تحقیقات منابع آب ایران
سال:1386 | دوره:3 | شماره:3 (مسلسل 9) |تعداد مقالات:8

ایران سرزمین کم آبی است که در عرض متوسط مدار معتدله و ناحیه گرم و خشک قرار گرفته است و بارش برف به ویژه در مناطق کوهستانی به عنوان یکی از اصلی ترین منابع آب جهت ذخیره برای فصول گرم سال محسوب می شود. در این تحقیق از داده های ماهواره NOAA سنجنده AVHRR و ماهواره TERRA سنجنده MODIS و به کارگیری دو روش قرار دادن آستانه در داده های AVHRR و MODIS به منظور شناسایی سطوح برفگیر در ارتفاعات البرز مرکزی استفاده شده است. اساس تفکیک ابر و برف در این تحقیق، اختلاف انعکاس آنها در محدوده طول موجهای مریی و مادون قرمز می باشد.در الگوریتم برف سنجی MODIS، با تعریف شاخص NDSI جداسازی برف انجام شد اما با توجه به عدم توانایی این شاخص در جداسازی برف از سایر منابع رطوبتی، با تعریف خود آستانه برای باندهای 1، 2، 4 و 6 این مساله حل گردید. در الگوریتم برف سنجی توسط داده های NOAA نیز از آستانه گذاری در انعکاس باندهای 1، 3 و محاسبه Radiance و دمای درخشندگی باندهای حرارتی استفاده شد. با استفاده از داده های AVHRR در تاریخ 6/1/1383 مساحت سطوح برفگیر 5303 کیلومتر مربع و با استفاده از داده های MODIS در تاریخ 3/1/1383، سطوح برفگیر البرز مرکزی با پوشش کامل، ناقص و پوشش ابر به ترتیب 994 و 2570 و 2505 کیلومتر مربع محاسبه گردید. در پایان نیز با استفاده از همبستگی میان عناصر اقلیمی دمای 2.9 درجه سانتیگراد به عنوان آستانه ریزش برف و ارتفاع متناظر صفر درجه به عنوان خط ماندگاری برف محاسبه شد.

شدت تبخیر، تعرق برای برنامه ریزی آبیاری مورد نیاز است که معمولا بر اساس روش هایی مبتنی بر داده های اقلیمی تخمین زده می شود. در حال حاضر روش پنمن - مانتیس یک روش قابل قبول برای تخمین تبخیر - تعرق بالقوه است. بعضی از پارامترهای این روش را نمی توان بطور دقیق اندازه گیری نمود. در نتیجه با استفاده از پارامترهای اقلیمی تخمین زده می شوند. در این مقاله، کارایی روش رگرسیون فازی در تخمین تبخیر - تعرق بالقوه روزانه (با گیاه مرجع چمن) و مقایسه آن با روش های شبکه های عصبی مصنوعی و پنمن - مانتیس مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار از اطلاعات اقلیمی و لایسیمتری 5 ساله ایستگاه هواشناسی اکباتان واقع در 10 کیلومتری شهر همدان استفاده شده است. پارامترهای مورد استفاده شامل دمای حداقل و حداکثر هوا، دمای متوسط هوا، رطوبت حداقل و حداکثر هوا، ساعات آفتابی و سرعت باد در مقیاس روزانه می باشد. تبخیر - تعرق بالقوه بدست آمده از لایسیمتر موجود در آن ایستگاه، به عنوان خروجی هر روش در نظر گرفته شده است. روش رگرسیون فازی با پنج پارامتر ورودی شامل دمای حداقل و حداکثر هوا، رطوبت نسبی متوسط هوا، ساعات آفتابی و سرعت باد، دارای ضریب تعیین 0.88 و خطای RMSE 0.69 میلی متر در روز بود. در حالی که روش شبکه های عصبی مصنوعی دارای ضریب تعیین 0.84 و خطای 0.74 RMSE میلی متر در روز و روش پنمن - مانتیس دارای ضریب تعیین 0.84 و خطای 1.21 میلی متر در روز بود. بنابراین روش رگرسیون فازی بهترین روش جهت تخمین تبخیر - تعرق بالقوه نتیجه گیری شد.

