تحقیقات منابع آب ایران
سال:1392 | دوره:9 | شماره:3 (مسلسل 28) |تعداد مقالات:11

حوضه آبریز کارون بزرگ به واسطه تامین 78 درصد انرژی برق آبی و 13 درصد تولیدات کشاورزی کشور، نقش انکارناپذیری در تامین غذا و انرژی کشور دارد. این خصوصیت منجر به اعمال فشار زیاد به سیستم منابع آب این حوضه به واسطه ایجاد طرح های توسعه در بخش کشاورزی، صنعت و خدمات شده و آسیب پذیری آن را نسبت به شرایط بیرونی افزایش داده است. از طرف دیگر، مفهوم آسیب پذیری تمرکز بر بررسی حالت و وضعیت سیستم در حال یا آینده دارد. لذا، لزوم توسعه مفهومی که دربرگیرنده کارکرد سیستم از سه جنبه حالت، فرآیند و چشم انداز سیستم باشد ضروری می نمود. این مفهوم، با عنوان تضمین بقای سیستم (System Viability)، در این مقاله توسعه و برای ارزیابی وضعیت سیستم آبی کارون بزرگ مورد استفاده قرار گرفت. از ضعیف ترین حلقه های سیستم منابع آب در این حوضه که در سال های اخیر باعث ایجاد اخلال در سیستم و بروز دغدغه در مدیران و کارشناسان شده، کیفیت منابع آب این حوضه می باشد. به طوری که میزان تخصیص منابع آب به بخش های مختلف وابسته به این مولفه می باشد. هدف از این تحقیق، بررسی روندها و علل آسیب پذیری حوضه آبریز کارون بزرگ و به خصوص کیفیت آب به عنوان مولفه نگرانی حوضه در بلندمدت می باشد. در این تحقیق از نگرش پویایی سیستم ها و نرم افزار Vensim به منظور ارزیابی وضعیت حوضه استفاده گردیده است. نتایج حاکی از آن است که خطرات و سناریو بیرونی در مقایسه با سیاست های حاکم در کشاورزی، صنعت و خدمات تاثیر ناچیزی بر کیفیت آب رودخانه دارد. این مطلب گویای واقعیتی است که در راستای کاهش آسیب پذیری حوضه باید تمرکز بر نگرش حاکم و سیاست های اعمالی برای تامین غذا و انرژی در حوضه داشت.

بررسی روند زمانی در یک سری زمانی یکی از ویژگی های مهم آن به شمار می آید. با این حال تمامی آزمون های متداول تعیین روند (مثلا کندال و من-کندال) بر اساس فرض ایستا بودن سری زمانی و حافظه دار نبودن آن بنا شده است. هر دو آزمون کندال و من-کندال در حالت کلاسیک نشان دادند که سری زمانی درجه حرارت سالانه مشهد (به طول 127 سال از 1885 تا 2011) دارای روند افزایشی معنی دار (-p مقدار کوچک تر از 0.001) است در حالی که با توجه به مفهوم حافظه بلند مدت در داده ها (فرآیند اغتشاش نرمال جزیی؛ FGN با نمایه هرست برابر با 0.92)، انحراف معیار آماره های آزمون افزون بر 6 برابر بیش تر شد و در نتیجه هیچ کدام از این دو آزمون معنی داری روند افزایشی را در سطوح معنی داری متداول 0.01 و 0.05 تایید ننمودند. روابط رگرسیونی برای تصحیح انحراف معیار در دو آزمون ناپارامتری روند کندال و من-کندال به عنوان تابعی از نمایه هرست و طول دوره آماری برای اولین مرتبه به دست آمد. نشان داده شد که نتایج در شرایط عدم تکمیل داده ها یکسان باقی می ماند. روش جدید استوکاستیکی بر پایه مفهوم عامل فراوانی چاو پیشنهاد شد و نشان داده شد که نتایج پایدار باقی می ماند.

