هيدرولوژي مهندسي
1401/09/19 13:22فصل قبل
سرفصل درس: [1]
معرفي هيدرولوژي، گردش آب در طبيعت
آب و هوا و ريزش‌هاي جوي: جو و مشخصات آن، درجه حرارت، فشار هوا و باد، رطوبت هوا و محاسبه مقدار آب قابل بارش، چرخش هوا، انواع جبهه‌ها
بارندگي: انواع بارش‌ها، اندازه‌گيري مقدار بارش، رابطه شدت - مدت و فراواني بارش، رابطه عمق، مساحت و تداوم بارش، معرفي مقدار بارش حداکثر محتمل (pmp)
تبخير و تعرق: عوامل مؤثر بر تبخير، روش‌هاي تخمين مقدار تبخير و تعرق
نفوذ آب در خاک: مکانيسم نفوذ و معرفي عوامل مؤثر بر مقدار نفوذ، اندازه‌گيري مقدار نفوذ، شاخصه‌اي نفوذ
آب‌هاي زيرزميني: تشکيل آب‌هاي زيرزميني، انواع سفره‌ها، ضرايب هيدروديناميک سفره‌ها، چاه‌ها و هيدروليک آب‌ها، تعيين ميزان آب‌دهي مطمئن چاه‌ها
هيدرومتري: اندازه‌گيري سرعت حرکت آب در رودخانه، محاسبه بده (دبي) رودخانه
حوضه‌هاي آبريز و خصوصيات فيزيکي آن‌ها، خصوصيات حوضه‌ها در ارتباط با رواناب
رواناب سطحي: رابطه بارندگي و رواناب، آبنمود و اجزا متشکله آن، ارائه روش‌هاي تخمين دبي حداکثر
آبنمود واحد، چگونگي استخراج آبنمود واحد، آبنمود واحد مصنوعي و نحوه تهيه آن
روش‌هاي آماري و تجزيه‌وتحليل داده‌هاي هيدرولوژي، پارامترهاي مختلف آماري، معرفي توزيع‌هاي فراواني و کاربرد آن در تجزيه‌وتحليل سيلاب‌ها، تحليل ريسک
سرفصل: مقدمه
نمونه 1- مطلب درسي: گردش آب در طبيعت
در اثر تبخير آب درياها و اقيانوس‌ها، ابرها تشکيل شده و پس از حرکت به سمت ساير مناطق، به صورت‌هاي مختلف بارش صورت مي‌گيرد. از الطاف خداوند است که هم‌زمان با تبخير آب، املاح و همچنين ميکروب‌هاي موجود در آب تبخير نمي‌شوند و درنتيجه باران، آب شيرين و قابل شرب را براي ما تأمين مي‌کند. گاهي که براثر آلاينده‌هاي موجود در هوا، باران‌هاي اسيدي ايجاد مي‌شود مي‌توانيم بيش‌ازپيش اهميت اين لطف خداوندي را درک کنيم. چرا که اين باران‌ها در اثر شستشوي هواي آلوده ايجاد مي‌شوند و باعث از بين رفتن مواد مضر موجود در هوا مي‌شوند و اين خود لطفي ديگر از جانب حضرت پروردگار است.
