تحقیقات منابع آب ایران
سال:1385 | دوره:2 | شماره:3 (مسلسل 6) |تعداد مقالات:9

در فرایند توسعه اقتصادی کشورها که همراه با رشد فزاینده جمعیت و توسعه بخش کشاورزی می باشد، دسترسی به منابع آب مطمئن ضرورت می یابد. طرح های تامین و انتقال آب از منظر مسایل اقتصادی و اجتماعی از جمله ارزش ها و هزینه های تامین و مصرف آب مهم تلقی می گردند. لذا این مقاله به مبانی نظری و مدل های عملیاتی برآورد هزینه و ارزش آب می پردازد. ارزش های آب به بخش های مستقیم و غیر مستقیم ناشی از مصرف آب، ارزش ها و فواید اجتماعی و ارزش ذاتی و هزینه کامل آب نیز به بخش های هزینه های تامین، پیامدهای اقتصادی و زیست محیطی تقسیم می شوند. نمونه منتخب مطالعاتی این تحقیق، سد علویان و شبکه پایاب آن در حوزه آبریز دریاچه ارومیه است. این سد دارای ظرفیت استحصال سالیانه برابر حجم 123 میلیون متر مکعب آب است که 101 میلیون متر مکعب آن از طریق شبکه آبیاری صوفی چای به بخش کشاورزی تخصیص یافته است. بر طبق محاسبات انجام شده هزینه کامل هر متر مکعب آب در پای سد و شبکه آبیاری به ترتیب برابر 92 و 182 ریال و بطور متوسط 174 ریال برآورد شده اند. از طرفی مجموع ارزش آب در مصارف مختلف بعلاوه ارزش های اجتماعی اجرای طرح در شرایط ایده ال برابر 1622 ریال و ارزش ذاتی برابر 313ریال برآورد گردیده است.

در شرایطی که یک سیستم پیچیده مورد مطالعه قرار می گیرد یا در مورد آن اطلاعات زیادی در دسترس نیست، طراحی، پیش بینی و ارزیابی راندمان ها، نتیجه نهایی اجرای پروژه و سود و زیان های حاصله از آن چندان دقیق نخواهد بود. در چنین شرایطی ارزیابی تاثیر عدم اطمینان، حتی بر شاخص های خطر پذیری که خود زیر مجموعه ای از عدم اطمینان به حساب می آیند، ضروری است. هدف اصلی از این مقاله معرفی و بررسی تاثیر دو عامل بروز عدم اطمینان (عدم اطمینان آماری و عدم اطمینان پارامتری) بر معیارهای مخاطره مورد استفاده در شبیه سازی و بهینه سازی مخزن می باشد. در قسمت شبیه سازی، تاثیر عدم اطمینان آماری و پارامتری بر معیارهای متداول مخاطره (معیار اعتمادپذیری حجمی و معیار اعتمادپذیری شمارشی) و همچنین دو معیار دیگر مخاطره (آسیب پذیری و برگشت پذیری) بررسی می گردد. در قسمت بهینه سازی تاثیر وارد کردن عدم اطمینان بر کارایی قانون کاربری مخزن بررسی می شود. در این خصوص تاثیر عدم اطمینان آماری بر دو معیار مخاطره (قابلیت اعتماد پذیری شمارشی و هدرروی) مورد ارزیابی قرار می گیرد. برای این منظور دو مخزن در حال ساخت استان فارس برای مطالعه انتخاب می شوند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان خواهد داد که وارد کردن عدم اطمینان (آماری یا پارامتری) بسته به واریانس جریان های ورودی به مخزن سد و مدیریت مخزن و آب رها شده از آن، تاثیرات و نتایج متفاوتی را بر شاخص های مخاطره ایجاد می کند. نتایج چنین تحقیقاتی می تواند طراحان را در انتخاب شاخص های مناسب مخاطره برای مدیریت مخزن یاری دهد.

