نظم المعلومات الجغرافية والهيدرولوجيا

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

أصبحت نظم المعلومات الجغرافية (GIS) أداةً بالغة الأهمية في مجال الهيدرولوجيا لدراسة وإدارة موارد المياه على كوكب الأرض . ويتطلب تغير المناخ وتزايد الطلب على موارد المياه فهمًا أعمق لأحد أهم مواردنا الحيوية. ونظرًا لاختلاف وجود المياه مكانيًا وزمنيًا خلال الدورة الهيدرولوجية ، فإن دراستها باستخدام نظم المعلومات الجغرافية تُعدّ عمليةً للغاية. فبينما كانت نظم المعلومات الجغرافية السابقة ثابتةً في تمثيلها الجغرافي المكاني للخصائص الهيدرولوجية، أصبحت منصات نظم المعلومات الجغرافية أكثر ديناميكيةً، مما يُقلّص الفجوة بين البيانات التاريخية والواقع الهيدرولوجي الحالي.

تتساوى مدخلات دورة الماء الأساسية مع مخرجاتها، مع مراعاة التغير في التخزين. ويستفيد علماء الهيدرولوجيا من هذه الموازنة الهيدرولوجية عند دراسة مستجمعات المياه . تشمل مدخلات الموازنة الهيدرولوجية الهطول ، والجريان السطحي، وتدفق المياه الجوفية. أما المخرجات فتتكون من النتح ، والتسرب ، والجريان السطحي ، وتدفقات المياه السطحية والجوفية. ويمكن قياس جميع هذه الكميات أو تقديرها بناءً على البيانات البيئية، كما يمكن عرض خصائصها بيانيًا ودراستها باستخدام نظم المعلومات الجغرافية (GIS).

نظم المعلومات الجغرافية في المياه السطحية

مواقع مقاييس تدفق المياه في الوقت الفعلي التابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية مع روابط تشعبية داخل نظام المعلومات الجغرافية إلى البيانات

في مجال النمذجة الهيدرولوجية ، يبدأ التحليل عادةً بأخذ عينات وقياس المناطق الهيدرولوجية القائمة. في هذه المرحلة من البحث، يُعدّ نطاق القياسات ودقتها من القضايا الرئيسية. [ 1 ] يمكن جمع البيانات ميدانيًا أو عبر البحث الإلكتروني. تُعدّ هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) مصدرًا متاحًا للجمهور لبيانات الاستشعار عن بُعد الهيدرولوجية. كما تتوفر بيانات تدفق الأنهار التاريخية والآنية عبر الإنترنت من مصادر مثل هيئة الأرصاد الجوية الوطنية (NWS) ووكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA). من مزايا استخدام برامج نظم المعلومات الجغرافية (GIS) في النمذجة الهيدرولوجية إمكانية ربط التصورات الرقمية للبيانات بالبيانات الآنية. لقد أحدثت نظم المعلومات الجغرافية ثورة في تنظيم البيانات ومعالجتها وإدخالها في نماذج الحوسبة الهيدرولوجية المعقدة. [ 2 ] [ 3 ] في نمذجة المياه السطحية، غالبًا ما تُدمج نماذج الارتفاع الرقمية مع البيانات الهيدروغرافية لتحديد حدود مستجمعات المياه. [ 4 ] يُعدّ فهم هذه الحدود أساسيًا لفهم مسار جريان مياه الأمطار. على سبيل المثال، في حالة ذوبان الثلوج ، يمكن إدخال كمية تساقط الثلوج في نظم المعلومات الجغرافية (GIS) للتنبؤ بكمية المياه التي ستتدفق باتجاه المصب. [ 5 ] تُستخدم هذه المعلومات في إدارة أصول الحكومات المحلية والزراعة والعلوم البيئية . ومن التطبيقات المفيدة الأخرى لنظم المعلومات الجغرافية تقييم مخاطر الفيضانات . فباستخدام نماذج الارتفاع الرقمية مع بيانات ذروة التصريف، يمكن التنبؤ بالمناطق التي ستغمرها المياه في السهل الفيضي بناءً على كمية الأمطار. في دراسة أجراها ربيع (2014) [ 6 ] على مستجمع مياه نهر إلينوي، وجد أنه يمكن إنشاء خريطة مخاطر فيضانات دقيقة إلى حد معقول باستخدام نماذج الارتفاع الرقمية وبيانات قياس التدفق فقط . إلا أن التحليل القائم على هذين العاملين وحدهما لا يأخذ في الحسبان التطورات التي من صنع الإنسان، بما في ذلك السدود أو أنظمة الصرف، وبالتالي لا ينبغي اعتباره نتيجة شاملة.

نموذج الارتفاع الرقمي (DEM) الذي يمكن من خلاله تحديد مستجمعات المياه داخل نظام المعلومات الجغرافية (GIS).