خداوند در سوره واقعه مي‌فرمايد: «أَفَرَءَيتُمُ الْمَاءَ الَّذِي تَشْرَبُونَ ءَ أَنتُمْ أَنزَلْتُمُوهُ مِنَ الْمُزْنِ أَمْ نَحْنُ الْمُنزِلُونَ لَوْ نَشَاءُ جَعَلْنَاهُ أُجَاجًا فَلَوْ لَا تَشْکرُونَ؛[2]آيا به آبي که مي‌نوشيد انديشيده‌ايد؟ آيا شما آن را از ابر نازل کرده‌ايد يا ما نازل مي‌کنيم؟ هرگاه بخواهيم، اين آب گوارا را تلخ و شور قرار مي‌دهيم پس چرا شکر نمي‌کنيد؟»
آري اگر خدا مي‌خواست به املاح محلول در آب نيز اجازه مي‌داد که همراه ذرات آب تبخير شوند، و دوش‌به‌دوش آن‌ها به آسمان صعود کنند، و ابرهايي شور و تلخ تشکيل داده، قطرههاي باراني درست همانند آب دريا شور و تلخ فرو ريزند! اما او به قدرت کاملهاش اين اجازه را به املاح نداد. نه‌تنها املاح در آب، بلکه ميکروب‌هاي موذي و مضر و مزاحم نيز اجازه ندارند همراه بخار آب به آسمان صعود کنند، و دانههاي باران را آلوده سازند به همين دليل قطرات باران هرگاه هوا آلوده نباشد خالصترين، پاک‌ترين و گواراترين آب‌ها هستند. [3]
سرفصل: تابش خورشيدي
نمونه 2- مطلب درسي: حرکت زمين و تغييرات تابش
کره زمين بخش بسيار کوچکي از انرژي خورشيد را دريافت مي‌کند. لازم است تا اين انرژي را به‌صورت غيريکنواخت دريافت کند تا فصل‌هاي گوناگون، سرزمين‌هاي با آب‌وهواهاي متفاوت و ... در آن وجود داشته باشد. يکي از نعمت‌هاي الهي يکنواخت نبودن تابش خورشيد است که قرآن نيز به آن اشاره کرده است و مي‌فرمايد: «أَلَمْ تَرَ إِلَي رَبِّک کيفَ مَدَّ الظِّلَّ وَلَوْ شَاءَ لَجَعَلَهُ سَاکنًا ثُمَّ جَعَلْنَا الشَّمْسَ عَلَيهِ دَلِيلًا ثُمَّ قَبَضْنَاهُ إِلَينَا قَبْضًا يسِيرًا؛[4] آيا به کار پروردگارت در آفرينش نظر نکرده‌اي که چگونه پس از زوال ظهر بر امتداد سايه افزوده و آن را گسترده است و اگر مي‌خواست آن را ساکن (يکنواخت) قرار مي‌داد. سپس خورشيد را نشانه وجود سايه قرار داديم. آنگاه پس از طلوع خورشيد سايه را به‌سوي خود مي‌کشانيم و آن را به تدريج محو مي‌کنيم و اين کار را به آساني انجام مي‌دهيم».
امام صادق g نيز مي‌فرمايند: به چگونگي تابيدن آفتاب دقت کنيد، اگر آفتاب ثابت بود و به فرض، گردش زمين نبود، به تبع آن طلوع و غروب معنايي نداشت و اين باعث مي‌شد بسياري از جهات از نور خورشيد بهره‌اي نبرند، موانع موجود در زمين هم، همچون کوه‌ها، ديوارها و سقف‌ها از تابش نور خورشيد جلوگيري مي‌کردند، اما از آنجا که خدا خواسته فيضش عام و نفعش تمام باشد، خورشيد و زواياي تابش آن را به‌گونه‌اي طراحي کرده که به نظر مي‌رسد در اول روز از مشرق طلوع کرده و پيوسته در حال گردش باشد و سپس غروب اتفاق بيفتد و اين حرکت کردن و ثابت نبودن تمام مواضع زمين را از نور خورشيد بهره‌ور مي‌سازد و اين‌چنين، خالق هستي، تمام ذرات و ساکنان زمين را از اشياء و گياهان گرفته تا انسان و حيوان از خورشيد محروم نکرده و همه را بر سفره‌ي احسانش روزي مي‌دهد. [5]
سرفصل: آب و هوا و ريزش‌هاي جوي
نمونه 3- مطلب درسي: ارتفاع و ساختار جوّ
جوّ زمين پوشش عظيم گازي شکلي است که اطراف کره زمين قرار گرفته و حتي در سطح آن نيز نفوذ کرده است. با دور شدن از سطح زمين از غلظت آن کاسته مي‌شود.
