پایان نامه سال 1388
رواناب ذوب برف به نهرها
در تمام دنیا، ذوب برف قسمت بزرگی از جابجایی آب در طبیعت است. در اقلیم سردتر بخش زیادی از جریان چشمه‌ها و جریان رودخانه‌ها از ذوب برف و یخ میباشد. هنگام سیلاب، ذوب سریع برف باعث لغزش زمین و جریان‌های غلیظ می‌شود.
راه مناسب برای فهم تأثیر ذوب برف بر جریان رودخانه‌ها نگاه کردن به آبنمود یا هیدروگراف زیر است که جریان متوسط روزانه (میانگین جریان در هر روز) برای چهار سال در رودخانه‌ی نورث فورک در محل سد نورث فورک در کالیفرنیای آمریکا نشان میدهد. هیدروگراف، نموداری است که نشان میدهد در هر زمان چه شدت جریانی آب در یک رودخانه در یک محل مشخص وجود دارد. ضمناً واحد شدت جریان مترمکعب در ثانیه (حجم در واحد زمان) میباشد. قله‌ی این نمودار که حداکثر شدت جریان را نشان میدهد به دلیل ذوب شدن برف میباشد. در فروردین ماه سال 2000 میلادی شدت جریان حدود 34 مترمکعب در ثانیه میباشد در صورتی که در مرداد ماه که تمام برف‌ها ذوب شده‌اند، جریان آب در رودخانه کاهش می‌یابد و به حدود 6/1 تا 1/2 متر مکعب در ثانیه می‌رسد.
جریان ناشی از ذوب برف در فصل‌های مختلف و سال‌های مختلف متفاوت میباشد. حداکثر جریان در سال 2000 را با حداکثر جریان در سال 2001 مقایسه کنید. به نظر می‌رسد که یک خشکسالی شدید در منطقه‌ی کالیفرنیا در سال 2001 اتفاق افتاده است. کمبود حجم ذخیره‌ی آب برف در زمستان کمتر از مقدار آب دردسترس در بقیه‌ی سال میباشد. این موضوع بر روی حجم آب داخل مخازن پایین‌دست تأثیر می‌گذارد و این موضوع نیز یعنی حجم آب کمتر برای کشاورزی، شرب و بهداشت مردم.
جریان آب سطحی (رواناب): آب بارندگی که بر روی سطح خاکی حرکت می‌کند و به رودخانه‌ها می‌روند
رواناب سطحی بارندگی روی سطح زمین میباشد
بسیاری از مردم فکر می‌کنند که بارندگی‌ها بر روی خشکی‌ها می‌ریزند، روی آنها جریان می‌یابند(رواناب) و به سمت رودخانه‌ها می‌روند و در نهایت به داخل اقیانوس‌ها تخلیه می‌شوند. اما واقعاً قضیه کمی پیچیده‌تر میباشد، چون‌که رودخانه‌ها دائم در حال گرفتن آب و دادن آب به زمین می‌باشند. اما به هرحال، باز هم بیشتر آب داخل رودخانه‌ها مستقیماً از بارندگی‌ها و رواناب آنها میباشد.
معمولاً بخشی از باران به زمین نفوذ می‌کند، اما وقتی باران به زمین کاملاً خیس یا غیر قابل نفوذ برخورد می‌کند، مانند جاده‌ی آسفالته و یا پشت‌بام خانه‌ها، شروع به جاری شدن در جهت ارتفاع کمتر خواهد کرد. در طی یک باران با شدت زیاد، شاید شما رگه‌های کوچک جریان آب را که به سمت سراشیبی می‌روند را دیده باشید. این شکل نشان میدهد که چگونه رواناب وارد یک نهر کوچک می‌شود. رواناب در این شرایط روی زمین لخت حرکت می‌کند و رسوب و دانه‌های خاک را نیز با خود حمل می‌کند و به داخل رودخانه می‌آورد (که برای کیفیت آب مناسب نیست). این رواناب راه خود را برای بازگشت به اقیانوس شروع کرده است.
مانند تمام اجزای دیگر چرخه‌ی آب ارتباط بین رواناب سطحی و بارندگی در زمان و مکان مختلف، متفاوت میباشد. تقریباً رگبارهای جنگل آمازون و صحرای جنوب‌غربی ایالات متحده همانند هم هستند اما الگوهای مختلفی از رواناب را ایجاد می‌کنند. رواناب‌های سطحی توسط عوامل هواشناسی، زمین‌شناسی و عوارض زمین (پستی‌ها و بلندی‌ها) متأثر می‌شوند. فقط حدود یک سوم بارندگی روی خشکی‌ها به نهرها و رودخانه‌ها می‌رسند و از آنجا به اقیانوس‌ها باز می‌گردند. دو سوم دیگر، تبخیر می‌شوند، تعرق پیدا می‌کنند و یا به داخل آب‌های زیرزمینی نفوذ می‌یابند. رواناب‌های سطحی همچنین توسط انسان‌ها برای موارد مختلف مصرف می‌شوند.