نظم المعلومات الجغرافية في المياه الجوفية

يُعدّ استخدام نظم المعلومات الجغرافية لتحليل المياه الجوفية جزءًا من مجال الهيدروجيولوجيا . ونظرًا لأن 98% من المياه العذبة المتاحة على سطح الأرض هي مياه جوفية، [ 7 ] فإن الحاجة إلى نمذجة هذه الموارد وإدارتها بفعالية واضحة. ومع استمرار تزايد الطلب على المياه الجوفية بالتزامن مع النمو السكاني العالمي ، يصبح من الضروري إدارة هذه الموارد بشكل سليم. في الواقع، قد يؤدي عدم مراقبة استخدام المياه الجوفية بشكل كافٍ إلى إلحاق الضرر بالطبقات المائية الجوفية أو حدوث هبوط أرضي مرتبط بالمياه الجوفية ، كما حدث في طبقة أوغالالا المائية في الولايات المتحدة. في بعض الحالات، يمكن استخدام نظم المعلومات الجغرافية لتحليل بيانات الصرف والمياه الجوفية لاختيار مواقع مناسبة لإعادة تغذية المياه الجوفية . [ 8 ]

تغير مستوى المياه الجوفية في طبقة المياه الجوفية في السهول العليا، 1980-1995

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كلارك، مايكل (مايو 1998). "وضع الماء في مكانه الصحيح: منظور حول نظم المعلومات الجغرافية في علم المياه وإدارة المياه". العمليات الهيدرولوجية . 12 (6): 823-834 . Bibcode : 1998HyPr...12..823C . doi : 10.1002/(SICI)1099-1085(199805)12:6 < 823::AID-HYP656 > 3.0.CO ; 2-Z .
  2. ↑ غاربرخت، يورغن؛ أوغدن، فريد ل.؛ ديباري، بول أ.؛ ميدمنت، ديفيد ر. (2001). "نظم المعلومات الجغرافية ونماذج مستجمعات المياه الموزعة. الجزء الأول: تغطية البيانات ومصادرها". مجلة الهندسة الهيدرولوجية . 6 (6): 506-514 . doi : 10.1061/(ASCE)1084-0699(2001)6:6(506) .
  3. ↑ أوجدن، فريد ل.؛ جاربريشت، يورغن؛ ديباري، بول أ.؛ جونسون، لين إي. (2001). "نظم المعلومات الجغرافية ونماذج مستجمعات المياه الموزعة. الجزء الثاني: الوحدات والواجهات والنماذج". مجلة الهندسة الهيدرولوجية . 6 (6): 515-523 . doi : 10.1061/(ASCE)1084-0699(2001)6:6(515) .
  4. ↑ نايدو، دادي (ديسمبر 2015). "استخدام نظم المعلومات الجغرافية في الدراسات الهيدرولوجية" (ملف PDF) . المجلة الدولية للاتجاهات البحثية المتقدمة متعددة التخصصات . 2 (2).
  5. ↑ نايدو، دادي (ديسمبر 2015). "استخدام نظم المعلومات الجغرافية في الدراسات الهيدرولوجية" (ملف PDF) . المجلة الدولية للاتجاهات البحثية المتقدمة متعددة التخصصات . 2 (2).
  6. ↑ ربيع، أنس (2014). "دمج نظم المعلومات الجغرافية والهيدرولوجيا لتحليل مخاطر الفيضانات".{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  7. ↑ نايدو، دادي (ديسمبر 2015). "استخدام نظم المعلومات الجغرافية في الدراسات الهيدرولوجية". المجلة الدولية للاتجاهات البحثية المتقدمة متعددة التخصصات . 2 (2).
  8. ↑ ساراف، أ.ك.؛ تشودري، ب.ر. (25 نوفمبر 2010). "الاستشعار عن بعد المتكامل ونظم المعلومات الجغرافية لاستكشاف المياه الجوفية وتحديد مواقع التغذية الاصطناعية". المجلة الدولية للاستشعار عن بعد . 19 (10): 1825-1841 . doi : 10.1080/014311698215018 .
  • جيريش كومار، م.، بالي، ر.، وأغاروال، أ.ك. (2009). دمج نظم المعلومات الجغرافية لبيانات الاستشعار عن بعد والبيانات الكهربائية للاستكشاف الهيدرولوجي - دراسة حالة لحوض بهاكار، الهند. مجلة العلوم الهيدرولوجية 54 (5)، ص 949-960.
  • دينغمان، إس. لورانس، الهيدرولوجيا الفيزيائية، برنتيس هول، الطبعة الثانية، 2002
  • فيتر، سي دبليو، الهيدروجيولوجيا التطبيقية، برنتيس هول، الطبعة الرابعة، 2001
  • ميدمنت، ديفيد ر.، محرر. Arc Hydro: نظم المعلومات الجغرافية لموارد المياه، مطبعة ESRI، 2002