هیدرولوژی

دید کلی

هیدرولوژی یا آب شناسی از دو کلمه Hydro به معنی آب و Logos به معنی شناسایی گرفته شده است.آب‌شناسی یا هیدرولوژی یا ئیدرولوژی به معنای وسیع کلمه، علم آب است. هیدرولوژی علمی است که در مورد پیدایش خصوصیات و نحوه توزیع آب در طبیعت بحث می‌کند ولی عملا واژه هیدرولوژی به شاخه‌ای از جغرافیای فیزیکی اطلاق می‌شود که گردش آب در طبیعت را مورد بررسی قرار می‌دهد. انجمن علوم و فنون ایالات متحده تعریف زیر را برای هیدرولوژی برگزیده است:
هیدرولوژی علم مطالعه آب کره زمین است و در مورد پیدایش ، چرخش و توزیع آب در طبیعت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب ، واکنش‌های آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می‌کند بنابراین ملاحظه می‌شود که هیدرولوژی در برگیرنده تمامی داستان آب است.

تاریخچه و تکامل آب شناسی

تا جایی که تاریخ نشان می‌دهد اولین تجارب آب شناسی مربوط به سومریها و مصریها در منطقه خاورمیانه است بطوری که قدمت سد سازی روی رودخانه نیل به 4000 سال قبل از میلاد مسیح می‌رسد در همین زمان فعالیتهای مشابهی در چین نیز وجود داشته است. از بدو تاریخ تا حدود 1400 سال بعد ازمیلاد مسیح فلاسفه و دانشمندان مختلفی از جمله هومر طالس ، افلاطون ، ارسطو و پلنی در مورد سیکل هیدرولوژی اندیشه‌های گوناگونی ارائه کرده‌اند و کم کم مفاهیم فلسفی هیدرولوژی جای خود را به مشاهدات علمی دادند.

سیر تحولی و رشد

شاید بتوان گفت هیدرولوژی جدید از قرن 17 با اندازه گیریهای مختلف آغاز شد در این دوره پرالت ترانست مقدار بارندگی تبخیر و صعود موئینه‌ای را در حوضه آبریز رودخانه سن اندازه گیری کند ماریوت با اندازه گیری سرعت و سطح مقطع جریان دبی رودخانه سن را در پاریس اندازه گیری کرد.
در قرن 18 مطالعات تجربی در زمینه‌های هیدرولوژی شکوفایی خاصی را پیدا کرد. بر اساس این مطالعات بود که بسیاری از اصول هیدرولیکی پایه گذاری گردید. از آن جمله می‌توان وسایلی مانند پیزو ستروبرنولی ، لوله پیتر ، جریان سنج ولت من ، لوله بوردا ، و نظریه‌هایی مانند نظریه برنولی ، (فرمول شزی و قوانین دالامبرت را نام برد. از آن زمان به بعد هیدرولوژی از جنبه کیفی به کمی سوق داده شده و اندازه گیری بسیاری از پدیده‌های هیدرولوژی امکان پذیر گردید.
قرن 19 را می‌توان دوره طلایی هیدرولوژی دانست در این زمان زمین شناسی نیز به عنوان یک علم تکمیل کننده در آبهای زیرزمینی وارد گردید. قانون دارسی و فرمولهای دو پوئی- تیم (Dmpmit-Thiem) نمونه‌ای از پیشرفت‌های آبهای زیرزمینی همراه با هیدرولوژی می‌باشد. در زمینه هیدرولوژی آبهای سطحی نیز بخصوص به هیدرومتری توجه فراوانی مبذول گردید. فرمولهای فرانسیس در مورد سرریزها ، گانگیه (Gangmillet) کوته (kmtter) و مانینگ (Manning) درباره جریان آب در کانالهای روباز از جمله این مواردند.
فعالیتهای دالتون در زمینه تبخیر نیز بسیار حائز نیز بسیار حائز اهمیت بود. گرچه قسمت اعظم هیدرولوژی جدید در قرن 19 پایه گذاری شد. ولی تا امروز هنوز هیدرولوژی علمی از تکامل زیادی برخوردار نبود.
در اواخر قرن 19 و بخصوص در 30 سال اول قرن 20 صدها فرمول تجربی پیشنهاد گردید که می‌بایست ضرایب و پارامترهای آنها بر اساس قضاوت و تجربه بدست می‌آمده و برای حل این مشکل در بسیاری از کشورها موسسات و انیستیتو‌های تحقیقی در زمینه هیدرولوژی تاسیس گردید. در این دوره دانشمندان زیادی ظهور کردند از جمله می‌توان در سال 1932 شرمن (Sherman) نظریه روش هیدروگراف واحد برای تخمین رواناب پیشنهاد کرد.
نظریه تیس (Thies) در حل مسائل مربوط به هیدرولوژی چاهها و روش پیشنهادی گامبل (Gammble) در سال 1941 برای تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها و روشهای انیشتین (Einstein) را در مطالعات رسوب رودخانه‌ها نام برد. و از سال 1650 به بعد روشهای نظری در هیدرولوژی بسیار معمولی گردید بطوری که اکثر فرمولها و روشهای تجربی در قالب ریاضی در رد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

