مهندسی منابع آب
سال:1395 | دوره:9 | شماره:30 |تعداد مقالات:8

با توجه به محدود بودن منابع آب زیرزمینی و افزایش روزافزون نیاز به آب، اعمال مدیریت بهره برداری بهینه، امری اجتناب ناپذیر است. در این میان، تغذیه مصنوعی آبخوان ها، با توجه به قابلیت های زیاد و هزینه نسبتا کم، یکی از مهم ترین روش ها برای رسیدن به این هدف می باشد. لازمه انجام صحیح تغذیه مصنوعی سفره های آب زیرزمینی، مکان یابی مناسب و دقیقی است که تمامی فراسنج های موثر در امر تغذیه، در سنجش آن در نظر گرفته شده باشند. در این پژوهش به منظور جانمایی و تجزیه و تحلیل های مورد نیاز و نهایتا ترسیم نقشه نهایی از نرم افزار RockWorks که به طور گسترده در بررسی های زیرسطحی کاربرد دارد، استفاده شد. پژوهش حاضر در حوضه آبخیز سوراندر واقع در شهرستان سراوان در استان سیستان و بلوچستان انجام شده است. به منظور مکان یابی نواحی مناسب، لایه های اطلاعاتی مختلف ازجمله: شیب، نفوذپذیری سطحی، فرونشت، ضخامت آبرفت، کیفیت آبرفت، کاربری اراضی، اندازه ی آبدهی حوضه و قابلیت انتقال سفره در محیط نرم افزار RockWorks تهیه و پس از اعمال وزن دهی مناسب، نقشه های مربوط به هر کدام از لایه ها از طریق شبکه بندی رایج کریجینگ ترسیم شدند. در نهایت، نقشه های تمامی لایه های اطلاعاتی با استفاده از توابع بولین تهیه و ترسیم گردیدند. عملیات حاصل ضرب جبری نقشه های بولین، مرحله پایانی کار بود که پس از اعمال آن، نقشه ی مکان های مناسب تغذیه ی مصنوعی سفره های آبخوان حوضه مشخص و ترسیم شد. با اندازه گیری مساحت های نواحی مستعد و غیر مستعد تغذیه ی مصنوعی آبخوان ها، مشخص شد که 17.33 درصد از مساحت کل حوضه که برابر2104.57  هکتار می باشد، برای تغذیه ی مصنوعی آبخوان ها مناسب و 82.67 درصد از مساحت کل حوضه برابر10036.53  هکتار برای تغذیه ی مصنوعی آبخوان ها در حوضه نامناسب است.

الگوی جریان در راه ماهی، تاثیر بسیار مهمی در ایجاد یک معبر امن و دوست داشتنی جهت جذب و صعود ماهیان دارد. آشفتگی زیاد جریان می تواند عامل کاهنده ی سرعت ماهی ها محسوب شده و ضمن بروز جراحت به آنان، باعث تاخیر یا عدم خروج ماهی ها از راه ماهی گردد. در این پژوهش طی یک رویکرد ترکیبی، ویژگی های هیدرولیکی و زیستی عبور ماهی از سازه راه ماهی دنیل مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. سپس با استفاده از قابلیت های سرعت و توانایی شنا کردن ماهی به عنوان یک شاخص ارزیابی، راه ماهی بهینه انتخاب گردید. در این راستا با تغییر در زاویه قاب راه ماهی دنیل تحت زوایای 30، 45 و 60 درجه میزان الگوی آشفتگی جریان با استفاده از نرم افزار Flow-3D شبیه سازی و مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس از مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج حاصل از مطالعات زیست محیطی صورت گرفته به وسیله ی محققان پیشین در خصوص قدرت شنای ماهیان، راه ماهی بهینه انتخاب شد. نتایج مطالعات حاکی از آن است که راه ماهی دنیل با شیب طولی 20 درصد و زاویه قاب 45 درجه از تطابق بیشتری با قدرت شنای ماهیان، بالاخص ماهی قزل آلای رنگین کمان با رده های سنی نوجوان، بالغ و بالغ باردار برخوردار است.

