معرفی رشته آب شناسی ( هیدرولوژی )

دروس امتحانی برای کنکور ورودی کارشناسی ارشد :

۱- زبان عمومی و زبان تخصصی  ۲-سنگ شناسی (آذرین ـ رسوبی ـ دگرگونی ) و پترولوژی ۳- زمین شناسی ایران  ۴-زمین شناسی ساختمانی   ۵-چینه شناسی  ۶-زمین شناسی اقتصادی۷-زمین شناسی نفت ۸- ژئوشیمی ۹-رسوب شناسی ۱۰-دیرینه شناسی (ماکرو ومیکرو فسیل )۱۱-آب های زیر زمینی ۱۲-زمین شناسی مهندسی

آبشناسی                                                  (2-2-1-2-0-0-0-0-0-0-3-0)

 آشنايي با رشته آب شناسي hydrology :
هيدرولوژي يا آب شناسي از دو کلمه Hydro به معني آب و Logos به معني شناسايي گرفته شده است. هيدروژئولوژي دانشي است که از آب هاي زيرزميني بحث مي کند و به عنوان شعبه اي از زمين شناسي ، منشأ ، ترکيب ، خواص ، کيفيت ، گسترش و حرکت آب را در داخل قشرهاي زمين مورد مطالعه قرار مي دهد. هيدرولوژي علمي است که در مورد پيدايش خصوصيات و نحوه توزيع آب در طبيعت بحث می‌کند ولي عملا واژه هيدرولوژي به شاخه‌اي از جغرافياي فيزيکي اطلاق می‌شود که گردش آب در طبيعت را مورد بررسي قرار می‌دهد.انجمن علوم و فنون ايالات متحده تعريف زير را براي هيدرولوژي برگزيده است:
«هيدرولوژي علم مطالعه آب کره زمين است و در مورد پيدايش ، چرخش و توزيع آب در طبيعت خصوصيات فيزيکي و شيميايي آب ، واکنش‌هاي آب در محيط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می‌کند بنابراين ملاحظه می‌شود که هيدرولوژي در برگيرنده تمامي داستان آب است. »
تا جايي که تاريخ نشان می‌دهد اولين تجارب آب شناسي مربوط به سومريها و مصريها در منطقه خاورميانه است بطوري که قدمت سد سازي روي رودخانه نيل به 4000 سال قبل از ميلاد مسيح می‌رسد در همين زمان فعاليتهاي مشابهي در چين نيز وجود داشته است.
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 کند ماريوت با اندازه گيري سرعت و سطح مقطع جريان دبي رودخانه سن را در پاريس اندازه گيري کرد.
در قرن 18 مطالعات تجربي در زمينه‌هاي هيدرولوژي شکوفايي خاصي را پيدا کرد. بر اساس اين مطالعات بود که بسياري از اصول هيدروليکي پايه گذاري گرديد. از آن جمله می‌توان 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 کيفي به کمي سوق داده شده و اندازه گيري بسياري از پديده‌هاي هيدرولوژي امکان پذير گرديد. قرن 19 را می‌توان دوره طلايي هيدرولوژي دانست در اين زمان زمين شناسي نيز به عنوان يک علم تکميل کننده در آبهاي زيرزميني وارد گرديد. قانون دارسي و فرمولهاي دو پوئي- تيم (Dmpmit-Thiem) نمونه‌اي از پيشرفت‌هاي آبهاي زيرزميني همراه با هيدرولوژي می‌باشد. در زمينه هيدرولوژي آبهاي سطحي نيز بخصوص به هيدرومتري توجه فراواني مبذول گرديد. فرمولهاي فرانسيس در مورد سرريزها ، گانگيه (Gangmillet) کوته (kmtter) و مانينگ (Manning) درباره جريان آب در کانالهاي 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 تکامل زيادي برخوردار نبود.در اواخر قرن 19 و بخصوص در 30 سال اول قرن 20 صدها فرمول تجربي پيشنهاد گرديد که می‌بايست ضرايب و پارامترهاي آنها بر اساس قضاوت و تجربه بدست می‌آمده و براي حل اين مشکل در بسياري از کشورها موسسات و انيستيتو‌هاي تحقيقي در زمينه هيدرولوژي تاسيس گرديد. در اين دوره دانشمندان زيادي ظهور کردند از جمله می‌توان در سال 1932 شرمن (Sherman) نظريه روش هيدروگراف واحد براي تخمين رواناب پيشنهاد کرد.
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 که اکثر فرمولها و روشهاي تجربي در قالب رياضي در رد تجزيه و تحليل قرار گرفت.

