پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال:1392 | دوره:20 | شماره:4 |تعداد مقالات:16

در امر مدیریت پایدار منابع آب تجدیدپذیر در سطح یک آب خوان، تخمین سطح آب زیرزمینی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش از روش های هوشمند عصبی در قالب شبکه عصبی پرسپترون چندلایه، تابع پایه شعاعی، عصبی فازی و عصبی ژنتیک برای تخمین مقادیر نقطه ای سطح ایستابی در دشت همدان- بهار استفاده شد. به منظور برآورد سطح ایستابی در نقاط بدون اندازه گیری، مقادیر برآورد نقطه ای هر یک از روش های هوشمند عصبی در محیط زمین آمار کریجینگ پهنه بندی شد. در مجموع دقت روش های مورد استفاده بر حسب خطای کم تر مقادیر سطح ایستابی برآوردی به ترتیب به روش های عصبی ژنتیک، پرسپترون چندلایه، تابع پایه شعاعی و عصبی فازی تعلق داشت. به طوری که مجذور میانگین مربعات خطای روش عصبی ژنتیک در برآورد تغییرات مکانی سطح ایستابی برابر 0.431 متر با ضریب تبیین 0.996 بود. بیش ترین مقدار خطا به برآوردهای مدل شبکه عصبی فازی با خطای 1.27 متر و مدل شبکه تابع پایه شعاعی با خطای 0.81 متر تعلق داشت. هم چنین مقایسه تغییرات مکانی سطح ایستابی برآوردی از روش عصبی ژنتیک در محیط زمین آمار کریجینگ با مقادیر مشاهده ای نشان دهنده کاهش پراکنش نقاط و باریک تر بودن محدوده اطمینان 90 درصد بود. از این رو با استفاده از طول و عرض جغرافیایی به عنوان بردار اطلاعات ورودی، می توان به دقت اطلاعات بالا در برآورد تغییرات مکانی و پهنه بندی مقادیر سطح ایستابی اطمینان به دست آورد.

به علت تغییرپذیری بالا و پیچیدگی خاک به دست آوردن ویژگی های هیدرولیکی خاک به طور مستقیم مشکل، وقت گیر و پرهزینه است. در نتیجه لازم است با روش های غیرمستقیم تخمین زده شوند. در این مطالعه 74 نمونه خاک از استان گیلان تهیه و متغیرهای توزیع اندازه ذرات و خاک دانه های ریز، جرم مخصوص ظاهری و رطوبت در مکش های 2، 5، 33، 100 و 1500 کیلوپاسکال اندازه گیری گردید. پارامترهای فرکتالی برای توزیع اندازه ذرات خاک و خاک دانه های ریز و پارامترهای توزیع اندازه ذرات مدل فردلاند و همکاران محاسبه و از آن ها برای تخمین رطوبت در مکش های موردنظر استفاده شد. نتایج نشان داد استفاده از پارامتر های فرکتالی توزیع اندازه ذرات خاک موجب بهبود تخمین رطوبت نگردید. استفاده از پارامتر های فرکتالی توزیع اندازه خاک دانه های ریز موجب بهبود معنی دار تخمین رطوبت در مکش های مختلف گردید و میزان ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) را در مرحله اعتبارسنجی تا 6.5 درصد بهبود بخشید. این نتیجه نشان دهنده تاثیر ساختمان خاک در نگهداری رطوبت می باشد. اما استفاده از پارامترهای توزیع اندازه ذرات مدل فردلاند و همکاران تاثیر بیش تری در تخمین رطوبت داشت و RMSE را در مرحله اعتبارسنجی تا 27 درصد بهبود بخشید. بهترین تخمین در مکش 5 کیلوپاسکال مشاهده شد که ضریب تعیین مرحله ایجاد 0.36 افزایش یافت. شاید علت آن تعداد بیش تر پارامترهای مدل فردلاند و همکاران و شبیه سازی دقیق تر توزیع اندازه ذرات خاک باشد. به طورکلی استفاده از پارامترهای مدل های توزیع اندازه ذرات و خاک دانه های ریز موجب بهبود تخمین منحنی نگهداری آب خاک می گردد.