یکی از عواملی که همواره پل ها را مورد تهدید قرار می دهد، آب شستگی موضعی می باشد. پرشمار بودن فراسنج های تاثیرگذار بر پدیده ی آبشستگی و همچنین پیچیدگی فرایند آب شستگی، بررسی این پدیده را با دشواری های بسیار همراه نموده است. به رغم تلاش های زیاد صورت گرفته در این زمینه و تعدد روابط تجربی موجود، رابطه ی کلی و جامعی برای تخمین عمق حفره ی آب شستگی در همه ی شرایط موجود نیست. امروزه استفاده از روش های نوین داده کاوی، سامانه های هوشمند و نرم افزار درختی M5، برای حل و شبیه سازی مسائل پیچیده ی مهندسی آب مورد توجه واقع شده اند. در این تحقیق، با استفاده از داده های آزمایشگاهی و مشخص نمودن 10 نمایشنامه مختلف، شامل ترکیب های متفاوتی از عوامل موثر بر آب شستگی، سعی بر بررسی کارایی روش های شبکه عصبی مصنوعی و نرم افزار درختی M5 در تخمین عمق آب شستگی پایه ی پل و مقایسه ی دستاوردها با نتایج روابط تجربی Melville،Mississippi  و HEC-18 شده است. نتایج به دست آمده نشان دادند نرم افزار درختی M5، با ارائه ی دو قانون ساده اگر آن گاه و با ضریب همبستگی 0.95 در مقایسه با روش شبکه های عصبی مصنوعی و روابط تجربی در تخمین آب شستگی از کارایی بالایی برخوردار است. همچنین، مشخص گردید که برای داده های آزمایشگاهی مورد استفاده در این تحقیق و از بین روابط تجربی موجود، روابط HEC-18،Mississippi  و Melville به ترتیب از دقت نسبتا بالایی برخوردار می باشند.

در این تحقیق، بیلان آبی حوضه قره سو استان گلستان با استفاده از مدل SWAT شبیه سازی شد. هدف اصلی تحقیق، آزمون کارایی مدل و قابلیت استفاده از آن به عنوان شبیه ساز بیلان آب در آبخیز قره سو می باشد. ابتدا اطلاعات ورودی مدل تهیه و مدل با این داده ها اجرا شد. به منظور مشخص کردن پارامترهای مهم مدل، آنالیز حساسیت با روش "هر بار یک پارامتر" انجام شد. سپس واسنجی مدل به صورت دستی و سپس با روش خودکارِ SUFI2 انجام شد. به منظور کاهش عدم قطعیت، اجزای مختلف بیلان آب در واسنجی در نظر گرفته شد و از داده های مشاهداتی چندین ایستگاه اندازه گیری به طور هم زمان استفاده شد. نتایج تحقیق نشان داد که، مدل SWAT برای شبیه سازی هیدرولوژی حوضه قره سو از کارایی مناسبی برخوردار است. دقت شبیه سازی دبی ماهانه در ایستگاه سیاه آب (خروجی حوضه) با استفاده از شاخص نش-ساتکلیف در دوره واسنجی 0.6 و با شاخص R2، 0.65، و در دوره اعتبارسنجی به ترتیب 0.36 و 0.62 بدست آمد. برای شاخص های ارزیابی عدم قطعیت نیز مقادیر قابل قبولی بدست آمد.  -Pفاکتور و  R-فاکتور، برای دوره واسنجی به ترتیب 0.77 و 1.23 و برای دوره اعتبارسنجی به ترتیب 0.97 و 1.73 محاسبه شد. بر اساس نتایج شبیه سازی مدل، به طور متوسط حدود 67% بارش از طریق تبخیر و تعرق وارد اتمسفر می شود، 17% آن به صورت رواناب سطحی و جریان جانبی به آبراهه ها وارد می شود و 16% نفوذ یافته و وارد سفره زیرزمینی می شود. این تحقیق اطلاعات مفیدی را در مورد بیلان آبی حوضه قره سو فراهم نموده و به برنامه ریزی دقیق تر منابع آب در این حوضه کمک می کند.

