تحقیقات منابع آب ایران
سال:1393 | دوره:10 | شماره:2 (مسلسل 30) |تعداد مقالات:12

با توجه به رشد سریع جمعیت و نیاز فزاینده برای آب پاک و قابل اطمینان، تصفیه خانه های فاضلاب نقش مهمی در تامین یک منبع قابل اطمینان آب ایفا می نمایند. در این ارتباط اطمینان پذیری یک تصفیه خانه فاضلاب، زمانی که پساب خروجی، مجددا استفاده شده و یا به منابع آبی تخلیه می شود، مساله ای حیاتی است. عوامل اصلی موثر بر عملکرد تصفیه خانه های فاضلاب، تغییرات در ورودی، تغییرات ذاتی در فرآیندهای تصفیه و مشکلات طراحی و شکست های تجهیزاتی و عملیاتی است. بنابراین دستیابی به استانداردهای تخلیه و استفاده مجدد، نیازمند ارزیابی اطمینان پذیری تصفیه خانه است. از میان روش های مختلف ارزیابی اطمینان پذیری سیستم ها، روش آنالیز درخت خطا یکی از روش های معمول و کارآمد است. آنالیز درخت خطا یک روش استنتاجی تحلیل شکست از بالا به پایین است که در آن یک حالت نامطلوب از سیستم که شامل شکست یا عدم تحقق اهداف سیستم می باشد، تجزیه و تحلیل می شود.مطالعه موردی در این مقاله تصفیه خانه فاضلاب شهرک غرب تهران بوده که فرآیند آن لجن فعال متعارف بوده و پساب خروجی آن برای آبیاری فضای سبز پایین دست مورد استفاده قرار می گیرد. اجزای درخت خطا در این تحقیق شامل تخطی BOD تصفیه خانه از استاندارد آبیاری به عنوان رویداد نهایی و مواردی نظیر خطای اپراتور، خرابی تجهیزات و مشکل طراحی به عنوان رویدادهای پایه می باشد. مقدار احتمالات رویدادهای پایه با توجه به داده های موجود و نظرات کارشناسان و بهره برداران تصفیه خانه تعیین شده و احتمال رویداد نهایی محاسبه شده است. بر اساس نتایج به دست آمده احتمال بروز تخطی پساب خروجی 29 درصد برآورد شده که عوامل انسانی به خصوص خطای اپراتور بالاترین سهم را در وقوع آن دارا می باشد. پس از آن عوامل مکانیکی، اقلیمی (کمیت و کیفیت فاضلاب ورودی) و عوامل مرتبط با شبکه در رده های بعد قرار می گیرند. در این رابطه جهت افزایش اطمینان پذیری و مدیریت ریسک اقداماتی با اولویت توجه به کاهش خطاهای مربوط به عوامل انسانی، افزایش سطح نظارت و بازرسی سیستم توصیه گردیده است.

تعیین الگوی مناسب یکی از مسائل مهم در مدل سازی و پیش بینی سری های زمانی، با توجه به مکانیسم سیستم مورد نظر است. اغلب، بدون بررسی خطی یا غیرخطی بودن سیستم از مدل های رایج خطی سری زمانی استفاده می شود. در این تحقیق فرآیند جریان رودخانه های نازلوچای، شهرچای و باراندوزچای واقع در استان آذربایجان غربی و غرب دریاچه ارومیه با آزمون غیرخطی BDS در سه مقیاس زمانی (سالانه، ماهانه و روزانه) بررسی شده است. ایستا بودن سری های زمانی شرط اساسی در این روش بوده که بدین منظور از آزمون های ADF و KPSS  استفاده شده است. طبق نتایج حاصله هرچه مقیاس زمانی کوچک تر می شود، درجه غیرخطی بودن افزایش می یابد. به طوری که برای سری های سالانه (به دلیل خطی بودن نتیجه آزمون) می توان از مدل های خطی نظیر خانواده ARMA در سطح معنی داری قابل قبول استفاده کرد. در حالی که برای افزایش دقت پیش بینی سری های ماهانه و روزانه جریان رودخانه های مورد مطالعه بایستی از مدل های غیرخطی مانند Bilinear، TAR و ARCH استفاده کرد. مدل های مناسب خطی و غیرخطی برای سری های زمانی هر رودخانه در مقاطع زمانی مختلف بر اساس نتایج آزمون BDS تعیین و الگو های پیشنهادی ارائه شده است.