قرآن کريم نيز به اين نکته به صورت خيلي لطيف اشاره نموده است. در سوره انعام خداوند مي‌فرمايد:
«فَمَنْ يرِدِ اللَّهُ أَنْ يهْدِيهُ يشْرَحْ صَدْرَهُ لِلْإِسْلامِ وَ مَنْ يرِدْ أَنْ يضِلَّهُ يجْعَلْ صَدْرَهُ ضَيقاً حَرَجاً کأَنَّما يصَّعَّدُ فِي السَّماءِ کذلِک يجْعَلُ اللَّهُ الرِّجْسَ عَلَي الَّذينَ لا يؤْمِنُونَ؛[6] آن کس را که خدا بخواهد هدايت کند[7]، سينهاش را براي (پذيرش) اسلام، گشاده مي‌سازد؛ و آن کس را که (به خاطر اعمال خلافش) بخواهد گمراه سازد، سينهاش را آن چنان تنگ مي‌کند که گويا ميخواهد به آسمان بالا برود؛ اين‌گونه خداوند پليدي را بر افرادي که ايمان نميآورند قرار مي‌دهد!»
در تفسير نمونه به اين مطلب اشاره شده است و اين‌گونه آورده است که:
امروزه ثابت شده که هواي اطراف کره زمين در نقاط مجاور اين کره کاملاً فشرده و براي تنفس انسان آماده است، اما هر قدر به طرف بالا حرکت کنيم هوا رقيق‌تر و ميزان اکسيژن آن کمتر مي‌شود به حدي که اگر چند کيلومتر از سطح زمين به طرف بالا (بدون کپسول اکسيژن) حرکت کنيم تنفس کردن براي ما هرلحظه مشکل و مشکل‌تر مي‌شود و اگر به پيشروي ادامه دهيم تنگي نفس و کمبود اکسيژن سبب بيهوشي ما ميگردد»
بيان اين تشبيه در آن روز که هنوز اين واقعيت علمي به ثبوت نرسيده بود در حقيقت از اشارات علمي قرآن محسوب ميگردد. [8]
[1]. سرفصل کلي پيش‌بيني شده براي اين درس بر اساس مجموعة سرفصل‌هاي مصوب وزارت علوم، تحقيقات و فناوري در مقطع کارشناسي پيوستة عمران در نظر گرفته شده است.
[2]. واقعه: 68-70.
[3]. تفسير نمونه، ج23، ص: 256؛ در ادامه همين تفسير چنين آمده است: «هنگامي‌که پيامبر آب مىنوشيد مىفرمود: الْحَمْدُ لِلَّهِ الَّذِي سَقَانَا عَذْبًا فُرَاتًا بِرَحْمَتِهِ ، وَلَمْ يَجْعَلْهُ مِلْحًا أُجَاجًا بِذُنُوبِنَا: «حمد براى خداوندى كه به رحمتش ما را از آب شيرين و گوارا سيراب كرد، و آن را به خاطر گناهانمان شور و تلخ قرار نداد.»
[4]. فرقان: 45 و 46.
[5]. توحيد مفضل، ص 132.
[6]. انعام:125.
[7]. ممکن است از اين آيه برداشت شود که هدايت انسان به دست او نيست و به دست خدا است و نوعي جبر در کار است اما در واقع چنين نيست. بايد توجه داشته باشيم وقتي گفته مي‌شود«آن كس را كه خدا بخواهد هدايت كند، سينهاش را براى (پذيرش) اسلام، گشاده مي‌سازد» خواست خدا را نبايد مانند خواست انسان‌ها دانست. انسان ممکن است چيزي را بخواهد که حکيمانه نباشد اما ممکن نيست خداوند چيزي را بخواهد که حکيمانه نباشد ازاين‌رو اگر خدا بخواهد کسي را هدايت يا گمراه کند بر اساس حکمت و با توجه به زمينه و اعمال خود شخص است نه بي‌حساب و بي‌دليل. ضمناً اينکه هدايت و گمراهي به خدا نسبت داده مي‌شود از آن جهت است که خداوند فاعل حقيقي است وگرنه فاعل مياني، پيامبران يا شياطين و فاعل نزديک، خود انسان است. (در رابطه با فاعل نزديک، مياني و حقيقي در فصل سوم، مفصل توضيح داده شده است)
[8]. تفسير نمونه، جلد 5، ص436.