مجله پژوهش آب ایران
سال:1392 | دوره:7 | شماره:13 |تعداد مقالات:15

امروزه برای بررسی تغییرات مکانی و زمانی غلظت متغیرهای کیفی در رودخانه ها و مخازن از مدل سازی ریاضی استفاده می شود. در این تحقیق نیز برای مدل سازی پارامترهای کیفی از مدل کامپیوتری FASTER استفاده شد. برای شبیه سازی شرایط هیدرودینامیک جریان، معادلات سنت - ونانت به صورت عددی حل شده اند و از الگوی کرانک - نیکلسون به همراه روش Staggered (زیگزاگی یا یک در میان) با اندازه شبکه متغیر برای حل معادلات پیوستگی و مومنتم، و برای حل معادله انتقال و پخش (ADE) از روش حجم محدود استفاده شد. با بررسی اطلاعات موجود، پارامترهای نیتروژن آمونیاکی (NH3-) و اکسیژن محلول (DO) در محدوده ایستگاه پای پل-حمیدیه در رودخانه کرخه مورد بررسی و شبیه سازی قرار گرفتند. از آنجا که ضریب زبری مانینگ تنها پارامتر برای واسنجی مدل هیدرودینامیک می باشد، لذا پیش از مدل سازی پارامترهای کیفی، این ضریب بررسی و با واسنجی مدل مقدار این ضریب 0.028 انتخاب شد. از 4 معادله کاشفی، کاشفی - فالکونر، سئوچنگ و فیشر جهت تعیین دقیق ضریب پخشیدگی استفاده شد. با مقایسه مقادیر اندازه گیری شده در رودخانه کرخه و محاسبه شده توسط مدل مشخص شد که برای نیتروژن آمونیاکی ضریب پخش فیشر، و برای اکسیژن محلول ضریب پخش کاشفی پور و فالکونر مقادیر قابل قبول و نزدیک به داده های اندازه گیری می دهد. همچنین با توجه به غلظت پارامترهای کیفی که در این محدوده از رودخانه کرخه بررسی شده اند، برای شرایط مختلف از نظر دمای آب و آبدهی رودخانه، غلظت اکسیژن محلول برای مصارف عمومی در حد مطلوب است. غلظت نیتروژن نیز دارای محدودیت کم برای مصرف است.

بررسی چگونگی انتقال و نهشته شدن رسوبات چسبنده، به علت دخالت ماهیت شیمیایی و الکترومغناطیسی ذرات، پیچیدگی بسیاری دارد .یکی از پارامترهای مهم در انتقال این رسوبات، تعیین مقدار تنش برشی بحرانی نهشته شدن رسوبات معلق است. در این تحقیق از رسوبات رسی - سیلتی موجود در مخزن یک سد خاکی در حوالی شهرکرد استفاده شده است. آزمایش ها در مدل فلوم دایره ای انجام گرفت و برای این منظور سرعت و تنش برشی جریان در این فلوم با استفاده از سرعت سنج صوتی (ADV) اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که تنش برشی آستانه نهشته شدن رسوبات معلق ریزدانه مورد آزمایش برابر 1.01 نیوتن بر متر مربع و تنش برشی آستانه برای نهشته شدن کامل این رسوبات 0.038 نیوتن بر متر مربع به دست آمد و در نهایت روابطی برای محاسبه تنش برشی آستانه، غلظت تعادلی و درصد نهشته شدن ارایه شد.

با پیشرفت فناوری طراحی و ساخت سازه ها، شاهد ساخت پل ها با اشکال مدرنی بوده که از جمله آن ها می توان به پل های با گروه پایه های کج اشاره کرد. با توجه به اهمیت شناخت مکانیزم های موثر بر آب شستگی این نوع از پایه های پل، در تحقیق حاضر تاثیر شرایط مختلف هیدرولیکی و رقوم کارگذاری فونداسیون پل بر روی مشخصات آب شستگی اطراف گروه پایه کج به صورت آزمایشگاهی بررسی شد. برای این منظور آزمایش هایی بر روی گروه پایه ای متشکل از دو پایه کج مستطیلی با ابعاد 2.5 در 3.5 سانتی متر که با زاویه 28 درجه بر روی فونداسیونی با ابعاد 10 در 16 سانتی متر نصب شد، انجام شد. آزمایش ها تحت شرایط مختلف سرعت و عمق جریان و نیز رقوم های نسبی مختلف کارگذاری فونداسیون (فاصله روی فونداسیون تا سطح بستر نسبت به عرض پایه)، 1-، 0.5-، صفر و 1+، انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که تغییرات سرعت جریان در مقایسه با عمق تاثیر چشمگیری در حداکثر آب شستگی دارند. مقایسه داده های آزمایشگاهی حاکی از آن است که تغییر رقوم کارگذاری تاثیر معنی داری بر عمق آب شستگی دارد به گونه ای که حداکثر و حداقل آب شستگی به ترتیب در رقوم نسبی کارگذاری فونداسیون 1+ و 0.5- رخ می دهد. ارزیابی نتایج نشان داد که در کلیه شرایط هیدرولیکی، به غیر از رقوم نسبی کارگذاری فونداسیون 0.5-، آب شستگی در گروه پایه کج از تک پایه بیشتر است.