بخش عمده مساحت ایران دارای اقلیم خشک و نیمه خشک بوده و خاک به طور ذاتی مستعد فرسایش و تخریب پذیری است. شناخت تاثیر مدیریت اراضی و ویژگی های توپوگرافی بر شاخص های مهم کیفیت خاک، مانند مقدار کربن آلی خاک و پایداری خاک دانه ها، لازمه استفاده پایدار از این اراضی می باشد. در این راستا، از اراضی تپه ماهوری منطقه سیساب شهرستان بجنورد، 4 ناحیه با مدیریت های مرتع قرق، مرتع چرای متوسط، مرتع چرای شدید و اراضی کشاورزی انتخاب و در هر منطقه، از جهت های شمالی و جنوبی شیب و در هر جهت از موقعیت های قله، شیب پشتی و پنجه شیب، از عمق 15-0سانتی متری خاک، نمونه برداری شد. به طورکلی میزان شن در شیب های جنوبی و میزان سیلت، کربن آلی خاک و میانگین وزنی قطر خاک دانه ها (MWD) در شیب های شمالی بیش تر بودند. بیش ترین مقدار کربن آلی و MWD در پنجه شیب های شمالی و کم ترین مقدار آن ها در شیب پشتی جنوبی بوده است. میزان شن در مرتع چرای شدید و متوسط نسبت به مرتع قرق، به ترتیب 41 و 39 درصد افزایش و میزان رس حدود 6 درصد کاهش یافته است. کاهش میزان کربن ورودی به اکوسیستم در نتیجه برداشت محصول و چرای دام، همچنین، به هم خوردن خاک و تسریع اکسیداسیون ماده آلی، موجب کاهش معنی دار مقدار کربن آلی خاک از 9.6 گرم بر کیلوگرم در مرتع قرق به 6.4، 8.2 و 9.1 گرم بر کیلوگرم به ترتیب در اراضی کشاورزی، مرتع چرای شدید و متوسط شده است. MWD نیز به میزان 55 درصد در اراضی کشاورزی، 35 درصد در مرتع چرای شدید و 17 درصد در مرتع چرای متوسط نسبت به مرتع قرق به طور معنی داری کاهش یافته است. بر خلاف وجود رابطه قوی میان کربن آلی خاک و MWD در همه مناطق مورد بررسی (R2=0.81)، در شیب های شمالی پایداری خاک دانه ها بیش تر متاثر از کربن آلی و در شیب های جنوبی نقش کربنات کلسیم پر رنگ تر است.

از آن جا که سرریزهای پلکانی می توانند با اتلاف انرژی، نقش مهمی در کاهش ابعاد حوضچه های آرامش پایین دست سدها و در نتیجه طراحی اقتصادی آن ها ایفا نمایند، مطالعه و بررسی این سرریزها مورد علاقه مهندسان هیدرولیک می باشد. معمولا شناخت هوادهی سطحی در سرریزهای پلکانی، مهم و قابل توجه است. در این مقاله به منظور بررسی توانایی روش های اختلاطی و حجم سیال، با استفاده از نرم افزار فلوئنت، چگونگی ورود هوا به داخل آب در سرریزهای پلکانی شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی عددی مربوط به سطح آزاد، مولفه های سرعت و غلظت هوای محبوس در آب و چگونگی ورود هوا به داخل آب با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته اند. بر اساس نتایج به دست آمده، در نواحی شروع هوادهی که اختلاط زیاد آب و هوا وجود دارد، روش اختلاطی نسبت به روش حجم سیال سطح آزاد را بهتر شبیه سازی می کند. بر روی پله هایی که نزدیک تر به محل شروع اختلاط آب و هوا هستند، نتایج دو روش اختلاطی و حجم سیال در خصوص پیش بینی توزیع سرعت به هم نزدیک هستند (مقدار ریشه میانگین مربعات خطا برای روش اختلاطی برابر 0.25 و برای روش حجم سیال برابر 0.23 است). اما در پله هایی که فاصله آن ها از نقطه شروع هوادهی بیش تر است و اختلاط کامل تر آب و هوا انجام شده، روش اختلاطی نتایج به نسبت بهتری ارایه می دهد (مقدار ریشه میانگین مربعات خطا برای روش اختلاطی برابر 0.23 و برای روش حجم سیال برابر 0.33 است). همچنین زمان هم گرایی روش اختلاطی در مقایسه با روش حجم سیال بسیار کم تر است به طوری که این زمان می تواند 5-4 برابر کاهش یابد.

