مقاله در مورد هیدرولوی (باران )

باران

دید کلی

همه ابرها ذرات آب یا کریستالهای یخ را با خود حمل می‌کنند، اما این ذرات بسیار کوچکتر از آن هستند که به زمین ببارند. اگر ارتفاع ابرها بیشتر شود ، هوای سردتر ، باعث فشرده‌تر شدن بخار آب می‌شود و این ممکن است برای شکل دادن باران ، تگرگ یا برف مناسب باشد. باران آبی است که پس از سرد شدن بخارهای جوی بوجود آمده و بر زمین می‌‌ریزد. در زبان پهلوی بدان واران (waran) می‌‌گفتند.

باران سنجی با استفاده از امواج

تحقیقات یک دانشمند و همکارانش نشان می‌دهد که می‌توان مقدار ریزش باران را اندازه گرفت و حتی امیدوارانه با استفاده از اطلاعاتی که شرکتهای تلفن همراه از این افت و خیزها جمع آوری کرده‌اند، بتوانند مدلهای خیلی دقیقتری برای آب و هوای کره زمین تهیه کنند. اصل پدیده ، چیز تازه‌ای نیست و در واقع همه خیلی خوب می‌دانند که بارش باران روی مخابره سیگنالهای تلفن همراه تأثیر می‌گذارد: قطره‌های ریز آب موجود در هوا این سیگنالها را ضعیف می‌کند.

بطور دقیقتر ، این قطره‌ها بسته به اندازه‌شان

، شدت فرکانسهای خاصی از سیگنال را کاهش

می‌دهد و این پدیده ، آنقدر تأثیرگذار است

که در حال حاضر ایستگاههای مخابره امواج تلفن همراه ، بطور خودکار بسته به تغییر شرایط جوی ، شدت سیگنالهایشان را بالا و پایین می‌برند. حالا یک دانشمند نشان داده است که این بالا و پایین شدنها حاوی اطلاعات مهمی است که اتفاقاً به درد هم می‌خورد: او و گروهش توانستند با استفاده از افت و خیزهای مشاهده شده در شدت سیگنالهای مخابره‌ای بین ایستگاههای شهر در هنگام توفان مقدار بارش باران را هر ۱۵دقیقه محاسبه کنند.
این اطلاعات با اندازه گیری مستقیم ایستگاههای هواشناسی دو شهر مختلف همخوانی قابل قبولی دارد. البته این اولین باری نیست که از شدت سیگنالها چنین استفاده‌ای می‌شود. پیش از این سیگنالهای دریافتی از ماهواره‌های GPS هم برای اندازه گیریهای جوی مورد استفاده قرار گرفته بود: بسته به رطوبت و دمای هوا ، تأخیرهای کوچکی در زمان دریافت سیگنالها مشاهده می‌شود و این تأخیرها را می‌توان به اطلاعات آب و هوایی ترجمه کرد. حتی از خود سیگنالهای تلفن همراه هم قبلاً برای بیرون کشیدن اطلاعات متفاوت استفاده شده بود.
بعضی از محققان ، از جمله اریک هورویتز از شرکت مایکروسافت ، ایده استفاده از تعداد مکالمات تلفن همراه هر منطقه برای تخمین میزان ترافیک راههای شهری را مطرح کرده بودند، غیر از این در جریان درگیریهای سال ۱۹۹۹ در کوزوو ، خیلی‌ها فکر می‌کردند که صربها از روی اختلالات شبکه‌های تلفن همراه توانسته‌اند جنگنده‌های ضد رادار F -۱۱۷ نیروی هوایی آمریکا را ردیابی و یکی از آنها را سرنگون کنند. تحقیقات قبلی یکی از محققان دانشگاه اسکس هم استفاده پذیری این افت و خیزهای سیگنالی را برای اندازه گیری بارش ، نشان داده بود.اما طرحهای پیشنهادی او به نوع خاصی از ارتباط بین ایستگاههای تلفن همراه نیاز داشت. زیبایی و جذابیت تحقیقات این دانشمند در این است که به بازآرایی شبکه‌ها نیازی ندارد و از همان اطلاعات جمع آوری شده بوسیله شرکتهای تلفن همراه برای کسب داده‌های هواشناسی استفاده می‌کند. به عبارت دیگر مواد خام طرح وی کاملاً مجانی از آب در می‌آید. البته تا وقتی که شرکتهای ارتباطی در بودجه‌شان برای این اطلاعات ، ردیف تازه‌ای باز نکنند.
یکی از مشکلات جدی محیط زیست که امروزه بشر در اکثر نقاط جهان با آن درگیر است، باران اسیدی می‌باشد. باران اسیدی به پدیده‌هایی مانند مه اسیدی و برف اسیدی که با نزول مقادیر قابل توجهی اسید از آسمان همراه هستند، اطلاق می‌شود.

باران اسیدی

باران هنگامی اسیدی است که میزان PH آب آن کمتر از 5،6 باشد. این مقدار PH بیانگر تعادل شیمیایی بوجود آمده میان دی‌اکسید کربن و حالت محلول آن یعنی بی‌کربنات (HCO3) در آب خالص است. باران اسیدی دارای نتایج زیانبار اکولوژیکی می‌باشد و وجود اسید در هوا نیز بر روی سلامتی انسان اثر مستقیم دارد. همچنین بر روی پوشش گیاهی تأثیرات نامطلوبی می‌گذارد.

در چند دهه اخیر میزان اسیدیته آب باران ، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاح باران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است که به عنوان مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی باران می‌شوند؟ منشأ این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ می‌دهد؟
معمولا نزولات جوی به علت حل شدن دی‌اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 5.6 می‌باشد. پس نزولاتی که به مقدار ملاحظه‌ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی می‌شوند.

