مجله پژوهش آب ایران
سال:1397 | دوره:12 | شماره:2 (پیاپی 29) |تعداد مقالات:14

رودخانه ها، در طی زمان برای رسیدن به پایداری، شکل های بستر متفاوتی را با رسوب گذاری یا فرسایش در بستر خود ایجاد می کنند. از راه های شناسایی رفتار رودخانه ها، مطالعه و بررسی ساختار جریان و شیوه ی شکل گیری شکل های بستر در آن ها است. در رودخانه های آبرفتی بخشی از تنش برشی مربوط به شکل بستر است. در این پژوهش به بررسی تنش برشی بستر، روی دو نوع شکل بسترشکنج (موازی و پولکی) پرداخته شده است. بدین منظور آزمایش هایی در چهار شیب و چهار دبی روی شکنج های مصنوعی ساخته شده در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهرکرد انجام شد. برای اندازه گیری تنش و سرعت جریان از دستگاه سرعت سنج سه بعدی ADV استفاده شد. نتایج نشان داد میزان تنش در تمام آزمایش ها، روند ثابتی داشته است؛ به گونه ای که روی وجه بالادست شکنج، ماکزیمم مقدار را دارد و با نزدیک شدن به تاج از مقدار آن کاسته می شود و در تاج، کمترین مقدار را دارد. همچنین نتایج نشان داد شکنج های موازی و پولکی به ترتیب 26 و 23 درصد از میزان کل تنش برشی را تشکیل می دهند. میزان تنش برشی بستر، در روی شکنج های موازی، 27 درصد بیشتر از مقدار تنش برشی بستر روی شکنج های پولکی است.

در آبگیر های جانبی، هنگامی که سیال در کانال اصلی جریان دارد، به علت اعمال نیروی مکشی از طرف کانال جانبی شتاب عرضی ایجاد شده وارد کانال جانبی می شود. به هنگام ورود جریان به کانال جانبی، به علت گسترش جریان، ناحیه جداشدگی در یک سمت دیواره کانال انشعابی و انقباض جریان در سمت دیواره مقابل شکل می گیرد. این پدیده ها موجب می شوند جریان، رفتاری کاملاً سه بعدی داشته باشد. در این مطالعه با استفاده از نرم افزار ANSYS-CFX، رفتار جریان به صورت سه بعدی در محل انحراف شبیه سازی شده است. برای صحت سنجی، نتایج مدل عددی آبگیر جانبی با زاویه اتصال 90 درجه با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و سپس اثر اختلاف رقوم بستر کانال های متلاقی بر ساختار الگوی جریان مطالعه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد افزایش تراز بستر کانال اصلی نسبت به بستر کانال فرعی، موجب بالارفتن جریان از کف به سطح آب و از بین رفتن ناحیه جداشدگی نزدیک کف در کانال انشعابی می شود و کاهش قدرت جریان ثانویه و آثار فرسایش در کف کانال فرعی را باعث خواهد شد.

برای کمی سازی خشک سالی، شاخص های مختلفی توسعه داده شده اند که هر کدام دارای نقاط قوت و ضعفی هستند. ضریب های برخی از معادلات این شاخص ها، مربوط به شرایط مناطق استخراج آن ها است که برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد در مناطق مختلف دیگر، لازم است مورد واسنجی قرار گیرند. هدف این پژوهش واسنجی ضرایب شاخص پالمر برای ایران است. به این منظور از داده های دما و بارش در مقیاس ماهانه در دوره آماری 2002-1990 و رطوبت ابتدایی خاک مربوط به 506 حوضه مطالعاتی کشور استفاده شد و میانگین وزنی اطلاعات برای هفده حوضه کشور به دست آمد. سپس شاخص پالمر برای کل ایران مورد واسنجی قرار گرفت و به صورت جداگانه برای شرایط خشک و تر به ترتیب ضرایب دوگانه (892/0، 002/0) و (946/0، 002/0) در مقایسه با معادله پالمر با ضرایب (897/0، 333/0) که تنها برای شرایط خشک بود، به دست آمد. نتایج این پژوهش انطباق بسیار خوبی را در اکثر حوضه ها برای سال های 2000 و 2001 به عنوان خشک ترین سال ها و سال های 1992 و 1993 به عنوان مرطوب ترین سال های مورد بررسی با توجه به نتایج حاصل از تحلیل شرایط بارشی سال های مورد نظر نشان داد. نتایج این پژوهش زمینه ای را برای واسنجی شاخص پالمر و ارزیابی خشک سالی در مناطق اقلیمی مختلف ایران فراهم می کند.

