بر اساس آخرين مطالعات تا كنون 5 ميليارد سال از عمر زمين مي گذرد و شواهد مشان مي دهد كه آب از همان ابتداي تشكيل كره زمين نقش مهمي در تحول و قابل سكونت كردن آن به عنوان تنها سياره قابل زيست داشته است . با تشكيل اقيانوسها و در ياها و تشگيل بخار از روي آنها و ايجاد ابر و بارندگي و به طور كلي گردش آب در طبيعت و جاري شدن آب در رودخانه ها و بازگشت مجدد آن به طروق مختلف به اقيانوسها ، ابتدا زندگي اوليه با گياهان و جانداران پست آغاز شد و سپس گياهان و حيوانات عالي به وجود آمدند.
پوسته زمين كه از سنگهاي آذرين سرد شده تشكيل شده بود در اثر تماس با هوا و جو تحت تأ ثير پديده هوازدگي قرار گرفت و تغييرات همزمان آب ، دما و يخبندان باعث تكه تكه شدن سنگها شده وجاري شدن آبها آنها را جابه جا كرده و دشتهاي وسيعي را كه داراي پوشش خاك بودند به وجود آوردند . اين پوشش خاكي همراه با آب قابل دسترس در طبيعت محيط مناسبي را براي رشد گياهان فراهم شد و محيط مناسب براي زندگي بشر آماده و مهيا گرديد . انسانهاي نخستين از آب تنها براي شرب استفاده مي كردند بتدريج با پيشرفت تمدن و گذشت زمان از آن براي گردش آسيابها ، كشاورزي و حمل و نقل نيز استفاده كرد.
همزمان با پيشرفت تمدنها استفاده از آب نيز شكل تازه اي به خود گرفت به طوري كه در بسياري از زمينه ها ، از كشاورزي گرفته تا صنعت و از همه مهمتر توليد انرژي از آب استفاده مي شود و امروزه دسترسي به آب كافي و با كيفيت مناسب در زمان و مكان مناسب مد نظر مي باشد و هرگونه كمبود آب را مانعي در جهت توسعه پايدار مي داند به همين دليل هرساله سرمايه هاي زيادي براي توسعه منابع آب و طرحهاي مرتبط با آن مثل سدسازي و احداث شبكه هاي آبياري و زهكشي ، آبخيز داري ، مهار سيل و تغذيه آبهاي زير زميني انجام مي دهند .
سيكل (چرخة) هيدرولوژي گردش آب درطبيعت كه به آن سيكل هيدرولوژي يا چرخة آب گفته مي شود، عبارت است از حركت وجابجائي آب درقسمتهاي مختلف كره زمين. اين سيكل يك چرخش ساده نيست بلكه مجموعه اي از حركات وچرخشهاي مختلف تحت تأثير نيروي متفاوتي از جمله نيروي جاذبه ، نيروي ثقل، تغييرات فشار وانرژي خورشيدي مي باشد.اين چرخش درسه بخش مختلف كره زمين يعني اتمسفر(هواسپهر) ياچون هيدروسفر يا آب سپهر، ليتوسفريا سنگ سپهر صورت مي گيرد. آب درداخل وبين اين سرلايه درلايه اي به ضخامت 16 كيلومتر صورت مي گيرد كه 15كيلومترآن دراتمسفر وتنها 1 كيلومترآن درداخل ليتوسفر قراردارد.
سيكل هيدرولوژي درواقع يك سيكل بدون ابتدا وانتها مي باشد. بدين ترتيب كه آب ازسطح درياها وخشكيها تبخير شده وارد اتمسفر مي گردد وسپس دوباره بخارآب واردشده به جو طي فرآيندهاي گوناگون به صورت نزولات جوي يا برسطح زمين ويا بر سطح درياها واقيانوسها فرو مي ريزد. پس نزولات جوي ممكن است با سه حالت روبرو شوند:
1- قبل از رسيدن به سطح زمين توسط شاخ وبرگ گياهان گرفته مي شوند.(برگاب،باران گيرش)
2- درسطح زمين جاري مي شوند.(رواناب)
3- درخاك نفوذ مي كنند.