نماز باران

وقتى رحمت الهى (باران) قطع شود و چشمه‏ها و قناتها بخشکد و کمبود آب پدید آید، براى نزول رحمت الهى و آمدن باران ، نمازمى‏خوانند. نام این نماز ،نماز استسقاء ،یا نماز باران است. این نیز یک درس توحیدى و توجه دادن به قدرت و رحمت الهى است. خداوند مى‏فرماید:
«قل ارایتم ان اصبح ماؤکم غورا فمن یاتیکم بماءمعین؟»: بگو: اگر آب شما بخشکد، چه کسى براى شما آب گوارا مى‏آورد؟

بى آبى یک منطقه و نیامدن باران ،نشان قهر خدا و گاهى به سبب‏گناهانى است که مردم جامعه انجام مى‏دهند.پس توجه به خدا و گریه‏ و التماس و توبه و تضرع ، سبب مى‏شود خداوند عنایت کند و کم‏ آبى را بر طرف سازد. نماز باران براى جلب رحمت‏ خداوند است. رسول خدا صلی‌الله‌علیه‌وآله‌وسلم فرموده است:

وقتى خداوند بر امتى غضب کند و عذاب بر آنان نفرستد، نرخها گران مى‏شود و عمرها کوتاه مى‏گردد، تجار سود نمى‏برند و درختها میوه ‏نمى‏دهند و نهرها پر آب نمى‏شود و باران از مردم قطع مى‏شود و اشرار برآنان تسلط مى‏یابند. در حدیث دیگرى ، امام صادق علیه‌السلام فرموده است:

و اذا جار الحکام فى القضاء امسک القطر من‏السماء»: هرگاه زمامداران و حاکمان ، در دادرسى ستم کنند، باران‏ از آسمان قطع مى‏شود.

طبق روایات ، غیر از آنچه یاد شد، شیوع گناه ، کفران نعمت ، منع حقوق ، کم فروشى ، ظلم و حیله ،ترک امر به معروف و نهى از منکر ،ندادن ‏زکات و ... نیز ،گاهى سبب قطع باران مى‏شود. در حدیث آمده: حضرت سلیمان با اصحاب خود براى نماز باران‏بیرون مى‏رفت. در راه ، به مورچه‏اى برخورد که یکى از پاهایش را به ‏آسمان بلند کرده و مى‏گوید: خدایا! ما مخلوقات ضعیف تو هستیم و از روزى تو بى نیاز نیستیم، پس به سبب گناهان بنى آدم ، ما را به هلاکت‏ مرسان.

حضرت سلیمان علیه‌السلام به اصحاب خود فرمود:برگردید! همانا بخاطر دعاى غیر خودتان سیراب شدید!... پس خیلى هم نباید مغرور بود، خداوند گاهى به خواسته مورچه‏اى ، رحمت ‏خود را بر بندگان نازل مى‏کند.حتى گاهى دعاى کافرى چون‏ فرعون را مى‏پذیرد و باران و فراوانى آب را عطا مى‏کند. در حدیث است از قول امام صادق علیه‌السلام که یاران فرعون از کاهش آب نیل پیش او سخن ‏گفتند و اظهار کردند که این باعث هلاکت ما خواهد شد. فرعون از آنان‏ خواست که آنروز برگردند. شب که شد، به میان رود نیل رفت و دست ‏بسوى آسمان بلند کرد و گفت: خدایا! مى‏دانى که مى‏دانم، که جز تو ، کسى توان آب آوردن ندارد، پس به ما آب بده.

کیفیت نماز باران

مثل نماز عید ، دو رکعت است و رکعت اول ، پنج قنوت و رکعت دوم ‏چهار قنوت دارد و بهتر است که با جماعت‏ خوانده شود. در قنوتها ، هر دعایى مى‏توان خواند،ولى بهتر است دعایى خوانده ‏شود که در آن ، از خداوند طلب باران شده باشد و قبل از هر دعا ،صلوات بر پیامبر و آلش فرستاده شود. مستحب است که حمد و سوره‏اش بلند خوانده شود.

گردباد

ریشه لغوی

تورنادو توفان باد شدیدی است که به عنوان یک حلقه در حال چرخش معرفی شده است. کلمه تورنادو از زبان اسپانیایی و یا زبان پرتغالی گرفته شده است. کلمه تورنر هم به معنای چرخیدن است. این پدیده شگفت انگیز در هوا بطور ناگهانی سراسر دنیا ظاهر می‌شود، گر چه معمولا در نواحی از آمریکا ، خاور دور و آمریکای شمالی اتفاق می‌افتد.

هنگام شروع گردباد ، ابرهای سیاهی در ارتفاع پایین پدیدار می‌شوند که مناظر را به رنگ سبز و هم انگیزی در می‌آورند. هوا معمولا گرم و شرجی می‌شود، باد ملایمی می‌وزد و باران می‌بارد. همچنین دمای هوا در مدت کوتاهی 15 درجه کاهش می‌یابد. سپس بصورت ناگهانی از یک ابر ، ستونی لوله‌ای شکل و در حال چرخش بسوی زمین حرکت می‌کند. گردباد که ابتدا رنگی روشن دارد به تدریج تیره می شود و به این علت که فشار قسمت داخلی آن نسبت به قسمت خارجی کمتر است قدرت مکش دارد و تقریبا همه چیز را به هوا بلند می‌کند.
گردباد زمانی ایجاد می‌شود که دو توده هوا با دما و رطوبت گوناگون با یکدیگر برخورد می‌کنند و لایه هوای گرم زیر لایه هوای سردتر جای می‌گیرد. هوای گرم معمولا به طرف بالا صعود می کند و ضمن صعود دمای خود را از دست می‌دهد و قطرات آب را می‌سازد که به صورت باران بر زمین فرو می‌ریزند. اما اگر باد جانبی پدید آید که هوای گرم در حال صعود را منحرف کند، هوای گرم با سرعتی حدود 450 کیلومتر بر ساعت شروع به چرخش حول محور خود می‌کند و بصورت پی در پی سرعت چرخش بیشتر و شعاع آن کمتر می‌شود