سدهای پاره سنگی به علت طبیعت نفوذپذیر و توجیه اقتصادی به سبب تامین مصالح مورد نیاز در محل، از جمله سازه هایی هستند که برای تسکین و مهار سیلاب در حوضه های آب ریز مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. برای طراحی صحیح این گونه سدها، شناخت هیدرولیک جریان عبوری از آن ها امری ضروری است. با توجه به این که تاکنون عمده پژوهش ها بر روی رفتار جریان بدون رسوب در این سازه ها استوار بوده است، در این پژوهش به منظور بررسی رفتار جریان شامل رسوب، آزمایش هایی بر روی مدل آزمایشگاهی انجام شد. این آزمایش ها در فلومی شیب پذیر با در نظر گرفتن 3 شیب کف (0.001، 0.005 و 0.01) و بهره گیری از 4 محیط متخلخل پاره سنگی (2 محیط ریزدانه و 2 محیط درشت دانه) و تزریق 3 نوع رسوب غیرچسبنده (0.4، 0.6 و 0.8 میلی متر) انجام شد. با توجه به شبیه سازی جریان درون سازه های پاره سنگی با جریان درون لوله های تحت فشار، اصلی ترین رابطه این شبیه سازی (رابطه بین عدد رینولدز و ضریب اصطکاک دارسی ویسباخ) در شرایط جریان شامل رسوب بررسی و اصلاح شد. نتایج آزمایش ها نشان داد، به طورکلی جریان شامل رسوب از ضریب اصطکاک بالاتری نسبت به جریان بدون رسوب برخوردار بوده و رابطه های ارایه شده توسط پژوهشگران قبلی که در شرایط جریان بدون رسوب استخراج شده است، نمی تواند تخمین مناسبی از ضریب اصطکاک دارسی ویسباخ در شرایط جریان شامل رسوب ارایه کند. با توجه به این تفاوت رابطه هایی با در نظر گرفتن عامل رسوب در جریان شامل رسوب ارایه شد. انتظار می رود از نتایج این پژوهش و رابطه های به دست آمده بتوان در جهت تخمین ضریب اصطکاک دارسی ویسباخ در جریان شامل رسوب در محدوده اندازه ذرات و اعداد رینولدز ذکر شده استفاده کرد.

استفاده از لجن فاضلاب به عنوان کود در زمین های کشاورزی علاوه بر داشتن برتری های اقتصادی، گزینه مناسبی نیز برای رفع مشکل مدیریت لجن فاضلاب است. از محدودیت های اصلی مصرف لجن فاضلاب وجود غلظت های بالای فلزات سنگین مانند سرب و کادمیوم می باشد. هدف از این پژوهش بررسی اثر زئولیت طبیعی بر جذب سرب و کادمیوم موجود در لجن فاضلاب توسط ذرت بود. به این منظور آزمایشی گلخانه ای به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با 4 تکرار اجرا گردید. تیمار‎ها شامل لجن فاضلاب در 3 سطح 15، 20 و 25 درصد (وزنی/ وزنی) و زئولیت در 4 سطح 0، 5، 10 و 15 (وزنی/ وزنی) بودند. نتایج نشان داد، کاربرد لجن فاضلاب موجب افزایش غلظت سرب در اندام هوایی ذرت گردید، ولی فقط در تیمار 20 درصد نسبت به تیمار شاهد اختلاف آماری معنی ‎دار در سطح 1 درصد مشاهده گردید. کاربرد لجن موجب افزایش معنی ‎دار در سطح 1 درصد غلظت سرب و کادمیوم در ریشه ذرت گردید. نتایج هم چنین نشان داد کاربرد زئولیت موجب کاهش معنی‎ دار (در سطح 1 درصد) غلظت سرب و کادمیوم در اندام هوایی و ریشه ذرت و افزایش معنی‎ دار (در سطح 1 درصد) pH خاک گردید.