مخازن یکی از مهمترین سیستم های آبی هستند که امروزه نقش مهمی را در پیشرفت و توسعه اجتماعی و اقتصادی جوامع ایفا می کنند. روش های مختلفی برای بهره برداری آب از مخازن وجود دارند که عموما در قالب برنامه های پویا1 (DP) ارائه شده است. اما به طور کلی می توان مدل های موجود را به دو گروه مدل های پیوسته و گسسته تقسیم بندی کرد. اخیرا مدل های پیوسته متعددی به دلیل مشکلات ابعادی مدل های پویا (DP) مورد استفاده قرار گرفته اند که از آن جمله می توان مدل پویای تصادفی پیوسته محدودیت حالت2(CS)  را نام برد. این تحقیق قصد دارد تا مقایسه ای را میان کارایی مدل های پیوسته و گسسته داشته باشد. برای این منظور مدل پویای تصادفی پیوسته محدودیت حالت (CS) و مدل های گسسته برنامه ریزی پویا (DP) و برنامه ریزی پویای تصادفی3(SDP)  انتخاب شدند. نمودارهای تغییرات حجم مخزن و مقدار رهایی آب از مخزن و نیاز آبی و همچنین شاخص های اعتماد پذیری برای مدل های مذکور محاسبه و نتایج بدست آمده از سه مدل با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج حاصل از مقایسه شاخص های اعتمادپذیری مدل ها نشان می دهد که در مجموع مدل محدودیت حالت کارایی بهتری نسبت به مدل های دیگر دارد.

تحولات اجتماعی و کمبود منابع آب، باعث شده تا سیاست گذاران در توزیع عادلانه آب دچار معضلات جدی شوند که در نتیجه منازعات آبی در سطوح خرد و کلان اجتماعی ایجاد می شود. پژوهش حاضر با هدف بررسی ارتباط میان روابط اجتماعی و پارامترهای هیدرولوژیک و تعیین نقاط قوّت و ضعف موجود در شبکه روابط اجتماعی در روستای هماگ پایین واقع در استان هرمزگان انجام شده است. داده های مورد نیاز با استفاده از پرسشنامه جمع آوری شده و شبکه همکاری میان افراد با استفاده از رویکرد تحلیل شبکه ای، نرم افزارهای Visone و Ucinet و شاخص های اعتبار و نقش های هم ارز ترسیم و تحلیل شده است. نتایج نشان داد که در این روستا الگوهای ارتباطی پیشین که تحت تاثیر روابط خویشاوندی شکل گرفته بودند، در پی بروز مشکل کم آبی، تغییر یافته و گروه بندی های جدیدی میان افراد در پی بروز مشکل کم آبی، شکل گرفته است. در نهایت پیشنهاد شد تا مدیران آب، به ارتباطات و اثرات متقابل میان مسایل موجود در حوضه های آبریز تاکید بیشتر نموده و مساله شناسی را بیشتر مورد توجه قرار دهند، خصوصا مسایل اجتماعی که با تمام پارامترهای زیرسیستم طبیعی حوضه آبریز ارتباط متقابل دارند و عموما تاثیرگذارترین پارامتر محسوب می شوند.

