تحقیقات منابع آب ایران
سال:1390 | دوره:7 | شماره:2 (مسلسل 20) |تعداد مقالات:10

توزیع نامتوازن منابع آب نسبت به گسترش جمعیت و توسعه فعالیت های کشاورزی و صنعتی، بحران آب را تشدید کرده، لذا یکی از زیرساخت هایی که اجرای آن مورد توجه جدی است طرح های انتقال بین حوضه ای آب می باشد. پیچیدگی تصمیم گیری روی این طرح ها که ناشی از تبعات فنی، اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی آن ها می باشد، گزینه های مختلفی را پیش روی مدیران و ذینفعان قرار می دهد. در این مقاله چهار مسیر پیشنهادی برای ساخت سامانه انتقال آب از رودخانه ارس به مناطق شرق و شمال شرقی دریاچه ارومیه، از دید چهار سری از معیارها ارزیابی شده اند. ابتدا معیارهای موثر در ارزیابی شامل لحاظ اثرات زیست محیطی، هزینه اجرای طرح، سهولت اجرا و پذیرش اجتماعی آن توسعه داده شده، توسط سه تصمیم گیر ذینفع به طور جداگانه وزن دهی می شوند و سپس با استفاده از عملگر میانگین وزنی مرتب و کمیت سنج های فازی، وزن گروهی آن ها بدست می آید. در ادامه با بکارگیری چهار روش مهم (میانگین وزنی ساده، برنامه ریزی سازشی،TOPSIS  و عملگر میانگین وزنی مرتب) گزینه های مختلف اولویت بندی شده و در نهایت گزینه مناسب بدست می آید. نتایج نشان می دهند که روش های میانگین وزنی ساده و عملگر میانگین وزنی مرتب برای تصمیم گیری گروهی چندمعیاره زیرساخت های توسعه منابع آب کارایی موثرتری دارد.

در این مطالعه، بهره برداری بهینه از سیستم های چندمخزنی با نتایج بهره برداری مجزای تک مخزنی متناظر مقایسه شده است. در حقیقت در بهره برداری همزمان، با در نظر گرفتن اثرات مخازن بالادست بر مخزن پایین دست، بهره برداری کلان صورت می پذیرد که برتری بیشتری نسبت به بهره برداری خرد در حالت تک مخزنی دارد. بدین منظور، سیستم سه مخزنی کارون پنج - بازفت - کارون چهار، با اهداف مختلف تامین نیاز پایین دست و تامین نیاز برقآبی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج حاصل با به کارگیری سه روش برنامه ریزی غیرخطی، سیاست بهره برداری استاندارد و منحنی فرمان برای یک دوره آماری 48 ماه نسبتا خشک استخراج شده است. همچنین منحنی فرمان که حجم رهاسازی را به عنوان تابعی از حجم ذخیره مخزن و آورد رودخانه ارائه می کند، بعنوان سیاست بهره برداری مناسب برای هر دو هدف در سیستم مزبور انتخاب شده است. آزمون منحنی مزبور برای دوره های آماری خشک، اعتبار این منحنی را نمایان می سازد.

یکی از جنبه های مدیریت جامع منابع آب، بحث بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی است. در این مقاله موضوع بهره برداری تلفیقی در مناطق خشکی که فقط دارای منبع آب سطحی انتقالی بوده و فاقد دیگر منابع آب سطحی می باشند، مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور ابتدا آب زیرزمینی منطقه توسط مدل Modflow-Pmwin شبیه سازی شده است. از نتایج حاصل از مدل شبیه سازی، در تدوین مدل بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک استفاده گردیده و گزینه های مختلف در جهت بهره برداری بهینه از منابع آب بررسی می شوند. هدف اصلی از مدل بهینه سازی، تدوین الگوی ماهانه برداشت از منابع آب سطحی انتقالی و زیرزمینی در راستای تامین نیاز آبی در تمامی ماه ها با محوریت کنترل سطح آب زیرزمینی منطقه می باشد. منطقه مورد مطالعه در این تحقیق، آبخوان شهر یزد است. نتایج مدل بهینه سازی نشان می دهد که با انتقال مقادیر آب سطحی فعلی به منطقه (حداکثر 50 میلیون متر مکعب در سال)، تامین آب %100 در تمامی ماه ها، همراه با کاهش افتی در حدود 2 متر در سطح آب زیرزمینی، در طول 5 سال می باشد. چنانچه سالیانه 40 درصد به حجم آب سطحی انتقالی افزوده شود، علاوه بر تامین آب در کلیه ماه ها، کاهش سالیانه سطح آب در آبخوان منطقه به صفر می رسد.

