مهندسی منابع آب
سال:1391 | دوره:5 | شماره:14 |تعداد مقالات:8

ارزیابی آسیب پذیری روشی برای شناسایی نواحی مستعد به آلودگی در آبخوان ها است. مدل دراستیک بر اساس هفت مولفه: عمق تا سطح ایستابی (D)، تغذیه خالص (R)، محیط آبخوان (A)، محیط خاک (S)، توپوگرافی (T)، محیط غیر اشباع (I)، و هدایت هیدرولیکی (C) طراحی شده است. هدف از این پ‍‍ژوهش، بررسی پتانسیل آسیب پذیری آبخوان شهرکرد به کمک مدل دراستیک در محیط GIS و ارزیابی صحت پیش بینی مدل دراستیک و بررسی اثر تغییرات فصلی غلظت نیترات و فسفات بر صحت پیش بینی مدل دراستیک می باشد. به منظور تعیین تاثیر پذیری لایه ها، به هریک از پارامترهای مورداستفاده نمره هایی داده شد و سپس نقشه های نهایی با هم جمع گردیدند. بر اساس نقشه نهایی پتانسیل آلودگی آب های زیرزمینی منطقه مورد مطالعه 11.5 درصد دارای پتانسیل آلودگی خیلی کم، 79.6 درصد دارای آسیب پذیری کم و 8.9 درصد دارای آسیب پذیری متوسط می باشند. مقایسه نقشه آسیب پذیری و نقشه های هم غلظت نیترات و فسفات در طی سه فصل بهار، تابستان و پاییز آب زیر زمینی نشان داد که نتایج صحت سنجی مدل دراستیک تا اندازه ای می تواند وابسته به زمان نمونه برداری آلاینده (نیترات یا فسفات) باشد. به طوری که همبستگی نیترات یا فسفات با نقشه دراستیک تفاوت معنی داری در طول سال نشان می دهند. در آب زیرزمینی شهرکرد بیشترین همبستگی در بهار و کمترین در انتهای تابستان رخ می دهد. بنابراین در صحت سنجی مدل دراستیک باید به زمان نمونه برداری توجه کرد.

با توجه به این که در بیشتر حوضه های آبخیز کشور رویدادن سیل و زیانهای ناشی از آن در حال افزایش است، و از سوی دیگر، طرحهای مهارکردن سیلاب هزینه های هنگفتی را در بردارند، تعیین نمایشنامه های مهارکردن سیل و اولویت بندی آنها از نظر تعیین نوع و پراکنش عملیات مهارکردن در راستای مدیریت جامع حوضه های آبخیز ضروری است. تاثیر نمایشنامه های مختلف مهارکردن سیل را می توان با کمک شبیه های شبیه سازی در قالب ترکیب شبیه های آبشناسی و هیدرولیکی پیش بینی کرده و مناسبترین آنها را بر اساس تابع هدف، مشتمل بر کاهش توامان هزینه و زیانها، شناسایی نمود. نبود یا کمبود اطلاعات مورد نیاز برای تعیین دقیق اندازه هزینه و زیان ناشی از سیل کاربرد روشهای شبیه سازی را برای برآورد آنها ناگزیر می نماید؛ لذا، در این تحقیق، نسبت سود به هزینه به صورت تابعی از عوامل آبشناسی حوضه تعریف شد. برای بررسی عملکرد رابطه سود- هزینه پیشنهادی و تعیین پراکنش مکانی گزینه های مهارکردن سیل در حوضه رودزرد، دو نمایشنامه ارتقاء مراتع و تبدیل مراتع به کشتزار و باغ، با دیدگاه مدیریت و افزایش تراکم پوشش گیاهی به عنوان عملیات زیستی مهارکردن سیل انتخاب گردیدند. برای تبدیل بارش به رواناب در هر زیرحوضه شبیه توزیعی آبشناسی ModClark مورد بهره برداری قرار گرفت، و برای روندیابی آبنمای زیرحوضه ها در شبکه رودخانه در حالت جریان غیرماندگار نرم افزار HEC-RAS به کار گرفته شد. شبیه تلفیقی بر پایه نقشه های کاربری جدید برای هر نمایشنامه اجرا شد و بده اوج در خروجی حوضه محاسبه گردید. نتایج ارزیابی نمایشنامه ها بر اساس رابطه سود- هزینه پیشنهادی نشان دادند که نمایشنامه ارتقاء و بهبود مرتع نسبت به نمایشنامه دیگر در کاهش بده اوج هم در خروجی هر زیرحوضه، و هم در خروجی کل حوضه، موثرتر است. در راستای تعیین پراکنش مکانی گزینه زیستی مهارکردن سیل فوق بر اساس رابطه پیشنهادی برای کاهش بده اوج خروجی از زیرحوضه، اولویت اول و دوم را زیرحوضه های آبگلال و ماشین به خود اختصاص دادند. برای کاهش بده اوج آبنمای خروجی از کل حوضه، زیرحوضه های ماشین و دمدلی در نخستین اولویت مکانی برای اعمال این نمایشنامه، و زیرحوضه های آبگلال و آل خورشید در دومین اولویت مکانی قرار دارند.