سیستم های پایش در تدوین طرح های مقابله با خشکسالی و مدیریت آن از اهمیت زیادی برخوردار هستند که بدین منظور از شاخص های خشکسالی برای بیان کمی این پدیده استفاده می گردد. اما معمولا این شاخص ها به صورت نقطه ای محاسبه می شوند و لازم است تا به صورت مکانی پردازش شده و نقشه های مربوط ارایه گردند. روش های زمین آمار از جمله تکنیک هایی می باشند که می تواند در این راستا مورد استفاده قرار گیرد و این در صورتی است که متغیر مورد بررسی یک متغیر مکانی باشد. تحقیق حاضر تلاشی است برای تحلیل مکانی شاخص های خشکسالی وتهیه نقشه های مربوط که در آن سعی شده ابتدا با توجه به استاندارد شدن بارندگی برای محاسبه این شاخص ها، متغیر مکانی بودن آنها مورد بررسی قرار گیرد. در مرحله بعد روش های مختلف زمین آماری شامل روش های کریجینگ، کوکریجینگ، TPSS با و بدون متغیر کمکی و میانگین متحرک وزن دار (WMA) برای تحلیل مکانی آنها مورد ارزیابی واقع شود. پایش خشکسالی بر اساس شاخص های EDI , SPI با استفاده از آمار و اطلاعات 43 ایستگاه در سطح استان تهران انجام و سپس نقشه های خشکسالی تهیه و ارزیابی شده است. نتایج تحقیق ضمن تایید متغیر مکانی بودن شاخص ها، نشان داد که هر چند روش کریجینگ از دقت بالاتری برخوردار بوده است ولی با لحاظ نمودن سرعت عمل و استفاده از این نتایج در سیستم های پایش فعال، روش میانگین متحرک وزن دار نیز دقت کافی را دارا است.

روش زمان- مساحت یکی از مناسب ترین و ساده ترین تکنیک های روند یابی حوضه ها می باشد و بالقوه می توان به عنوان یک مدل توزیعی مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد روش زمان- مساحت با نرم افزارهای GIS به سهولت امکان پذیر است. در این مقاله روش های موجود برای تعیین موقعیت خطوط همزمان پیمایش (ایزوکرون) در مقایسه با روش تحلیلی موج سینماتیک مطالعه شده اند. در بسیاری از روش های موجود، زمان پیمایش با فرض تناسب زمان تمرکز با توانی از فاصله نقاط تا خروجی حوضه، تعیین می شود. در این تحقیق با بررسی طیفی از توان ها نشان داده شده است که در صورت در نظر گرفتن جهت صحیح حرکت موج و تعیین موقعیت خطوط هم پیمایش از بالادست حوضه به سمت پایین دست، توان مناسب برای آنکه استفاده از روش زمان- مساحت نزدیک ترین هیدروگراف را به راه حل تحلیلی موج سینماتیک بدست دهد کدام است. بدین ترتیب به کمک نتایج این تحقیق می توان از این پس بجای استفاده از روش های تجربی تولید خطوط همزمان پیمایش، از روش مبتنی بر هیدرولیک امواج استفاده نمود.

تعداد کم ایستگاه های رسوب سنجی و محدودیت تعداد سال های دارای آمار و همچنین تعداد کم نمونه برداری ها در وقایع سیلابی بویژه در مناطق خشک و نیمه خشک کشور، تجزیه و تحلیل بار رسوب رودخانه ها را با مشکل مواجه کرده است. از این رو استفاده از ابزارهای تحلیل منطقه ای جهت دستیابی به مدل های مناسب برآورد بار رسوبی ضروری به نظر می رسد، با هدف دستیابی به چنین مدل هایی، این مطالعه در حوضه اصفهان و سیرجان واقع در منطقه مرکزی ایران با وسعت حدود 99300 کیلومتر مربع انجام شده است. در این تحقیق میانگین تولید رسوب روزانه زیرحوضه ها به عنوان متغیر وابسته و 49 ویژگی فیزیوگرافی، هیدرولوژیکی، کاربری اراضی، زمین شناسی و اقلیمی مربوط به 14 زیر حوضه منتخب با طول دوره مشترک آماری 11 سال به عنوان متغیرهای مستقل انتخاب شدند. جهت دستیابی به مناسب ترین شیوه تهیه مدل وایازی (رگرسیون) از روش های مختلف تجزیه و تحلیل چند متغیره نظیر تجزیه و تحلیل عاملی، خوشه ای و تفکیکی استفاده گردی. در نهایت دو مدل وایازی با حداکثر و میانگین خطای تخمین به ترتیب 35.19 و کمتر از 10 درصد مربوط به دو منطقه همگن با بکارگیری روش تجزیه و تحلیل عاملی و انتخاب یک نماینده در هر محور و با در برداشتن متغیرهایی نظیر دبی پیک با دوره بازگشت 20 سال، درصد اراضی مرتعی و نمره ناهمواری به عنوان مناسب ترین مدل ها جهت برآورد میانگین تولید رسوب معلق روزانه زیر حوضه ها انتخاب گردید.