هدف از این مطالعه ارزیابی مدل CropSyst برای پیش بینی متغیرهای مربوط به چرخه نیتروژن در گندم و بررسی میزان هدررفت نیتروژن در سناریوهای مختلف مدیریتی تولید گندم در گرگان بود. ارزیابی مدل برای پیش بینی تجمع نیتروژن و نیتروژن باقی مانده بعد از برداشت گندم با استفاده از داده های 16 مزرعه گندم انجام شد. شبیه سازی تلفات نیتروژن از مزارع گرگان برای یک دوره 40 ساله (2008-1967) انجام شد. سناریوها عبارت از کشت آبی به صورت رایج، کشت آبی به صورت پرنهاده و کشت دیم به صورت کم نهاده بودند. نتایج نشان داد که مدل به خوبی می تواند عملکرد، تجمع نیتروژن و نیتروژن باقی مانده در مزارع گندم در گرگان را پیش بینی نماید. بیش ترین تلفات نیتروژن مربوط به هدررفت گازی نیتروژن از مزارع بود که با تغییر سناریو از کم نهاده (4.5 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) به سمت پرنهاده (12.5 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) افزایش معنی داری نشان داد. تلفات از طریق فرار آمونیاک در سناریوهای کشت رایج، پرنهاده و کم نهاده به ترتیب 7.5، 11 و 4.4 کیلوگرم نیتروژن بر هکتار بود. میزان تلفات از طریق دنیتریفیکاسیون نسبت به فرار آمونیاک بسیار کم تر بود. تلفات N2O بین 0.1-0.3 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بود. بین سناریوها از نظر آب شویی کل و آب شویی نیترات از مزارع اختلاف معنی داری مشاهده نشد. میانگین کل آب شویی در سناریوها معادل 5.5 و میزان آب شویی نیترات 3.1 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بود. نتایج به دست آمده بیانگر آن بود که مصرف کود سرک اوره منجر به افزایش تلفات نیتروژن (فرار آمونیاک) می شود و تغییر نوع کود و یا مدیریت کودی می تواند باعث کاهش تلفات نیتروژن شود.

استحصال نفت هر روز در ایران، سبب پخش و گسترش آن به محیط، در مراحل مختلف بهره برداری و ذخیره سازی این ترکیبات هیدروکربنی می شود. همین امر، ضرورت اعمال روش های کارآمد برای پاک سازی آلودگی، ولی سازگار با محیط زیست و مناسب هر منطقه را اجتناب ناپذیر می سازد. هدف از این پژوهش بررسی شرایط بهینه برای تحریک میکرواورگانیسم های بومی خاک به منظور تجزیه کل هیدروکربن های نفتی، واکنش باکتری ها در شرایط متفاوت اعمال شده، روش های تجزیه زیستی و نرخ یا روند تغییر میزان آلودگی هیدروکربنی با زمان بوده است. به این منظور از خاک آلوده نفتی اطراف پالایشگاه ری با میزان کل آلاینده هیدروکربنی 38 درصد استفاده و 13 تیمار از جمله کودهای شیمیایی، حیوانی، خاک اره و تلقیح کمپلکسی از باکتری های باسیلوس سابتیلیس، باسیلوس مگاتریوم، سودوموناس پوتیدا در طی 13 زمان (هر 2 هفته) بر این خاک اعمال شد. نتایج نشان داد، با گذشت زمان تیمارهای باکتری + خاک اره و باکتری به ترتیب با بیش ترین تاثیر باعث کاهش 35 درصد و 34 درصد آلودگی نفتی خاک مورد مطالعه شدند و تیمار خاک خشک (بدون هیچ گونه مواد افز ودن به جز هوادهی) با 18 درصد کاهش، کم ترین تاثیر را نسبت به بقیه تیمارها در تجزیه میزان نفت داشته اند. نتایج این پژوهش بیانگر این بود که در صورت فعال بودن میکرواورگانیسم های بومی و با بهبود شرایط محیطی از جمله هوادهی، اضافه کردن مواد مغذی، رطوبت می توان تجزیه هیدروکربن های نفتی را سرعت بخشید ولی اگر فعالیت ریزاندام های بومی کم باشد، مخلوط کردن موادی مثل خاک اره، کود حیوانی به همراه تلقیح ریزموجودات غیربومی از جمله باکتری های فعال نفت خوار روند کاهش آلاینده های نفتی، را افزایش خواهد داد.