این مقاله به بررسی روش های موجود برای تعیین موقعیت خطوط همزمان پیمایش در جریانهای همگرا در مقایسه با روش تحلیلی موج سینماتیک اختصاص یافته است و سعی دارد تا به جای استفاده از روش های تجربی مرسوم، روشی بر مبنای تئوری حرکت امواج را مطرح نماید. مولفین در تحقیقات قبلی خود در بررسی جریانهای موازی نشان داده اند که بسیاری از روش های موجود، با فرض تناسب زمان تعادل با توانی از فاصله نقاط تا خروجی حوضه، زمان پیمایش را بدست می دهند. در تحقیق حاضر با بررسی طیفی از توانها نشان داده شده است که استفاده از توان مورد استفاده در معادله موج سینماتیک نزدیکترین جواب به حل تحلیلی را برای تعیین شاخه صعودی هیدروگراف سیل بدست خواهد داد. نتایج حاصل از این تحقیق برای جریانهای همگرا موید نتایج بدست آمده در مورد جریانهای موازی می باشد. پیچیدگی معادلات حاکم بر جریانهای همگرا در آن حد است که روشهای حل ارایه شده برای بخصوص شاخه صعودی هیدروگراف بسیار محدود می باشد. روز زمان - مساحت یکی از مناسب ترین و ساده ترین تکنیک های روندیابی حوضه ها می باشد و بالقوه می تواند به عنوان یک مدل توزیعی مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد روش زمان - مساحت با نرم افزارهای GIS به سهولت امکان پذیر است. نتایج حاصل از تحقیق حاضر امکان استفاده گسترده از این روش را با حذف محدودیت تعیین تجربی موقعیت خطوط همزمان پیمایش فراهم می نماید.

توسعه پایدار و بهره برداری بهنیه از منابع آب زیرزمینی بستگی به صحت تعیین پارامترهای هیدرولیکی آبخوان ها دارد. روشهای متفاوتی برای تعیین پارامترهای هیدرولیکی آبخوان وجود دارد. یکی از روشهای کلاسیک جهت تخمین این پارامترها آنالیز داده های آزمایش پمپاژ با روشهای گرافیکی است. امروزه روشهای بهینه سازی احتمالاتی از قبیل شبیه سازی آنیله، الگوریتم ژنتیک (GA) و... که برپایه قوانین تکامل بیولوژیکی استوار هستند، بواسطه قابلیتهای فراوان با اقبال مجامع تحقیقاتی روبرو شده اند. در این مقاله کارایی روش GA در تخمین پارامترهای هیدرولیکی سفره های تحت فشار از داده های آزمایش پمپاژ مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور با استفاده از GA پارامترهای چهار سفره تحت فشار برآورد و با نتایج حاصل از روشهای گرافیکی مقایسه گردیده است. مقایسه نتایج حاصله نشان می دهند که تکنیک هوشمند GA روشی کارا، قابل اعتماد و قوی جهت تخمین پارامترهای هیدرولیکی سفره تحت فشار می باشد.

مطالعه مقادیر حدی بارش و رویدادهای حدی ناشی از آن از اهمیت ویژه ای در سیاست گذاری ها و برنامه ریزی های بخش های مختلف مانند کشاورزی، مدیریت آب، شهرسازی و ساختمان و راه و ترابری برخوردار است به نحوی که در سال های اخیر توجه زیادی به روشهای مختلف تحلیل آن، معطوف شده است. در این تحقیق به منظور بررسی مقادیر حدی بارش، با استفاده از داده های روزانه بارش 27 ایستگاه سینوپتیک با داده های مطمئن و قابل پوشش دوره نرمال استاندارد 1990-1961، نمایه های حداکثر بارش یک روزه (Rχ1day)، حداکثر بارش 5 روز متوالی (Rχ5day)، نمایه ساده شدت بارش (SDII)، تعداد روزهای با بارش مساوی و یا بیشتر از 10، 20 و 25 میلی متر (R10mm, R20mm, R25mm)، تعداد روزهای خشک متوالی (CDD)، تعداد روزهای تر متوالی (CWD)، جمع سالانه بارش روزهای خیلی تر (R95p)، جمع سالانه بارش روزهای فوق العاده تر (R99p) و جمع سالانه بارش روزهای تر (PRCPTOT) محاسبه و روند تغییرات آن ها در دوره 2003-1951 بررسی شده است.به طور کلی هر سه حالت ایستا، روند مثبت و منفی از نمایه های فوق در سطح کشور مشاهده گردید. اما در حالیکه برخی از مناطق مانند هرمزگان، اصفهان و تهران روند اکثر نمایه ها مثبت و در انطباق با یافته های هیات بین الدول تغییر اقلیم (IPCC) حاکی از احتمال تعداد رخدادهای بارش های حدی به ویژه در مناطق حاره بوده، در برخی از مناطق مانند آذربایجان و فارس نیز روند اکثر نمایه ها منفی و برخلاف آن تشخیص داده شده است. روند مثبت در 10 نمایه ایستگاه بابلسر و روند منفی در 10 نمایه در ایستگاه های بوشهر و تبریز و معنی داری منفی 7 تای آن در تبریز در سطح معنی داری 0.05، همگی گویای پیچیدگی خاص رفتار حدی بارش در کشور هستند. باید توجه داشت که رخداد برخی از مقادیر بارش خیلی ناهنجار، مانند جمع بارش سالانه 1 میلیمتر ایستگاه بندرعباس در سال 1962، در شیب روند اکثر نمایه ها تاثیر قابل ملاحظه ای داشته اند.

