مطالب آموزشی مهندسی عمران گرایش آب و فاضلاب
مطالب آموزشی مهندسی عمران – آب و فاضلاب
1-تبخیر | تبخیر از سطوح آزاد آبی
2-وضعیت آب در جهان
3-منابع آب در کره زمین | آب‌های نفوذی | آب سبز | آب آبی | آب خاکستری
4-چرخه آب
1-تبخیر | تبخیر از سطوح آزاد آبی
تبخیر
تبخير فرآيندي است كه در نتيجه آن آب از خاك و توده هاي آب موجود در كره زمين به اتمسفر باز مي گردد.
اهميت تبخير از آنجا آشكار ميشود كه سالانه ميليون ها مترمكعب آب هاي شور و شيرين موجود در درياها و درياچه هاي طبيعي و درياچه هاي مصنوعي سدها و غیره تبخير يافته و به هدر مي روند. انجام فرآيند تبخير در درياچه ها و مخازن سبب تغيير در فرآيند گردش هيدرولوژيكي آب در طبيعت آن منطقه مي شود.
اين موضوع باعث تغيير شديد در اكوسيستم هاي درياچه و افزايش شديد در غلظت آب نمك درياچه مي گردد. تبخير، مولفه لازم در هر ارزيابي بيلان آبي براي برنامه هاي مختلف منابع آب، طراحي، بهره برداري و مباحث مديريتي شامل هيدرولوژي، كشاورزي، جنگلداري، آبياري، پيش بيني جريان رودخانه، و مطالعه و مدلسازي اكوسيستم درياچه است.
اين پديده در ميان مولفه هاي چرخه هيدرولوژيكي، شايد دشوارترين آن ها به دليل فعل و انفعالات پيچيده ميان مولفه هاي سيستم خاك گياه اتمسفر مي باشد.
تبخیر از سطوح آزاد آبی
تبخیر از سطوح آب آزاد کاربرد های متعددی دارد . تبخیر از دریاچه ها، مخازن و برکه ها در بهره برداری بهینه از منابع آب مؤثر است. در تبخیر از حوضچه های تبخیر و استخرهای خورشیدی برای طراحی این سیستم ها حائز اهمیت است.
به طور کلی از چهار روش برای تخمین تبخیر استفاده می شود:
الف) روش های تجربی که از پارامترهای هواشناسی استفاده کرده و عموما بر پایه قانون دالتون می باشد.
ب) روش بیلان آب که بستگی به تخمین جریان ورودی و خروجی دارد.
ج) روش بیلان انرژی که نیازمند تعیین تمامی اجزای موجود در رابطه با موازنه انرژی می باشد.
د) روش های ترکیبی برای تخمین تبخیر.
در استفاده از روش های تجربی عوامل بی شماری وجود دارند که می بایستی در تخمین تبخیر از سطح آزاد آب مد نظر قرار گیرند. در این میان مهم ترین عوامل شامل سطح، عمق آب و شرایط محیط اطراف می باشد. معمولا هر چه سطح از وسعت بیشتری برخوردار باشد، میزان تبخیر کمتر خواهد شد.
آب افزوده شده به هوا طی فرایند تبخیر ماهیت هوا را نیز تغییر می دهد.
عمق بر دمای آب تأثیر میگذارد و بخصوص عمق های بیشتر موجب سیکل های سالانه دمای آب می شود که از سیکل دمای هوا عقب تر می باشند. میزان تبخیر از سطح آبها معمولا در مناطق خشک، بویژه در مناطقی که جریانهای افقی انتقال حرارت به میزان قابل ملاحظه ای وجود دارد، نسبت به مناطق مرطوب بیشتر خواهد بود.