هدف از این پژوهش بررسی چرخههای خشکسالی و احتمال وقوع آنها در استان خوزستان با به کارگیری شاخص بارش استاندارد (SPI)و ترکیب تئوری RUN و مدل احتمالاتی و استوکاستیک زنجیره مارکوف میباشد. بدینمنظور ابتدا با استفاده از نمایه SPI وضعیت خشکسالی 45 ایستگاه منطقه با طول دوره آماری 31 ساله تعیین گردید. سپس با مدل زنجیره مارکوف در محیط نرمافزار متلب، ماتریس فراوانی وضعیتهای خشکسالی (خشک، نرمال و تر)، ماتریس احتمال ماندگاری و ماتریس احتمال انتقال محاسبه شد. در نهایت احتمال وقوع خشکسالی، تعداد متوسط خشکسالی قابل انتظار و مدت تداوم خشکسالیها در طول دوره شبیهسازی به دست آمد. به منظور بررسی مطابقت زنجیره مارکوف مرتبه اول بر سری زمانی هر ایستگاه از آزمون کای اسکوئر استفاده شد. نتایج آزمون کای اسکوئر نشان داد که زنجیره مارکوف مرتبه اول بر سری شاخص بارش استاندارد هر ایستگاه در سطح 95 درصد اطمینان مطابقت دارد. نتایج بیانگر احتمال وقوع برابر با 30، 35، 35 درصد به ترتیب برای دورههای خشک، نرمال و تر در سطح منطقه مورد مطالعه است. همچنین نتایج نشان داد که احتمال انتقال از وضعیت رطوبتی نرمال به وضعیت خشکسالی، بسیار بیشتر از احتمال انتقال از وضعیت ترسالی به شرایط خشکسالی است.

هدف اصلی از این مطالعه، بررسی عددی پروفیل سطح آزاد جریان روی سرریز اوجی و پلکانی با روش های حجم محدود و المان محدود و مقایسه این دو روش است. بدین منظور کد Fluent به عنوان نماینده ای از روش حجم محدود با کد ADINA به عنوان نماینده ای از روش المان محدود با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. شایان ذکر است برای مدل سازی آشفتگی از مدل بهره گرفته شده است. با بررسی نتایج، هماهنگی خوبی بین این دو روش و نتایج آزمایشگاهی مشاهده شده، اما با توجه به نتایج آزمایشگاهی موجود، در برخی نقاط روش حجم محدود در مقایسه با روش المان محدود، نتیجه قابل قبولی را ارائه کرده است. همچنین حداکثر خطا در پروفیل سطح آب در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی به اندازه 2 میلی متر در نزدیکی دیواره سرریز مشاهده شده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