 کاربردهاي هيدرولوژي:
امروزه اين علم در طراحي و طرز عمل سازه‌هاي هيدروليکي نظير سدهاي ذخيره‌اي و انحرافي ، کانالهاي آبياري و زهکشي و پل ، مهندسي رودخانه و کنترل سيلاب ، آبخيزداري ، جاده سازي ، طراحي تفرجگاه مسائل بهداشتي و فاضلاب شهري و صنعتي و زمينه‌هاي زيست محيطي بطور گسترده‌اي مورد استفاده قرار می‌گيرد. هر سال به سطح خشکيهاي کره زمين حدود 110000 کيلومتر مکعب آب بصورت نزولات جوي فرو می‌ريزد در عوض 70000 کيلومتر مکعب آن بصورت تبخير خارج می‌شود. تفاوت اين دو رقم 40000 کيلومتر مکعب است که منابع تجديد شونده آب را تشکيل می‌دهند. مقدار سرانه آب تجديد شونده در سطح دنيا رقمي حدود 7400 متر مکعب در سال براي هر نفر است. اما اين مقدار بطور يکنواخت تقسيم نشده است.
متخصصان هيدرولوژي رقم 1000 متر مکعب در سال براي هر نفر را مرز کم آبي يک کشور تعيين کرده‌اند. اين رقم در مصر 30 در قطر 40 در ليبي 160 در عربستان 140 متر مکعب در سال براي هر نفر برآورد شده است. همگي جز کشورهاي کم آب محسوب می‌شوند. در ايران اين سرانه 1500 متر مکعب در سال تخمين زده شده است. با اين حساب نمی‌توان ايران را يک کشور کم آب تلقي کرد. يکي از راههاي سازگاري با خشکي استفاده بهينه از منابع آب است. بايد سعي کرد که تا حد امکان از ريزشهاي جوي ، جريان آبهاي سطحي و منابع زيرزميني به نحو مطلوب استفاده شود و اين کار عملي نخواهد بود مگر با شناخت پديده‌هاي هيدروليکي.
واقعيت‌هاي مربوط به اين اقيانوس يکپارچه بسيار جالب‌توجه است. مساحت کل اين اقيانوس 363 ميليون کيلومتر مربع است و بيشتر از 70 در صد سطح کره زمين را پوشانيده است. حجم اين اقيانوس با توجه به اينکه عمق متوسط اقيانوسها 7/3 کيلومتر است، در حدود 1340 ميليون کيلومتر مکعب است. يعني برابر با 15/0 حجم کل سياره زمين است. اين اقيانوس در برگيرنده 2/97 درصد H2O زمين است و چون در هر سال 3300000 کيلومترمکعب از آب اقيانوس تبخير می‌شود و سپس به صورت باران يا برف بر زمين می‌بارد، در نتيجه چنين بارشهايي در حدود 8250000 کيلومترمکعب آب شيرين در زير قاره‌ها و در حدود 1250000 کيلومتر آب شيرين در درياچه‌ها و رودخانه‌ها گرد آمده است.

 زيرشاخه‌هاي هيدرولوژي:

»» آب-هواشناسي (Hydrometeorology): کاربرد هواشناسي را در مسائل هيدرولوژي مورد بررسي قرار می‌دهد. به عبارت ديگر هيدرومتئورولوژي را می‌توان علمي دانست که درباره مسائل مشترک بين هواشناسي و هيدرولوژي بحث می‌کند.

»» درياچه شناسي (Limnology) :علم مطالعه آبهاي داخل خشکي (درياچه‌ها و برکه‌ها و ...) است در اين رابطه خصوصيات فيزيکي ، شيميايي ، و بيولوژيکي آب توده‌هاي آب موجود در داخل خشکيها مورد مطالعه قرار می‌گيرد.

»» يخ شناسي (Cryology) : يخ شناسي علمي است که در آن خصوصيات مختلف آب در حالت جامد (برف يا يخ) بررسي می‌شود. به زبان ديگر کرايولوژي علم يخ شناسي و بررسي يخچالهاست هرچند يخچال شناسي نيز امروزه خود علم جداگانه‌اي را تشکيل می‌دهد.

»» آب شناسي آبهاي زير زميني (geohydrology) :علم مطالعه آبها در زير زمين است که در مقابل آن علم مطالعه آب در سطح زمين که هيدرولوژي آبهاي سطحي گفته می‌شود قرار دارد. غالبا دو واژه ژئوهيدرولوژي و هيدروژئولوژي باهم اشتباه می‌شوند. اما در اولي تکيه بر هيدرولوژي و در دومي تکيه بر زمين شناسي می‌باشد. در فارسي براي مطالعه آب در زير زمين از واژه هيدروژئولوژي استفاده می‌شود.

»» رودخانه شناسي (Potamology) : مسائل مربوط به جريان آب در رودخانه را مورد بررسي قرار می‌دهد در اين رابطه تاکيد بر جنبه‌هاي فيزيکي موضوع است تا بيولوژيکي آن.

»» آب نگاري (Hydrography): علم مطالعه وضعيت و خصوصيات فيزيکي آب بخصوص در رابطه با مسائل کشتيراني . مطالعه جزر و مد در درياهاي آزاد و نوسانات سطح آب و نيز موج شناسي در قلمرو اين علم قرار دارد.

»» آب سنجي (Hydrometry) : علم اندازه گيري آب و مسائل مربوط به آن می‌باشد، در واقع اين علم سنجشهاي مختلف مرکز آب ، مقادير جريان و موارد مشابه به آن را در برمی‌گيرد.

»» اقيانوس سنجي (Oceanolography) :در علم اقيانوس سنجي خصوصيات فيزيکي ، شيميايي ، بيولوژيکي و ديگر ويژگيهاي اقيانوس و درياهاي آزاد مورد مطالعه قرار می‌گيرد. اين علم خود بخشي از دانش وسيع اقيانوس شناسي (Oceanology) به شمار می‌ايد.