی را به آب وابسته دانسته است.و تداوم حیات را در گرو وجود آب دانسته است. اهمیت آب و آبیاری در کشاورزی بر کسی پوشیده نیست.مخصوصا در کشاورزی ایران.آب سر منشاء تولید تلاش و تمدن است.در صنعت کشاورزی بهداشت و ... تمامی فعالیت های بشری . اگر تمام مشکلات و مسائل مربوط به تولید کشاورزی را در در یک کفه ترازو و و مشکلات و مسائل مربوط به آب را در طرف دیگر قرار دهیم مشکلات مربوط به آب سنگین تر خواهد بود .
کشور ایران در بخش نیمه خشک کره زمین قرار دارد پس خارج از ذهن نیست که آب از قدیم الایام ارزش بسیار والایی نسبت به دیگر مناطق داشته است.در گذشته با وجود مشکلات فراوان و نبود امکانات فنی برای دسترسی به آب های زیرزمینی دست حفر چاه و ایجاد قنات و.. زدند.
بر خلاف نفت و کالاهای دیگر آب را نمی توان در حجم زیاداز جایی به جای دیگر انتقال داد و لذا مصرف آن فقط به منابع محلی محدود است.پس باید بپذیریم که اکثر مناطق کشور با کم آبی مواجه است. به طوری که در بعضی از مناطق امنیت و سلامت اقتصادی را به مخاطره خواهد افکند.از جمله اینکه تغییرات اقلیم و اثر گازهای گلخانه ای الگوی بارندگی را تغییر داده است و در آینده نیز این مسئله جدی تر خواهد بود.
آب مانند نفت از منابع ملی است و به نقطه خاصی تعلق ندارد این بدان معناست که پس از تامین نیازهای شرب و بهداشتی که بدون توجه به مسائل اقتصادی آن اجتناب ناپذیر است .آب را باید با مصرف هزینه حداقل به نقاط مستعدی که بیشترین و بهترین استعداد را برای تولید ملی نسبت به سایر نقاط در اختیار دارند انتقال داده و درآمد های آن را از طریق خزانه دولت صرف هزینه های ملی و آبادانی کشور نمود.
شکی نیست که توسعه و اجرای طرح های آبی از نظر بالابردن استاندارد و سطح زندگی مردم الزامی است و اگر بخواهیم به مردم کمک شود باید توسئه برنامه های آبی صورت گیرد. اما این کار بدون تخلیه آب های زیر زمینی و خشک شدن رودخانه ها و یا از بین رفتن جنگلها به آسانی حاصل نخواهد شد.
اگر آب را با کارایی بالا مصرف کنیم، بدون قطع نیاز شهری می توان نیاز دیگر شهروندان را برآورده ساخت با استفاده از روش های کار آمد در بخش صنایع 40 تا 80 درصد در کشاورزی 10 تا 15 درصد و در شهرها تا 30 درصد کاهش داد.آب یکی از بزرگترین چالش های قرن حاضر است که می تواند سر منشاء بسیاری از تحولات مثبت و منفی جهان قرار گیرد .
96/5 درصد از کل آب کره زمین در دریاها و اقیانوسها و مابقی 1/7 درصد در سفره های زیر زمینی 1/7 درصد در یخچالها ی قطبی و 1/0 درصد در سطح است. از این 1/0 درصد آب در سطح 12900کیلو متر مکعب یا حدود یک صد هزارم کل آب کره زمین در اتمسفر است. 2/5 درصد از کل آب های زمین شیرین است که حدود 68/6 درصد آنبهصورتجامددریخچالهایقطبیوقلهکوههاقراردارد. 15 درصدرزیرزمیندرعمق 600 متریو15 درصددرعمقبیشاز 600 متریقرارگرفتهاست. 0/006 درصدازکلآبهایشیریندررودخانههاجاریاستوآبهایبیولوژیکی 0/003 درصد در اندام حیوانات و گیاهان قرار گرفته است. بنابراین بین توان تامین آب و شدت تقاضا در جهان خلاء ای وجود دارد که بحران آفرین است. هنگامی که این عدم تعادل با مجموعه راهکارهای مدیریتی قابل مهار نباشد زبان مفاهمه در بخش آب به زبان مخاصمه تغییر مکان خواهد داد چه در بعد محلی و چه در بعد ملی و جهانی. طبق آخرین برآورد های یونسکو و فائو از چرخه آب در کره زمین نشان می دهد که متوسط بارندگی سالانه ایران 251 میلیمتر است که اختلاف قابل توجهی با متوسط بارندگی هر یک از قاره ها دارد و تنها با بارندگی کشور های نیمه خشک و صحرایی برخی از قاره ها قابل مقایسه است.
متوسطبارندگیدرتمامیخشکیها:831میلیمترمتوسطبارندگیدرآسیا :732میلیمترمتوسط
سالانهریزشهایجویدرایران 413میلیاردمترمکعبایندرحالیاستکهوسعتایران1/1درصدمساحتخشکیهاو 3/35 درصدمساحتقارهآسیااست. حجمریزشهایکشورتنها 0/37 درصدازکلریزشهایجویخشکی های کره و 1/29 درصد حجم بارشهای قاره آسیا است. متوسط سالانه تبخیر واقع در ایران حدود 70 تا 71درصد بارندگی سالانه برآورد شده که تنها قاره آفریقا با 79 درصد و استرالیا با 80 درصد تبخیر در شرایط نامساعدنزولی هم نسبت با ایران می باشند.آب برای زندگی ضروری است و منبع کلیدی برای سلامتی انسانها می باشد .حدود2/1 میلیارد انسان در جهان به آب شرب قابل اطمینان دسترسی ندارند. اجلاس جهانی توسعه پایدار درسال2002 اجرایی نمودن اهداف و برنامه ریزی های کنفرانس ریو را در دستور کار قرار داد و پنج محور آب انرژیسلامت کشاورزی و تنوع زیستی WEHAB را به عنوان عناوین اصلی برگزید.سال 2003 میلادی با نام سالجهانی آب های شیرین بیانگر اهمیت آب به ویژه آب های شیرین در حیات بشر و سایر جانداران و استفاده بهینه وپایدار از این منابع است.
