تحقیقات منابع آب ایران
سال:1388 | دوره:5 | شماره:1 (مسلسل 13) |تعداد مقالات:9

طراحی بر اساس روش های احتمالی یکی از رویکردهای نوین در طراحی سیستم های منابع آب می باشد. در این مقاله، ضمن ارائه چهارچوبی برای طراحی سیستم های هشدار سیل، مدل ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم هشدار سیل که قبلا توسط محققان دیگر پیشنهاد شده، تکمیل گردیده و جزئیات آن به همراه روند نمای کلی مطالعات قابلیت اطمینان توضیح داده شده شده است. سپس مدلهای فوق برای طراحی و ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم هشدار سیل رودخانه مادرسو واقع در استان گلستان، که در سال 1383 نصب گردیده به کار برده شد. در این مطالعه یک مقطع از رودخانه به عنوان مقطع کنترل، سه منطقه به عنوان نقاط حساس، زمان های 30، 90 و 180 دقیقه به عنوان زمان تناوب پیش بینی تراز تاج سیل و دو تراز 2.5 و 2.7 متر به عنوان فعال گر مولفه پیش بینی انتخاب گردیدند. کلیه مطالعات برای سه مرحله هشداردهی در ترازهای 3، 3.5 و 4 متر انجام شده است. نتایج به دست آمده در این مطالعه نشان می دهد با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی و اجتماعی، در میان زمان های تناوب پیش بینی، زمان تناوب پیش بینی 30 دقیقه در هر سه تراز هشداردهی بیشترین زمان پیش هشدار را در اختیار تصمیم گیرندگان قرار می دهد. از سوی دیگر، زمان پیش هشدار ممکن برای تراز فعال گر 2.5 متر بیشتر از فعال گر 2.7 متر می باشد. این در حالی است که تراز فعال گر 2.7 متر به علت در اختیار داشتن اطلاعات واقعی کامل تر، قابلیت اطمینان بالاتری نسبت به تراز فعال گر 2.5 متر دارد. نتایج نشان می دهد در زمان تناوب پیش بینی 30 دقیقه، افزایش زمان پیش هشدار به مدت 9.28 ساعت باعث افزایش تعداد سیل های از دست رفته از 15.10 به 17.78 می گردد. بحث در مورد مصالحه قابلیت اطمینان و زمان پیش هشدار برای هر نقطه عملکرد متفاوت است و تعیین نقطه مطلوب بستگی به شرایط منطقه و ریسک پذیری تصمیم گیرندگان دارد.

تغییرات سطح آب های زیرزمینی یکی ار عوامل اصلی تاثیرگذار بر اجرای پروژه های مهندسی می باشد. پیش بینی زمانی و مکانی سطح آب های زیرزمینی در محدوده شهر تبریز به علت وجود پروژه های مهندسی در دست اجرا از جمله پروژه متروی شهر تبریز ضروری به نظر می رسد. به علت پیچیده و چندلایه بودن آبخوان محدوده شهر تبریز، مدل سازی آن با مدل های ریاضی کلاسیک با مشکلات فراوانی روبه رو است. در این تحقیق به عنوان روشی جدید از دو مدل شبکه های عصبی مصنوعی و زمین آمار (کریجینگ عصبی) به صورت ترکیبی برای پیش بینی زمانی و مکانی تغییرات سطح آب های زیرزمینی در آبخوان محدوده شهر تبریز استفاده شد. به طوری که ابتدا از ساختارهای مختلف شبکه های عصبی مصنوعی برای پیش بینی سطح اب های زیرزمینی در پیزومتر مرکزی استفاده گردید و بهترین ساختار شناسائی شد. سپس این ساختار برای مدل سازی پیزومترهای منتخب به کار برده شد. نتایج مدل های مذکور، شامل داده های پیش بینی ماهانه سطح آب های زیرزمینی در پیزومترهای منتخب در بازه زمانی دو ساله، به عنوان ورودی مدل زمین آمار برای پیش بینی مکانی سطح آب های زیرزمینی در محدوده مطالعاتی به کار گرفته شد. برای بدست آوردن مدلی با بازده بالا روش های مختلف زمین آمار استفاده شد. در نهایت مدل به دست آمده توسط نتایج مربوط به پیزومترهای استفاده نشده در مدل سازی و در دست احداث، مورد آزمون قرار گرفت، مه نتایج قابل قبولی را ارائه داد.

آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین به عنوان یک مشکل جهانی در حال گسترش مطرح می باشد. میزان قابلیت دسترسی گیاهان به این فلزات و قابلیت تجمع آن ها در بخشهای مختلف آنها (ریشه، ساقه و برگ) از دو جنبه سلامتی انسان و همچنین پالایش خاک های آلوده حائز اهمیت بوده و تعیین شرایط و فاکتورهای موثر بر قابلیت دسترسی و جذب فلزات سنگین توسط گیاهان ضروری می باشد. یکی از روشهای متداول برای برآورد و تعیین قابلیت دسترسی فلزات سنگین در گیاهان استفاده از اسیدهای معدنی و آلی (اسید کلریدریک، اسید نیتریک، اسیدهای سیتریک، تارتاریک و مالیک) و نیز ترکیبات کلیت کننده ای نظیر EDTA (اتیلن دی آمین تترا استیک اسید) می باشد.این تحقیق با هدف بررسی تاثیر افزودن EDTA به آب آبیاری بر میزان جذب فلز کادمیوم (به عنوان شاخص فلزات سنگین) از محیط ریشه و تجمع آن در اندامهای مختلف پنج گونه صیفی رایج در ایران (کدو خورشتی، گوجه فرنگی، خربزه، هندوانه و خیار)، انجام شده است. خاک مورد استفاده بعد از دو بار الک کردن با مش 2 میلیمتر و افزودن نیترات کادمیوم (Cd (NO3)2) برای آزمایش آماده شده است. تحقیق بصورت گلخانه ای و طرح فاکتوریل در قالب بلوک های کاملا تصادفی در پنج تیمار و سه تکرار به اجرا در آمده است. تیمارها شامل چهار غلظت کادمیوم خاک (تیمار شاهد، 50 میلی گرم کادمیوم بر کیلوگرم خاک، 100 میلی گرم کادمیوم بر کیلوگرم خاک، 50 میلی گرم کادمیوم بر کیلوگرم خاک و 0.5 مولار EDTA در آب آبیاری، 100 میلی گرم کادمیوم بر کیلوگرم خاک و 0.5 مولار EDTA در آب آبیاری) می باشد.نتایج نشان می دهد که میزان تجمع کادمیوم در گونه های مورد بررسی، نسبت مستقیم با غلظت کادمیوم محیط ریشه و افزایش 0.5 مولار EDTA به آب آبیاری باعث افزایش در میزان تجمع کادمیوم در گونه های مورد مطالعه می گردد. این افزایش حداقل معادل 47 درصد در ریشه، 31 درصد در ساقه، 27 درصد در برگ، 122 درصد در میوه، 31 درصد در پوست میوه و 53 درصد در تخمه می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که به جز تیمار شاهد در سایر تیمارها میزان تجمع کادمیوم در بخش های مختلف گونه های مورد مطالعه بیش از حد مجاز برای مصارف انسانی می باشد.

نشت ترکیبات نفتی در مناطق مجاور پالایشگاه تهران خاک های اطراف را آلوده نمودند. این ترکیبات می توانند وارد آبهای زیرزمینی شده و به صورت مستقیم و یا غیرمستقیم خطرآفرین باشند.در این تحقیق تمرکز بر روی آلاینده های PAHs که یکی از گروه های عمده در میان ترکیبات نفتی می باشند قرار گرفته، اندازه گیری به کمک روش گاز کروماتوگرافی بر روی 19 نمونه که به صورت شبکه ای از طرفین و محور نهری آلوده در مجاورت پالایشگاه برداشت شده صورت پذیرفته است. هم چنین با توجه به خصوصیات ژئوتکنیکی منطقه و در نظر گرفتن خصوصیات فیزیکی و خطرزایی آلاینده ها سطوح پالایشی به منظور حفاظت آبهای زیرزمینی تعیین گردیده است. از میان 16 ترکیب پلی آروماتیکی که در میان آلاینده های متقدم قرار دارند. چهار ترکیب بنزو ای پایرین (BaP)، بنزو کی فلورانتین (BkF)، بنزو ای آنتراسین (BaA) و کرایسین (Chr) بیشترین غلظت را در منطقه دارا بوده و دارای خصوصیات سرطانزایی نیز می باشند و به همین دلیل مورد ارزیابی قرار گرفته اند. با توجه به نتایج اندازه گیری ها میزان غلظت آلاینده های BAP، BkF و BaA بیشتر از حداکثر میزان غلظت مجاز می باشد و حداکثر غلظت BAP موجود (638 ppm) از پنجاه برابر غلظت مجاز (13.2 ppm) نیز فراتر است.پس از آن شیوه های مختلف پراکنش تحت بررسی قرار گرفته و روش های عملی جهت کنترل آلودگی بیان گردیده است. همچنین با توجه به خصوصیات ژئوتکنیکی خاک منطقه و در نظر گرفتن خصوصیات فیزیکی آلاینده ها روش های بیولوژیکی و روش پالایش گیاهی جهت پالایش منطقه توصیه شده است.