در پژوهش حاضر، امکان تولید نقشه های ابرآزاد روزانه و هشت روزه سطح برف (SC) و عمق آب معادل برف (SWE) با تفکیک مکانی 500 متر از طریق یک الگوریتم ادغام-ریزمقیاس سازی که مبتنی بر ترکیب مزیت تفکیک مکانی مطلوب تصاویر حاصل از سنجنده های نوری MODIS نصب شده بر روی ماهواره های Terra و Aqua (به ترتیب، MODIS Terra و MODIS Aqua) با مزیت پشت نمایی پوشش ابر سنجنده میکروویو AMSR E می باشد، مورد بررسی قرار گرفت. این الگوریتم برای حوضه کارون، سال آبی 1383-1382، به کار گرفته شد. ادغام نقشه های SC حاصل از سنجنده های MODIS Terra و MODIS Aqua (TAC) موجب شد میانگین سهم پیکسل های ابری در نقشه TAC طی دوره مطالعاتی در مقایسه با نقشه های MODIS Terra و MODIS Aqua به ترتیب، به میزان 29/17 و 43/14 درصد کاهش یابد. متوسط دقت کلی نقشه های SC در شرایط آسمان صاف (مقایسه به ازای پیکسل های غیرابری) برای تصاویر حاصل از سنجنده های MODIS Terra و MODIS Aqua به ترتیب، برابر با 20/97 و 86/95 درصد بود. متوسط دقت کلی نقشه های SC در شرایط جوی عام (مقایسه به ازای پیکسل های ابری و غیرابری)، شامل نقشه های MODIS Terra، MODIS Aqua، TAC و MAC SC (حاصل از ترکیب نقشه TAC و AMSR E) به ترتیب، برابر با 38/49، 47/51، 48/65 و 15/90 درصد بود.

کمبود منابع آبی و خشک سالی های پی در پی، از مهم ترین مشکلات ناشی از تغییرات اقلیمی و فعالیت های دولت ها است که بدون شک در آینده موجب اختلافات بسیار زیادی خواهند شد. بحران آب در سطح جهانی و تلاش دولت ها برای مبارزه با خشک سالی و قحطی و آثار ناشی از آن، دولت ها را بر آن داشته است تا نهایت تلاش خود را برای کنترل و استفاده از منابع آب های زیرزمینی به کار گیرند. آب های زیرزمینی به عنوان یکی از اصلی ترین و مهم ترین منابع آبی در سطح کشور، تأمین کنندة عمدة آب شرب، کشاورزی، صنعت و غیره است و نقش مهمی در شکوفایی اقتصاد کشور داشته و دارد. سیر تاریخی تغییرات قوانین آب از سال 1307 تاکنون، نه تنها متناسب با شرایط روز نبوده، بلکه موجب افزایش تخلفات و کاهش قدرت و اقتدار حاکمیت بر آب نیز شده است. روندی که با قانون توزیع عادلانه آب و قوانین بعدی شروع و تقویت شده است، موجب گردیده که علی رغم تعیین تکلیف تعداد زیادی از چاه های غیر مجاز طی سال های 1373 تا 1384، هنوز در شرایط کنونی بیش از 250 هزار حلقه چاه غیرمجاز موجود بوده و انگیزه برای تداوم این اقدام و افزایش تخلفات، وجود داشته باشد. علی رغم وجود ضعف هایی در قانون گذاری، از ظرفیت و اختیارات قوانین موجود نیز به خوبی استفاده و قسمت قابل توجهی از اهداف و مقاصد قانون گذار تأمین نشده است. این مقاله با هدف بررسی مقررات حاکم منابع آب های زیرزمینی (چاه ها) و به روش توصیفی-تحلیلی به رشته تحریر در آمده است.

خشک سالی، به عنوان یک حادثة ناگوار طبیعی، به طور مستقیم جوامع را از طریق تغییرات در دسترسی به منابع آب تحت تأثیر قرار می دهد. برای درجه بندی شدت خشک سالی، شاخص های متعددی وجود دارد که از میان آن ها، شاخص خشک سالی مؤثر (EDI) و شاخص بارش استاندارد (SPI) کاربرد فراوانی دارند. در این پژوهش، برای پیش بینی خشک سالی از داده های بارش دو حوضة واقع در استان های همدان و لرستان برای محاسبة شاخص SPIو شاخص EDI بهره گرفته و برای پیش بینی پدیدة خشک سالی از دو مدل برنامه ریزی ژنتیکی و مدل درختی M5 استفاده شد. بررسی های انجام گرفته نشان داد که این مدل ها توانایی خوبی در پیش بینی پدیدة خشک سالی داشتند و از دقت مناسبی برای مسائل پیش بینی برخوردار هستند. از دیگر مزیت این مدل ها، ارائة فرمول های ساده و صریح برای پیش بینی پدیدة موردنظر است. ضریب تبیین در مدل M5 برای شاخص EDI در بهترین حالت 97/0 و در مدل برنامه ریزی ژنتیکی 95/0به دست آمد. همچنین ضریب تبیین برای شاخص SPI در بهترین حالت در مدل M5، 93/0 و در مدل برنامه ریزی ژنتیکی 83/0 حاصل شد. این مهم نشان دهندة این نکته است که مدل درختی M5 در مقایسه با مدل برنامه ریزی ژنتیکی از دقت بالاتری برخوردار بوده و به دلیل سادگی و قابل فهم بودن نسبت به مدل برنامه ریزی ژنتیکی دارای برتری نسبی است.