سازه ها و روش های زیادی برای اندازه گیری دبی جریان در کانال های آبیاری وجود دارد که در بین آن ها سرریز های لبه تیز و دریچه های کشویی کاربرد بیشتری دارند. برای کاهش نقاط ضعف سرریز و دریچه، آن ها می توانند در یک سازه هیدرولیکی با هم ترکیب شده و ترکیبی از جریان روی سرریز و زیر دریچه را از خود عبور دهند. در این مطالعه، خصوصیات مدل هیدرولیکی سرریز - دریچه نظیر ضریب دبی جریان و پارامترهای موثر بر جریان ترکیبی بررسی شد. ارتباط بین نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از تئوری جریان در سیستم که تابع برخی از پارامترهای هندسی و هیدرولیکی جریان است تجزیه و تحلیل شده و با استفاده از تحلیل آماری داده ها یک رابطه برای ضریب دبی در حالت ترکیبی ارایه شد. خطای ناشی از به کارگیری این رابطه برای 95 درصد داده ها 2.5± درصد است.

در این تحقیق وضعیت هیدرولوژی و هیدروژئولوژی آب های زیرزمینی دشت ورزنه مورد بررسی قرار گرفته است. در قسمت هیدرولوژی، میانگین دبی سالیانه رودخانه زاینده رود در ایستگاه های ورزنه و چم و محاسبه هیدروگراف واحد در دشت قرق بررسی شده است. در قسمت هیدروژئولوژی نیز با نرم افزار RockWorks Ver.15 لاگ چاه ها و همچنین مدل زمین شناسی دشت ورزنه، با توجه به لاگ های منطقه و جنس لایه های آن ها تهیه شد و با استفاده از تراز آب زیرزمینی، نقشه متوسط تراز آب در سفره آزاد و تحت فشار در دشت ورزنه با نرم افزار Surfer Ver. 10 تهیه و ترسیم شد. جریان و شیب هیدرولیکی آب زیرزمینی و همچنین نوسانات آب زیرزمینی در محدوده دشت بررسی شد. بیشترین شیب هیدرولیکی آب زیرزمینی به میزان 0.008 و از مرکز دشت به سمت جنوب شرقی است. از روی هیدرو گراف واحد 10 ساله دشت می توان دریافت که سطح آب زیرزمینی طی 10 سال گذشته به میزان 1.3 متر افت داشته که متوسط افت سالانه 13 سانتی متر بوده است.

مدل ماسکینگام از جمله روش های روندیابی هیدرولوژیک است که دقت در تخمین پارامترهای آن بر هیدروگراف روندیابی شده، به خصوص بر حداکثر مقدار سیلاب، تاثیرگذار است. الگوریتم های فراکاوشی گزینه های مناسبی برای تعیین پارامترهای بهینه یا نزدیک به بهینه در مدل ماسکینگام هستند. در این مقاله، الگوریتم بهینه سازی جهش قورباغه در دو مورد مطالعاتی آزمایشی و واقعی به کار رفته و مجموع مربعات و قدر مطلق انحرافات دبی روندیابی شده مشاهداتی و محاسباتی به عنوان تابع هدف و میزان انحراف دبی اوج مشاهداتی و محاسباتی به عنوان پارامتر مهم دخیل در هیدروگراف روندیابی شده سیلاب در نظر گرفته شده است. نتایج حاکی از آن است که استفاده از الگوریتم بهینه سازی جهش قورباغه به ترتیب سبب کاهش 0.03 و 0.40 درصدی در مجموع مربعات و قدر مطلق انحرافات دبی روندیابی شده مشاهداتی و محاسباتی نسبت به بهترین مقادیر موجود در مورد مطالعاتی آزمایشی و 3.67 و 0.27 درصدی در مورد مطالعاتی واقعی شده است. همچنین الگوریتم بهینه سازی جهش قورباغه مقدار میزان انحراف دبی اوج مشاهداتی و محاسباتی محاسبه شده را به ترتیب در مورد مطالعاتی آزمایشی و واقعی به ترتیب 3.67 و 17.65 درصد نسبت به بهترین (کمترین) جواب گزارش شده بهبود داده است.