(( ما در ایران با دارا بودن مرز های آبی در شمال و جنوب کشور از منابع با ارزشی برخورداریم . ))
ایران دارای 6 حوزه آبریز اصلی و 31 حوزه آبریز فرعی است و متوسط دامنه تغییرات بارندگی در نقاط مختلف
ایران بین 2000 میلیمتر در حوالی تالش تا کمتر از 51 میلیمتر در دشت کویر است . حدود 72 درصد بارندگیسالانهکشور به میزان 296 میلیارد متر مکعب به صورت تبخیر از دسترس خارج می گردد میانگین میزان آبورودی به کشور از طریق رودخانه های مرزی سالانه حدود 8 میلیارد متر مکعب است و میزان جریان سطحی ناشی از تخلیه چشمه ها سالانه حدود 10/7 میلیارد متر مکعب برآورد شده و در مجموع کل جریانهای سطحی رودخانه های کشور حدود 99/7 میلیارد متر مکعب در سال و جمع تغذیه سفره های آب زیرزمینی حدود 51 میلیارد متر مکعب در سال است. از کل جریان حاصل از باران موثر حدود 36 میلیارد متر مکعب در دشت ها نفوذ کرده و 81 میلیارد متر مکعب به صورت جریان سطحی به رودخانه ها جریان می یابد.
آب به عنوان یکی از عناصر اصلی توسعه پایدار از سه جنبه در توسعه پایدار حائز اهمیت است: الف)کالای مصرفی با اهمیت ب) کالای اساسی در فعالیت های اقتصادی و کشاورزی ج) عنصر حیاتی در کارکردهای زیست محیطیاز سوی دیگر چالش های بسیاری ناشی از وقایع طبیعی با منشا آب نظیر سیلاب ها و خشکسالی ها انسانها را تهدید می کند. دستیابی به توسعه پایدار بدون در نظر گرفتن توسعه در بخش آب اگر ناممکن نباشد،بسیار مشکل خواهد بود.
از اهداف مهم مطالعات منابع آب و به خصوص مطالعات هواشناسی و هیدرولوژی محاسبه میانگین بارش حوضه های آبریز بر اساس حداکثر بارندگی می باشد.بدین منظور پس از شناسایی ایستگاههای هواشناسی،آمار و اطلاعات آنها جمع آوری شده،سپس کنترل و برای یک دوره آماری مشخص،تطویل می گردد.با توجه به اینکه هدف تعیین حداکثر بارش محتمل در حوضه های آبریز و ترسیم خطوط همباران از روی آن می باشد،می توان به کمک میانگین بلند مدت ایستگاهها و تعیین PMP از روی آن،منحنی های همباران را رسم نمود.ترسیم منحنی های همباران PMP برای طراحی هیدرولوژیک سازه های ابی بسیار مهم است و می تواند برای مناطق فاقد آمار ، کمک قابل توجهی باشد ، از این جهت که بعد از ترسیم منحنی های همباران برای تمامی نقاط کشور ، مقادیرPMP قابل تخمین زدن خواهد بود.
مواد و روشها
برای این منظور،ابتدا مقادیر حداکثر بارندگی24 ساعته ایستگاههای با آمار بالای سی ساله بارندگی با استفاده از اطلاعات آماری سازمان هواشناسی کشور در اختیار قرار می گیرد.
پس از آن با استفاده از رابطه PMP=P+(K ) مقادیر PMP در ایستگاههای مختلف محاسبه می شود که در این رابطه ، P میانگین بارندگی24 ساعته بلندمدت ایستگاهها و δ انحراف معیار می باشد. همچنین K ضریبی ثابت است که معمولا بین 15 تا 20 در نظر گرفته می شود.
در آخر با استفاده از نرم افزارهای SURFER وGIS و با در دست داشتن طول و عرض جغرافیایی ایستگاهها و مقادیر PMP آنها، منحنی های همباران رسم می شود.
در این بخش، نتایج محاسبات مربوط به 46 شهر در کل کشور که دارای آمار بارندگی 24 ساعته بالای 30 سال هستند، به صورت جدول حاوی سالهای بارندگی،حداکثر بارش24 ساعته مربوط به آن سال، مقادیر میانگین بارندگی بلند مدت ایستگاهها،مقدار عدد ثابت K ،انحراف معیار و در آخر مقدار PMP مربوط به هر ایستگاه ارائه می شود.شایان ذکر است که در این مقاله اطلاعات دو شهر رامسر با بیشترین بارندگی و بم با کمترین بارندگی به عنوان نمونه از بین 46 شهری که مورد بررسی قرار گرفته است، آورده شده است.همچنین در این بخش جداول و نمودارهای مربوط به میانگین بارش 24 ساعته و PMP ،46 ایستگاه مورد بررسی قرار گرفته، نیز ارائه می شود.در آخر آنالیز صورت گرفته توسط دو نرم افزار SURFER وGIS به صورت ترسیم خطوط همباران بر روی نقشه ایران نیز در این بخش ارائه گردیده است.