پیش بینی سطح آب زیرزمینی، نقش مهمی در مدیریت منابع آب زیرزمینی دارد. در این پژوهش، با استفاده از شبکه های بیزین پویای احتمالاتی و در نظر گرفتن 10 رویکرد پیش بینی ماهانه، با استفاده از داده های واسنجی 12 سال آبی، سطح ایستابی آبخوان بیرجند، در یک دورة آبی 5 ساله و در دو رویکرد صریح (پیوسته) و خوشه بندی (دسته بندی) صحت سنجی و پیش بینی شد. در رویکرد پیش بینی صریح، از داده های صریح ماهانه استفاده و در رویکرد خوشه بندی با استفاده از شاخص عرض سیلهوت تعداد خوشه های بهینه تعیین و با خوشه بندی داده ها، از داده های خوشه بندی شده برای آموزش مدل بیزین استفاده و پیش بینی مدل با استفاده از داده های خوشه بندی انجام شد. با اعمال واسنجی در مدل بیزین و بررسی نتایج سناریوهای تحلیل حساسیت مختلف، کارایی بالای شبکه های بیزین پویا به ویژه در رویکرد صریح، مشاهده شد. با بررسی 10 رویکرد تحلیل حساسیت اعمال شده برای پیش بینی سطح ایستابی آبخوان، مشاهده شد که از بین عوامل پیش بینی کننده، پارامتر سطح آب زیرزمینی در ماه فعلی اثرگذاری بالایی را در افزایش دقت مدل برای پیش بینی سطح ایستابی آبخوان ماه بعدی دارد؛ به گونه ای که با حذف این پارامتر در مدل بیزین، ضریب تبیین از 9925/0 به 0004/0 کاهش یافت و میانگین مجذور مربعات خطا نیز از 2654/0 به 9709/0متر افزایش یافت. همچنین بالاترین ضریب تبیین در بین سناریوهای پیش بینی 995/0 است.

اهمیت منابع آب زیرزمینی، به عنوان یکی از مناسبترین گزینه های تأمین آب شرب، بر هیچکس پوشیده نیست. در این پژوهش، برای بررسی کیفیت آب زیرزمینی دشت میقان از نظر شرب، از استاندارد سازمان بهداشت جهانی و روش شاخص کیفیت آب، استفاده شد. برای این منظور، داده های 40 نمونة آب زیرزمینی، از نظر 11 پارامتر شیمیایی بررسی شدند. برای جلوگیری از قضاوتهای کارشناسی در تعیین وزن هر یک از پارامترها، از تئوری آنتروپی شانون استفاده شد. در ادامه پس از تحلیل عاملی داده ها، طبقه بندی کیفی نمونه ها، بر اساس آنتروپی وزندار شاخص کیفیت آب انجام شد. نتایج تحلیل عاملی نشان داد که 70 درصد واریانس تغییرات کیفی آب زیرزمینی منطقة مورد مطالعه، با استفاده از 5 عامل تحلیل میشود: عامل اول 21. 9 درصد، عامل دوم 13. 9 درصد، عامل سوم 13 درصد، عامل چهارم 10. 9 درصد و عامل پنجم 10. 7 درصد تغییرات واریانس را توجیه میکنند. بیشترین و کمترین وزن پارامترها بر اساس تئوری آنتروپی شانون مربوط به Cu و pH با وزن 34. 82 و 0. 02 درصد بود. طبقه بندی نمونه های مورد مطالعه بر اساس آنتروپی وزندار شاخص کیفیت آب حاکی از این است که 57. 5 درصد از نمونه ها دارای کیفیت بسیار خوب، 27. 5 درصد نمونه ها دارای کیفیت خوب، 12. 5 درصد نمونه ها دارای کیفیت متوسط و 2. 5 درصد آنها دارای کیفیت بد بود.