برای تجزیه و تحلیل آماری پیشامدهایی که مستقل نبوده و به پیشامدهای قبلی خود وابسته می باشند، از زنجیره مارکف استفاده می شود. در این مطالعه، احتمالات پیشامدهای متوالی روزهای خشک و تر 15 ایستگاه سینوپتیک کشور با اقالیم مختلف از اقلیم خشک سرد تا مرطوب معتدل با استفاده از روش زنجیره مارکف مورد تحلیل قرار گرفت. برای دستیابی به احتمالات پیشامدهای متوالی روزهای خشک و تر از آمار بارش روزانه ایستگاه های کرمان، مشهد، شیراز و بندرعباس طی سال های مطالعاتی 2009 1978، ایستگاه های تبریز، خرم آباد، اصفهان، تهران، زاهدان، اهواز، اردبیل و گرگان طی سال های مطالعاتی 2008 1978، ایستگاه زنجان طی سال های مطالعاتی 2007 1978، ایستگاه یاسوج طی سال های مطالعاتی 2008 1987 و ایستگاه ساری طی سال های مطالعاتی 2008 2000 بهره گرفته شد. آمار مزبور بر اساس ماتریس شمارش تغییر حالت روزهای بارانی و فاقد بارش مرتب شده، سپس ماتریس احتمال تغییر وضعیت بر اساس روش درستنمایی بیشینه محاسبه گردید. همچنین نقشه های خطوط هم احتمال طول موسم خشک مورد نظر تهیه شدند. نتایج نشان داد که احتمال عدم بارش در ایستگاه ها مطالعاتی با اقلیم های خشک از 811.0 تا 909.0، با اقلیم های نیمه خشک از 685.0 تا 84.0 و با اقلیم های معتدل و مرطوب از 695.0 از 0.728 متغیر می باشد.

اعمال مدیریت عادلانه تخصیص آب در تشکل ها ضرورت استفاده از سیستم های پشتیبان تصمیم گیری را به عنوان ابزاری موثر برای تحلیل تامین و تقاضا ایجاب می نماید. مدل هیدرولوژیکی MIKEBASIN یکی از مدل های این سیستم می باشد که به منظور شبیه سازی و مدیریت تخصیص آب در حوضه رودخانه توسعه یافته است. هدف از این مطالعه بررسی چگونگی عملکرد این مدل به عنوان ابزار سیستم پشتیبان تصمیم گیری در پروژه یکپارچه آب و خاک شبکه آبیاری سد البرز واقع در حوضه رودخانه بابل است. در این راستا، واحدهای عمرانی به 20 تشکل آب بران تقسیم گردید که منابع آب در این محدوده به ترتیب شامل منابع آب سطحی، آببندان و آب زیرزمینی می باشد. با هدف تخصیص آب به تشکل ها، شبیه سازی بیلان منابع و مصارف در قالب مقادیر 28 ساله رواناب حوضه های اصلی و زیرحوضه ها، اطلاعات مخزن سد و نیاز آبی تشکل های آب بران، آب زیرزمینی و آببندان به صورت ماهانه انجام شد. در ارزیابی نحوه تخصیص منابع آب توسط مدل MIKEBASIN در تشکل های آب بران، میزان تامین با هدف حداقل نمودن کمبودها و بر اساس اولویت مکانی هر تشکل برآورد شد. بر همین اساس تشکل های بالادست آب بیشتری را دریافت نمودند. نتایج همچنین نشان می دهد که از 460 میلیون متر مکعب تقاضای تشکل ها، 02.277 میلیون متر مکعب آن از آب های سطحی و 01.131 میلیون متر مکعب آن از آب زیرزمینی و مابقی آن (92.1 میلیون متر مکعب) از آببندان تامین می شود که میزان کمبودهای برآورد شده با توجه به معیار 85 درصد تامین، 5.13 میلیون متر مکعب است. نهایتا اینکه نتایج حاصل از تخصیص منابع آب این مطالعه به میزان قابل ملاحظه ای با نتایج مطالعات قبلی انجام شده، مطابقت دارد.