تشکیل گردباد

گردبادها همراه چندین توفان توسعه می‌یابند، بطوری که لایه‌ای از هوای سرد به زیر هوای گرم می‌رود و این عمل باعث صعود هوای گرم می‌شود. گردبادهای روی آب ،گردبادهای دریایی غالبا در نبود انتقال گرما و یا در دماهای مختلف مشاهده می‌شوند. صدمات وارده از یک گردباد در نتیجه سرعت بالای باد می‌باشد. فصل گردبادها در آمریکای شمالی ماه مارس و اوت است، گردبادها می‌توانند چندین بار در سال رخ بدهند. آنها معمولا در بعد از ظهر و عصرها اتفاق می‌افتند؛ بالای هشتاد درصد از گردبادها میان ظهر تا نیمه شب رخ می‌دهند

مشخصات گردباد

هیچ دو گردبادی دقیقا شبیه هم نیستند. هیچ یک از دو گردبادها دقیقا مثل هم عمل نمی کنند. پیش بینی دقیق وقوع یک گردباد در یک زمان خاص تقریبا غیر ممکن است. ممکن است دو گردباد دقیقا شبیه هم نباشند، ولی آنها برای دسته بندی شدن در گروه گردبادها دارای مشخصات یکسانی هستند. یک گردباد از چرخش باد به دور محور مشخصی ایجاد می‌شود. یک تندر استرم هم می‌تواند بچرخد، اما به این معنی نیست که آن یک گردباد می‌باشد. بنا به گفته بومیان کانادا ، کشته شدگان یک گردباد 12،000،000 نفر بودند. خسارات وارده از گردباد بالغ بر میلیونها دلار است.

ایجاد آگاهی و امنیت در مقابل گردباد

پس از گردباد بلافاصله ، از رادیو و رسانه خبری وقوع حادثه پخش می شود. وقتی که اطلاعیه‌ای راجع به گردباد داده می‌شود انجمنهای عمومی توصیه به رفتن به پناهگاه می‌کنند. پیش از ساختمان سازی توصیه به ایجاد یک پناهگاهی در یک اتاق یا راهرو و یا حتی زیر زمین شده است، تا در هنگام وقوع یک گردباد بتوانیم زیر یک درگاهی برویم.

وسایل نقلیه در هنگام یک گردباد خطرناک هستند. هنگام وقوع یک گردباد ، ایجاد ترافیک سنگینی می‌کند، ممکن شما قادر به رانندگی خارج از مسیر آن باشید. در غیر این صورت ، بهتر است که هر چه زودتر آن را ترک کنید و خود را به امن ترین جای ممکن برسانید. تحت هیچ شرایطی نباید شما در وسیله نقلیه بمانید، چون وسیله نقلیه به راحتی بوسیله بادهای شدید به اطراف پرت می‌شود. تعدادی از مردم زیر یک پل هوایی پناه می‌گیرند، اما توجه به ایمنی آنجا نمی‌کنند. پلها تنوع زیادی در ساختمانها دارند، ولی تعداد انبوهی از آنها در مقابل اینگونه حوادث مقاوم نیستند

باد

باد به دلیل حرکت هوا از مناطق پر فشار به مناطق کم فشار ایجاد می‌شود. اختلاف فشار ، روی سرعت باد تأثیر می‌گذارد. در صورتی که اختلاف کم باشد، باد خفیف است، اما در صورتی که اختلاف زیاد باشد، باد شدید است.

مقیاسبیوفورت
قدرت باد با مقیاس بیوفورت اندازهگیری
می‌شود. این سیستم 13درجه
دارد که شامل صفر نیز می‌شود.

انواع بادها طبق تصویر

نیروهای صفرتا 2: سرعت باد تا 11 کیلومتر (صفر تا 7 مایل) در ساعت ؛ هوا آرام یا دارای حرکت آهسته بوده و همراه با غبار و حرکت آهسته برگها می‌باشد.

نیروهای 3تا4: سرعت باد از 12 کیلومتر (8 مایل) در ساعت تا 29 کیلومتر (18 مایل) در ساعت می‌باشد. نسیم یا باد متوسط وجود دارد که پرچمها را به هم می‌زند، کاغذها را به هوا بلند می‌کند و به اطراف می‌برد و برگها و شاخه‌های کوچک درختان را حرکت می‌دهد.

نیروهای 5 تا6: سرعت باد از 30 کیلومتر (19 مایل) در ساعت تا 50 کیلومتر (31 مایل) در ساعت است. باد نیمه قوی یا قوی وجود دارد و درختان کوچک و شاخه‌های بزرگ به حرکت در می‌آیند و اشیاء سبک در سطح زمین به اطراف پرتاب می‌شوند.

نیروهای7 تا 9: سرعت باد از 51 کیلومتر (39 مایل) تا 87 کیلومتر (54 مایل) در ساعت است. تند باد یا طوفان شدید وجود دارد. تمام درختان تکان می‌خورند، شاخه‌ها می‌شکنند و دودکشها و سقفهای خانه‌ها از جا کنده می‌شوند.

نیروهای 10 تا12: سرعت باد از 88 کیلومتر (55 مایل) در ساعت تا بیش از 118 کیلومتر (74 مایل) در ساعت می‌باشد. طوفان یا طوفان شدید وجود دارد. درختها از ریشه کنده می‌شوند و خرابیهای گسترده ایجاد می‌شود.