جریان آب: حرکت آب در رودخانه‌ها
دفتر بررسی‌های زمین‌شناسی ایالات متحده آمریکا از کلمه ”جریان آب“ به منظور حجم آب جاری در رودخانه‌ها، نهرها یا جوی‌ها استفاده می‌نماید.
اهمیت رودخانه‌ها
رودخانه‌ها نه تنها برای انسان‌ها ، بلکه برای زنده‌ماندن همه چیز و در همه جا مهم هستند. رودخانه‌ها نه تنها برای تفریح کردن بلکه برای تأمین آب شرب، آبیاری کشاورزی، تولید برق، حمل و نقل رودخانه‌ایی (مثل رودخانه کارون)، تهیه‌ی غذا و حمل آلودگی‌ها (که خوشبختانه یک قسمت از این آلودگی‌ها را می‌توانند پالایش کنند) مورد استفاده قرار می‌گیرند. رودخانه‌ها برای همه نوع گیاهان و جانوران مهم هستند. رودخانه‌ها به آب‌های زیرزمینی نیز از طریق نفوذ آب از بستر خود کمک می‌کنند تا همیشه آب کافی داشته باشند.
حوزه‌های آبریز و رودخانه‌ها
وقتی که در مورد رودخانه‌ها فکر می‌کنید، خیلی مهم است که در مورد حوزه‌های آبریز نیز فکر کنید. حوزه‌ی آبریز چیست؟ هر جا که هستید بایستید و به سمتی نگاه کنید که هنگام بارندگی آب روی زمین به همان سمت می‌رود. با این‌کار شما در یک نقطه‌ی حوزه‌ی آبریز (از نوع شهری) نزدیک به خانه خود هستید و به سمت نقطه‌ی انتهایی نگاه می‌کنید. حوزه‌ی آبریز بخشی از یک خشکی است که تمام آب بارش یافته و یا آب جاری شده در این خشکی به یک نقطه‌ی انتهایی برسند. حوزه‌ی آبریز می‌تواند به کوچکی یک جای پا و یا به بزرگی یک کشور باشد. حوزه‌ی آبریز مرکزی ایران حدود دو سوم کل ایران را دربر می‌گیرد. همچنین یکی از حوزه‌های آبریز در استرالیا کمی از کل مساحت ایران کوچک‌تر است. هر حوزه‌ی آبریز بزرگ از چندین حوزه‌ی آبریز کوچک تشکیل شده است. حوزه‌های آبریز مهم هستند چراکه جریان آب و کیفیت آب یک رودخانه به تمام اجزای داخل حوزه‌ی آبریز و تأثیر انسان‌ها در آن دارد. با آنچه که تعریف شد، می‌توان به این نتیجه رسید که داخل حوزه‌های آبریز جاده‌ها، جنگل‌ها و حتی شهر‌ها نیز قرار دارند. مثلاً شهر تبریز داخل حوزه‌ی آبریز آجی‌چای (تلخه رود) میباشد و یا اهواز داخل حوزه‌ی آبریز رودخانه‌ی کارون میباشد.
جریان رودخانه‌ها دائماً تغییر می‌کنند
جریان آب دائماً در حال تغییر است، روزانه و حتی دقیقه به دقیقه این تغییر ادامه دارد. البته، مهمترین عامل در این تغییرات رواناب ناشی از بارندگی میباشد. بارندگی باعث خواهد شد تا آب داخل رودخانه‌ها بالا بیاید و برعکس، فقط هنگامی سطح آب در داخل یک رودخانه بالا می‌آید که در نقاط مرتفع و بالایی یک حوزه‌ی آبریز، بارندگی شده باشد. تقریباً می‌توان گفت که اندازه‌ی رودخانه‌ها بستگی به اندازه‌ی حوزه‌ی آبریز آنها دارد. رودخانه‌های بزرگ، حوزه‌های آبریز بزرگ دارند؛ رودخانه‌های کوچک نیز حوزه‌های آبریز کوچک‌تر دارند. به همین صورت، ابعاد مختلف رودخانه‌ها در برابر بارندگی‌ها نیز عکس‌العمل مختلف دارند. رودخانه‌های بزرگ افزایش و کاهش سطح آب آرام‌تری نسبت به یک رودخانه‌ی کوچک‌تر دارند. در یک حوزه‌ی آبریز کوچک، سطح آب در رودخانه در عرض چند ساعت و یا حتی چند دقیقه افزایش و کاهش می‌یابد. اما در رودخانه‌های بزرگ، روزها طول خواهد کشید تا سطح آب بالا بیاید و روزها نیز باید سپری شود تا سطح آب به حالت اولیه خود برگردد.