بهره برداری صحیح و اصولی از منابع طبیعی باعث حفظ این ثروت های ارزش مند می شود و به کارگیری دانش بهینه سازی می تواند کمک موثری در این راستا باشد. بر همین اساس، ارایه یک الگوی مناسب برای تخصیص بهینه اراضی به منظور رسیدن به کم ترین رواناب و رسوب دهی در حوزه آب خیز جاجرود از اهداف اصلی این پژوهش بوده است. برای تعیین ترکیب کاربری بهینه اراضی، میزان رواناب سطحی و رسوب دهی در هر کاربری برآورد و در انتها با استفاده از مدل برنامه ریزی خطی چندهدفه، مساله بهینه سازی به روش سیمپلکس حل شد. نتایج نشان داد که سطح کاربری های اراضی به صورت بهینه نبوده و نیازمند تغییراتی در کاربری های فعلی است. نتایج نشان داد که در صورت بهینه سازی کاربری اراضی، مساحت اراضی زراعت آبی و مراتع کاهش و سطح اراضی باغی افزایش می یابد. همچنین، نتایج نشان داد که بعد از بهینه سازی، رواناب سطحی و رسوب دهی کل حوضه به ترتیب 73.03 و 36.93 درصد کاهش خواهد یافت. همچنین نتایج به دست آمده از تحلیل حساسیت نشان داد که مجموع سطح اراضی زراعت آبی و باغی، حساس ترین فاکتور نسبت به تغییرات رواناب و رسوب دهی می باشد. حساس ترین ضریب در تابع کمینه سازی رواناب، ضریب مربوط به مرتع و در تابع کمینه سازی رسوب دهی، ضریب کاربری زراعت آبی بود. به طورکلی، زیاد بودن مساحت اراضی زراعت آبی و مرتعی نسبت به باغ ها در این حوضه و نرخ بالای رواناب و فرسایش در آن ها باعث شده که با تغییر اندکی در ضریب یا مساحت آن ها، تغییرات شدیدی در جواب به دست آید.

مدل کردن حرکت آب و انتقال املاح در ناحیه غیراشباع، مستلزم شناخت ویژگی های هیدرولیکی خاک مانند منحنی های مشخصه آب خاک و هدایت هیدرولیکی غیراشباع آن می باشد. اندازه گیری مستقیم این ویژگی های هیدرولیکی با استفاده از روش های صحرایی و آزمایشگاهی که به نام روش های مستقیم شناخته شده اند بسیار پرهزینه و وقت گیر هستند. تعیین غیرمستقیم این ویژگی ها با استفاده از توابع انتقالی به عنوان جایگزین مناسب روش های مستقیم مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. بیش تر در مطالعات مختلف از توابع انتقالی به منظور برآورد شاخه دفع آب منحنی مشخصه آب خاک استفاده می گردد. ارزیابی توابع انتقالی به منظور برآورد شاخه جذبی منحنی مشخصه آب خاک به ندرت مورد توجه قرار گرفته است. به این منظور در این مطالعه دقت نرم افزارهای رزتا، سویل پار، توابع انتقالی راولز و براکنسیک و سکستون و همکاران در برآورد شاخه جذبی منحنی مشخصه آب خاک و همچنین هدایت هیدرولیکی غیراشباع مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. به منظور اندازه گیری شاخه جذبی منحنی مشخصه آب خاک و هدایت هیدرولیکی غیراشباع از روش صحرایی شانی، معروف به روش قطره چکان، استفاده شد. مقادیر معیارهای آماری شامل RMSE، MAE و E’ به منظور مقایسه دقت توابع انتقالی در برآورد منحنی مشخصه جذب و هدایت هیدرولیکی غیراشباع مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد منحنی مشخصه آب خاک شبیه سازی شده با توابع انتقالی ذکر شده، تطابق مناسبی با شاخه جذبی منحنی مشخصه آب خاک اندازه گیری شده ندارند. مقایسه مقادیر معیارهای آماری بیانگر آن بود که مدل های هدایت هیدرولیکی غیراشباع کمپل و بروکز و کوری که پارامترهای آن با توابع انتقالی راولز و براکنسیک برآورد شده است عملکرد نسبی بهتری نسبت به سایر توابع انتقالی دارند.