در این مقاله پدیده انتقال رسوب ساحلی در جهت عمود بر ساحل و تغییرات بستر سواحل در اثر تکرار این پدیده با استفاده از دو روش مدل فیزیکی و ریاضی بررسی شده است. نتایج آزمایش با استفاده از مدل فیزیکی ساخته شده نشان داد که در دانه بندی مصالح رسوبی، با افزایش D50 مصالح مورد استفاده از شدت تخریب ساحل کاسته شده و پشته ایجاد شده به سمت ساحل متمایل گردیده و ارتفاع آن نیز کاهش یافته است. همچنین با افزایش شیب ساحل شبیه سازی شده، شدت تخریب ساحل شدیدتر و پشته ایجاد شده به سمت دریا متمایل گردیده و ارتفاع آن نیز کاهش یافته است. در بررسی دانه بندی مصالح و شیب ساحل نیمرخ های ساحلی زمستانه تشکیل گردید در حالیکه در تاثیر ارتفاع موج، نیمرخ تابستانه نیز تشکیل گردید. آزمایش ها برگشت پذیری پدیده انتقال رسوب عمود بر ساحل را نیز تایید کردند. در مدل ریاضی از برنامه Litpack (Littoral Processes and Coastline Kinetics) موسسه DHI دانمارک استفاده شده که مقایسه نتایج آن با مدل فیزیکی نشان داد که این مدل شرایط واقعی را پیش بینی می نماید و دقت آن در شرایط مدل فیزیکی به دلیل تاثیرات ناشی از مقیاس بسیار کم است.

کاربرد مدل های ریاضی در طرح های مهندسی رودخانه اجتناب پذیر است. با این وجود، نیاز حداقل به اطلاعات صحرایی، حجم محاسباتی اندک و درجه اعتماد مدل های ریاضی در رودخانه ها باید مورد نظر قرار گیرد. هدف اصلی در تحقیق حاضر، مقایسه نتایج شبیه سازی جریان پایدار از مدل های ریاضی شناخته شده با نتایج نظیر از یک مدل فیزیکی رودخانه ای بوده است. برای این منظور، مدل فیزیکی بستر ثابت یک بازه از رودخانه نازلو ( با مقیاس افقی 1:100 و قائم 1:20) طراحی، ساخته و مطالعه گردید. برای شبیه سازی جریان، مدل ریاضی یک بعدی HEC-RAS، مدل شبه دو بعدی BRI-STARS، و مدل دو بعدی سطح افق FAST-2D انتخاب گردید. پارامترهای مشترک جریان برای پنج شدت جریان مختلف، در سه زیر بازه رودخانه ای (پایین دست پل، پل نازلو، و بالا دست پل)، در شرایط اولیه و مرزی مشترک مقایسه گردید. بطور کلی در بازه مورد مطالعه، این سه مدل بترتیب تطابق بهتری را با مدل فیزیکی داشته اند. متوسط خطای نسبی برآورد جریان از سه مدل فوق بطور نمونه برای ارتفاع سطح آب بترتیب 5.5 , 2.2, 1.8 درصد، و برای سرعت متوسط 12.6 , 9.0, 10.2 درصد بوده است. در طرح های رودخانه ای، کاربری هر یک از سه مدل فوق با توجه به محدوده اطمینان ارایه شده در این بررسی توصیه می گردد.

در تحلیل فراوانی منطقه ای متغیرهای هیدرولوژیک، اطلاعات یک یا چند ایستگاه به یک ناحیه تعمیم داده می شود. در این حالت فرض بر این است که تغییرات این اطلاعات در منطقه با ضریب مشخصی صورت می گیرد که به آن مقیاس گفته می شود. در این مطالعه ویژگی های مقیاس بندی جریان های کم 7 روزه در 19 حوزه استان مازندران مورد بررسی قرار گرفت. مقیاس بندی بیانگر نسبت ویژگی های احتمالی جریان های کم با مساحت است. اگر این نسبت که توان مقیاس خوانده می شود، با مساحت رابطه خطی داشته و رابطه معنی داری با رتبه گشتاورهای وزنی احتمال نداشته باشد، جریان کم دارای مقیاس بندی ساده خواهد بود. در این مطالعه مشخص شد رابطه لگاریتم مساحت و لگاریتم گشتاورهای وزنی احتمال رتبه 1 تا 10 خطی بوده و تغییرات توان مقیاس رابطه معنی داری با گشتاورهای وزنی احتمال ندارد و بنابراین جریان های کم 7 روزه در استان مازندران دارای مقیاس بندی ساده هستند.