طراحی سیستم های کنترل سیلاب به دلیل ماهیت تصادفی سیل و خطاهای اندازه گیری با انواع عدم قطعیت های هیدرولوژیکی، هیدرولیکی، ژئوتکنیکی و اقتصادی همراه است. هدف این مقاله تحلیل حساسیت این عدم قطعیت ها به منظور تعیین میزان تاثیر هر یک از آن ها بر ابعاد طراحی سازه می باشد. بدین منظور، با استفاده از یک مدل بهینه سازی غیر خطی مبنی بر تحلیل ریسک1 در دو حالت احتمالاتی و قطعی در نرم افزار 2LINGO، به طراحی یکی از معمول ترین سازه های مهار سیلاب یعنی گوره ها3 پرداخته شده است. در طراحی احتمالاتی، هریک از این عدم قطعیت ها یک بار به طور جداگانه و بار دیگر همه با هم در مدل اعمال شده و جهت تحلیل عدم قطعیت ها از روش شبیه سازی مونت کارلو4 استفاده شده است. در این مقاله، محدوده شمال شهر شیراز در مجاورت رودخانه خشک معالی آباد به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شده است. در پی اجرای مدل، دوره بازگشت بهینه طراحی در هر دو حالات احتمالاتی و قطعی یکسان و برابر 20 سال به دست آمده است. برخلاف مدل قطعی که در آن ابعاد سیستم به صورت تک مقداری حاصل می شوند، مدل احتمالاتی یک بازه برای هر پارامتر نتیجه می دهد که مقادیر آن ها تحت تاثیر نوع عدم قطعیت اعمال شده، تغییر می یابد. نتایج نشان می دهد که اعمال عدم قطعیت هیدرولوژیکی در طراحی، موثر تر از عدم قطعیت اقتصادی، و آن هم مهم تر و موثر تر از عدم قطعیت هیدرولیکی است. در صورت وجود محدودیت های هزینه و زمان، جهت اطمینان و رضایت از عملکرد بهتر سیستم در زمان آینده، لازم است حداقل عدم قطعیت هیدرولوژیکی در طراحی منظور شود.

در تحقیق حاضر تاثیر امواج عمود بر جریان نوع 1، 2، 3 و 4 بر انتقال رسوبات معلق در آرایش زیگزاگی موانع، در یک فلوم مستطیلی بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در حالت عدم وجود موج عمود بر جریان، غلظت رسوبات معلق در انتهای بازه موانع بیشتر از انتهای بازه بدون موانع هست اما در حالت وجود موج، عکس این قضیه اتفاق می افتد. در شرایط یکسان از دبی، قطر و فاصله ی طولی و عرضی موانع، افزایش شماره موج باعث کاهش اختلاف غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع نسبت به بازه بدون موانع شده است. همچنین درصد کاهش غلظت رسوبات معلق منتقل شده از بازه موانع، نسبت به شرایط عدم وجود موج، کاهش یافته است. به گونه ای که غلظت رسوبات معلق منتقل شده، تحت اثر امواج نوع 1، 2، 3 و 4 به ترتیب 2/6%، 9/3%، 6.3% و 1.3% کاهش یافته است و در این شرایط، تحت اثر موج نوع 3 و 4، رسوبات معلق در بالادست بازه موانع ته نشین شده اند اما 1 و 3 درصد از رسوبات منتقل نشده در بازه موانع، به ترتیب تحت اثر موج نوع 1 و 2 به بازه بدون موانع منتقل شده اند. همچنین نتایج نشان داده است که با افزایش دامنه موج، توانایی موج در کاهش غلظت رسوبات معلق پایین دست موانع نسبت به بازه بدون موانع افزایش می یابد.

مدل سازی به عنوان روشی کارآمد، با کمترین هزینه، امکان مطالعه پیچیدگی جریان آب زیرزمینی را برای مدیران فراهم می کند. همواره تعیین میزان برداشت بهینه از آبخوان یکی از پیچیده ترین مسائل پیش روی مهندسین علوم آب بوده است. هدف از این تحقیق، مدیریت بهره برداری بهینه از آبخوان دشت ساحلی ارومیه و تعیین نرخ بهینه پمپاژ چاههای بهره برداری است؛ تا با جلوگیری از برداشت بیش از حد آب زیرزمینی، بتوان دریاچه ارومیه را از بحران خشک شدن روزافزون نجات داد. در این پژوهش ابتدا مدل جریان آبزیرزمینی محدوده مورد مطالعاتی با استفاده از نرم افزار Visual MODFLOW (Ver 4.2) طراحی و ساخته شد، سپس چاه های منطقه مور مطالعه جهت بهینه کردن نرخ پمپاژ با توجه به ویژگیهای ضریب هدایت هیدرولیکی و ضریب آبدهی ویژه، منطقه بندی گردیدند. در نهایت نرخ پمپاژ چاه های بهره برداری با توجه به هدف مورد نظر (کمینه سازی نرخ پمپاژ چاه های بهره برداری) و با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه گردید.