آلودگی منابع آبی و خاک توسط نفت خام و مشتقات آن در هنگام استخراج نفت خام، ترابری، پالایش و سوختن آن مشکلی پیچیده و رایج در سراسر دنیا به شمار می آید. این نوع آلودگی اثرات منفی و زیان آوری بر سلامت انسان و سایر موجودات دارد و تهدیدی جدی برای محیط زیست به شمار می رود. از این رو، پاک سازی زیستی آلودگی نفتی در صورت امکان سنجی کاربرد، جایگزینی مناسب و کاربردی برای روش های فیزیکی و شیمیایی است. در این راستا، هدف از انجام این پژوهش، بررسی نرخ کاهش آلودگی هیدروکربنی خاک های آلوده به مواد هیدروکربنی (نفت کوره) توسط کشت دو گیاه یونجه و چمن با و بدون همراهی باکتری سودوموناس پوتیدا به روش گیاه پالایی بود. به این منظور بذور دو گیاه یونجه و چمن در دو سطح تراکم و به همراه دو تیمار با و بدون باکتری سودوموناس پوتیدا در تعدادی گلدان شامل خاک آلوده به نفت کوره با درصد آلودگی مشخص، کشت و در شرایط گل خانه ای نگهداری شدند. نمونه برداری خاک در مراحل جوانه زنی، رویشی و زایشی گیاهان انجام شد. سپس نمونه های خاک به آزمایشگاه منتقل و آزمایش های لازم بر روی نمونه های خاک موردنظر انجام شد. بررسی نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد که هر دو گیاه یونجه و چمن میزان آلودگی خاک به نفت کوره را کاهش دادند. همچنین افزایش تراکم کشت و اعمال تیمار باکتری نیز در کاهش میزان آلودگی هیدروکربنی خاک اثر مثبتی داشته اما این کاهش نسبت به تیمار بدون باکتری و تراکم کم تر گیاه معنی دار نبود.

کاهش آهن در کانی های آهن دار در اصلاح زیستی مناطق آلوده به آلاینده های آلی و غیرآلی نقش چشم گیری داشته و درک عوامل موثر در این فرایند دارای اهمیت بسیار می باشد. مواد آلی مختلف با سازوکارهایی مانند انتقال الکترون و کمپلکس کردن آهن فرو، در کاهش زیستی آهن فریک موثر می باشند. به منظور بررسی تاثیر کاربرد هم زمان AQS (ناقل الکترون) و فروزین (کمپلکس کننده) بر کاهش زیستی آهن فریک موجود در کانی هماتیت آزمایشی با 24 تیمار و 3 تکرار در قالب طرح کاملا تصادفی در حضور باکتری . Shewanella sp انجام شد. تیمارهای شاهد شامل 6 سطح فروزین (0، 0.5، 1، 1.5، 2 و 2.5 میلی مولار) و 6 سطح AQS (0، 10، 20، 30، 40 و 50 میکرومولار) و تیمارهای ترکیبی شامل سطوح متغیر فروزین همراه با غلظت ثابت 50 میکرومولار AQS و سطوح متغیر AQS همراه با غلظت ثابت 2 میلی مولار فروزین بودند.در تیمارهای ترکیبی با سطوح متغیر فروزین و غلظت ثابت AQS مقدار آهن فرو محلول و قابل استخراج با اسید با افزایش غلظت فروزین افزایش یافتند اما در تیمارهای ترکیبی با سطوح متغیر AQS و غلظت ثابت فروزین تفاوت قابل ملاحظه ای در مقدار آهن فرو محلول و قابل استخراج با اسید مشاهده نشد. اثرات فروزین و AQS بر کاهش زیستی افزایشی بودند اما به نظر می رسد که هیچ کدام از این دو ترکیب به تنهایی برای افزایش فرایند کاهش زیستی آهن فریک موجود در کانی هماتیت غالب نمی باشند.