امروزه استفاده از روش های پهنه بندی، گسسته سازی و تفکیک نواحی همگن در علوم زمینی جهت ارزیابی پاسخ عرصه های طبیعی به فرآیندهای هیدرولوژیک مورد مطالعه از موضوعات جاری می باشد. زیرا هر چه محدوده مورد مطالعه همگن تر باشد موجب بالارفتن دقت و سهولت در عملیات مدیریت منابع آب و یا کنترل خسارات طبیعی خواهد شد. برای شناسائی نواحی همگن، می توان از روش های مختلف گسسته سازی استفاده نمود. به علت پیوستگی در ویژگی های زمینی، استفاده از روش های دسته بندی/ خوشه بندی فازی نظیر روش خوشه بندی میان مرکز فازی (FCM) می تواند یک انتخاب مطلوب محسوب گردد. در این مطالعه و بعنوان نمونه، تفکیک نواحی همگن از نظر تولید روانآب با بکارگیری این روش فازی، با انتخاب حوضه معرف والنات گولچ (WGEW) واقع در جنوب شرقی ایالت آریزونای آمریکا به جهت کفایت و کیفیت داده های هیدرولوژیک، مدنظر می باشد. برای اینکار ابتدا به نحوه انتخاب و آماده سازی داده ها اشاره شده است، سپس تحلیل مولفه های اصلی انجام گردید و نهایتا به هر سه مرحله اساسی و بعبارتی تصمیم گیری در استفاده از روش (FCM) یعنی: تعیین مقدار فازیت مناسب، کنترل شاخص ابهام و تعیین تعداد بهینه خوشه ها با استفاده از شاخص اعتباریابی خوشه بندی پرداخته شده است. نشان داده شده است استفاده از روش های مختلف و موجود اعتباریابی خوشه بندی، لزوما منجر به تعیین تعداد بهینه خوشه ها بصورت واضح و قطعی نخواهد شد و برای این منظور می توان از یک روش منطقی پیشنهادی استفاده نمود.

یکی از مسائل مهم در خورهای رودخانه ای اندرکنش آب شیرین رودخانه ها و آب شور دریا می باشد. نفوذ آب شور به رودخانه ها بر روی کیفیت آب آن ها که برای مصارف شرب، کشاورزی و صنعت مورد استفاده قرار می گیرد موثر است. محققین در نقاط مختلف دنیا راهکارهای گوناگونی را برای کنترل این پدیده طبیعی معرفی نموده اند. روش کنترل ونتوری، بکارگیری بند موقت و بکارگیری پرده هوا از انواع این راهکارها هستند. در این تحقیق میزان کارایی روش کنترل ونتوری در کنترل پدیده نفوذ شوری در خور رودخانه ای اروند مورد بررسی قرار گرفته است. این کار برای سه دبی مختلف رودخانه، دبی 1040 مترمکعب بر ثانیه (دبی متوسط سالانه)، دبی 520 مترمکعب بر ثانیه (دبی حداقل سالانه) و دبی 260 مترمکعب بر ثانیه (یک دبی حداقل فرضی) صورت گرفته است. برای ارزیابی کارایی روش مورد نظر از یک مدل عددی دو بعدی متوسط گیری شده در جهت عرض استفاده شده است. ابتدا مدل با کمک اطلاعات میدانی صحت سنجی شده است و سپس سناریوهای مختلف برای کنترل نفوذ شوری اجرا شده است. نتایج حاصله، حاکی از عملکرد مناسب روش کنترل ونتوری در کاهش طول نفوذ شوری بوده است.

حداکثر بارش محتمل (PMP) برابر بیش ترین ارتفاع بارندگی است که از دیدگاه نظری در مدت معینی امکان وقوع دارد. در این مقاله دو روش آماری هرشفیلد (در دو نگرش استاندارد و تجدید نظر شده به عنوان برآورد نقطه ای) و روش چند ایستگاهی (به عنوان یک روش ناحیه ای) برای 33 ایستگاه باران سنجی با متوسط طول دوره آماری 26 سال در حوضه آبریز اترک واقع در شمال شرق و شمال ایران به کار برده شد. در روش چند ایستگاهی از توزیع حدی نوع 1 و دو شکل تبدیل یافته و بریده شده که بتوانند با افزایش بدون حد دوره بازگشت یک حد منطقی را برای بارندگی نشان دهند، استفاده شد. در روش استاندارد هرشفیلد، مقادیر PMP بسیار زیاد و غیرمنطقی به دست آمد. PMP های نقطه ای در روش تجدید نظر شده هرشفیلد منطقی تر بود و محدوده نسبت بدون بعد PMP به حداکثر مشاهده شده بارندگی روزانه در راستای مطالعات مختلف با اقلیم های متفاوت بود. PMP به دست آمده به روش چند ایستگاهی برای حوضه اترک از مقادیر PMP نقطه ای در 7 ایستگاه کم تر بود. گرچه نمی توان این نتیجه را اشتباه دانست ولی برای اولین بار در یک روش معکوس متغیر حدی کاهش یافته از روی PMP های نقطه ای برای شرایط منطقه واسنجی شد و نتیجه به دست آمده از کلیه PMP ها (به جز یک ایستگاه) بیش تر به دست آمد. بنابراین به نظر می رسد که PMP بر مبنای نگرش چند ایستگاهی در یک منطقه همگن با حداکثر PMP های نقطه ای به روش تجدید نظر شده هرشفیلد برابر باشد. این نتیجه تنها بر اساس یک منطقه به دست آمده است و می بایست با بررسی های دیگر واسنجی شود.