در مطالعة حاضر، تحلیل فراوانی سیلاب حوضة آبریز دز در دورة آماری 91-1335 با استفاده از رویکردهای قانون توانی (PL) و توزیع های متداول آماری انجام شد. ابتدا سری های جزیی سیلاب با استفاده از قانون توانی با فواصل زمانی 7، 14، 30 و 60 روزه استخراج و با سری حداکثر سالانه مقایسه شد. نتایج نشان داد که سری حداکثر سالانه، برای تحلیل فراوانی سیلاب حوضة آبریز دز مناسب نیست و سری جزیی 30 روزه حاصل از قانون توانی، مطابقت بهتری با وضعیت جریان این حوضه دارد. استقلال و ایستایی سری جزیی سیلاب 30 روزه با استفاده از آزمون والد-ولفوویتز (W-W) بررسی و استقلال سری موردنظر تأیید شد. در مرحلة بعد، توزیع توانی و توزیع های متداول آماری بر داده های سیلاب حوضة آبریز دز برازش داده و عملکرد هر توزیع با استفاده از آماره های جذر میانگین مربعات نرمال شده (NRMSE) و معیار نش-ساتکلیف (NS) بررسی شد. مقدار آماره های NS و NRMSE برای توزیع توانی در ایستگاه تنگ پنج بختیاری به ترتیب برابر با 99/0 و 75/2 محاسبه شد که نسبت به سایر توزیع ها از عملکرد بسیار بهتری برخوردار بوده و در ایستگاه های تنگ پنج سزار (96/0=NS و 12/5=NRMSE) و تله زنگ (98/0=NS و 40/3=NRMSE) نیز با اختلاف بسیار اندکی در رتبة دوم بهترین توزیع قرار گرفت. با توجه به اینکه عملکرد توزیع توانی در برآورد سیلاب حوضة آبریز دز بسیار مناسب و محاسبة ضرایب و کاربرد آن نسبت به توزیع های احتمالاتی آسان است، می تواند به عنوان توزیع برتر حوضة آبریز دز پیشنهاد شود.

در این پژوهش، تأثیر سه نوع سوپرجاذب شامل پرلیت، زئولیت و A200 در چهار سطح صفر، 10، 5 و 15 درصد حجمی، در دو شیب 5 و 10 درصد و با 3 تکرار روی فرسایش سطحی خاک اشباع بررسی شد. این مطالعه در پلاتهای آزمایشگاهی با ابعاد 40×100 سانتیمتر انجام شد. نمونه های خاک پس از اضافهشدن سوپرجاذبها در معرض آبیاری با شدت یکسان قرار گرفتند و بعد از اشباع شدن با افزودن دبی با شدت 2 لیتر در دقیقه در مدت 20 دقیقه به پلاتها شیب 5 و 10 درصد داده و رسوب خارج شده از انتهای پلاتها جمع آوری شد. نتایج نشان داد که در هر دو شیب زمانی که سوپرجاذبها در سطحهای 5 و 10 درصد به خاک اضافه میشود، میزان رسوب خروجی از پلاتها نسبت به تیمار شاهد کاهش معنی داری داشت (P<0. 05)؛ ولی زمانی که مقادیر این نوع سوپرجاذب از 15 درصد رسید در میزان رسوب اندازهگیری شده افزایش نسبی مشاهده شد. همچنین سایر نتایج در مورد اثربخشی سوپرجاذبها در کاهش رسوبدهی، نشان داد که سوپر جاذب A200 با میزان 43. 6 درصد کاهش رسوب نسبت به تیمار شاهد، بیشترین اثربخشی را داشته و سوپرجاذبهای پرلیت و زئولیت نیز به ترتیب 31. 3 و 16. 5 درصد رسوبدهی پلات را کاهش داده اند.