استفاده از انرژی باد

نیروی باد (فن آوری استفاده از باد برای

ایجاد برق) جزء منابع جدید تولید برق

است که امروزه سریعترین رشد را در

سطح جهانی بخود اختصاص داده است.

نیروی باد توسط توربینهای عظیم سه پره‌ای تولید می‌شود که در بالای برجهای بلند نصب می‌شوند و کار کردشان مانند پنکه معکوس است. بجای استفاده از انرژی برق برای تولید باد و خنکی ، توربینها از باد استفاده می‌کنند که نیروی برق تولید کنند. باد پره‌ها را می‌گرداند و پره‌ها از طریق شافت یا میله گردان انتقال دهنده حرکت و یک سری چرخ دنده ژنراتور الکتریکی را به حرکت وا می‌دارد.

توربینهای بزرگ برای دستگاهها و ماشین آلات از 750 کیلو وات تا 1.5 مگا وات برق تولید می‌کنند (یک کیلو وات معدل 1000 وات و یک مگا وات معادل یک میلیون وات است). برای منازل ، ایستگاههای مخابراتی و پمپ آب توربینهای کوچک با توان حداکثر 100 کیلو وات کفایت می‌کند؛ بویژه در نقاط دور افتاده که هیچ منبع انرژی دیگری برای ارائه خدمات وجود ندارد. در کارخانجات باد یا اصطلاحا در مزارع باد ، گروههایی از توربین های بادی بهم متصل شده تشکیل یک شبکه را میدهند و برق تولید میکنند. برق تولیدی از طریق دستگاه انتقال نیرو و شبکه خطوط توزیع به دست مصرف کننده می رسد.

باد و آب

چگونه می‌توان از باد و آب بطور همزمان و با همکاری یکدیگر بهره برداری کرد تا منبعی مستمر و ثابت از برق بادی و آب شیرین بدست آورد؟ یکی از مشکلات روزافزون جهانی مسئله کمبود آب شیرین در آینده‌ای نزدیک است. طبق آمار سازمان ملل ، جمعیت در حال افزایش دنیا تا سال 2025 روزانه به میلیاردها متر مکعب آب شیرین اضافی در روز نیاز خواهد داشت. در حالیکه ظرفیت جاری جهانی آب شیرین کنی رقمی در حدود 28 میلیون متر مکعب در روز برآورد می‌شود.

یک راه حل اساسی برای مبارزه با کمبود آب در آینده، شیرین کردن و نمک گیری آب شور اقیانوسها در مقیاس وسیع میباشد، لکن نمک گیری و آب شیرین کنی پروسه‌ای بسیار پر خرج و فن آوری انرژی بر در اغلب نقاط گیتی است. در میان کلیه فن آوریهای جاری آب شیرین کنی ، سیستم اوسموسیس معکوس بالاترین کارآیی انرژی برق را دارد و میان 3 تا 8 کیلووات ساعت برق به ازای هر متر مکعب آب راندمان آن است.

اوسموسیس معکوس متدی است که آب شیرین و خالص را از طریق تزریق یا فشار آب نمکی از داخل یک غشا یا پرده نیمه ضد آب (که اجازه می‌دهد گروهی از سلولها و نه همه آنها ، از آن بگذرند) که اجازه گذشت نمک را نمی‌دهد، می‌گذرانند. با وجود راندمان بالای سیستم اوسمس معکوس ، 40 در صد قیمت آب شیرین به مصرف انرژی مورد نیاز می‌رسد. از نقطه نظر قیمت و محیط زیست ، منابع انرژی جایگزین ارزان و تمیز برای راه حلهای آب شیرین کنی مقرون به صرفه مورد نیاز می‌باشد.

انرژی باد بهر حال یکی از ارزانترین منابع انرژی قابل تجدید است که دارای آینده‌ای امیدوار کننده نیز می‌باشد. معهذا چون طبیعتی متغیر و قانون ناپزیر دارد و به هیچ فرمول و دستورالعملی پایبندی نشان نمی‌دهد، محققین می‌باید هنوز عواقب و عوارضی که بر سیستمهای آب شیرین کنی از خود نشان می‌دهد و عملکردش بر کل سیستم را ارزیابی دقیق کنند.
در 2004 پروژه باد یک طرح مطالعاتی در مورد سیستم ترکیبی انرژی باد و سیستم آب شیرین کنی را مورد توجه قرار داد که پروژه مزبور هنوز هم در کنکاش و جستجوی اثرات باد و آب شیرین کنی بطور توأما می‌باشد؛ و به این منظور مسائل فنی ، بررسی امکانات عملی و مناسب و قابل قیاس با ایده‌های جایگزین و ارزیابی عملی و دوام پذیر اقتصادی هر کدام از عمده امور مورد توجه پروژه می‌باشد. برای اطمینان از عرضه دائمی و بی وقفه برق به شبکه خدمات شهری ، پروژه باد مشغول مطالعه در مزایای بالقوه ادغام انرژیهای باد و آب بصورت همزمان است (که انرژی حرکتی یا سقوط آب را در مهار می‌آورد.

سیل و سیلاب

آشنایی

در خلال یا پس از یک بارندگی شدید ، مقدار دبی رودخانه به سرعت افزایش یافته و درنتیجه آب از بستر عادی خود سر ریز نموده و دشت سیلابی و مناطق اطراف را دربر می‌گیرد. با بررسی دشت سیلابی قدیمی و آبرفتهای آن ، شاید بتوان با درجه‌ای از تقریب احتمال وقوع و بزرگی سیلهای آتی منطقه را مشخص کرد. اصولا بزرگی سیلها و تکرار آنها در طول زمان تابع شدت بارندگی ، نفوذپذیری زمین و وضع توپوگرافی منطقه است.