یکی از روش های تخمین چندک های سیلاب در حوضه های فاقد آمار یا با طول دوره آماری کوتاه، استفاده از روش تحلیل فراوانی منطقه ای است. در مطالعات منطقه ای، به منظور دستیابی به مناطق همگن هیدرولوژیک از تکنیک های خوشه بندی استفاده می شود. اخیرا در چند تحقیق از نگاشت ویژگی خود سامان(Self-Organizing Feature Maps)  استفاده شده است. اما مشکل اصلی SOFM تفسیر نقشه خروجی از این روش به منظور یافتن مناطق همگن هیدرولوژیک است. به این دلیل از SOFM به عنوان ورودی الگوریتم های خوشه بندی دیگر به کار می رود. در این مطالعه، ابتدا از نگاشت ویژگی خود سامان برای شکل گیری یک نقشه ویژگی دو بعدی استفاده شد، سپس گره های خروجی از نگاشت ویژگی خود سامان توسط الگوریتم خوشه بندی -cمیانگین فازی برای شکل گیری مناطق مورد نیاز در تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب استفاده شد. تعداد بهینه خوشه های فازی براساس شاخص های زی-بنی (Xie-Beni) تعمیم یافته و وون (Kwon) تعیین شد. نتایج نشان داد که این تکنیک کارایی قابل قبولی در تفکیک حوضه های آبخیز استان مازندران به مناطق همگن هیدرولوژیک دارد.

در این مطالعه به بررسی توسعه کارست در تاقدیس پیون در جنوب غرب ایران پرداخته شده است. بدین منظور پارامترهای موثر در توسعه کارست شامل لیتولوژی، شیب، پوشش گیاهی، تراکم گسل ها، فاصله از گسل ها، تراکم خطواره، فاصله از خطواره، بارش و دما مورد ارزیابی قرار گرفته اند. با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتب زوجی (AHP) وزن تاثیرتاثیر هر کدام از لایه ها در توسعه کارست بدست آمد. نقشه نهایی توسعه کارست منطقه مورد نظر با تلفیق لایه های موثر استخراج گردید. نتایج نشان می دهد که 59 درصد از مساحت تاقدیس پیون در محدوده با پتانسیل بالای کارست شدگی، 5.3 درصد در محدوده پتانسیل متوسط و 35.7 درصد در محدوده پتانسیل خیلی کم یا فاقد پتانسیل کارست شدگی قرار گرفته است. مناطق با پتانسیل بالای کارست شدگی در شمال مرکزی آبخوان (سازند ایلام- سروک) قرار گرفته اند. چشمه های با آبدهی بالا زیاد عمدتا در محدوده با پتانسیل بالای کارست شدگی قرار گرفته اند. نتایج می تواند در مدیریت توسعه آبخوان بسیار موثر باشد.

محدودیت منابع آب سطحی و افزایش بی رویه جمعیت در چند دهه اخیر باعث وارد آمدن فشار مضاعف بر آبخوان ها و خسارات خسارت های جبران ناپذیری به منابع طبیعی کشور شده است. جهت جلوگیری از فاجعه به وجود آمده بایستی مدیریت بهینه بهره برداری از آب های زیرزمینی به عنوان یک اصل و پایه در برنامه ریزی های کوتاه مدت و بلند مدت مورد توجه قرار گیرد. با اینکه محققان زیادی در مدیریت سفره های آب زیرزمینی از رویکرد شبیه سازی- بهینه سازی استفاده نموده اند، اما هنوز نرم افزار کاملی برای آن وجود ندارد. در این تحقیق رابط گرافیکی تحت عنوان مدل گرافیکی مدیریت آب زیرزمینی، GGWM، که براساس دو مدل ODFLOW-2000 و GWM نوشته شده است، ارائه گردید. در مرحله بعد، کد تهیه شده در سیستم واقعی، آبخوان دشت شهرکرد به کار گرفته شد. با توجه به روند افزایشی میزان افت سطح آب زیرزمینی در این منطقه، سعی گردید مدل بهینه مدیریتی تهیه شده در این مطالعه، در راستای توسعه پایدار باشد. نتایج به دست آمده، نشان داد که در آبخوان شهرکرد می توان با مدیریت برداشت از چاه های کشاورزی واقع در سطح دشت و تامین نیازهای منطقه، میزان افت سطح ایستابی را 10 درصد نسبت به حالت فعلی بهبود بخشید، که حاکی از موفقیت مدل در سیستم واقعی می باشد.

