تحقیقات منابع آب ایران
سال:1385 | دوره:2 | شماره:2 (مسلسل 5) |تعداد مقالات:10

کمبود آب مهم ترین عامل محدود کننده تولیدات زراعی در مناطق خشک و نیمه خشک ایران است. کاربرد کم آبیاری موجب بازده بالای مصرف آب با منابع آبی موجود می شود. در این مقاله روشهای فصلی و درون فصلی برای کم آبیاری سورگم (نوعی ذرت علوفه ای ) مقایسه شدند. داده ها کم آبیاری برای این پژوهش در منطقه باجگاه با شرایط نیمه خشک واقع در 16 کیلومتری شمال شیراز (جنوب جمهوری اسلامی ایران) جمع آوری شد. توزیع زمانی آب کاربردی در روش فصلی منظور نگردید و تحلیل نسبت هزینه به درآمد بر اساس توابع تولید و هزینه فصلی انجام شد. در روش درون فصلی تصمیم گیری بر اساس تخصیص آب در مراحل مختلف رشد گیاه انجام شد. نتایج نشان داد که در میزان کاهش بهینه آب تفاوت هایی بین دو روش وجود دارد. در روش فصلی با مقادیر مختلف قیمت آب مقدار ثابتی برای کاهش بهینه آب (18%) بدست آمد، در حالیکه روش درون فصلی مقدار بالاتری از کاهش بهینه آب (23%) را برای قیمت آب 10 ریال در متر مکعب ارایه داد که ممکن است منجر به مصرف اقتصادی تر آب شود. به هر حال نتایج حاصل از روش درون فصلی به قیمت واحد آب حساس بوده و در مقادیر بالای قیمت واحد آب، مقدار مجاز کاهش مصرف آب در این روش از روش فصلی کمتر است. نتایج حاصله از این پژوهش تفاوت بین روشهای فصلی و درون فصلی را که در پژوهش قبلی برای ذرت بدست آمده است تایید می کند. در ضمن اختلافات اساسی بین نتایج حاصل برای سورگم و ذرت در روشهای فصلی و درون فصلی وجود دارد.

در این تحقیق با ترکیب نگرش اجرای محدود و نگرش سیستم ها، چارچوبی مناسب برای مدل سازی پویای مسایل واقعی و بزرگ و حل آنها توسط الگوریتم های تجزیه – هماهنگی و یا تجمیع – تکسیر ارایه گردیده است. این چارچوب امکان استفاده از قابلیتهای هر کدام از دو نگرش یاد شده را در یک قالب یکپارچه برای شبیه سازی و بهینه یابی در اختیار تحلیلگر قرار می دهد. برای نشان دادن کاربرد این چارچوب، مدل و نرم افزاری به نام FEWREM توسعه داده شده است. نهایتا یک مثال با این نرم افزار مدل شده و با نمونه حل شده همین مثال با نرم افزار MODSIM نیز مقایسه شده است. مقایسه نتایج نشان می دهد که مقدار کمبودها در تامین نیازها، برای MODSIM بیشتر از FEWREM است. بعبارت دیگر بهره وری مدل FEWREM برای استفاده از منابع آب موجود بیشتر از مدل MODSIM است.

در این تحقیق، دو روش حداقل مربعات معمولی و الگوریتم ژنتیک دو – دویی به منظور تخمین پارامترهای مدل مفهومی ناش (n , k) مورد استفاده قرار گرفته است. کارآیی این دو روش با بکارگیری پارامترهای تخمینی در شبیه سازی هفت واقعه بارندگی – رواناب واقع در حوضه Heng – Chi  در شمال تایوان مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از معیارهای نکوئی برازش در مورد نتایج هر دو مدل نشان داد که مدل الگوریتم ژنتیک قادر به بهبود معیار ضریب کارآیی و کاهش ضریب تغییرات و خطای دبی اوج مدل نسبت به روش حداقل مربعات می باشد.