خشکسالی یک پدیده طبیعی است که به کندی آغاز، به آرامی گسترش و به شدت بر همه جوانب فعالیت های بشری تاثیر می گذارد. پس شناخت کامل، همه جانبه و پایش دقیق آن می تواند ابزار مناسبی را برای مقابله با آن و کاهش اثرات زیان بارش فراهم کند. یکی از مناطق استراتژیک که به لحاظ کشاورزی اهمیت خاصی دارد، استان خوزستان است که به دلیل وجود رودخانه های دایمی و سیل خیز بودن آن ها و همچنین وجود مخازن مختلف بسیار مهم است. هدف اصلی این تحقیق بهبود پایش خشکسالی توسط کشف وابستگی های بین خشکسالی و چندین پارامتر اقیانوسی - جوی به روشی متفاوت با روش آماری است. در این مطالعه از روش داده کاوی قوانین انجمنی استفاده شد. حوادث خشکسالی بر اساس شاخص بارندگی استاندارد شده (SPI) تعیین و وابستگی هایش با شاخص های اقیانوسی- جوی SOI، MEI، PNA، PDO و NAO بررسی شد. نتایج نشان داد که طبقه الگوهای منتخب حاکم بر وقوع خشکسالی در تاخیرهای زمانی متفاوت، مشابه هم بوده بدین معنی که وقایع خشکسالی بیشتر با وضعیت نرمال شاخص ها همراه بوده و با دقت حداکثر 74.24 و حداقل44.86  درصد قابل پیش بینی است. بنابراین قوانینی که با این روش حاصل می شود می تواند به عنوان مکمل رویکردهای موجود پایش خشکسالی به کار برد.

زاویه لبه جام به عنوان پارامتر اصلی طراحی پرتاب کننده جامی مستغرق، نقش به سزایی در استهلاک انرژی و آب شستگی در پایین دست این سازه دارد. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر زاویه جام بر روند آب شستگی، تعیین بهترین زاویه جام و ارایه روابط رگرسیونی غیرخطی برآورد ابعاد آب شستگی در پایین دست این سازه است. به همین منظور 64 آزمایش در شرایط هیدرولیکی مختلف و روی 4 مدل آزمایشگاهی با زوایای جام ˚30، ˚35، ˚40، ˚45 انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه جام از ˚30 به ˚45 حداکثر عمق حفره، گسترش طولی حفره، ارتفاع پشته بالادست و پایین دست و ارتفاع نسبی موج به ترتیب به مقدار متوسط 150%، 27%، 110%، 24% و 213% افزایش می یابند. بر اساس نتایج این تحقیق زاویه˚30 گزینه خوبی برای کاهش حداکثر عمق حفره آب شستگی، حجم آب شستگی، ارتفاع پشته ها و ناهمواری سطح پایاب تا کمینه حد ممکن و زاویه ˚40 نیز گزینه مناسبی جهت افزایش فاصله ابتدای حفره، عمیق ترین نقطه حفره و موج تا بیشینه حد ممکن است. هر یک از این زوایا دارای فواید کاهش آب شستگی بستر، کاهش خوردگی جام (در اثر گیر افتادن ذرات در عملکرد نامتقارن سرریز) و کاهش اثرات منفی ناهمواری سطح پایاب بر عملکرد تخلیه کننده ها و حاشیه رودخانه هستند.