البته امروزه به دلیل دخالتهای بی رویه در بسیاری نقاط که قبلا سیل نمی‌آمده ، طغیانهای بزرگی مشاهده می‌شود. فعالیت بشر به چند صورت احتمال وقوع سیل را افزایش می‌دهد. از آن جمله می‌توان به ساختمان سازی در دشت سیلابی رود که مستلزم اشغال بخشهایی از آن است و باعث کاهش ظرفیت طبیعی رود می‌شود، اشاره کرد. به این ترتیب محدوده‌ای از دشت سیلابی که در زمان طغیان زیر آب می‌رود، گسترده تر می‌گردد.

شهر سازیها و حذف گیاهان باعث کاهش مقدار آب نفوذی و افزایش آب سطحی می‌شود. حجم زیاد آب از یک طرف بر برزگی طغیان می‌افزاید و از طرفی با افزایش فرسایش ، رسوباتی به وجود می‌آورد که با برجای گذاشتن آنها ظرفیت بستر اصلی رود کاهش می‌یابد. موارد پیش معمولا تاثیر تدریجی دارند، ولی سیلهای ناگهانی و فاجعه آمیز اغلب بر اثر تخریب سدها و بندها ، ایجاد می‌شوند.

پیش بینی سیل

هدف از پیش بینی سیل برآورد دبی جریان و سطح سیلابی است که در یک دوره بازگشت مشخص (مثلا در یک دوره 25 ، 50 یا 100 ساله) احتمال وقوع آن وجود دارد. نتایج این پیش بینی که سیلاب طراحی نام دارد، به عنوان مبنایی برای انتخاب روشهای مقابله با سیل مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیلاب طراحی معمولا بر مبنای هزینه لازم برای کنترل آن و میزان ریسک و خطری که تخریب سیستم کنترل سیلاب پیشنهادی برای جان انسانها دارد، انتخاب می‌شود.
در مواردی که گسیختگی سازه آبی منجر به از دست رفتن جان انسانها و اموال زیادی بشود، طراحی بر مبنای سیلابها با احتمال رخداد کمتر و دوره بازگشت طولانی تر ، مثلا سیلاب 1000 ساله و حتی بیشتر ، انجام می‌شود. سطح گسترش و ارتفاع این سیلابها بیش از سیلابهایی است که از احتمال رخداد بیشتری برخور دارند. پیش بینی سیلاب طراحی به دو صورت تحلیلی و زمین شناسی انجام می‌شود که اغلب مکمل یکدیگرند. عواملی که برای پیش بینی تحلیلی سیلاب مورد توجه قرار می‌گیرند شامل موارد زیر است.

بررسی توپوگرافی بخشی از حوضه آبریز که جریان آب را به منطقه مورد مطالعه تامین می‌کند.

تعیین نوع پوشش سطح زمین (سنگ ، خاک ، گیاهان) ، جهت تخمین نسبت آب جاری شده به آب نفوذی و تبخیرشده.

تعیین بزرگترین رگبار و بارندگی محتمل با توجه به داده‌های موجود.

توجه به فصل ، زیرا شرایطی مثل اشباع بودن زمین از آب یا پوشیده بودن سطح آن از برف تاثیر مستقیمی بر جریان سطحی آب دارند.

تعیین ظرفیت ذخیره بستر اصلی رود و دشت سیلابی اطراف آن ، تغییرات احتمالی در ظرفیت ذخیره بخشهای پائین رود در آینده نیز مورد توجه قرار گیرد.

محاسبه حداکثر سیل محتمل

بطور کلی محاسبه حداکثر سیل محتمل محتاج برآورد پتانسیل بارش و مقدار و نحوه توزیع بارش در داخل حوضه آبریز است. مقدار آبدهی یا سطح آب رودخانه بر حسب زمان ، معمولا توسط منحنیهای خاصی به نام هیدروگراف نشان می‌دهند. به این منظور اغلب از هیدروگراف واحد استفاده می‌شود. مقدار آبدهی رود در یک مدت زمان مشخص از روی هیدروگراف قابل محاسبه است.
به منظور پیش بینی سیل معمولا مقادیر محاسبه شده برای جریان به تراز (ارتفاع) آب تبدیل می‌شود. مبنای پیش بینیهای زمین شناسی شامل تعیین مرزهای دشت سیلابی توسط تصاویر فضایی و عکسهای هوایی ، جهت تعیین پراکندگی آبرفتها و خاکهای جدید (کواترنر) در دره و شناسایی اشکالی که به وقوع سیل مربوط می‌شوند، ازجمله پادگانه‌ها ، گودالها و مانند آن است، می‌باشد.

این بررسیها زمان دقیق وقوع یک سیل در گذشته را مشخص نمی‌سازد. بلکه ضمن تاثیر وقوع آن در زمانهای جدید زمین شناسی احتمال رخداد مجدد آن را گوشزد می‌کند. نتایج بررسیهای زمین شناسی مخصوصا در جاهایی که رکود طولانی از وضعیت آب و هوایی وجود ندارد، می‌تواند از روش تحلیلی دقیق تر باشد.