2- وضعیت آب در جهان
ذخایر آب شیرین فقط ۲٫۸ درصد حجم ذخاير آب هاي سطح زمين را شامل مي شود. ۲۲٫۸ درصد از آب شيرين بصورت آب هاي زیرزمینی و ۰٫۵ درصد این آب به صورت سایر آب ها است. در نهايت مي توان گفت كه سهم آب شيرين رودخانه ها و درياچه ها كه منابع اصلي قابل استفاده براي انسان هستند، ۰٫۰۰۳ درصد از كل منابع آب جهان است.
چنين محدوديتي در منابع آب شيرين سالم، لزوم بازبيني و نگرش دقيقتر در مصرف اين منابع ارزشمند را صد چندان نموده و حفاظت از آن را در اولويت برنامه هاي ملي و بين المللي قرار مي دهد. اما آنچه كه در واقعيت وجود دارد آن است كه در چند سال اخير و با افزايش جمعيت و تغيير الگوهاي زندگي، ميزان مصرف آب در جهان رشد چشمگيري يافته است.
در سال ۱۹۹۰ کل آب استحصال شده برای مصرف ۹٫۳ درصد کل روان اب های سطحي را تشكيل مي داده است كه حدود ۵٫۲ درصد آن را آب مصرفی غیر قابل بازيافت تشكيل داده است. در سال ۲۰۰۰ اين نسبت ها به ترتيب به ۱۱٫۶ و ۶٫۵ درصد رسيده است.
آنچه كه در حقيقت منابع آب را در بسياري از كشورها آسيب پذير كرده بيشتر به مديريت ضعيف عرضه و تقاضا بستگي دارد تا به كمبود واقعي آب، به طوري كه كشورهايي كه براي بهبود دسترسي به آب و بهداشت تلاش هايشان را متمركز كرده اند، پيشرفت هايي نموده اند.
3-منابع آب در کره زمین | آب‌های نفوذی | آب سبز | آب آبی | آب خاکستری
منابع آب در کره زمین
منابع آب موجود در کره زمین به سه بخش زیر قابل تقسیم هستند:
اقیانوس ها و دریاها
آب های موجود در خشکی
آب موجود در اتمسفر
بیشترین مقدار آب در اقیانوس ها و دریاها ۶/۹۷ درصد میباشد. اقیانوس ها و یخ، ۶/۹۹ درصد ذخیره آبی را تشکیل مي‌دهند، که قابلیت مصرف مستقیم برای بشر را ندارند. مقدار آب در سطح قاره‌ها (آب های داخلی) در حدود ۴/۲ درصد است. دریاچه‌ها، مخزن و منشا آب در طبیعت هستند. آب‌هایی که به سطح زمین می‌رسند، عبارتند از:
تبخيري
جاري
آب های نفوذی (سفره های زیرزمینی)
برف و یخ (یخچال)
آب های فسیلی (مدت زمان طولانی در دل زمین باقی مانده و در حفاری های نفتی خود را نشان می‌دهند).
دو منبع آب شیرین در اقیانوس‌ها وجود دارد که شامل موارد زیر می باشد:
یخ‌های قطب شمال و جنوب ( استفاده از اینها مقرون به صرفه نیست).
بارش در سطح اقیانوس‌ها.
آب‌های نفوذی
آب‌هاي سطحی آب هایی هستند که در چرخه هیدرولوژی شرکت میکنند و در عمق کمتر از ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ متری زمین قرار دارند.
آب‌های فسیلی آب‌هایی هستند که در گردش آب حضور فعال ندارند و توقف طولانی مدت در اعماق زمین دارند. به عنوان مثال در چشمه‌های آب گرم معدنی می توان از طریق تعقیب عناصر رادیواکتیو به وضیعت آب‌های فسیلی پی برد. مهمترین منبع آب برای بشر بخشی از آب زیرزمینی است که تشکیل دریاچه غاری شکل را می‌دهد.