افزایش گازهای گلخانه ای سبب بر هم خوردن تعادل اقلیمی کره زمین و به تبع آن تغییر اقلیم می شود، برای ارزیابی اثرات تغییر اقلیم نرم افزار های گردش عمومی جو به شکل گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. نرم افزارهای گردش عمومی جو تنها قادر به شبیه سازی فراسنج اقلیم در سطوح بزرگ هستند، جهت استفاده از این نرم افزار ها لازم است، داده ها به وسیله ی روش های مختلف، ریزمقیاس گردند. هدف این تحقیق، بررسی پدیده تغییر اقلیم بر فراسنج دمای روزانه ایستگاه کرمان وبم می باشد، از نرم افزار گردش عمومی جو HadCM3 تحت دو نمایشنامه ی A2 و  B2استفاده شد و خروجی های نرم افزار HadCM3 برای سه دوره آماری 2040-2011، 2070-2041 و 2099-2071 با نرم افزار آماری SDSM کوچک مقیاس گردید. نتایج آزمون آماری t حاکی از معنی دار بودن تغییرات دما همه ماه ها در هر سه دوره آماری نسبت به دوره مشاهداتی بود. بنابر نتایج کوچک مقیاس سازی تا پایان قرن حاضر مبه وسیله ی دما ایستگاه کرمان و بم 5-3 درجه افزایش خواهد داشت و بیشترین افزایش دما در فصل تابستان خواهد بود.

در این تحقیق، بده ی روزانه ی جریان ناشی از ذوب برف در حوضه ی آبخیز سد کارده، به عنوان یکی از منابع مهم تامین کننده ی آب در شهرستان مشهد، شبیه سازی گردید. اطلاعات آب سنجی و آمار بده روزانه از ایستگاه آبسنجی سد کارده برای یک دوره ی 17 ساله استخراج شد. فراسنج های هواشناسی بارندگی و دما نیز از اطلاعات نزدیکترین ایستگاه های موجود در حوضه شامل گلمکان، مشهد و قوچان به دست آمدند. متغیرهای گیتاشناسی مانند: مساحت، متوسط ارتفاع وزنی هر طبقه ارتفاعی، و درصد مساحت هر جهت جغرافیایی با استفاده از شبیه رقومی ارتفاع و نقشه های پستی و بلندی 25000 ام به دست آمده و به شبیه معرفی شدند. به منظور برآورد سطح پوشش برف از شاخص NDSI و تصاویر ماهواره ی لندست ETM+ سال آبی 1379-1380 استفاده شد. نتایج نشان دادند که بهترین مقدار x و  yy(ضرایب معادله ی فروکش جریان) شبیه سازی شده به ترتیب 0.79 و  00.084بوده که پس از معرفی به شبیه، توانست آب نگار جریان روزانه را بر اساس اطلاعات سال آبی مربوطه، با تطابق مناسبی با مقادیر واقعی، شبیه سازی نماید. در ارزیابی نرم افزار، مقادیر ضریب همبستگی و درصد تفاضل حجمی به ترتیب 0.91 و 0.21 به دست آمدند. حجم رواناب محاسباتی  4.876میلیون مترمکعب، مینگین و بده ی محاسباتی 0.212 متر مکعب بر ثانیه برآورد گردید، که با توجه به حجم روانآب مشاهداتی4.886  میلیون مترمکعب، نشان دهنده ی انطباق خوب شبیه با مقادیر اندازه گیری شد. علاوه برآن، از بین فراسنج های معرفی شده به مدل، بیشترین میزان حساسیت نسبت به تغییر ضریب رواناب، پوشش برف و ضریب فروکش جریان بوده که با مورد واسنجی قرار گرفتند.