اهمیت پیش بینی وقوع سیل

اطلاع از چگونگی جریان ، حجم ، شدت ، مدت ، مکان و بالاخره زمان وقوع سیلها اهمیت ویژه‌ای در طراحی و نگهداری سازه‌های مهندسی ، مخصوصا تاسیسات آبی و همچنین پیش بینی خطرات و زیانهای احتمالی ناشی از سیل دارد. به دلیل شرایط آب و هوایی کشورمان سیلابها ، چه از نوع بهاره و ناشی از ذوب برف باشند و چه از نوع ناگهانی ناشی از رگبار ، بخش عمده‌ای از جریان سطحی اغلب رودهای حوضه مرکزی را تشکیل می‌دهد.
اندازه گیری دبی رودها در کشور ما از 40 سال پیش و ابتدا از رودخانه‌های اطراف تهران آغاز شد. شبکه ایستگاههای اندازه گیری سطح آب و مقدار جریان رودهای کشور (شبکه هیدرومتری) ، در حال حاضر دارای 870 ایستگاه است که بخشی از آن فعال است. شبکه آب شناسی کشور شامل ایستگاههای اندازه گیری آب ، تبخیر ، باران ، برف و آزمایشگاههای تعیین کیفیت آب و رسوب زیر نظر دفتر بررسیهای منابع آب وزارت نیرو اداره می‌شود

سيل و امواج مد

اغلب سيل‎ها در اثر بارندگي شديد، آب شدن برفها و تكه يخ‎هاي بزرگ و يا طغيان رودخانه‎ها جاري مي‎شوند. بعضي از رودخانه‎ها هر ساله به طور منظم طغيان مي‎كنند و از گزارش‎هاي سالهاي گذشته مي‎توان زمان وقوع و ارتفاع بالاآمدن آب را پيش‎بين يكرد. سيل‎هاي غيرقابل پيش‎بيني در اثر باران‎هاي سيل‎آساي غيرطبيعي روي زمين لخت، خيس و يا يخ‎زده جاري مي‎شوند. بعضي سيل‎ها در اثر امواج كنار دريا جاري مي‎شوند. در يك موج مدي توده عظيمي از آب دريا، كه گاه 6 تا 9 متر ارتفاع دارد، ناحيه‎ گسترده‎اي از زمين ساحلي را كه ممكن است حد آن به 80 تا 100 كيلومتري كناره دريا برسد فرا مي‎گيرد. اغلب اين امواج مد دريا در اثر زلزله‎هاي زير دريايي اتفاق مي‎افتند ولي گاهي به دنبال طوفان نيز حادث مي‎شوند.

مناطقي كه خاك‎هاي چسبنده و بدون پوش گياهي دارند براي ايجاد سيل بسيار مستعد هستند دانه‎هاي باران بر اثرضربه به خاك باعث به هم فشردگي و چسبندگي لايه سطح‎رويي خاك شده و از قدرت جذب خاك و نفوذ آب در عمق خاك مي‎كاهد و به همين علت آب بارندگي در خاك نفوذ نكرده و جاري مي‎شود و در همين حال شدت ضربات باران باعث حركت دانه‎هاي خاك شده و اين دانه‎ها را همراه خود به حركت در مي‎آورد و معلق شدن اين ذرات خاك باعث زياد شدن حجم آب جاري شده مي‎گردد.

اين آبهاي گل‎آلود حوضه‎هاي كوچك، در حوضه خود اگر نيروي كوچكي به شمار آيند با پيوستن به هم و تشكيل حوضه‎هاي بزرگ و زياد شدن حجم جاري قدرت مخربي را به وجود مي‎آورند كه در نهايت سبب خسارات مالي و جاني فراوان مي‎گردند.

بعضي اوقات بعد از يك بارندگي شديد كوتاه مدت، در سطح حوضه آبريز و يا در يك قسمت اعظم از حوضه، باعث بوقوع پيوستن سيل مي‎شود اين بارندگي‎هاي دوم هميشه باعث سيل‎هاي وحشتناك و تخريب‎گي شده است. از بارندگي‎هايي كه باعث سيل يم‎شود يكي هم بارندگي‎هاي خارج از فصل مي‎باشد (مانند بارندگي‎هاي تابستاني) در تابستان رودخانه‎ها در حد كامل جاي هستند، ديگر اين كه به علت گرم بودن خاك و اختفاي هواي گرم مرطوب در حفره‎هاي خاك، باران شديد تابستاني نمي‎تواند در روزنه‎هاي خاك نفوذ كند و ناچاراً جاري مي‎شود و سيل و طغيان بوجود مي‎آيد.

عامل ديگري كه در بروز سيل مؤثر مي‎باشد شكسته شدن سدها و آب‎بندها است، كه بر اثر سهل‎‎انگاري فني و يا عوارض زميني چون زلزله بوجود مي‎آيد و يا خرابي آب بندهاي طبيعي كه بر اثر ريزش كوه و بسته شدن گذرگاه آب حوضه آبريز درياچه‎‎اي را تشكيل اده و بر اثر فشار زياد آب سد از هم مي‎پاشد نيز عامل ديگري از عوامل بروز سيل مي‎باشد.

يكي ديگر از عوامل بروز، شكسته شدن سدهاي يخي مي‎باشد. مكانيسم عمل بدين صورت است كه وقتي رودخانه مقدار زيادي يخ از مناطق كوهستاني را همراه مي‎آورد، پس از كاهش سرعت جريان، يخ‎ها به هم پيوسته و اولين شبكه يخي را تشكيل مي‎دهند و با پيوستن ديگر يخ‎ها به صورت ديواره‎‎اي در شكاف به دام افتاده و سد يخي تشكيل مي‎شود. شكسته شدن اين ديوار بر اثر گرما يا فشار باعث سرازير شدن آب جمع شده مي‎گردد. ذوب سريع برف و يخ نيز عامل مهم ديگي در بروز سيل مي‎باشد. برف معمولاً در كوهها بيشتر بوده و از فصل بهار به تدريج ذوب مي‎شود، برف به علت نياز بيشتر به گرما نمي‎تواند يكباره ذوب شود و براي ذوب هرگرم برف بيش از79 كالري حرارت لازم است. اين مقدار كالري بيشتر از گرماي خورشيد و يا بادهاي گرم مداوم تأمين مي‎شود. گاهي اين ذوب به همراه بارندگي‎هاي شديد، طغيان رودخانه‎ها را سبب مي‎گردد. فعاليت‎هاي آتشفشاني نيز باعث ذوب سريع برف كوهها و سيل آتي و پرحجم مي‎شود.