هدف این مقاله، ارائه یک رویکرد جدید برای تخصیص بار آلودگی به منابع تخلیه کننده بار آلودگی در رودخانه زرجوب در استان گیلان است. در تخصیص بار آلودگی به منابع تخلیه کننده، علاوه بر رعایت استانداردهای زیست محیطی، کاهش هزینه های تصفیه بارهای آلودگی منابع آلاینده نیز مطرح می باشد. در این مقاله، با شبیه سازی فضای مذاکره بین تخلیه کنندگان بار آلودگی با کاربرد تئوری چانه زنی بازگشتی، تئوری تعادل نش، تابع چانه زنی نش و روش گزینش اجتماعی بردا، مطلوب ترین سیاست تخصیص بار آلودگی تدوین می شود. در این متدولوژی، چندین سناریوی تصفیه برای هر منبع تخلیه کننده بار آلودگی در نظر گرفته می شود به طوری که ترکیب این سناریوها برای منابع آلاینده، گزینه های مذاکره را تشکیل می دهند. هر یک از گزینه های مذاکره دربردارنده درصدهای تصفیه و به عبارتی، میزان بار آلودگی ورودی هر یک از تخلیه کننده گان بار آلودگی هستند. به منظور بررسی کیفیت آب رودخانه، به ازای هر گزینه، از ضرایب انتقال استفاده می شود. این ضرایب، با اجرای مدل شبیه سازی کیفی رودخانه به دست می آیند. در صورتی که به ازای یک گزینه، غلظت متغیر کیفی شاخص در نقطه کنترل از استانداردهای کیفی رودخانه تخطی کند، جریمه ای به آن گزینه تخصیص می یابد که با استفاده از یک تابع جریمه محاسبه می شود. در ساختار پیشنهادی، ابتدا با استفاده از روش چانه زنی بازگشتی، یک مجموعه توافق از گزینه های مذاکره تشکیل می شود. سپس در حالت اول گزینه برتر با استفاده از قانون گزینش اجتماعی بردا و در حالت دوم تعادل نش بین اعضای مجموعه توافق بررسی شده، گزینه(ها)ی دارای تعادل نش انتخاب می شود(ند) و در صورت یکتا نبودن تعداد اعضای دارای تعادل نش، گزینه برتر با استفاده از تابع چانه زنی نش انتخاب می شود. در ادامه، گزینه انتخاب شده توسط این دو روش مقایسه شده، گزینه برتر با توجه به هزینه های تخصیص یافته به تخلیه کنندگان و مقدار تخطی شاخص کیفی از استاندارد، به عنوان مجوزهای تخلیه اولیه به هریک از مذاکره کنندگان اختصاص می یابد. در نهایت، به منظور کاهش هزینه های کل سیستم و در نتیجه، تحمیل هزینه های کمتر به تخلیه کنندگان بار آلودگی، تجارت مجوزهای تخلیه بین آنها انجام می گیرد. به این منظور، از روش نسبت - تجارت توسعه یافته استفاده می شود. نتایج نشان دهنده کارایی روش پیشنهادی در یافتن گزینه ای است که بتواند مورد توافق نسبی حداکثری همه طرف های درگیر باشد و علاوه بر حفظ کیفیت رودخانه، هزینه های کل سیستم را به میزان قابل قبولی کاهش دهد.

در این تحقیق، بهینه سازی فرایند فتوکاتالیستی توسط روش تاگوچی و پیش بینی راندمان حذف سیستم توسط شبکه عصبی مصنوعی انجام شد. راکتور فتوکاتالیستی از نوع پوشش یافته بود که انرژی مورد نیاز برای تحریک نانوذرات تیتانیا و تولید رادیکال های هیدروکسیل جهت تجزیه فنل موجود در آب با استفاده از لامپ های UV-A تامین می شد. جهت بهینه سازی فرایند با استفاده از روش تاگوچی و آرایه استاندارد L16، تاثیر پارامترهای موثر شامل غلظت آلاینده ورودی (50-500 mg/L)، شدت تابش لامپ (8-60 وات)، PH محلول (4-12)، میزان تیتانیا بر واحد سطح (20-80 g/m2) و فاصله لامپ تا صفحات بتنی (5-20 cm) بررسی شد. نتایج نشان داد که تاثیر غلظت آلاینده ورودی و pH نسبت به سایر عوامل بیشتر بوده و شرایط بهینه بصورت غلظت آلاینده ورودی 50 mg/L، PH برابر 12، شدت تابش 60 وات، میزان تیتانیا معادل 80 g/m2 و فاصله لامپ از صفحات معادل 10 cm تعیین گردید. پیش بینی فرایند با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که ساختار شبکه بصورت دو لایه پنهان و توابع انتقال گوسین در لایه پنهان اول، تانژانت هیپربولیک در لایه پنهان دوم و سیگموئید در لایه پنهان خروجی و ساختار (1-4-6-5) بهترین جواب بوده و اختلاف میان نتایج آزمایشگاه و مدل کمتر از 5 درصد می باشد.