هيدرولو‍‍‍‍‍ژي

بر اساس آخرین مطالعات تا کنون ۵ میلیارد سال از عمر زمین می گذرد و شواهد مشان می دهد که آب از همان ابتدای تشکیل کره زمین نقش مهمی در تحول و قابل سکونت کردن آن به عنوان تنها سیاره قابل زیست داشته است . با تشکیل اقیانوسها و در یاها و تشگیل بخار از روی آنها و ایجاد ابر و بارندگی و به طور کلی گردش آب در طبیعت و جاری شدن آب در رودخانه ها و بازگشت مجدد آن به طروق مختلف به اقیانوسها ، ابتدا زندگی اولیه با گیاهان و جانداران پست آغاز شد و سپس گیاهان و حیوانات عالی به وجود آمدند.
پوسته زمین که از سنگهای آذرین سرد شده تشکیل شده بود در اثر تماس با هوا و جو تحت تأ ثیر پدیده هوازدگی قرار گرفت و تغییرات همزمان آب ، دما و یخبندان باعث تکه تکه شدن سنگها شده وجاری شدن آبها آنها را جابه جا کرده و دشتهای وسیعی را که دارای پوشش خاک بودند به وجود آوردند . این پوشش خاکی همراه با آب قابل دسترس در طبیعت محیط مناسبی را برای رشد گیاهان فراهم شد و محیط مناسب برای زندگی بشر آماده و مهیا گردید . انسانهای نخستین از آب تنها برای شرب استفاده می کردند بتدریج با پیشرفت تمدن و گذشت زمان از آن برای گردش آسیابها ، کشاورزی و حمل و نقل نیز استفاده کرد.
همزمان با پیشرفت تمدنها استفاده از آب نیز شکل تازه ای به خود گرفت به طوری که در بسیاری از زمینه ها ، از کشاورزی گرفته تا صنعت و از همه مهمتر تولید انرژی از آب استفاده می شود و امروزه دسترسی به آب کافی و با کیفیت مناسب در زمان و مکان مناسب مد نظر می باشد و هرگونه کمبود آب را مانعی در جهت توسعه پایدار می داند به همین دلیل هرساله سرمایه های زیادی برای توسعه منابع آب و طرحهای مرتبط با آن مثل سدسازی و احداث شبکه های آبیاری و زهکشی ، آبخیز داری ، مهار سیل و تغذیه آبهای زیر زمینی انجام می دهند .

سیکل (چرخة) هیدرولوژی

گردش آب درطبیعت که به آن سیکل هیدرولوژی یا چرخة آب گفته می شود، عبارت است از حرکت وجابجائی آب درقسمتهای مختلف کره زمین. این سیکل یک چرخش ساده نیست بلکه مجموعه ای از حرکات وچرخشهای مختلف تحت تأثیر نیروی متفاوتی از جمله نیروی جاذبه ، نیروی ثقل، تغییرات فشار وانرژی خورشیدی می باشد.این چرخش درسه بخش مختلف کره زمین یعنی اتمسفر(هواسپهر) یاچون هیدروسفر یا آب سپهر، لیتوسفریا سنگ سپهر صورت می گیرد. آب درداخل وبین این سرلایه درلایه ای به ضخامت ۱۶ کیلومتر صورت می گیرد که ۱۵کیلومترآن دراتمسفر وتنها ۱ کیلومترآن درداخل لیتوسفر قراردارد.
سیکل هیدرولوژی درواقع یک سیکل بدون ابتدا وانتها می باشد. بدین ترتیب که آب ازسطح دریاها وخشکیها تبخیر شده وارد اتمسفر می گردد وسپس دوباره بخارآب واردشده به جو طی فرآیندهای گوناگون به صورت نزولات جوی یا برسطح زمین ویا بر سطح دریاها واقیانوسها فرو می ریزد. پس نزولات جوی ممکن است با سه حالت روبرو شوند:
۱- قبل از رسیدن به سطح زمین توسط شاخ وبرگ گیاهان گرفته می شوند(برگاب،باران گیرش)
۲- درسطح زمین جاری می شوند(رواناب)
۳- درخاک نفوذ می کنند.
مقداری از آب که در داخل خاک نفوذ می کند یا براثر تبخیر به هوا برمی گردد یا وارد منابع آب زیر زمینی می شود که سرانجام از طریق چشمه ها ویا تراوش به داخل رودخانه ها مجدداً در سطح زمین ظاهر می گردد. درتمام این موارد آب با تبخیر وبازگشت مجدد به اتمسفر سیکل هیدرولوژییا گردش آب در طبیعت را تکمیل می کند .درشکل ۱ که نموداری از چرخه هیدرولوژی می باشد نقل وانتقالات آب در طبیعت را نشان میدهد. همانطور که شکل۱ نشان میداد عناصر مهم گردش آب در طبیعت را بارندگی (P)- رواناب(R)-تبخیر(E) -تعرق(T) -نفوذ(I) -وجریانهای زیرزمینی(G) تشکیل می دهند

بارندگی: PRECIPITATION

بارندگی مقدار آبی است که از سطح خشکی ها ودریاها تبخیر می شود ودرداخل جو بطور موقت بصورت بخار ذخیره میگردد. این بخار آب موجود درجو طی فرآیندهای فیزیکی مختلف متراکم (CONDENSATION) می شود وبه شکل ابر در می آیدکه پس از اشباع شدن ، قطرات آب با ذرات یخ تشکیل شده بصورت برف ، باران، تگرگ وغیره که جمعاً نزولات جوی یا بارندگی گفته می شوند دوباره به زمین برمی گردند. بارندگی پدیده ای است که انسان کمتر در آن می تواند دخل وتصرف کند.

تبخیر:EVAPORATION

تبخیر پدیده ای است که از هرگونه سطح مرطوب مانند سطوح آزاد آب یا سطح مرطوب خاک وگیاه صورت می گیرد. طی این فرآیند آب مایع به بخار تبدیل می شود ومجدداً آب به جو زمین برمی. از عوامل مؤثر براین فرآیند می توان به دمای هوا، سرعت باد، تابش خورشید اشاره کرد که هرچه میزان آن بیشتر باشد سرعت تبخیر نیز بیشتر است.

اهمیت آب در ایران :

ایران با توجه به موقعیت خاص جغرافیایی که در بین مدار ۲۵تا۴۰ درجه عرض شمالی و ۴۴تا ۶۴ درجه طول شرقی واقع شده است از مناطق خشک جهان به شمار میرود زیرا میزان متوسط بارندگی سالانه آن کمتر از یک سوم متوسط بارندگی کره زمین (۸۶۰) می باشد . این مقدار بارندگی هم در سطح کشور به طور یکنواخت توزیع نشده است به علت کمبود میزان بارندگی به جز نواحی شمالی و شمال غرب و تا حدودی غرب کشور رود خانه های دائمی کم تر وجود دارد . در سطح کشور مناطقی وجود دارد که نه تنها با کمبود آب سطحی مواجه هستند بلکه آب زیر زمینی آنها هم شور است.البته این کمبود آب در کشور ما مربوط به عصر حاضر نبوده بلکه در گذشته نیز مردم با کمبود آب مواجه بوده اند وجود سدها و بندهای تاریخی کشور دلیلی بر این ادعاست .اما از آنجایی که در گذشته سطح توقع مردم به علت پایین بودن شرایط زندگی کم بوده است ، قرنها بطور هماهنگ از منابع آب و خاک استفاده کرده اند و آب مورد نیاز را از طروق مختلف به دست آورده اند و مسئله کمبود آن مطرح نبوده و مسئله اصلی روش های بهره برداری از آن بوده است . اما در عصر حاضر از یک طرف کمبود آب قابل استفاده و از طرف دیگر افزایش رشد جمعیت و مصرف آب و از همه مهمتر بالا رفتن سطح زندگی و ماشینی و صنعتی شدن و رشد تکنولوژی مسئله نیاز به آب و کمبود آن رابیش از پیش مطر ح می سازد :