تفاوت سيل با طغيان

سيل حركت آب به صورتي كه هر چه در مسير خود دارد را به همراه ببرد و طغيان به سكون اين آبها و پيوستن آن به آب رودخانه‎ها، درياچه‎ها و در نتيجه بالاآمدن سطح آبهاي جاري و زير آب رفتن مناطق مسكوني و كشاورزي گفته مي‎شود. معمولاً طغيان در پي سيل بوده و به همين علت هر دو را به يك معني به كار مي‎گيرند.

معمولاً سيل در اثر عوامل زير ايجاد مي‎شود:

1. ريزش سريع نزولات آسماني و عدم گنجايش محل نزول.

2. عدم نفوذپذيري زمين محل و ذوب سريع برف‎ها.

3. عدم گنجايش و عدم طراحي صحيح مسير رودخانه‎ و سيل‎ها

4. عدم استفاده از سيل بند و ديوارهاي محافظ در مناطق سيل‎خيز

5. عدم گنجايش صخره‎ها و جوي‎ها جهت عبور آب درمناطق شهري و مسدود شدن رودخانه‎ به علت ريزش كوه

6. عدم لايروبي رودخانه و تجمع رسوبات سنگين و غيرطبيعي پشت سدها.

7. خرابي سيل‎بندها، سدها و مخازن آب.

سيلا‎ب‎ها بر دو گونه‎اند:

1. سيلاب‎ها آرام : كه در اثر افزايش حجم ناگهاني آب رودخانه‎ها و درياچه‎ها در اثر بارندگي در طي روزها و هفته‎ها ايجاد مي‎شود.

2. سيلاب‎هاي ناگهاني : كه در اثر افزايش حجم آب رودخانه‎ها و درياچه‎ها ايجاد شده و با خود مرگ و مصدوميت افراد و تخريب منازل را به همراه دارد. اين سيلاب‎ها ممكن است بر اثر باران‎هاي سيل‎آسا، گردباد تخريب ديوارهاي سد و ذوب شدن سريع يخ به وجود آيد.

مهم‎ترين خسارات سيل

تخريب پل‎ها، تخريب جاده‎ها، تخريب زمين‎هاي كشاورزي، تخريب چاه‎ها و قنات‎ها و تخريب بندها و سدها، تخريب منازل مسكوني ازدياد ناقلين (مالاريا)، آلودگي آب، از بين رفتن محصولات و حيوانات اهلي (سوء تغذيه) آسيب به مكان‎هاي بهداشتي و ارتباطي.

زيان‎هاي ناشي از سيل مربوط به پوشيده شدن زمين از آب و نيز فشار خود آب است. سيل ممكن است لوله‎هاي آب يا فاضلا را جابه‎جا كند. در يك مورد، 5 كيلومتر از يك لوله 90 سانتي‎متري آب را سيل با خود برده است.

ممكن است تأسيسات تصفيه آب و تلمبه خانه‎ها زير آب فرو روند و گل و لاي داخل تلمبه‎ها، موتورها و ساير تجهيزات شوند كه اين امر سبب تعميرات گران و وقت‎گيري خواهد شد. آسيب ساختمان‎هاي محافظ چاه‎ها و چشمه‎ها ممكن است منجر به آلودگي آب آشاميدني شود. تأسيسات تصفيه فاضلاب و لوله‎هاي خروج فاضلاب بيشتردر معرض صدمات سيل قرار مي‎گيرد. پس زدن آب در لوله‎هاي فاضلاب بيشتر در معرض صدمات سيل قرار مي‎گيرند. پس زدن آب در لوله‎هاي فاضلاب سبب سرريز شدن آدمروها، مخازن فضولات و چاه‎هاي فاضلاب مي‎شود. به علت بالا آمدن سطح آب انواع زباله در نقاط مختلف پخش مي‎شوند كه جمع‎آوري و دفع آنها مشكل مهمي ايجاد مي‎كند. جمع شدن زباه و فضولات سبب افزايش مگس و جوندگان مي‎شود. دفن مردگان و زير خاك كردن لاشه حيوانات مرده مواقعي مشكل فوري و مهمي را به وجود مي‎آورد.

شگفت اين كه هنگام وقوع سيل خطر آتش‎سوزي نيز افزايش مي‎يابد. بالا آمدن سطح آب ممكن است سبب واژگون شدن مخازن نفت يا بنزين شود و يا ورود آب به مخازن برگ مواد سوتي سبب پخش شدن آنها در منطقه وسيعي گردد. اگر جرقه‎اي به اين مواد سوختي برسد آتش به سرعت همه جا را فرا مي‎گيرد، زيرا اشغال شناور در سطح آب و ساير اشياء معمولاً همگي مواد قابل اشتغال‎اند. گاه اتصال در شبكه برق ساختمان‎هايي كه زير آب رفته‎اند،‌باعث آتش‎سوزي و برق‎گرفتگي مي‎شود. تأسيسات بهسازي مناطق ساحلي ممكن است به هنگام هجوم اين امواج ويران شوند و يا در اثر شسته شدن زمين و فرو ريختن آن، در معرض صدمه قرار گيرند.