مدل سازی و پیش بینی سطح ایستابی چاه ها یکی از کارهای اساسی برای رسیدن به مدیریت بهینه منابع آب می باشد. یکی از راه های پیش بینی سطح آب زیرزمینی استفاده از تکنیک های هوش مصنوعی و سری های زمانی می باشد. هدف از این پژوهش بررسی کارایی تکنیک شبکه عصبی مصنوعی و سری های زمانی در پیش بینی سطح ایستابی آب زیرزمینی می باشد. به این منظور از داده های سطح ایستابی 35 چاه موجود در یکی از زیرحوزه های بختگان در دوره آماری 89-1381 به صورت ماهانه استفاده شد. سطح ایستابی چاه ها توسط هر یک از تکنیک های شبکه عصبی و سری زمانی (آریما) به طور جداگانه شبیه سازی شد و در انتها از از آماره های میانگین خطای استاندارد، میانگین خطای مطلق و ضریب همبستگی برای تعیین دقت پیش بینی هر کدام از روش ها استفاده شد. نتایج این پژوهش کارایی و دقت بالای هر دو تکنیک شبکه عصبی و سری زمانی را در پیش بینی سطح ایستابی چاه های منطقه نشان داد.

خط جدایی جریان و به عبارت دیگر صفحه جدایی جریان شامل مرز بین جریان ورودی به آب گیر و جریان در کانال اصلی است. نحوه توسعه خط جدایی جریان در کانال اصلی میزان ورود رسوبات بستر به آب گیر را تحت تاثیر قرار می دهد به نحوی که با آب گیری از نزدیک کف، رسوب بیش تری وارد آب گیر خواهد شد. آزمایش ها در شرایط کانال مستقیم و آب گیر 90 درجه، نسبت دبی آب گیری ثابت و در 4 حالت بدون حضور سازه، وجود آب شکن، وجود صفحات مستغرق و ترکیب آب شکن با صفحات مستغرق انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد با نصب صفحات مستغرق الگوی خط جدایی جریان تغییر کرده و از توسعه آن در کف به سمت کانال اصلی کاسته می شود. در نسبت دبی 18 درصد، عرض ناحیه جدایی جریان در حالت بدون استفاده از سازه در کف 34 درصد عرض کانال اصلی است که با کاربرد آب شکن و صفحات مستغرق به 4 درصد کاهش پیدا می کند. با نصب هم زمان آب شکن و صفحات مستغرق با جابه جایی خط جدایی جریان به سوی آب گیر از توسعه آن در بستر کاسته شده که این امر می تواند منجر به کاهش ورود رسوبات به کانال آب گیر گردد.

آب شستگی در اطراف پایه های پل یکی از علل عمده آسیب های جدی به پل می باشد. در این پژوهش، با استفاده از مدل آزمایشگاهی به بررسی این پدیده و تاثیر عمق فونداسیون و شکل فونداسیون بر مراحل آب شستگی پرداخته شد. آزمایش ها برای 4 شکل فونداسیون شامل فونداسیون مربعی، استوانه ای، چهارگوش با دماغه نیم دایره ای در جهت جریان، چهارگوش با دماغه نیم دایره ای عمود بر جریان و 5 تراز قرارگیری فونداسیون انجام شد. نتایج نشان می دهد که عمق آب شستگی به تراز قرارگیری و شکل فونداسیون بستگی دارد. بهترین شکل فونداسیون که کم ترین آب شستگی در اطراف آن رخ می دهد، به ترتیب فونداسیون چهارگوش با دماغه نیم دایره ای در جهت جریان، فونداسیون مربعی، فونداسیون چهارگوش با دماغه نیم دایره ای عمود بر جریان و فونداسیون استوانه ای می باشد. زمانی که پی زیر سطح اولیه بستر کانال قرار دارد، علاوه بر این که آب شستگی را به تاخیر می اندازد، مقدار آن را نیز کم تر می کند. همچنین عمق آب شستگی با افزایش تراز فونداسیون در بالای بستر افزایش می یابد. با تحلیل آزمایش ها محدوده مناسب برای تراز قرارگیری فونداسیون، 50-25 درصد قطر پایه پل پیشنهاد گردیده است.