مسائل شناخت آبهای سطحی :

▪ برای جلوگیری از هدر رفتن آبهای سطحی و خسارات ناشی از آنها دو کار زیر بنایی عبارت است از :
۱- تأمین نیروی انسانی
۲- تأسیس ایستگاههای اندازه گیری آب و آمار برداری مرتب از آنها
امروزه هیچ طرح عمرانی و زیر بنایی بدون استفاده از آمار در زمینه های مختلف امکان پذیر نمی باشد . لذا آمار مورد استفاده باید دقیق و دارای قابلیت اعتماد باشد و همچجنین تعداد سالهای آماری نیز زیاد باشد .
ایستگاههای اندازه گیری دبی رو دخانه ها در ایران از سال ۱۳۲۵ تأسیس شده اند اما تعداد آنها کم بوده و طول دوره آماری آنها با توجه به سال تأسیس کوتاه می باشد اما در کشور های پیشرفته طول دوره آماری به بیش از ۱۵۰ سال می رسد . در کشور ما تهداد ایستگاههای که دارای آمار بیش از ۵۰ سال می باشند بسیا رکم است و تنها شامل ایستگاههایی است که بر روی رودخانه های جاجرود ، لار و گلپایگانو یکی دو رودخانه دیگر است ، می باشد. امروزه در سطح کشور ایستگاههای اندازه گیری دبی آب زیاد بوده ودر حال گسترش می باشد.
نه تنها تعداد ایستگاهها و طول دوره آماری مهم است بلکه تععن دقیق ایستگاههای هیدرومتری اهمیت زیادی دارد که حتما باید توسط متخصصان این امر تععن شود
هیدرولوژی علمی است که در مورد پیدایش خصوصیات و نحوه توزیع آب در طبیعت بحث می‌کند ولی عملا واژه هیدرولوژی به شاخه‌ای از جغرافیای فیزیکی اطلاق می‌شود که گردش آب در طبیعت را مورد بررسی قرار می‌دهد. انجمن علوم و فنون ایالات متحده تعریف زیر را برای هیدرولوژی برگزیده است:
هیدرولوژی علم مطالعه آب کره زمین است و در مورد پیدایش ، چرخش و توزیع آب در طبیعت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب ، واکنش‌های آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می‌کند بنابراین ملاحظه می‌شود که هیدرولوژی در برگیرنده تمامی داستان آب است.

معرفی هیدرولوژی و زیر شاخه های آن

هیدرولوژی علمی است که در مورد پیدایش خصوصیات و نحوه توزیع آب در طبیعت بحث می‌کند ولی عملا واژه هیدرولوژی به شاخه‌ای از جغرافیای فیزیکی اطلاق می‌شود که گردش آب در طبیعت را مورد بررسی قرار می‌دهد. انجمن علوم و فنون ایالات متحده تعریف زیر را برای هیدرولوژی برگزیده است:
هیدرولوژی علم مطالعه آب کره زمین است و در مورد پیدایش ، چرخش و توزیع آب در طبیعت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب ، واکنش‌های آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می‌کند بنابراین ملاحظه می‌شود که هیدرولوژی در برگیرنده تمامی داستان آب است.

زیرشاخه‌های هیدرولوژی :

هیدرومتئورولوژی (Hydrometeorology) یا آب و هواشناسی

کاربرد هواشناسی را در مسائل هیدرولوژی مورد بررسی قرار می‌دهد. به عبارت دیگر هیدرومتئورولوژی را می‌توان علمی دانست که درباره مسائل مشترک بین هواشناسی و هیدرولوژی بحث می‌کند.

لیمنولوژی

علم مطالعه آبهای داخل خشکی (دریاچه‌ها و برکه‌ها و ...) را لیمنولوژی (Limnology) گویند. در این رابطه خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی ، و بیولوژیکی آب توده‌های آب موجود در داخل خشکیها مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

کرایولوژی

یخ شناسی یا کرایولوژی (Cryology) علمی است که در آن خصوصیات مختلف آب در حالت جامد (برف یا یخ) بررسی می‌شود. به زبان دیگر کرایولوژی علم یخ شناسی و بررسی یخچالهاست هرچند یخچال شناسی نیز امروزه خود علم جداگانه‌ای را تشکیل می‌دهد.

ژئوهیدرولوژی (geohydrology)

به معنی هیدرولوژی آبهای زیرزمینی یا علم مطالعه آبها در زیر زمین است که در مقابل آن علم مطالعه آب در سطح زمین که هیدرولوژی آبهای سطحی گفته می‌شود قرار دارد. غالبا دو واژه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی باهم اشتباه می‌شوند. اما در اولی تکیه بر هیدرولوژی و در دومی تکیه بر زمین شناسی می‌باشد. در فارسی برای مطالعه آب در زیر زمین از واژه هیدروژئولوژی استفاده می‌شود.

پوتامولوژی

رودخانه شناسی یا پوتامولوژی (Potamology) مسائل مربوط به جریان آب در رودخانه را مورد بررسی قرار می‌دهد در این رابطه تاکید بر جنبه‌های فیزیکی موضوع است تا بیولوژیکی آن.

هیدروگرافی

علم مطالعه وضعیت و خصوصیات فیزیکی آب بخصوص در رابطه با مسائل کشتیرانی را هیدروگرافی (Hydrography ) گویند. مطالعه جزر و مد در دریاهای آزاد و نوسانات سطح آب و نیز موج شناسی در قلمرو این علم قرار دارد.