مدل های شبیه سازی تصادفی وضع هوا (مولدهای وضع هوا) در مطالعات مختلفی از قبیل ارزیابی ریسک پدیده های حدی اقلیمی و هیدرولوژیک، مدیریت ریسک منابع آب و کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرند. انجام این قبیل مطالعات، اغلب نیازمند دسترسی به سری درازمدت داده های هواشناسی می باشد. با توجه به این که در اکثر ایستگاه های هواشناسی، دسترسی به آمار درازمدت وضع هوا (به ویژه داده های روزانه) امکانپذیر نیست، می توان از مولدهای وضع هوا برای تطویل سری زمانی عوامل هواشناسی استفاده نمود. هدف از طراحی مولدهای وضع هوا، تولید داده هایی است که به لحاظ آماری مشابه داده های مشاهده شده باشند. در این مطالعه، دو مدل مشهور، ClimGen و LARS-WG، از نظر تولید داده های روزانه مجموع بارندگی، دمای حداقل و حداکثر هوا و تابش کلی خورشید در 15نمونه اقلیمی مختلف کشور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، سه مرحله واسنجی، صحت سنجی و شبیه سازی مدل ها در ایستگاه های منتخب انجام و کارایی مدل ها از نظر شباهت مقادیر تولید شده با مقادیر مشاهده شده با استفاده از شاخص های خطا نظیر ریشه میانگین مربعات (RMSE) و ضریب تعیین (CD) ارزیابی گردید. همچنین برای مقایسه برخی مشخصه های داده های تولید شده و مشاهده شده برای مثال، طول دوره خشک و تر، توزیع فراوانی بارندگی و طول دوره یخبندان و گرمای شدید، از سه آزمون آماری t- استیودنت، F و X2 استفاده گردید. نتایج بدست امده در محدوده اقلیمی نشان داد که LARS-WG در تولید داده های بارندگی و ClimGen در شبیه سازی دماهای حداکثر و حداقل نتایج مناسب تری عاید می سازد. با این وجود، هر دو مدل، موفقیت چندانی در شبیه سازی درازمدت داده های تابش خورشید نداشتند.

کنترل سیل با استفاده از سدهای تاخیری پاره سنگی نیازمند طراحی صحیح هیدرولیکی آنها با توجه به رفتار جریان در مواجه با سازه های مذکور است. روابطی که در این مورد ارائه شده است فقط برای جریان درون گذر در سدهای تاخیری پاره سنگی قابل استفاده است چرا که هیچکدام اثر جریان روگذر را لحاظ نمی نماید. از طرفی در برخی از جریان های سیلابی و در صورتی که جریان بیش از سیل طراحی باشد بخشی از جریان از رو و بخشی از درون سد پاره سنگی عبور می کند که بسته به شرایط پایین دست، ممکن است مستغرق یا غیرمستغرق باشد. در این تحقیق دبی جریان همزمان درون و روگذر غیرمستغرق در سدهای تاخیری پاره سنگی که نسبت به جریان درون گذر از پیچیدگی بیشتری برخوردار است، بصورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. شیب وجوه سراب و پایاب سد، اندازه مصالح بدنه، بار آبی بالادست، عمق جریان پائین دست و طول سد بعنوان عوامل موثر بر فرایند مورد توجه قرار گرفته و به منظور بررسی اثر هر کدام از این عوامل بر دبی از مدل فیزیکی با ارتفاع 25 و عرض 30 سانتیمتر در چهار طول 50، 70، 90 و 110 سانتیمتر، زاویه شیب وجوه سراب و پایاب 90 و 45 درجه و مصالح با قطر متوسط 1.45، 2.1 و 3.05 سانتیمتر استفاده شده است. در مجموع 240 آزمایش در فلوم شیب پذیر بطول 10 متر و در شیب ثابت 0.002 و دبی 16-4 لیتر در ثانیه انجام شده و در نهایت با استفاده از آنالیز ابعادی، رابطه ای برای برآورد شدت جریان همزمان درون و روگذر غیرمستغرق در سدهای تاخیری پاره سنگی بعنوان تابعی از پارامترهای بدون بعد مورد بررسی، با دقت مطلوب پیشنهاد گردید. رابطه پیشنهادی می تواند مبنای تعیین دبی جریان در شرایط واقعی قرار گیرد.