سیستمهای آبگیری در شبکه های آبیاری و زهکشی همواره با این مشکل روبرو هستند که در فصول کم آبی با کاهش سطح آب، امکان آبگیری آبگیرها با حداکثر ظرفیت فراهم نیست. در پژوهش حاضر، به کمک نمونه هایی از سرریز کلید پیانویی با توانایی تغییر شیب در تاج آن، این موضوع بررسی شده است که با کاهش دبی، توان حفظ تراز آب به چه میزان است، همچنین شیبهای مختلف دیواره های سپری تا چه اندازه توانایی افزایش سطح آب به ازای بده هایی برابر با دبی نمونه ی شاهد (بدون دیواره های سپری) را از خود نشان می دهند. بدین منظور، دیواره های سپری با سه زاویه ی ./3، 5.5 و ./8 درجه در جهت جریان (مثبت) و نیز در خلاف آن (منفی)، و همچنین با سه ارتفاع 2.5، 4.5 و 6.5 سانتیمتر (بدون زاویه) بر روی دو سرریز کلید پیانویی با نسبتهای P/Wu=1.33 و P/Wu=0.50 ساخته شدند. آزمایشها در مورد یک نهر پایه دار آزمایشگاهی با عرض 80 سانتی متر، طول 10 متر و ارتفاع 60 سانتیمتر انجام شدند. نتایج نشان دادند که توانایی افزایش سطح آب در نمونه ی 2 به مراتب از نمونه ی 1 بیشتر، و تاثیر منفی و یا مثبت بودن شیب با افزایش زاویه قابل صرفنظر کردن می باشد. از طرفی، تحلیل داده ها نشان داد که ضریب بده ی جریان ابتدا با افزایش H/P روندی صعود ی داشته و به بیشترین مقدار خود می رسد، و در انتها نیز کاهش می یابد. بطور کلی وجود دیوار سپری بدون شیب ضریب بده را در حدود 15 درصد افزایش داد. همچنین، رابطه ی به دست آمده برای ضریب بده ی سرریز کلید پیانویی با دیواره های سپری شیبدار دارای R2 برابر با 0.977، و شاخصهای آماری NRMSE و WQD به ترتیب 0.147 و 0.004 می باشند.

رودخانه کر یکی از منابع آبی با ارزش در استان فارس بوده که از نظر زیست محیطی و اقتصادی از شرایط و ارزش بالایی برخوردار است. در این پژوهش به منظور آگاهی از روند تغییر ها و پیش بینی کیفیت آب رودخانه کر با توجه به طرح ها و برنامه های آینده توسعه شهری، کشاورزی و صنعتی، از نرم افزار QUAL2K استفاده گردیده است. با انجام مطالعات میدانی، تعداد 7 موقعیت مناسب به منظور انجام نمونه برداری در بازه پایین دست سد درودزن تا دریاچه طشک-بختگان انتخاب و اکسیژن محلول در دو ماه شهریور و اسفند که به ترتیب کم آب ترین و پرآب ترین ماه های سال در منطقه مورد مطالعه هستند، با انجام نمونه برداری و آنالیز نمونه اندازه گیری گردید. کمینه و بیشینه اکسیژن محلول شبیه سازی شده در ماه های اسفند و شهریور به ترتیب برابر 5.59 میلی گرم در لیتر در پل خان و 8.25 میلی گرم در لیتر در پل شهید غنی زاده، و 5.71 میلی گرم در لیتر در پل خان و 7.91 میلی گرم در لیتر در پل شهید غنی زاده می باشد. دلیل کاهش اکسیژن محلول در ایستگاه پل خان، ورود فاضلاب های مجتمع پتروشیمی شیراز و شهر مرودشت می باشد. از علت های افزایش میزان اکسیژن محلول پس از پل خان می توان به کم شدن اثر پساب خروجی از تصفیه خانه مرودشت و مجتمع پتروشیمی شیراز اشاره کرد. وجود پل ها و تاسیسات آب بند مانند بند امیر، پل رحمت آباد و بند حسن آباد می تواند باعث افزایش تلاطم و افزایش هوادهی و قدرت خودپالایی رودخانه کر و در نتیجه افزایش میزان اکسیژن محلول در آن شود.