هیدرومتری

آب سنجی که به آن هیدرومتری (Hydrometry) نیز گفته می‌شود. علم اندازه گیری آب و مسائل مربوط به آن می‌باشد، در واقع این علم سنجشهای مختلف مرکز آب ، مقادیر جریان و موارد مشابه به آن را در برمی‌گیرد.

اقیانوس سنجی

در علم اقیانوس سنجی (Oceanolography) خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی ، بیولوژیکی و دیگر ویژگیهای اقیانوس و دریاهای آزاد مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این علم خود بخشی از دانش وسیع اقیانوس شناسی (Oceanology) به شمار می‌آید.

کاربردهای هیدرولوژی:

امروزه این علم در طراحی و طرز عمل سازه‌های هیدرولیکی نظیر سدهای ذخیره‌ای و انحرافی ، کانالهای آبیاری و زهکشی و پل ، مهندسی رودخانه و کنترل سیلاب ، آبخیزداری ، جاده سازی ، طراحی تفرجگاه مسائل بهداشتی و فاضلاب شهری و صنعتی و زمینه‌های زیست محیطی بطور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ضرورت علم هیدرولوژی:

هر سال به سطح خشکیهای کره زمین حدود 110000 کیلومتر مکعب آب بصورت نزولات جوی فرو می‌ریزد در عوض 70000 کیلومتر مکعب آن بصورت تبخیر خارج می‌شود. تفاوت این دو رقم 40000 کیلومتر مکعب است که منابع تجدید شونده آب را تشکیل می‌دهند. مقدار سرانه آب تجدید شونده در سطح دنیا رقمی حدود 7400 متر مکعب در سال برای هر نفر است. اما این مقدار بطور یکنواخت تقسیم نشده است.
متخصصان هیدرولوژی رقم 1000 متر مکعب در سال برای هر نفر را مرز کم آبی یک کشور تعیین کرده‌اند. این رقم در مصر 30 در قطر 40 در لیبی 160 در عربستان 140 متر مکعب در سال برای هر نفر برآورد شده است. همگی جز کشورهای کم آب محسوب می‌شوند. در ایران این سرانه 1500 متر مکعب در سال تخمین زده شده است. با این حساب نمی‌توان ایران را یک کشور کم آب تلقی کرد. یکی از راههای سازگاری با خشکی استفاده بهینه از منابع آب است. باید سعی کرد که تا حد امکان از ریزشهای جوی ، جریان آبهای سطحی و منابع زیرزمینی به نحو مطلوب استفاده شود و این کار عملی نخواهد بود مگر با شناخت پدیده‌های هیدرولیکی.

آب‌شناسی (دانش هیدرولوژی) در ایران باستان:

جهش امپراتوری شکوهمند ایرانیان در زمان هخامنشیان و تعالی و ترقی آن در زمان ساسانیان، و دیرپایی این تمدن مدیون دانش آب‌شناسی ایرانیان یود.
مردمان ایران‌زمین از دیرباز به ارزش آب به عنوان ماده‌ای زندگی‌بخش و ارزشمند آگاهی داشتند. نیاز طبیعی بشر به آب، وضع جغرافیایی فلات ایران و کمیابی این مایع گرانبها، ارزش این ماده را نزد ایرانیان صدچندان نموده و آن را در جایگاه والایی قرار می‌داده است. برای آنکه به ارزش والای آب در دیدگاه ایرانیان باستان پی ببریم، کافی است که نیم‌نگاهی به اوستای زرتشت اندازیم.
آناهیتا، ایزد آب‌ها، که گردونه او را در آسمانها چهار اسب ابر و باران و ژاله و شبنم می‌کشیدند، یکی از بزرگ ایزدان پیش از زرتشت بود، و نیایشگاه‌های او در کنگاور (کرمانشاه) و بیشابور (فارس) نمایان است، در اوستا مورد ستایش بسیار بوده و هم مرتبه میترا (مهر) و اورمزد (اهورامزدا) قرار می‌گیرد. آب در آیین زرتشت پاک است و مظهر پاکی و باید که همچنان پاک باقی بماند. زرتشت از اهورامزدا درخواست می‌کند که رودها را از آبی به سترگی شانه اسب لبالب نموده و به پیروان خویش می‌آموزد که آلوده نمودن آب، به هر شکل و گونه‌اش، خلاف دین و اهریمنی است. اینچنین است که شناخت آب در ایران‌باستان با وابسته داشتن صفات ویژه به آن و ارجمند داشتن این ماده زندگی‌بخش آغاز می‌شود. هنوز هم بازمانده آیین‌های ایزد آب‌ها در جای‌جای ایران برگزار می‌شود که برای نمونه می‌توان به مراسم جوی‌روبی و بیل‌گردانی در دامنه آتشکده آتش‌کوه در نیمور، محلات اشاره نمود.
در ایران‌باستان، صدها سال پیش از آنکه نخستین فرضیه‌های مربوط به آب‌شناسی ارائه شود، به گونه‌ای شگفت‌آور و باورنکردنی، پاسخ یکی از مهمترین و دشوارترین مسائل مربوط به یافتن آب و آب‌های زیرزمینی یافته شده بود. سنگ‌نوشته‌ها و لوح‌های باز مانده از ایران باستان، بیانگر این است که مردمان ایران‌زمین آب‌های زیرزمینی را با کندن کاریزهای دراز و بسیار عمیق برآورده به روستاها و شهرهای خود می‌رساندند. اینکه نخست‌گاه این کاریز کجا بوده و در چه مناطقی به آب می‌توان دست یافت و اینکه کاریز چگونه باید ساخته شود، شاید مهمترین مساله‌ای بوده است که بشر از آغاز تمدن تا کنون در دانش آب‌یاری و آب‌رسانی با آن روبرو بوده است. پرفسور هانری گوبلو که بیش از 30 سال بر روی قنات‌های ایران بررسی و مطالعه انجام داده است در کتاب قنات، فنی برای دستیابی به آب ،عظمت قناتهای ایران را برابر با دیوار چین می‌داند. مجموعه طول قناتهای ایران بیش از چهارصد هزار کیلومتر، بیش از فاصله زمین تا ماه، و قنات گناباد به طول سی‌وپنج کیلومتر و ژرفنای بیش از سیصد متر و چاه‌هایی با فواصل منظم پنجاه متری، از زمان هخامنشیان، یک شاهکار بی‌نظیر در سراسر جهان است. چندتن از دانشمندان آمریکایی مانند اف.دیکسی در نوشتار یک کتابچه علمی برای سازماندهی آب، ام.ا.باتلر در کتاب آبیاری به کمک قنات در ایران، سی.اف.تولمان در کتاب آب‌های زیرزمینی، ژی.بی.کرسی در کتاب قنات و کاریز، ژی.بیژلیبین‌کت در کتاب آب‌شناسی و هانری گوبلو در کتاب‌های آبیاری در کالیفرنیا و قنات، فنی برای دستیابی به آب خود همگی بر این باورند که قنات‌های لوس‌آنجلس و پاسادانای کالیفرنیا، همچنین قنات‌های شیلی و مکزیک، در زمان سلطه اسپانیایی‌ها، توسط مهندسان، متخصصان و کارگران ایرانی ساخته شده است.
به خاطر داشته باشیم که تمدن‌های باستانی همگی در کنار رودهای بزرگ، همانند نیل، دجله، فرات، سند، گنگ، هوانگهو، یانگ‌تسه و ... شکل گرفتند اما تنها تمدنی که به دور از هرگونه رودخانه عظیم شکل گرفت و مالک‌الرقاب جهان باستان شد، ایران بود. جهش چشمگیر امپراتوری ایران مدیون قنات بود. در زمان هخامنشیان، اگر کسی زمین بایری را با احداث قنات آب‌یاری می‌کرد، تا پنج نسل از پرداخت هرگونه مالیات معاف بود. به گواهی تاریخ مصر، دریاسالار پارسی اسکیلاکس هخامنشی هنگام اقامت در مصر، فنون احداث کاریز را به مصریان آموخت. در زمان ساسانیان، رساله مدیگان هزاردادستان، در شرح ساخت و لایروبی قنات و کاریز، و استفاده هوشمندانه از آن، تالیف شده است.
در نوشته‌های دانشمندان ایرانی پس از اسلام، به نکته‌ای شایان توجه بر می‌خوریم و آن اینکه بسیاری از دانشمندان ایرانی در دوران اسلامی، هریک به گونه‌ای، به جنبه‌های گوناگون دانش آب‌شناسی پرداخته‌اند. دانش آب‌شناسی در آن دوران نیز مانند امروز دربردارنده بررسی دوره گردش آب یا چرخه آب (سیکل آب) در طبیعت، جریان آب در روی زمین، آب‌های زیرزمینی، چشمه‌ها، دریاچه‌ها، دریاها و اقیانوس‌ها و چگونگی دگرگونی‌های کمی و کیفی آب‌های آنها می‌شده است.
دانشمند بزرگ ایرانی، ابوریحان بیرونی در آثارالباقیه، در باره زیاد و کم شدن آب رودخانه‌ها، چشمه‌سارها و کاریزها می‌گوید:
زیاد شدن آب‌ها در جمیع اودیه و انهار به یک حالت نیست، بلکه اختلاف بزرگی با هم دارند. چنانکه جیحون هنگامی آبش زیاد می‌شود که دجله و فرات رو به کمی گذارد و علت این است که هر رودخانه‌ای که سرچشمه آن در نواحی سردسیر باشد، آب آن در تابستان زیادتر و در زمستان کمتر است، زیرا بیشتر آب‌های اصلی آن از چشمه‌سارها گردمی‌آید و رطوبت‌هایی که در کوه‌هایی که این رودخانه‌ها از آن بیرون می‌آید و یا از آن می‌گذرد سبب زیادت و نقصان آب این رودخانه‌ها می‌شود.
دیگر اندیشمند بزرگ ایران، ابوعلی سینا در دانشنامه علایی (طبیعیات) در باره جذر و مد دریاها و اثر ماه بر آن گوید:روشنایی و قوت‌ها که از آفتاب و ستارگان است در این عالم اثر کند و ظاهرتر اثر آن آفتابست و آن ماه که آب دریاها را مد کند.و هم او درباره پدیده‌های بارندگی گوید:و اما بخار چون از گرمگاه برخیزد جنبش وی گرانتر بود و چون به آن جایگاه رسد از هوا که سرد بود، سرمای آن جایگاه او را ببندد. ... و هرگاه که بخار زمین بفسرد، ابر شود ... و این را سه حکم بود. یا اندک بود، که و را گرمی آفتاب بروی افتن، زود متفرق کند. یا قوی بود، که آفتاب اندر وی فعل نتواند کردن، که پراکندش، پس چون گردآید، و یک اندر دیگر نشیند، و خاصه که باد گردآورش دیگر بار آب شود، و فروجهد، پس اگر سرما اندریابدش، پیش از آن که قطره‌ها بزرگ شود و برف بود.