تبخیر یکی از مولفه های اصلی چرخه آب در طبیعت بوده و تعیین دقیق آن برای بسیاری مطالعات مثل بیلان آبی حوزه، طرح ریزی و مدیریت منابع آب حائز اهمیت است. تبخیر به دلیل اثرات متقابل عوامل متعدد اقلیمی، پدیده پیچیده و غیرخطی است و لذا برای تخمین آن باید از مدل های پیشرفته استفاده کرد. در این تحقیق، هشت نوع ترکیب پارامترهای هواشناسی بعنوان داده های ورودی برای برآورد تبخیر از تشت با استفاده از شبکه های عصبی برای منطقه شمال کشور مورد بررسی قرار گرفت. داده های اندازه گیری شده هواشناسی برای یک دوره ده ساله (1996 تا 2003) از 8 ایستگاه هواشناسی واقع در حاشیه دریای خزر جمع آوری شد. نتایج نشان داد، پارامترهای دمای بیشینه و کمینه هوا، رطوبت نسبی، سرعت باد و ساعات آفتابی، حداقل داده های هواشناسی برای برآورد تبخیر از تشت هستند. میانگین جذر مربع خطا (RMSE) و ضریب تعیین (R2) بین مقادیر بدست آمده از مدل شبکه عصبی با ورودی های فوق و مقادیر واقعی به ترتیب 0.32 میلیمتر در روز و 0.93 بودند. ترسیم مقادیر برآورد شده و واقعی نشان داد، 76 درصد داده ها در محدوده ±15% خطا واقع می شوند.

در این مقاله فراوانی و شناسایی موقعیت رودبادها در زمان رخداد بارش های ابر سنگین ایران با استفاده از رویکرد محیطی به گردشی تحلیل شد. از پایگاه داده بارش روزانه کشور 1437 ایستگاه همدید، اقلیمی و باران سنجی)، 125 روز از سنگین ترین و فراگیرترین بارش های ایران بر اساس آستانه بالای 99 درصد، برای بررسی برگزیده شد. فراوانی رودبادها و موقعیت آن ها در محدوده وسیعی از صفر تا 120 درجه طول شرقی و صفر تا 80 درجه عرض شمالی در 5 تراز 250، 300، 400، 500 و 600 هکتوپاسکال و در چهار دیده بانی در ساعت های 00: 00، 00: 06، 00: 12 و 00: 18 گرینویچ (به ترتیب ساعت های 30: 3، 30: 9، 30: 15 و 30: 21 به وقت محلی) بررسی شد. نتایج نشان می دهد که رودبادها از نظر زمانی به جز در تراز 250 هکتوپاسکال که در ساعت 00:00 فراوانی قابل ملاحظه ای را نشان داده بودند؛ در دیگر ترازهای مورد بررسی، عمدتا در ساعت 00: 18 بر روی منطقه دیده می شوند. به طور کلی در بیشتر موارد، رودبادها در ساعت 00: 18 تا تراز 600 هکتوپاسکال کشیده شده اند و این ضخامت زیاد لایه ناپایدار است که توانسته همزمان بر روی بخش های وسیعی از ایران، بارش های سنگینی را ایجاد کند. در این بررسی اگرچه رودبادها در خلیج فارس و تا حدودی نیز در جنوب غرب ایران دارای فراوانی قابل ملاحظه ای بوده اند، با این حال بخش های شمالی عربستان محل اصلی استقرار و تمرکز رودبادها در زمان رخداد بارش های ابر سنگین و فراگیر ایران بوده است.

یکی از روش های نوظهور در حل مسایل مهندسی جهت مدل سازی سیستم هایی که دارای پیچیدگی زیاد یا عدم صراحت بوده و یا داده های کافی از آن ها موجود نیست، استفاده از تئوری مجموعه های فازی و شبکه عصبی مصنوعی می باشد. مزیت اصلی این تکنیک ها نسبت به روش های رایج این است که در مدت زمان نسبتا کوتاهی قادر به بررسی تاثیر انواع پارامترهای در دسترس، بر فرآیند مورد بررسی می باشند بدون آنکه در هر مرتبه نیاز به یافتن رابطه پیچیده ریاضی موجود بین پارامترهای منتخب باشند. در تحقیق حاضر نیز، با استفاده از این دو تکنیک و بر اساس دبی، میزان درجه حرارت و بارش ماهانه، سری پیوسته ای از دبی و هر یک از متغیرهای مذکور تشکیل و تاثیر هر یک از متغیرهای فوق در توالی های زمانی گذشته بر روی میزان دبی رودخانه در ماه های آینده بررسی شد و میزان دبی در ماه های آینده (فروردین تا شهریور) پیش بینی شد و در نهایت قابلیت استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استنتاج فازی در پیش بینی میزان دبی رودخانه با یکدیگر مقایسه شده است و نتایج این تحقیق حاکی از برتری سیستم استنتاج فازی نسبت به شبکه عصبی مصنوعی می باشد.