سیلاب ها هر ساله خسارات قابل توجهی را به تاسیسات و اراضی واقع در سیلابدشت ها وارد می نمایند. بخش قابل توجهی از این خسارات به کارگاه های ساخت تاسیسات بر روی رودخانه ها، از جمله کارگاه های ساخت سدها و بندهای انحرافی، وارد می گردد. در تدوین برنامه های کنترل سیلاب بایستی روش های سازه ای و غیر سازه ای مورد ملاحظه و توجه قرار گیرد. هرچند که تجربه نشان داده که روش های غیرسازه ای علاوه بر هزینه های کمتر، با اثر پذیری بیشتری نیز توام می باشد. در این مقاله سعی شده تا ضمن بررسی روش های مدیریتی مهار سیلاب، الگوریتمی برای یافتن بهترین راه کار مدیریتی تدوین گردد. در گزینش این روش ها ضمن توجه به محدودیت های اطلاعاتی و جزییات تحلیلی مدل ها، تحلیل های اقتصادی، برای انتخاب بهترین راه کار مدیریتی مهار سیلاب در نظر گرفته شده اند. مطالعه موردی این مقاله بر روی سد انحرافی شیر گواز در استان سیستان و بلوچستان که در 44 کیلومتری پایین دست سد خاکی پیشین واقع گردیده، انجام شده است. بررسی های انجام شده نشانگر تاثیر قابل توجه روش های مدیریتی مهار سیلاب در کاهش خسارات سیل می باشد که این روش ها می توانند پس از اتمام عملیات کارگاهی نیز مورد استفاده قرار گیرند. همچنین ایجاد سیستم هشدار سیل به همراه مدیریت مناسب در بهره برداری از سد پیشین در کاهش خسارت سیل به سد انحرافی شیرگواز موثر بوده است. در انتهای مقاله یک سیستم هشدار سیل مقدماتی توام با بهره برداری از مخزن با توجه به اطلاعات مشاهده شده در ایستگاه های باران سنجی و هیدرومتری بالا دست ارایه شده است.

هدف از این تحقیق، دستیابی به روش مناسب برای تحلیل عددی مساله توزیع آلودگی در آبهای سطحی است به نحوی که ضمن تامین محدوده پایداری مناسب و حداقل خطای عددی، دقت نتایج افزایش یابد. در تحقیق حاضر، با استفاده از روش عددی تفاضل محدود و استفاده از الگوهای گسسته سازی جدید، معادله دیفرانسیل جزیی حاکم بر پخش آلودگی در سیال در شرایط یک و دو بعدی تحلیل شده است. همچنین تاثیر اعداد بدون بعد شامل اعداد کورانت و پکلت در روند حل عددی و مقایسه روشهای مختلف تحلیل از حیث تاثیر پذیری از این پارامترها و همچنین تحلیل حساسیت نسبت به ابعاد شبکه مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده و با مطالعه موردی تخلیه پساب گرم یک نیروگاه حرارتی ناشی از عملکرد سیستم خنک کننده آن در رودخانه مجاور، الگوی بهینه گسسته سازی در روش تفاضل محدود تعیین شده و انطباق خوبی بین نتایج حل عددی و اندازه گیری های میدانی ایجاد شده است.

کاربرد موفقیت آمیز مدل های مفهومی بارش – رواناب (CRR) به چگونگی واسنجی پارامترهای آنها بستگی دارد. مدل های CRR عموما دارای پارامترهای زیادی هستند که نمی توان آنها را بصورت مستقیم اندازه گیری نمود و لازم است که آنها را در طول واسنجی مدل تخمین زد. هدف از انجام واسنجی، یافتن مقادیر آن سری از پارامترهایی است که باعث بهینه شدن معیارهای نیکویی واسنجی می شوند. با وجود عمومیت کاربرد این مدل ها، در صورتی که نتوان یک مقدار بهینه برای پارامترهای مدل CRR با استفاده از واسنجی اتوماتیک بدست آورد کاربرد آن مدل ها بسیار مشکل می شود. در این تحقیق از یک روش توسعه یافته بهینه سازی سراسری به نام (SCE) برای واسنجی پارامترهای مدل CRR استفاده شده است. این روش بر اساس طبیعت مسایل بهینه سازی مدل CRR، به اشتراک گذاشتن اطلاعات و مفاهیم تکامل تصادفی و رقابتی جوامع توسعه داده شده و توان بسیار بالایی در پیدا کردن نقاط بهینه سراسری دارد. نتایج نشان می دهند که روش توسعه داده شده در این تحقیق دقیقتر از دیگر روش های موجود SCE می باشد. همچنین برای افزایش کارایی و راندمان روش توسعه داده شده SCE، از تکنیک های ابتکاری جهت کاهش حجم حافظه و زمان اجرای برنامه و از تکنیک ماتریس اسپارس برای مدیریت و بازیابی اطلاعات استفاده شده است. با استفاده از این روش می توان مسایل واسنجی خودکار مدل های بارش رواناب تا 35 پارامتر (بعد) را نیز کالیبره نمود. روش واسنجی اتوماتیک در زیر حوضه گاماسیاب در شمال غربی حوضه رودخانه کرخه مورد آزمون قرار گرفته است. معیارهای ارزیابی و نتایج نشان می دهند که روش توسعه داده شده برای واسنجی خودکار پارامترهای مدل CRR دارای دقت و کارایی بالایی می باشد.