اگرچه اختلاف رقوم بین شاخه اصلی و فرعی در اکثر تلاقی رودخانه ها امری طبیعی است اما تمام مطالعات قبلی در زمینه تلاقی رودخانه ها معطوف به تلاقی های هم کف بوده است و فرض بر این بوده است که اختلاف بستر دو رودخانه تاثیری بر میزان عمق آبشستگی ندارد. در صورتیکه مشاهدات نشان می دهند که با ورود جریان از شاخه فرعی به شاخه اصلی در اتصالات غیر هم کف به دلیل عدم وجود ناحیه جداشدگی در نزدیک بستر، ناحیه جریان با شتاب زیاد در پایین دست گوشه اتصال بوجود نمی آید ولی در نزدیک سطح آب این ناحیه با سرعت بالا مشاهده می شود در حالیکه خطوط جریان عمقی در اتصالات هم کف تقریبا موازی یکدیگرند و انحرافی به طرف سطح آب در آنها دیده نمی شود. از این رو پژوهش حاضر با هدف بررسی آزمایشگاهی الگوی فرسایش و رسوبگذاری در محل تلاقی رودخانه های غیرهمکف انجام شده است. در این تحقیق تاثیر عواملی چون نسبت دبی شاخه فرعی به دبی شاخه اصلی (Qr) و نسبت اختلاف رقوم بستر دو کانال بر عرض شاخه اصلی در پایین دست تلاقی (Z/B3) بر میزان عمق آبشستگی و رسوبگذاری در یک اتصال 60 درجه برای رسوب با قطر متوسط 1.05 میلی متر مورد بررسی قرار گرفته است. با تجزیه و تحلیل نتایج بدست آمده روابط به منظور تعیین عمق آبشستگی و ارتفاع رسوبگذاری ارائه شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که برای مقدار ثابت عدد فرود جریان در پایین دست تلاقی، با افزایش اختلاف رقوم بستر دو کانال میزان عمق آبشستگی در محل تلاقی کمتر می گردد.

پایداری و توسعه زراعت های آبی در گروه کسب مقادیر بالای بازده کاربرد آب در مزرعه است، لذا شناخت و کنترل عوامل موثر بر بازده کاربرد آب می تواند نقش بسزایی در بهره برداری بهینه از منابع آبی موجود ایفا نماید. در این تحقیق سعی گردید تا با بررسی پارامترهای جوی به روشی صحیح جهت برآورد دقیق تلفات تبخیر و بادبردگی در شرایط گرم و نیمه خشک دست یافت. آزمایش ها با سیستم آبیاری بارانی کلاسیک ثابت با آبپاش متحرک به روش استقرار آبپاش منفرد و بر اساس دستورالعمل استاندارد ایزو 7749.2 در منطقه جنوب شرقی استان خوزستان انجام پذیرفت. ارائه معادله ای جدید جهت تخمین تلفات تبخیر و بادبردگی در مناطق گرم و نیمه خشک از دستاوردهای تحقیق حاضر است. معادله حاصله از مدل رگرسیون غیرخطی چندمتغیره نشان داد در شرایطی که سرعت باد از 3.5 متر بر ثانیه و کمبود فشار بخار اشباع هوا از 6 کیلوپاسکال فراتر روند آنگاه تلفات تبخیر و بادبردگی از 21.9 درصد تجاوز می کند.

در تحقیق حاضر روند تغییرات منابع آب و فاکتورهای تاثیرگذار بر آن در حوضه آبریز سد لتیان مورد بررسی قرار گرفته است. به این ترتیب که پس از بررسی نحوه تغییرات دما، بارش و دبی در طول چهار دهه اخیر، روند تغییرات هر یک از این متغیرها در مقیاس های سالانه و ماهانه با استفاده از آزمون تاوکندال تعیین شده است. در ادامه به بررسی ارتباط میان دبی، بارش و دما پرداخته شد و برای مقادیر دبی سالانه و دبی روزانه در ماه های مختلف سال با استفاده از روش رگرسیون خطی مدل ارایه شد. بنا به نتایج به دست آمده، علی رغم افزایش میانگین دما طی چهار دهه گذشته، میزان دبی سالانه به تبعیت از مقدار بارش سالانه روند افزایشی و کاهشی قابل قبولی را نشان نمی دهد، در حالی که میزان دبی اغلب ماه های سال تغییر شدیدی را در طول دوره مورد بررسی نشان می دهد. به این صورت که افزایش دما، افزایش میزان دبی را در ماه های سرد سال (آذر، دی، بهمن و فروردین) و کاهش میزان دبی را در ماه های گرم سال (خرداد، تیر، مرداد و شهریور) موجب شده است.