رسوب (بار معلق و کف) مواد جامدی است که توسط آب رودخانه جابه جا می شود. روش مرسوم تخمین بار معلق، استفاده از نمونه دبی- رسوب و برازش الگوهای نمائی، توانی، شبکه عصبی یا تنظیم جدول توزیع فراوانی است. این الگوها در برون یابی دبی های سیلابی خوب عمل نکرده و برآوردهای غیر واقعی می دهند. زیرا توان حمل بارمعلق توسط آب رودخانه کراندار است (خاصیت فیزیکی). الگوی رگرسیونی کمانک تطبیقی چند متغیره (مارس) برای حل این مشکل در این مقاله پیشنهاد می شود. مارس یک الگوی تکه ای خطی کمانکی است که در برون یابی عملکرد بهتری دارد. الگوهای مارس، نمایئی و توانی در این مقاله بر آمار دبی- رسوب 23 ایستگاه استان خراسان رضوی برازش داده شد. نتایج در دوحالت درون یابی و برون یابی و با معیارهای آماری و فیزیکی مقایسه شدند. معیارهای آماری الگو شامل: ضریب تعیین پیراسته (R2adj)، مجموع مربعات خطا (SSE)، اعتبارمتقابل تعمیم یافته (GCV)، آسیب شناسی خطاها و معیار فیزیکی شامل: منطقی بودن برآورد رسوب در دوحالت درون یابی و برون یابی است. نتایج بررسی ها نشان از برتری الگوی مارس (به ویژه در برون یابی) نسبت به دو الگوی دیگر دارد.

با توجه به اینکه نمونه برداری از تمام نقاط محدوده مطالعاتی مقدور نیست، روش های پهنه بندی ابزار قدرتمندی در تخمین داده ها بر مبنای تغییرات مکانی است. هدف از این تحقیق پهنه پهنه بندی کیفی آب زیرزمینی دشت ورامین از نظر کشاورزی با استفاده از روش های درون یابی در نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی و انتخاب بهترین وزن ها بر اساس تحلیل سلسله مراتبی می باشد. بدین منظور از اطلاعات کیفی مربوط به 74 چاه عمیق دشت ورامین در سال 1388-1387 استفاده شده است. ابتدا نقشه های رستری منطقه مورد مطالعه شامل نسبت جذب سدیم، شاخص تراوایی، نسبت کلی، نسبت جذب منیزیم، باقی مانده کربنات سدیم، درصد انحلال سدیم، هدایت الکتریکی و سختی کل به روش مجذور عکس فاصله در محیط GIS تهیه گردید. سپس با روش تحلیل سلسله مراتبی و ایجاد ماتریس زوجی، وزن نهایی پارامترها تعیین شد. در نهایت با تلفیق لایه ها و اعمال وزن های نهایی پارامترها در محیط GIS، نقشه پتانسیل کیفی منطقه مورد مطالعه از نظر کشاورزی تهیه گردید. نتایج نشان می دهد در قسمت های شمال غرب، جنوب غرب و غرب منطقه وضعیت آب زیرزمینی برای کشاورزی بد و در قسمت های مرکز، شمال و شمال شرق کیفیت آب برای کشاورزی مطلوب می باشد.

در شمال شهر همدان دشت وسیعی قرار دارد که در آن شهرهای بهار، لاله جین و فامنین قرار گرفته اند. در اطراف این شهرها بخصوص در قسمت شرقی دشت تعداد زیادی چاه کشاورزی حفر شده است که آب آنها بد بو و بد مزه می باشد. اندازه گیریها نشان می دهد که مقدار زیادی گازهای SO2، CO2، HCO-3 از این چاهها متصاعد می شود. ترکیب این گازها با آب تولید اسید می کند که شدیدا برای وسایل درون چاه خورنده می باشند. مطالعات مختلف منشا این گازها را هیدروترمال معرفی می نماید. شواهدی که در این تحقیق به دست آمده است این نظریه را تایید نمی کند.