اين حوادث ممكن است موجب مرگ و مير فراوان ولي تعداد محدودتر، مجروح گردند، علل عمده بيماري و مرگ‎ها اصولاً در اثر غرق شدن، برق‎گرفتگي، عفونت‎هاي حاد تنفسي، حيوان گزيدگي و زخم‎ها و در بين ضعيف‎ترين افراد جامعه اتفاق مي‎افتد. در طوفان‎هاي استوايي و يورش امواج خروشان، در نوامبر 1977 كه تعداد 70000 نفر را در آندارپرادش هند مورد تهاجم قرار داد، حداقل تعداد 10000 نفر كشته و فقط 177 نفر مجروح غالباً داراي شكستگي پا و بازو بر جاي گذاشت.

در ايران گرچه در بسياري از نقاط بارندگي كم است اما در بيشتر مناطق ممكن است 60 درصد بارندگي ساليانه در يك شبانه روز رخ دهد. همين عامل به همراه شيب‎هاي تند كوهستاني البرز و زاگرس – كه شهرهاي ما را در دامنه خود جاي داده‎اند – باعث شده است كه بروز سيل يكي از نگراني‎هاي عده – تقريباً در تمام فصول سال – باشد. سيل در ايران به دليل ويژگي‎هاي زمين‎شناسي و تخريب‎هاي زيست‎ محيطي بسيار آلوده بوده و گل و لاي زيادي به همراه دارد. به همين دليل نيز اغلب سيلاب‎ها در ايران، خسارات زيادي وارد مي‎كنند. سيل روزانه 200 ميليون تومان زبان به اقتصاد ملي وارد مي‎سازد.

طبق يكي از گزارشهاي طرح ملي آمادگي و كنترل سوانح طبيعي كشور ايران در 25 سال گذشته يا 967 سيل روبرو بوده كه از اين ميان 117 سيل بسيار مهم و يا خسارات و تلفات فراوان همراه بوده است. طي اين سالها به طور متوسط با 39 سيل در سال، 916 ميليارد و 200 ميليون تومان به كشور خسارت وارد شده است كه متوسط خسارت سالانه 36 ميليارد و 600 ميليون تومان بوده است. طي 25 سال گذشته (از 1351 تا 1375) 5/42 ميليون نفر از جمعيت كشور تحت تأثير سيل بوده‎اند. طي اين مدت دو ميليون و 892 هزار و 400 نفر بي‎خانمان شده و سالانه به طور متوسط 500 واحد مسكوني ويران و يا آسيب ديه است. در گزارش ديگري از ستاد حوادث غير مترقبه كشور آمده است كه فقط در سال 1370 در كشور 61 سيل و 27 زلزله رخ داده است.

خانه‎سازي در حريم رودخانه‎ها، آن هم با مصالح نامناسب علت اصلي خسارات سيل در بسياري از شهرهاي كشور بوده است. در شهرهاي بسياري از كشورها كه از لحاظ وجود رودخانه شرايط مشابهي با ما دارند، به دليل پر ارزش بودن زمين و يا به جهت استفاده از زيبايي رودخانه، خانه‎هايي زيادي بر ساحل رودخانه‎ها ساخته مي‎شوند اما تدابير كارشناسي ظريفي نيز جهت پيش‎بيني خطرات سيل به كار مي‎رود. اغلب درچنين شهرهايي هيچگاه مجوز زيرزمين به ساخت و سازها تعلق نمي‎گيرد.

خانه‎ها به گونه‎اي ساخته مي‎شوند كه آب بتواند به راحتي از زيربنا عبور نمايد. دادن مجوز ساخت زيرزمين در ساختمان‎هايي كه در نزديكي مسير و يا سواحل رودخانه‎ها بنا مي‎شوند، توسعه بي‎رويه شهر كه به دليل تغيير سطح پوشش زمين، قابليت نفوذپذيري آن را از بين مي‎برد، تنگ كردن مجاري و مسيرهاي مهم شهرها بتون كردن آنها كه شتاب آب را بالا مي‎برد، پمپاژ كردن آب به ارتفاعات بالا كه به رانش زمين حساس هستند و ... از جمله اشتباهات مديريتي هستند كه شهرداريها و مديران شهري نبايد مرتكب آنها شوند.

اقدامات قبل از وقوع سيل

1. لزوم رعايت اصول و ضوابط مهندسي رودخانه در احداث پل‎ها مطابق استاندارد.

2. مطالعه و اجراي طرح‎هاي سيستم‎ هشدار سيل (مناطق پرجمعيت، كوهستاني و رودخانه‎هاي بزرگ).

3. حفاظت و جلوگيري از دخل و تصرف غيرمجاز در بستر رودخانه‎ها و مسيل‎ها.

4. پاكسازي و دفع انباشته‎هاي طبيعي و مصنوعي در محدوده پل‎ها و زيرگذرها با هماهنگي شركت‎هاي آب منطقه‎اي.

5. لزوم استفاده از كارشناسان شركت‎هاي آب منطقه‎اي در هنگام بروز سيلاب به منظور ثبت آمار و خسارات سيلاب‎ و يكنواخت‎سازي آمار و اطلاعات و استفاده از نظرات كارشناسي شرك

مقاله در مورد هیدرولوی (باران )

باران

دید کلی

باران سنجی با استفاده از امواج

باران اسیدی

نماز باران

کیفیت نماز باران

مطالب مشابه :

انشایی در مورد انشاء

انشا در مورد نماز

انشا

موضوعات پیشنهادی انشا (توصیفی - توضیحی)

مقاله در مورد هیدرولوی (باران )

انشا در مورد پاييز

انشا در مورد فصل زمستان ( دو انشاي طنزآلود در مورد زمستان)

انشا در مورد دوستی