اگر چه کلرزنی آب، یک روش موفق و رایج در سراسر جهان بویژه در کشورهای در حال توسعه برای ضد عفونی آب است ولی کلرزنی می تواند باعث ایجاد مقادیر اندکی از تولیدات جانبی مثل تری هالومتان گردد. با توجه به اثرات سوء تری هالومتان ها، شناسایی و اندازه گیری این ترکیبات در آب از نقطه نظر مسایل بهداشتی و محیط زیست مهم می باشد. در این تحقیق نمونه های آب از 20 ایستگاه در نقاط مختلف شهر شیراز برداشت گردید که از هر ایستگاه نیز در چهار تاریخ مختلف نمونه برداری شد (80 نمونه). در این نمونه ها مقادیر کلر، PH، دما ،کل کربن آلی و تری هالومتان با سه تکرار اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که غلظت تری هالومتان (بر حسب کلروفرم) در آب آشامیدنی شیراز حداکثر حدود 39 mgl-1 میباشد که از حد مجاز استاندارد (40 mgl-1) کمتر است. در بین 20 ایستگاه اندازه گیری شده بیشترین مقدار تری هالومتان ها مربوط به ایستگاه هایی است که از آبهای سطحی (آب سددرودزن) که دارای مواد آلی زیادی هستند، استفاده می نمایند. بررسی های آماری نشان می دهد که یک رابطه خطی بین کلر، مواد آلی و PH با تری هالومتان وجود دارد که بیشترین اثر را بترتیب مواد آلی، کلر و pH دارند. مقادیر تری هالومتان در مکانهای مختلف در سطح 1% دارای اختلاف معنی دار بودند ولی تفاوت های این مقادیر در زمانهای مختلف معنی دار نشدند.

آگاهی از رفتارهای پیچیده و متغیر اندازه ذرات بار معلق در مدل سازی انتقال رسوبات اهمیت زیادی دارد. از این رو تحقیق حاضر به بررسی تاثیر بده جریان بر تغییرات توزیع اندازه ذرات بار معلق در رود کجور در حوزه آبخیز جنگلی آموزشی و پژوهشی دانشگاه تربیت مدرس با مساحت 50000 هکتار از طریق نمونه برداری در مقیاس روزانه و رگبار در خروجی انجام پذیرفت. اندازه گیری سرعت آب به منظور تعیین بده با استفاده از پروانه آبی و هنگام رگبار به وسیله جسم شناور صورت گرفت. برداشتن نمونه آب و رسوب با کاربرد روش تلفیقی عمقی و تعیین اندازه ذرات بار معلق با کاربرد روش پیپت اصلاح شده و بر اساس قانون استوکس انجام شد. رابطه بین بده و توزیع اندازه ذرات بار معلق در دوره مورد مطالعه با استفاده از وایازی دو متغیره و آماره های مختلف بررسی شد. نتایج تحقیق امکان دست یابی به بهترین رابطه بین بده جریان و لای را در شرایط عادی و بین بده جریان و ماسه، لای و رس در شرایط رگباری و به ترتیب با ضریب همبستگی بیش از 0.46 (P=0.01) و 0.63 (P=0.05) درصد، خطای تخمین کم تر از 129.36 و 32.66 درصد؛ خطای تایید کم تر از 46.00 و 49.61 درصد و ضریب کارایی بیش از 0.95 و 0.93 را تایید کردند.

در این مطالعه، شبکه های وایازی کلی (GRNN) و پرسپترون چند لایه ای (MLP) برای برآورد بیشترین ژرفای آبشستگی مورد بهره وری قرار گرفتند. الگوریتم های Levenberg-Marquardt و Momentum به عنوان الگوریتم های آموزشی، و دو تابع Tanh و Sigmoid نیز به عنوان توابع فعال ساز در این پژوهش جهت ساختن شبیه های عصبی به کار رفتند. تاکنون مطالعات گسترده ای در زمینه استفاده از شبیه های مختلف شبکه عصبی جهت برآورد بیشترین ژرفای آبشستگی اطراف پایه های پل صورت گرفته است که بیشتر این پژوهش ها دارای دو مشکل عمده بوده اند: در نظر گرفتن شکل استوانه ای به عنوان پایه های پل، و استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی برای ساختن شبیه ها از مهمترین کاستی های مطالعات صورت گرفته در زمینه برآورد بیشترین ژرفای آبشستگی اطراف پایه های پل به حساب می آیند. بر همین اساس، در این پژوهش علاوه بر شکل استوانه ای از اشکال مستطیلی، گرد گوشه و نوک تیز نیز استفاده شده است. همچنین برای ساختن و صحت سنجی شبیه ها از اطلاعات واقعی، که مشتمل بر 475 داده مربوط به آبشستگی اطراف پایه های پل بوده بهره وری شده است. در این پژوهش، بر خلاف پژوهش های گذشته که از روش آزمون و لغزش برای تعیین شمار نرون های لایه مخفی استفاده می شد، از الگوریتم ژنتیک جهت این منظور بهره وری گردیده است. نتایج مقایسه شبیه های مختلف عصبی نشان-دهنده دقت بیشتر شبیه GRNN بوده است. برای بررسی کارآیی این شبیه از معادلات تجربی موجود نیز استفاده شد، که از جمله می توان به روابط بروسرز و همکاران، فروهلیچ، ملویل و ملویل، و چیو اشاره کرد. نتایج شبیه های مختلف نشان دادند که شبیه عصبی ارائه شده از کارآیی بهتری نسبت به روابط موجود برخوردار است. جهت تعیین تاثیر فراسنج های مختلف بر آبشستگی از تحلیل حساسیت استفاده شد. نتایج این تحلیل نشان دادند که فراسنج سرعت نسبت به دیگر فراسنج های مستقل بیشترین تاثیر را بر آبشستگی اطراف پایه های پل دارد.