کمبود شدید منابع آب و اهمیت بازیابی مجدد آب از یکسو و افزایش آلودگی آب های سطحی با فلزات سنگین، یافتن راه حل های قابل قبول زیست محیطی را برای حذف این مواد از منابع آبی ضروری می کند. در این تحقیق از آمبرلیت به عنوان جاذب شیمیایی برای حذف فلزات سنگین استفاده شد. آزمایش در قالب طرح کامل تصادفی با یک اندازه آمبرلیت با 15 تیمار و سه تکرار انجام شد. پنج غلظت متفاوت از آلاینده استفاده شد که برای سرب غلظت های 40، 250، 500، 1000 و 1250 میلی گرم بر لیتر و برای نیکل و کادمیوم غلظت های 4، 6، 15، 20 و 40 میلی گرم بر لیتر در نظر گرفته شد. میزان جذب ترکیبات سرب، نیکل و کادمیوم در محلول های آبی بررسی شد. نتایج نشان داد که برای جاذب آمبرلیت تاثیر غلظت آلاینده معنی دار بوده است و با افزایش غلظت آلاینده میزان جذب به طور خطی افزایش یافته است. بیشترین میزان جذب سرب، نیکل و کادمیوم به ترتیب در غلظت های 1250، 40 و 40 میلی گرم بر لیتر و برابر 62.35، 1.98 و 1.99 میلی گرم بر گرم آمبرلیت به دست آمد. کمترین میزان جذب سرب، نیکل و کادمیوم به ترتیب در غلظت 40، 4 و 4 میلی گرم بر لیتر و برابر 1.98، 0.19 و 0.19 میلی گرم بر گرم آمبرلیت اندازه گیری شد. با توجه به قدرت جذب بالای رزین کاتیونی آمبرلیت، استفاده از این رزین توصیه می شود.

استخراج هیدروگراف سیل حوضه یکی از مهمترین موارد مطالعات هیدرولوژی درطراحی سازه ‍‍‍ های آبی در حوضه است. یکی از پرکاربردترین مدل های تجربی ارایه شده در این زمینه هیدروگراف واحد بدون بعد SCS است. همچنین مدل معروف دیگری توسط رو‍ دریگوئز - ایتورب و همکاران در سال 1979 بنام هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی (GIUH) ارایه شد. این مدل با استفاده از عوامل کمی ژئومورفولوژی حوضه ها، هیدروگراف سیل را بر اساس بارش طرح برآورد می کند. مطالعه حاضر برای مقایسه کارایی این دو روش در حوضه جونقان از زیرحوضه های کارون واقع در استان چهارمحال و بختیاری انجام شده است. با تهیه نقشه های DEM، داده های ژئومورفولوژی حوضه استخراج و پس از شبیه سازی مدل ها، کارایی نسبی آن ها مقایسه شد. میانگین خطای نسبی در برآورد دبی اوج در مدل SCS، 22 و در مدل GIUH، 11 درصد محاسبه شد. نتایج نشان می دهد مدل GIUH در برآورد دبی اوج سیلاب و همچنین زمان تا اوج سیلاب موفق تر از مدل SCS عمل کرده است.

برای ناحیه بندی بارشی استان کردستان و دستیابی به یک الگوی مناسب در این زمینه، داده های بارش سالانه 83 ایستگاه هواشناسی برای یک دوره 30 ساله (1387-1358) از مرکز تحقیقات هواشناسی کاربردی استان کردستان گرفته شد. اجرای روش مولفه های مبنای چرخش یافته با روش واریماکس نشان داد که نزدیک 86.75 درصد تفاوت بارش های سالانه استان کردستان را می توان با 7 مولفه تبیین کرد. نتایج حاصل از این تحلیل به عنوان ورودی تحلیل خوشه ای استفاده شد و مشخص شد که استان کردستان دارای سه ناحیه بارشی متفاوت با عناوین ناحیه پربارش غربی، ناحیه میان بارش مرکزی و ناحیه کم بارش شرقی است. ناحیه کم بارش شرقی، بزرگترین ناحیه بارشی است که میانگین بارش سالیانه آن حدود 368.7 میلی متر است. ناحیه میان بارش مرکزی دومین ناحیه بزرگ بارشی است که میانگین بارش سالیانه آن 537.7 میلی متر است. کم وسعت ترین و در عین حال پربارش ترین ناحیه بارشی استان کردستان ناحیه پربارش غربی است که میانگین بارش سالیانه آن حدود 706 میلی متر است.

در حال حاضر مطالعات زیادی بر روی حذف فلزات سنگین از پساب صورت گرفته است. یکی از اهداف مهم مطالعات جذب، تعیین زمان لازم برای جذب بهینه در سیستم جامد - مایع است. در این پژوهش علاوه بر بررسی تاثیر تغییر جرم جاذب بر زمان تعادل، کارآیی جذب و مدل های سینتیک جذب نیز مورد بررسی قرار گرفت. برازش مدلهای سینتیک لاگرگرن، هو و همکاران، آورامی، الوویچ و پخش درون ذره بر داده های جذب نشان داد که مدل لاگرگرن و آورامی علاوه بر این که برآورد بهتری از مقدار غلظت تعادلی در فاز جامد به دست می دهند، داده های جذب را نیز به خوبی توصیف می کنند.