مقداري از آب كه در داخل خاك نفوذ مي كند يا براثر تبخير به هوا برمي گردد يا وارد منابع آب زير زميني مي شود كه سرانجام از طريق چشمه ها ويا تراوش به داخل رودخانه ها مجدداً در سطح زمين ظاهر مي گردد. درتمام اين موارد آب با تبخير وبازگشت مجدد به اتمسفر سيكل هيدرولوژييا گردش آب در طبيعت را تكميل مي كند .درشكل 1 كه نموداري از چرخه هيدرولوژي مي باشد نقل وانتقالات آب در طبيعت را نشان ميدهد. همانطور كه شكل1 نشان ميداد عناصر مهم گردش آب در طبيعت را بارندگي P) -( رواناب(R)-تبخير(E) -تعرق(T) -نفوذ(I) -وجريانهاي زيرزميني(G) تشكيل مي دهند
بارندگي: PRECIPITATION بارندگي مقدار آبي است كه از سطح خشكي ها ودرياها تبخير مي شود ودرداخل جو بطور موقت بصورت بخار ذخيره ميگردد. اين بخار آب موجود درجو طي فرآيندهاي فيزيكي مختلف متراكم (CONDENSATION) مي شود وبه شكل ابر در مي آيدكه پس از اشباع شدن ، قطرات آب با ذرات يخ تشكيل شده بصورت برف ، باران، تگرگ وغيره كه جمعاً نزولات جوي يا بارندگي گفته مي شوند دوباره به زمين برمي گردند. بارندگي پديده اي است كه انسان كمتر در آن مي تواند دخل وتصرف كند.
تبخير:EVAPORATION تبخير پديده اي است كه از هرگونه سطح مرطوب مانند سطوح آزاد آب يا سطح مرطوب خاك وگياه صورت مي گيرد. طي اين فرآيند آب مايع به بخار تبديل مي شود ومجدداً آب به جو زمين برمي. از عوامل مؤثر براين فرآيند مي توان به دماي هوا، سرعت باد، تابش خورشيد اشاره كرد كه هرچه ميزان آن بيشتر باشد سرعت تبخير نيز بيشتر است.
اهميت آب در ايران :
ايران با توجه به موقعيت خاص جغرافيايي كه در بين مدار 25تا40 درجه عرض شمالي و 44تا 64 درجه طول شرقي واقع شده است از مناطق خشك جهان به شمار ميرود زيرا ميزان متوسط بارندگي سالانه آن كمتر از يك سوم متوسط بارندگي كره زمين (860) مي باشد . اين مقدار بارندگي هم در سطح كشور به طور يكنواخت توزيع نشده است به علت كمبود ميزان بارندگي به جز نواحي شمالي و شمال غرب و تا حدودي غرب كشور رود خانه هاي دائمي كم تر وجود دارد . در سطح كشور مناطقي وجود دارد كه نه تنها با كمبود آب سطحي مواجه هستند بلكه آب زير زميني آنها هم شور است.البته اين كمبود آب در كشور ما مربوط به عصر حاضر نبوده بلكه در گذشته نيز مردم با كمبود آب مواجه بوده اند وجود سدها و بندهاي تاريخي كشور دليلي بر اين ادعاست .اما از آنجايي كه در گذشته سطح توقع مردم به علت پايين بودن شرايط زندگي كم بوده است ، قرنها بطور هماهنگ از منابع آب و خاك استفاده كرده اند و آب مورد نياز را از طروق مختلف به دست آورده اند و مسئله كمبود آن مطرح نبوده و مسئله اصلي روش هاي بهره برداري از آن بوده است . اما در عصر حاضر از يك طرف كمبود آب قابل استفاده و از طرف ديگر افزايش رشد جمعيت و مصرف آب و از همه مهمتر بالا رفتن سطح زندگي و ماشيني و صنعتي شدن و رشد تكنولوژي مسئله نياز به آب و كمبود آن رابيش از پيش مطر ح مي سازد :
مسائل شناخت آبهاي سطحي :
براي جلوگيري از هدر رفتن آبهاي سطحي و خسارات ناشي از آنها دو كار زير بنايي عبارت است از :
1- تأمين نيروي انساني
2 - تأسيس ايستگاههاي اندازه گيري آب و آمار برداري مرتب از آنها
امروزه هيچ طرح عمراني و زير بنايي بدون استفاده از آمار در زمينه هاي مختلف امكان پذير نمي باشد . لذا آمار مورد استفاده بايد دقيق و داراي قابليت اعتماد باشد و همچجنين تعداد سالهاي آماري نيز زياد باشد .
ايستگاههاي اندازه گيري دبي رو دخانه ها در ايران از سال 1325 تأسيس شده اند اما تعداد آنها كم بوده و طول دوره آماري آنها با توجه به سال تأسيس كوتاه مي باشد اما در كشور هاي پيشرفته طول دوره آماري به بيش از 150 سال مي رسد . در كشور ما تهداد ايستگاههاي كه داراي آمار بيش از 50 سال مي باشند بسيا ركم است و تنها شامل ايستگاههايي است كه بر روي رودخانه هاي جاجرود ، لار و گلپايگانو يكي دو رودخانه ديگر است ، مي باشد. امروزه در سطح كشور ايستگاههاي اندازه گيري دبي آب زياد بوده ودر حال گسترش مي باشد.
نه تنها تعداد ايستگاهها و طول دوره آماري مهم است بلكه تععن دقيق ايستگاههاي هيدرومتري اهميت زيادي دارد كه حتما بايد توسط متخصصان اين امر تععن شود .