مصبها پهنه هایی تاثیرگذار بر مهار کردن حرکات رسوب و توزیع آن در سواحل می باشند. لذا، شناسایی عوامل موثر بر آب پویایی مصبها که به عنوان فرایندهای انتقال و از عوامل مهم در تعیین هندسه و شکل سواحل و مصبها محسوب می شوند، حائز اهمیت اند بسیارند. موج و جزر و مد از عوامل اصلی شکل دهنده مصبها می باشند. در این تحقیق، اثر هر دو عامل به صورت توام، مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، یک حوضچه ساحلی، که از طریق یک مصب به دریای باز متصل می شود، در محیط نرم افزار مایک 21 همانندسازی شده است. در این شبیه، از یک شبکه مثلثی ساختار نیافته، با ابعاد 10 تا 50 متری، در یک شبیه تفاضل محدود با گام زمانی 2 ثانیه استفاده شده است. بطور همزمان، موج و جزر و مد با ارتفاع های مختلف، به طرف دهانه فرستاده می شود. الگوی جریان نشان می دهد که با شبیه سازی در حالت توام، ریخت شناسی مصب به گونه ای تغییر می کند که پس از گذشتن زمان، به حالت تعادل می رسد، که در این صورت، مصب، مطلوب خواهد بود. علاوه بر آن، به وسیله شاخص بدون بعد Hw/Ht فراسنج غالب در مصب را می توان تعیین کرد. برای محاسبه عوارض ته نشینی در مصب، ابتدا هر یک را بطور جداگانه، تحت موج تنها و جزر و مد تنها، تعیین کرده، سپس مجموع مقادیر را محاسبه می کنیم. مقادیر به دست آمده با مقادیر در حالت توام، یکسان هستند.

سرعت بالای سیال، همراه با افت شدید فشار، باعث اغتشاشهای زیاد در جریان شده، که می تواند منجر به وقوع پدیده های ویرانگر مانند خلاء زایی و کوبش در سازه های آبی، و ویرانی جدی در بخش هایی از آنها گردد. در این مقاله، نوسانهای فشار، که زاییده تلاطم شدید جریان می باشد، روند آن و پدیده خلاء زایی در ناحیه شیار دریچه سرویس شبیه های فیزیکی تونل های زیرین سدهای کارون 4 و گتوند علیا با نسبت های طول به عرض دریچه به ترتیب 1.75 و 2 و در بازشدگی های 10%، 30%، 50%، 70% و 100% با ارتفاع های 2، 3 و 4 متر، و با احتمال وقوع %0.1 مورد بررسی، تحلیل و مقایسه قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده نشان دادند که در هر دو دریچه، در بازشدگی های 30%، 50% و 70% دریچه شاخص خلاء زایی کمینه و در بازشدگی های 10% و 100% بیشینه می باشند. همچنین، فشارسنجی که به لبه دریچه نزدیکتر است در معرض نوسان های بیشتری قرار دارد و با افزایش بازشدگی دریچه نقطه بحرانی نوسان های فشار به نقاط بالاتر انتقال می یابد. ضریب بی بعد فشار (C’p) در نسبت 1.75 در بازشدگی 30%، و در نسبت 2 در بازشدگی 10%، بیشینه می باشد، که نشان دهنده کوبش و ضربه های فشاری به سازه در این بازشدگی ها است.

در این مقاله با استفاده از یک روش ابداعی، پایدارسازی حل عددی صریح جریان دایمی تراکم ناپذیر با کاربرد روش احجام محدود بر روی شبکه مثلثی بی ساختار مورد بررسی قرار گرفته است. جهت تحلیل جریان از معادلات ناویر استوکس به صورت دو بعدی با استفاده از روش تراکم پذیری مصنوعی بر پایه روش غیرهمبسته بهره گرفته شده است. به منظور صحت سنجی نتایج نیز از دو نوع آزمون استفاده شده است، در آزمون اول، جریان غیرلزج پیرامون یک استوانه دایروی در غیاب استهلاک فیزیکی، و در آزمون دوم، جریان لزج داخل حفره مربعی شبیه سازی شده، و در انتها نتایج حاصل از روش حاضر با نتایج تحلیلی و عددی موجود مقایسه و مورد ارزیابی قرار گرفته است.