دانشمند ایرانی سده پنجم هجری، ابوحاتم اسماعیل اسفزاری خراسانی، که برای نخستین بار در جهان پدیده‌های جوی و هواشناسی را در کتاب خود به نام آثار علوی (Meteorology)، گردآوری نموده و او را به حق باید پدر دانش هواشناسی نام داد، در باره بخار و باران و برف و شبنم می‌گوید:
هرگه که حرارتی از تابش خورشید یا از جوهر آتش به آب رسد، مدتی با او بماند، آب مستحیل شود، و از جای خود برخیزد، و به سوی بالا بر شود، آن را بخار گویند، چون گرما بر بخار مستولی شود، آن بخار جوهر هوا گردد. ... و اگر برودتی بر آن بخار مستولی شود، جوهر آب گردد، و قصد زمین کند، آنگاه آن را باران گویند، پس اگر هوا ساکن بود، آن دانه‌ها خردباران (drizzle) بود و اگر متحرک بود، آن دانه‌های خرد به یکدیگر بپیوندند بزرگ گردند ((rain تا به رگبار رسند(shower). ... و اگر برودتی به افراط بر آن غالب آید جوهر برف باشد ... هرگاه که هوا سرد باشد و سرما بر بخار مستولی گردد، آن هوا آب شود و بر صورت قطره‌های آب از برگ‌ها بیاویزد، آن را شبنم (صقیع - dew ) خوانند ... .
وی همچنین مطالعات و بررسی‌هایی در باره چگالی آب‌های گوناگون از مناطق مختلف انجام داده است. ریاضی‌دان و مهندس بزرگ سده پنجم هجری، محمد بن حسین کرجی، دیدگاه‌های بسیار جالبی در باره آب‌شناسی دارد و در کتاب خود استخراج آب‌های پنهانی، انباط المیا الخفیه، به بررسی روش‌ها و قواعد مربوط به تشخیص آب‌های زیرزمینی می‌پردازد. او می‌گوید:
خدای بزرگ در روی زمین آبی ساکن آفرید، که همچون گردش خون در بدن جانوران در جریان است. این آب با افزایش و کاهش بارندگی، افزون و کم نمی‌شود (چرخه آب در طبیعت) ... این آب بیشتر شکاف‌های درون زمین را پر می‌کند، و تا آنجا که مانعی سخت در سر راهش وجود نداشته باشد، هر قسمت به قسمت دیگر می‌پیوندد ... آب‌هایی که در زیر زمین قرار دارند نیز در بعضی مواضع مانند رودها جاری هستند و در بعضی موارد دیگر مانند دریا ساکن و آرامند.
در نزهت‌نامه علایی، دانشنامه بزرگ فارسی، تالیف شهمردان‌بن‌ابی‌الخیر رازی، در سده ششم هجری، مطالب گوناگون و جالبی در باره آب‌شناسی آمده است.
آب، مد و جزر دریای پارس از عجایب است و به شبانه روز دو دفعه زیادت و نقصان گیرد، و در سیر ماه بسته است ... و جای هست که مقدار پنجاه ارش زمین خشک به وقت مد آب، بالا گیرد به هر دفعتی، ... .
ناوخدای، بزرگ‌ بن شهریار رامهرمزی، دریانورد بزرگ ایرانی در سده چهارم هجری، که سفرهای اکتشافی فراوانی به شرق انجام داد، در کتاب بسیار جالبی به نام عجایب الهند، شرح کاملی از توفان‌های دریای هند، مانسون، ارائه نموده است. دریانورد معاصر او ابهره کرمانی نیز، که در آن روزگار هفت سفر دریایی به چین و شرق دور داشته است نیز، مانسون هند و تیفون چین (هاریکن‌ها یا سایکلون‌های شرق آسیا)، را در نوشته‌های خود شرح داده است. جیهانی، وزیر دودمان سامانیان نیز اطلاعات خویش را در باره این توفان و همزمانی آن با بادهای 120 روزه سیستان، در کتابی گردآوری نموده است. سلیمان سیرافی و مهران وهب سیرافی از دریانوردان ایرانی سده سوم و چهارم هجری، که سفرهایی به چین و هند داشته‌اند، و همچنین سهل بن آبان دریانورد ایرانی سده ششم هجری که سفرهایی به هند و شرق آفریقا داشته ‌است، و سلیمان مهری دریانورد سده نهم هجری، نیز در سفرنامه‌های خود به باران‌های موسمی هند و منشا احتمالی آنها، اشاره کرده‌اند.
مسعودی مورخ ایرانی در کتاب التنبیه و الاشراف، به ذکر منشا رودها و دریاها پرداخته و از بسیار از پدیده‌های آبی سرزمین ایران، سخن رانده است. توصیف زیبا و دقیق ناصرخسرو در سفرنامه‌اش، از فانوس‌های دریایی (خشاب‌های) دریای پارس، نمایانگر دانش آب‌شناسی و دریانوردی ایرانیان است.
اشاره کوتاهی به این مساله چندان دور از تدبیر نیست که سد کوریت در نزدیکی طبس در خراسان جنوبی که در زمان هخامنشیان، در منطقه‌ای فوق‌العاده، ساخته شده و یکبار در زمان ساسانیان نوسازی و بار دیگر به فرمان و اندیشه خواجه نصیرالدین توسی، در اوج شکوفایی مکتب مراغه، دیواره آن، بر روی شالوده هخامنشیان، کاملا بازسازی شده است، با ارتفاع بیش از 64 متر، بیشتر از شش صد سال، بلندترین سد جهان بوده است.
در دوران هخامنشیان بیش از 60 سد در ایران ساخته شد و این جدای از پل- بند‌های این دوره است. در زمان ساسانیان پل و بند شوشتر با درازای بیش از پانصد متر ساخته شد. تاریخ نام سازنده این پل و همچنین سد شادروان (Shadervan) شوشتر را یک مهندس ایرانی به نام برانوش پارسی ثبت کرده‌است. پل‌دخترهایی که در سراسر ایران از جمله سروستان و میانه به چشم می‌خورند منسوب به آناهیتا، ایزد آب‌ها بوده‌اند.
اختراع سه نوع آسیاب آبی، نمایانگر دانش و بینش ژرف ایرانیان باستان در کلیه علوم از جمله آب‌شناسی است. نخست آسیاب تنوره یا آسیاب نورس یا آسیاب پره، با محوری عمودی و پره‌های قاشقی، دوم آسیاب چرخی که رومیان به آن آسیاب ویترویان نام نهادند، با محور افقی که نام مخترع آن را مهرداد ثبت نموده‌اند، و سوم آسیاب شناور، که با پره‌های بزرگ پارویی دوران می‌کرده است و در رودخانه‌های خراسان، خوزستان و میانرودان به تعداد زیادی ساخته شده بوده است، و بازمانده آن هنوز در شوشتر خودنمایی می‌کند.
دستگاه پالایش آب چغازنبیل (زنگه ویل - شهر زنگه)، نخستین و قدیمی‌ترین دستگاه پالایش آب در جهان است که برابر با قانون ظروف مرتبط آب گل‌آلود رودخانه کرخه را به آبی سالم و گوارا تبدیل می‌نموده است. و آب‌انبارهای کویری ایران هم که خود حدیث مفصلی است. و این چکیده خود اندکی است از دانش آب‌شناسی ایرانیان که از دسترس چپاولگران زمانه و چنگ‌ورزان بیگانه در امان مانده و به ما رسیده. باشد که ما شایستگی و بایستگی میراث‌داری آنان را داشته باشیم. در سال 1289 رودخانه زاینده‌رود خشکید. مردم در آن چاهی کندند به قرب سی زرع و آبی به زحمت می‌کشیدند برای مشروبات. (تاریخ مسعودی)