نظر به رشد جمعیت و بحران منابع آب در بخش وسیعی از کشورهای دنیا، مقوله نشت در شبکه های آبرسانی شهری اهمیت زیادی یافته است. در سالیان اخیر راهکارهای مختلفی که منجر به کاهش نشت می گردند مورد توجه محققین و مدیران صنعت آب قرار گرفته است. مدیریت فشار یکی از کاراترین و مقرون به صرفه ترین روشهای کاهش نشت می باشد. مقاله حاضر روشی را جهت کاهش نشت در شبکه های توزیع آب شهری از طریق کمینه نمودن مجموع مربعات فشار اضافی در گره های شبکه ارایه می دهد. بدین منظور با نصب شیرهای فشار شکن در نقاط مناسب و بهینه نمودن مقدار فشار خروجی اینگونه شیرآلات، فشار تک تک گره های شبکه به حداقل مقدار ممکن در محدوده استاندارد، کاهش می یابد. به منظور مدل کردن مصرف و نشت در شبکه از روش تحلیل هیدرولیکی مبتنی بر فشار استفاده شده که بر اساس روابط دبی – فشار معرفی شده، مقدار جریان خروجی در گره ها (مصرف و نشت) با تغییرات فشار مرتبط می گردد. در پایان با ارایه یک مثال نمونه، کارایی روش ارایه شده مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس این روش با محاسبه مقدار بهینه فشار خروجی فشار شکن ها، حداقل فشار ممکن در گره ها باعث بیشترین کاهش نشت و حفظ سرویس دهی مطلوب در شبکه می گردد، بدست می آید.

در سالهای اخیر مطالعه بر روی تلاقی رودخانه ها مورد توجه بسیاری از مهندسان هیدرولیک، رسوب و حتی محیط زیست قرار گرفته است. محل تلاقی یکی از اجزای مهم مورفولوژیکی سیستم های رودخانه ای می باشد که در آن به علت ورود جریان از شاخه فرعی به کانال اصلی، تغییرات سریع در سرعت و دبی جریان، دبی رسوب، شدت آشفتگی و نهایتا مورفولوژی بستر اتفاق می افتد. مهمترین مشخصه مورد توجه در تلاقی رودخانه ها و کانال های روباز ابعاد ناحیه جداشدگی جریان می باشد. این ناحیه بلافاصله بعد از گوشه پایینی محل تلاقی در حین ورود جریان از شاخه فرعی به اصلی به وجود می آید. در این تحقیق تاثیر عواملی چون نسبت دبی شاخه فرعی به دبی کل جریان (Qr)، نسبت پهنای شاخه فرعی به شاخه اصلی (Br) و همچنین عدد فرود جریان در کانال پایین دست تلاقی (Frd) بر روی طول ناحیه جداشدگی (L) و حداکثر پهنای آن (H) در یک تلاقی 90 درجه مورد بررسی قرار گرفته و روابطی برای آنها استخراج شده است. نتایج آزمایشهای انجام شده نشان داد که افزایش نسبت دبی (Qr) باعث افزایش طول و پهنای ناحیه جداشدگی جریان می گردد در حالیکه افزایش عدد فرود پایاب (Frd) و نسبت پهنا (Br) ابعاد این ناحیه را کاهش می دهد. علاوه بر این مقدار میانگین شاخص شکل ناحیه جداشدگی بدست آمده است.

مطالعه جریان های انحرافی از دیرباز مورد توجه مهندسین هیدرولیک بوده است. شکل گیری جریان انحرافی یا به طور طبیعی به صورت شریان و ایجاد میان بر در رودخانه های مئاندری بوده و یا آنکه از نوع آبگیری از رودخانه ها جهت مصارف کشاورزی، آبرسانی شهری و صنعتی از نوع جریان انحرافی مصنوعی می باشد. تحقیقات انجام شده نشان می دهد، الگوی جریان های انحرافی کاملا سه بعدی و غیر یکنواخت بوده و ناحیه جدا شده در نزدیکی دیواره داخلی کانال انحرافی بر روی میزان آبگیری موثر است. در تمام این تحقیقات پارامترهای هندسی نظیر موقعیت آبگیری در قوس و زاویه آبگیری و پارامترهای هیدرولیکی نظیر دبی کانال اصلی و عدد فرود به عنوان عوامل اصلی در میزان آبگیری مطرح شده است. بنابراین به منظور بررسی میزان دبی انحرافی از آبگیر جانبی در کانال های قوسی، مطالعات آزمایشگاهی بر روی فلومی (U) شکل با مقطع مستطیلی و با بستر ثابت انجام گرفت. از کانالی مستقیم با مقطع مستطیلی نیز به عنوان کانال انحرافی استفاده شد. با انجام آزمایش هایی بر اساس مقادیر مختلف عدد فرود، موقعیت آبگیری و زاویه آبگیری رابطه ای بین پارامترهای هندسی – هیدرولیکی موثر بر میزان دبی نسبی انحرافی نتیجه گیری شد.