در مقاله حاضر مدل یک بعدی هیدرودینامیکی و کیفی FASTER معرفی شده است. این مدل اولین بار توسط کاشفی پور در مرکز تحقیقات آب دانشگاه کاردیف انگلستان توسعه پیدا کرد. در این مدل سطح آب و دبی به کمک حل عددی فرم کامل معادلات غیر همگام سنت و نانت تعیین می گردند. روش کرانک نیکلسون به شکل تفاضل مرکزی بکار گرفته شده و با بهره گیری از سیستم یک در میان یا Staggered معادلات خطی ایجاد شده و با روش ضمنی الگوریتم توماس حل می شوند. در مدل FASTER روشی برای حل معادلات تحت عنوان تکنیک خط تاثیر یا Influence Line Technique بکار گرفته شده که مدل را قادر می سازد در حل کلیه آبراهه ها و تقاطع ها بصورت ضمنی باقی بماند. بخش کیفی مدل FASTER قادر است 11 نوع آلودگی از جمله کلیفرم ها، BOD، Do، ترکیبات نیتروژن، فسفر و... را مدل نماید. در این مقاله مدل FASTER به کمک دو مثال در بخش هیدرودینامیک شامل حل جریان همگام و متغیر تدریجی در لوپ ها و جریان غیر همگام انتقال موج بالادست و یک مثال استاندارد در بخش کیفی صحت سنجی گردید.

برای دستیابی به توزیع مکانی برف، عملکرد برخی از عوامل توپوگرافی شامل ارتفاع، زاویه و جهت شیب بعنوان پارامترهای موثر بر عمق برف مورد بررسی قرار گرفتند. به این منظور، عملیات برف سنجی در اوایل اسفند ماه 1384 در 258 نقطه واقع در محدوده ای به مساحت 5.2 کیلومتر مربع و دامنه ارتفاعی از 2287 متر تا 2933 متر در حوضه صمصامی انجام شد. برای بررسی تاثیر پارامترهای مذکور بر عمق برف از روش تحلیل همبستگی استفاده گردید. نتایج نشان داد که همبستگی عمق برف با ارتفاع تا 2780 متر، مستقیم و در سطح 5 درصد معنی دار می باشد. حال آنکه در ارتفاعات بالاتر این ارتباط معکوس و بی معنی بدست آمد. همبستگی عمق برف با زاویه شیب، در بازه 3.8 تا 14.85 درجه معکوس و لیکن در سطح 5 درصد معنی دار نگردید. این ارتباط برای زوایای بیشتر از 14.85 درجه دارای همبستگی مستقیم ولی بی معنی بود. عمق برف انباشته با جهت شیب صفر تا 166 درجه (آزیموت)، در سطح 5 درصد همبستگی نسبتا خوب و معنی داری از خود نشان داد. این در حالی است که با جهت های 172 تا 204 و 206 تا 359 درجه، همبستگی معنی داری در سطح مذکور بدست نداد.

ذرات معلق در آب رودخانه که تبدیل به رسوب می شود از مشکلات اصلی مدیریت سدها می باشد. لذا پیش از احداث سدها و سایر تاسیسات هیدرولیکی نیاز به مطالعه بار معلق رودخانه ها می باشد. بدیهی است که با توجه به محدود بودن دوره های آماری و تغییرات گسترده شرایط هیدرولوژیکی و حفاظتی حوضه آبریز و رودخانه عموما استفاده از روشهای درونیابی یا برون یابی ضروری می شود که بالطبع احتمال خطا را افزایش می دهد. در این مطالعه با توجه به عدم وجود ایستگاه بروی رودخانه صیدون تحلیلی بروی ایستگاههای موجود در منطقه انجام گردید و با توجه به رابطه نسبت سطح، رابطه به حوضه تعمیم گردید. لذا با استفاده از آمار ایستگاههای هیدرومتری پیرامون و همچنین با استفاده از روشهای منحنی سنجه تک خطی، منحنی سنجه دوخطی و منحنی های سنجه فصلی و روش تعدیلی با رسوبی (FAO-1981) مقادیر رسوب برآورد گردید و نتایج بدست آمده با نتیجه روش پسیاک مقایسه گردید و بهترین روش برای منطقه معرفی گردید.