کلیات هیدرولوژی ایران

در یك ویژه نامه ترویجی آب و امنیت غذائی (وزارت جهاد كشاورزی، 1381) به نقل ازگزارش صندوق جمعیت ملل متحد آمده است كه طی 70 سال گذشته جمعیت جهان 3 برابر و مصرف آب در جهان 6 برابر شده است. سالیانه به جمعیت جهان 75 میلیون نفر افزوده می شود و پیش بینی می شود كه جمعیت كشورهای توسعه نیافته و كم توسعه یافته طی 50 سال آتی نیز از رشدی 300 درصدی فراتر رود. پیش بینی های خوش بینانه تا سال 2050 میلادی جمعیت جهان را7.9 میلیارد نفر برآورد نموده اند، این در حالی است كه برخی پیشگوئی ها خبر از جمعیت 10.9 میلیار نفری در جهان دارند. نظریه ای بینابین این رقم را 9.3میلیارد نفر برآوردمی كند. همان منبع اضافه می نماید كه در سال 1381 جمعیت ایران نیز از مرز 70 میلیون فراتر رفت. با در نظر گرفتن اینكه متوسط بارش سالیانه در ایران چیزی حدود یك سوم میزان جهانی آن است (مهدوی 1378)؛ می توان گفت مبحث آب توجه ویژه ای را می طلبد. (قابل ذکر است که همین مقدار ناچیز بارندگی نیز از توزیع مکانی یکسانی برخوردار نمیباشد بطوریکه در 28 درصد از سطح کشور مقدار بارش متوسط سالانه کمتر از 100 میلی متر بوده واین مقدار در96 درصد از سطح کشور از 200 میلی مترنیز کمترمی باشد). اقلیم فراخشک در 15 استان کشور ، در 7 استان و در 10 استان اقلیم غالب است، بنابراین مسئله بالا بودن تبخیر و تعرق نیز محدودیتی مضاعف محسوب می شود. (برای مشاهده جزئیات اینجا کلیک کنید.) با آنکه کشور ایران حدود 1.1 درصد از خشکی های جهان را به خود اختصاص داده است صرفا 0.34 درصد از آبهای جهان را در اختیار دارد. مسئله ریزشی فصلی این بارش و پارکندگی نامنظم آن هم خود مبحث جداگانه ای است.

عامل	ایران	جهان
بارندگی	242	860
تبخیر و تعرق پتانسیل	900	1132
تبخیر و تعرق واقعی	180	485

آمارمطالعات وزارت نیرو میانگین حجم بارندگی در ایران را سالانه 400 میلیارد متر مکعب برآورد نموده است که از این میزان 310 میلیارد متر مکعب درسطح 870 هزار کیلومتر مربع از حوزه های آبخیز کوهستانی و90 میلیار متر مکعب در سطح 778کیلومتر مربع مناطق دشتی می باشد. در مناطق کوهستانی در اثر تبخیر و تعرق بطور متوسط هرساله 200 میلیارد متر مکعب ودر مناطق دشتی 84 میلیارد متر مکعب آب از دسترس خارج می شودکه جمعا 71 درصد از حجم بارش را شامل می شود. از حجم باقیمانده نیز 59 میلیارد متر مکعب مناطق کوهستانی و 2 میلیارد متر مکعب در مناطق دشتی نفوذ می نماید. حجم آب باقیمانده نیز 51 میلیارد متر مکعب در مناطق کوهستانی و 4 در مناطق دشتی به شکل رواناب ظاهر می شود.حجم آبهای زیر زمینی کشور در حدود 35 میلیار متر مکعب برآورد گردیده است که حدود 30 میلیارد مترمکعب آن مربوط به مخازن آبرفتی و حدود 5 میلیارد متر مکعب برآود شده است. با فرض قابلیت بهربرداری از 60 درصد این مخازن امکان تا حدود 80 میلیارد متر مکعب وجود خواهد داشت. بخش کشاورزی با اختصاص 88.88 درصد، آب شرب با اختصاص 6.67 درصد و بخش صنعت با 4.45 درصد مهمترین مصارف آب در ایران می باشند

حوزه های آبخیز کشور ایران عبارتند از:

1- حوزه آبخیز دریای خزر
2- حوزه آبخیز خلیج فارس و دریای عمان
3-حوزه آبخیز دریاچه ارومیه
4- حوزه آبخیز دریاچه نمك قم
5- حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان
6- حوزه آبخیز نیریز یا بختگان
7- حوزه آبخیز جازموریان
8- حوزه آبخیز دشت كویر
9- حوزه آبخیز كویر لوت
10- حوزه آبخیز اردستان و یزد و كرمان
11- حوضة صحرای قره‌قوم
12- حوزه آبخیز هامون

حوزه آبخیز دریای خزر

این حوزه آبخیز كه مساحت آن به 173،300 كیلومتر مربع می‌رسد، دارای شیب زیاد بوده و بیشترین اختلاف ارتفاع حوزه آبخیز‌های كشور را كه بالغ بر 5500 متر است، به خود اختصاص داده است. در این محدوده سیزده رودخانه با مساحت حوزه آبخیز بیش از هزار کلیومتر مربع وجود دارد که رودخانه‌های ارس، سفیدرود، هراز و اترك از نظر وسعت حوزه آبخیز و ویژگیهای اقلیمی و تداوم آبدهی متفاوت از حوزه دیگر می باشند. رودهای فوق دارای حوزه آبخیز‌های كوهستانی وسیعی هستند و پوشش گیاهی غالب آنها جنگلی است.