آب سبز
آبی که به صورت رطوبت در مناطق غیراشباع خاک ذخیره شده و منشاء آن بارندگی است، آب سبز می‌گویند. این واژه برای اولین بار توسط فالکنمن (۱۹۹۵) معرفی شد تا بتوان با تفکیک آن از آب آبی، با تقسیم‌بندی مناسبی از منابع آب، راحت‌تر آن را مدیریت کرد.
آب سبز یکی از منابع مهم تأمین آب مورد نیاز گیاهان، بالاخص در اراضی دیم میباشد. مقدار آب سبزی که گیاه برای رشد و نمو مصرف نموده و در بافت گیاه ذخیره یا طی فرآیند تعرق از دست می‌دهد بعنوان آب سبز مجازی شناخته می‌شود.
آب آبی
آبی که در رودخانه‌ها، پشت سدها، دریاچه‌ها، آب‌های سطحی و آبخوان‌های زیرزمینی وجود دارد، آب آبی نامیده می‌شود. بنابراین آب آبی مجازی عبارت است از حجم آب سطحی یا زیرزمینی که طی فرآیند تولید کالا و یا خدمات، بطور مستقیم یا غیرمستقیم مصرف می‌شود.
آب خاکستری
آبی که در چرخه تولید یک محصول یا کالا آلوده می‌شود را آب خاکستری می‌نامند. برخی از تولیدات صنعتی در چرخه تولید نیازمند حجم معینی آب برای رقیق کردن مواد شیمیایی، شستشو یا اهداف دیگر هستند. این‌گونه آب‌های آبی که پس از مصرف به پساب‌های شیمیایی و صنعتی تبدیل می‌شوند و معمولاً تهدیدکننده محیط زیست نیز بشمار می‌آیند را آب خاکستری می‌نامند. به تعبیر دیگر، فاضلاب‌ها و پساب‌ها را می‌توان جزو آب‌های خاکستری طبقه‌بندی کرد. آن مقدار از آب خاکستری که در بخش کشاورزی به مصرف گیاه می‌رسد، و یا در بخش صنعتی بعنوان پساب دفع می‌شود را آب خاکستری مجازی می‌نامند.
4-چرخه آب
چرخه آب از انرژی خورشیدی نیرو می گیرد، کلیه حرکات آب از اقیانوس به اتمسفر (به صورت تبخیر) و در آنجا دوباره به اقیانوس را به شکل رواناب رودخانه ها و جویبارها و جریان آب های زیر زمینی در خود دارد. چرخه آب تقریبا تمامی منابع آب را تامین می کند.
حدود ۹۷ درصد ذخایر آب در جهان در اقیانوس ها، ۲ درصد آن در یخچال ها و کوه های یخ است. فقط کمتر از ۱ درصد آن در اتمسفر به صورت بخار آب جای گرفته است. تمامی آب موجود روی کره زمین ابتدا از جدا شدن بخار آب از ماگما حاصل شده است.
تخریب پوشش گیاهی و قطع جنگل باعث حجم زیاد هرز آب می گردد، که سبب افزایش خاک‌های معلق و رسوب گذاری شدید می‌شود. مجموعه ذخایر آبی موجود درکره زمین را هیدروسفر یا کره آبی می‌گویند. مرحله آب شیرین در چرخه آب وابسته به همان بخشی از آب است که در اتمسفر زمین قرار دارد. گرچه در هر لحظه فقط بخشی بسیار اندک از آب در خشکی فعال است، اما همین مقدار از نظر انتقال مواد شیمیایی، شکل دادن به زمین ها، هوازدگی سنگ ها، انتقال و بجاگذاری رسوبات و فراهم آوردن منابع آب اهمیت دارد.
سخن پایانی
جهت دریافت مشاوره پروژه رشته ی مهندسی عمران میتوانید همه روزه با کارشناسان مجموعه تماس حاصل نمایید . گروه تحقیقاتی ایران سرچ آماده ارائه خدمات رسانی به شما بزرگواران میباشد .
شماره تماس جهت مشاوره رایگان:
021-26156643 021-2647219