ذخیره‌ی آب شیرین: آب شیرین روی سطح زمین وجود دارد
یکی از بخش‌های مهمی که در چرخه‌ی آب وجود دارد و برای حیات انسان‌ها ضروری است، آب شیرین موجود بر روی سطح زمین است. می‌گویید نه؟! خوب کافیست که از همسایه‌تان، از یک گوجه فرنگی، از یک ماهی قزل‌آلا و بالاخره از یک پشه‌ی مزاحم بپرسید که رودخانه‌ها چقدر مهم هستند!! جریان آب سطحی شامل نهرها، آبگیر‌ها، دریاچه‌ها، مخازن (دریاچه‌های ساخته دست بشر) و آب شیرین داخل تالاب‌ها هستند.
میزان آب داخل رودخانه‌ها و دریاچه‌ها با توجه به ورود و خروج آب آنها، متفاوت میباشد. ورودی آب به آنها می‌تواند از بارش، رواناب‌های سطحی اطراف، نشت آب از آب زیرزمینی به آب سطحی و انشعاب‌های وارد شده به رودخانه در مسیر آن باشد. خروجی‌های آب از دریاچه‌ها و رودخانه‌ها نیز عبارتند از تبخیر و ورود آب به آب‌های زیرزمینی. همچنین انسان نیز برای مصارف مختلف آب را مورد بهره‌برداری قرار میدهد. از طرف دیگر محل آب‌های سطحی نیز در طول زمان و مکان دچار تغییر می‌شود.
آب‌های سطحی برای ادامه‌ی زندگی
همان‌طور که در عکس دلتای نیل در مصر دیده می‌شود، زندگی می‌تواند حتی در صحرا با حضور آب سطحی (و یا زیرزمینی) شکوفا شود. آب روی زمین حقیقتاً باعث پایداری و ثبات زندگی خواهد شد. وقتی آب سطحی به سمت پایین حرکت می‌کند، باعث ورود آب به آب زیرزمینی خواهد شد و آبخوان‌ها به وجود می‌آیند. شاید فکر کنید که ماهی‌ها می‌توانند در آب شور دریاها زندگی کنند و نیازی به آب شیرین ندارند ولی اگر آب شیرین به اقیانوس‌ها بازنگردد، به‌دلیل تبخیر، آب اقیانوس‌ها آن‌قدر شور خواهد شد که حتی دیگر ماهی‌ها نیز قادر به ادامه‌ی حیات نخواهند شد.
آب شیرین به طور نسبی در دنیا کمیاب است. فقط حدود 3 درصد از کل آب‌های دنیا آب شیرین هستند و دریاچه‌ها و تالاب‌های آب شیرین در دنیا فقط حدود 29/0 درصد از آب‌های شیرین در دنیا را تشکیل می‌دهند. 25 درصد از کل آب شیرین در دنیا در دریاچه‌ی بایکال در جنوب سیبری و در روسیه میباشد. 25 درصد دیگر آب شیرین در دنیا در دریاچه‌ی بزرگ ( که شامل دریاچه‌های هورون، میشیگان، سوپریور، اری و اونتاریو میباشد) در مرز ایالات متحده و کانادا ذخیره شده است. رودخانه‌ها تنها 006/0 درصد از کل آب شیرین در دنیا را شامل می‌شوند. با این شرایط می‌توان تصور کرد که زندگی روی زمین زنده به چیزی است که فقط یک قطره در یک دیگ است!
نفوذ: حرکت به سمت پایین آب از سطح زمین به زیرزمین
آب زیرزمینی از بارندگی شروع می‌شود
در هرجایی از دنیا، بخشی از آب که به شکل باران و برف بارش می‌یابند به سطح زیرین خاک و سنگ نفوذ می‌یابند. مقدار این نفوذ بستگی به عوامل متعددی دارد. نفوذ آب به درون یخ‌های گرینلند تقریباً صفر است، در صورتی‌که در عکس بالا دیدید که یک نهر به شکل کامل داخل یک غار نفوذ می‌کند.
بخشی از آبی که نفوذ می‌کند در لایه‌ی سطحی کم عمق می‌ماند و ممکن است به درون یک نهر یا رود نشت پیدا کند. بخش دیگری از آب ممکن است به اعماق پایین‌تر برود و آبخوان‌های زیرزمینی را تغذیه نماید. اگر آبخوان‌ها به اندازه کافی متخلخل باشند که آب بتواند به داخل آنها نفوذ کند، مردم می‌توانند با حفر چاه از آب این آبخوان‌ها استفاده نمایند. آب می‌تواند مسافت زیادی را در زیر زمین سفر کند و به‌عنوان ذخیره‌ی آب زیرزمینی برای مدت طولانی بدون بازگشت به سطح زمین و یا نشت به یک بدنه‌ی آبی دیگر مثل اقیانوس‌ها و یا رودخانه‌ها به حساب آید.