حوزه خلیج فارس و دریای عمان

این حوزه آبخیز با مساحت 437،150 كیلومتر مربع یكی از پهناورترین حوزه آبخیز‌های ایران محسوب می‌گردد و رودخانه‌های غرب، جنوب غربی و جنوب زیرحوزه های سرچشمه گرفته از كوههای زاگرس و بشاگرد و بلوچستان را در بر می‌گیرد. جمعاً 29 رودخانه با مساحت بیش از 1000 كیلومتر مربع در این زیرحوزه وجود دارد كه یا به درون كشور عراق جریان می‌یابند و پس از پیوستن به رودخانة دجله به خلیج فارس می‌ریزند و یا بطور مستقیم به خلیج مزبور و یا دریای عمان وارد می‌گردند. برخی ازبزگترین رودخانه‌های این حوزه آبخیز به ترتیب از شمال تا جنوب خاوری عبارتند از: سیروان، كرخه، كارون، جراحی، زهره، هله، موند، كل، میناب و سرباز.
در باب اهمیت این زیرحوزه فقط به این نکته بسنده می شود که رودهای دشت خوزستان به تنهائی 30 درصد منابع آب کشور را دارا می باشند.

حوزه آبخیز دریاچه ارومیه

مساحت این حوزه دریاجه ارومیه 50،850 كیلومتر مربع است در این حوزه دریاجه ارومیه هشت رودخانه با مساحت آبریز بیش از هزار كیلومتر مربع وجود دارد و زرینه‌رود بزرگترین و مهمترین آنها بشمار می‌آید.

حوزه آبخیز دریاچه نمك قم

مساحت حوزه دریاچة نمك قم 89،650 كیلومتر مربع است و بخش بسیار ناچیز و كوچكی از آن نیز به دریاچة حوض‌سلطان و كویر میغان و دشت جنوبی قزوین وارد می‌گردد. رودخانه‌های جاجرود، كرج، شور، قره‌چای و قمرود به این حوزه زهکشی می شوند در این محدوده شش رودخانه با مساحت بیش از هزار كیلومتر مربع وجود دارد كه رودخانة شور و قره‌چای و قمرود بزرگترین آنها محسوب می‌شوند.

حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان

این حوزه كه از زیر حوزه ‌های كوچك باتلاق گاوخونی، كویر ابركوه، شوره‌زار مروس و كویر سیرجان تشكیل یافته است، دارای 90،700 كیلومتر مربع مساحت است و زاینده‌رود بزرگترین رودخانة آن بشمار می‌آید. انتقال آب کارون از طریق تونل کوهرنگ به زاینده رود از وقایعی است که بر بیلان هیدرولوژیک این محدوده تاثیر دارد.

حوضة نیریز یا بختگان

این حوزه با مساحت 31،000 كیلومتر مربع از حوز‌های فرعی دریاچة كافتر، دریاچة بختگان و دریاچة مهارلو تشكیل شده و رودخانة كر مهمترین رود این منطقه محسوب می‌شود.

حوزه آبخیز جازموریان

حوزه جازموریان با مساحتی برابر 69،600 كیلومتر مربع در جنوب شرقی ایران و بین رشته‌كوههای بشاگرد (در جنوب) و جبال بارز (در شمال) جای دارد و آبهای سطحی آن كلاً به هامون جزموریان می‌ریزد. در این حوضه پنج رودخانه با مساحت آبریز بیش از هزار كیلومتر مربع وجود دارد كه هلیل‌رود بزرگترین آنهاست.

حوزه دشت کویر

این حوزه که یکی از کم بارش ترین حوزه های کشور محسوب می شود از حوضه‌های كوچكتری چون كویر حاج علی‌قلی، كویر نمك و دشت گناباد تشكیل می‌یابد و مساحت آن به 227،400 كیلومتر مربع بالغ می‌گردد.. از رودخانه‌های قابل توجه این حوزه به حبله‌رود ( واقع در گرمسار) و كال‌شور جاجرم كه یكی از طویل‌ترین رودخانه‌های ایران است، می‌توان اشاره نمود.

حوزه آبخیز كویر لوت

مساحت این حوزه كه حوضة كویر لوت از زیرحوزه ‌های كوچك‌تری چون نمكزار طبس، دغ محمد‌آباد، كویر ساغند، شوره‌زارهای شمال خاوری شهرستان بافق و كویر سرجنگل تشكیل یافتهو یکی از كم‌باران‌ترین و خشك‌ترین حوضه‌های ایران است به199،000 كیلومتر مربع بالغ می‌گردد و از مهمترین رودخانه‌های آن كه اغلب سیلابی و فصلی هستند می‌توان به رودخانة تهرود واقع در استان كرمان اشاره كرد.

حوزه اردستان و یزد و كرمان

این حوزه كه با مساحت 99،800 كیلومتر مربع یكی از خشك‌ترین و بی‌آب‌ترین حوضه‌های ایران بشمار می‌آید، از زیرحوزضه‌های كوچك‌تری چون دغ‌سرخ، كویر سیاه‌كو، كویر درانجیر، دشت جنوب خاوری یزد، شنزار كشكوئیه، دشت كویرات و شنزارهای جنوب كرمان تشكیل یافته است.

حوضة صحرای قره‌قوم

-مساحت این حوضه 43،550 كیلومتر مربع است و یكی از حوضه‌های كم‌بارش ایران محسوب می‌گردد. به همین دلیل حوزه آبخیز آن حالت سیلخیزی و رودها حالت فصلی دارند و رودهای كشف‌رود و جام‌رود از مهمترین آنها بشمار می‌آیند.

حوزه هامون

این حوزه که در شرق کشور واقع گردیده است مساحتی برابر با 109،850 كیلومتر مربع داراست و از حوضه‌های كوچك‌تری چون نمكزار خواف، دغ‌ شكافته، دغ بالا، دغ پترگان، دغ توندی، دریاچة نمكزار، دریاچة هامون صابری، لورگ‌شتران، دریاچة هامون، هامون گودزره، دریاچة كرگی، هامون ماشكل و نمكزاركپ تشكیل یافته است. این حوزه نیز از جمله كم‌باران‌ترین و خشك‌ترین حوضه‌های ایران محسوب می‌شود و رودهای هیرمند و ماشكل مهمترین رودهای آن بشمار می‌آیند.
منابع:
http://sinab84.ir
http://kavoshsazand.persianblog.ir
http://www.iauase.com
http://matinfar20.persianblog.ir
http://daneshnameh.roshd.ir
http://rud.ir
ویکی‌پدیا
/خ