مهندسی منابع آب
سال:1391 | دوره:5 | شماره:12 |تعداد مقالات:8

جریان در خم رودخانه کاملا سه بعدی، پیچیده و وابسته به نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض رودخانه می باشد . مطالعات انجام شده در مورد نهرهای قوسی با توسعه یافتگی مختلف رفتار متفاوتی را در الگوی جریان نشان می دهند. بدین منظور، با اجرای شبیه سه بعدی به وسیله برنامه عددی Delft-3D، دو نهر قوسی 90 درجه با نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض (R/B) 4 و 3 جهت شبیه سازی انتخاب گردیدند. دیواره های نهر صلب با بستر زبر غیر قابل فرسایش، و d50 برابر با 1.28 میلیمتر در نظر گرفته شد. شبیه اغتشاشی k-e جهت تخمین الگوی جریان غالب سه بعدی در قوس انتخاب گردید. خروجی های شبیه شامل الگوی جریان در ترازهای مختلف، بزرگی سرعت، نیمرخ سرعت عرضی و طولی، قدرت جریان ثانویه و تنش برشی بستر می باشند. به منظور صحت سنجی نتایج از شبیه آزمایشگاهی با شرایط مشابه استفاده شده که در مقایسه با نتایج عددی تطابق خوبی را نشان می دهند. خروجیهای شبیه نشان می دهند که هر چه نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض قوس کمتر باشد، به عبارتی قوس دارای توسعه یافتگی کمتری باشد، قدرت جریان ثانویه بیشتر شده و خطوط جریان طولی نیز اثرات شدیدتری را بر الگوی جریان خواهند گذاشت. همچنین، با افزایش نسبت توسعه یافتگی قوس، بزرگی سرعت در مجاورت جداره ها افزایش می یابد، ولی از زاویه برخورد خطوط جریان به جداره خارجی قوس، که یکی از عوامل اصلی جدایی ذرات رسوبی از دیواره ها و فرسایش می باشد، کاسته می شود.

محدودیت منابع آبی در شرایط آب و هوایی ایران، مشکل اصلی در راه افزایش تولید محصولات کشاورزی می باشد. روشهای آبیاری قطره ای به لحاظ توان مطلوب در توزیع آب با بازده بالا راه حلی مناسب برای بهره وری بهینه از منابع آبی است. در این تحقیق، 8 سامانه آبیاری قطره ای در شهرستان سرباز مورد ارزیابی قرار گرفتند و فراسنجهای ضریب یکنواختی (CU)، یکنواختی توزیع (DU)، بازده توان کاربرد (PELQ)، بازده واقعی کاربرد (AELQ)، یکنواختی انتشار آب قطره چکانها (EU) و حداکثر اختلاف فشار در چندراهه ها، به ترتیب 93.31، 89.51، 68.66، 72.6، 76.5 و 42.85 درصد محاسبه شدند. همچنین، برای تجزیه و تحلیل بهتر منحنی تغییرات بده قطره چکانها در طول لوله های جانبی واقع بر چندراهه مورد آزمایش سامانه ترسیم گردید. در سامانه AW1 آبیاری بیش از حد نیاز صورت گرفته و در نتیجه تلفات عمقی آب در سامانه وجود داشت. در حالی که در بقیه سامانه ها مقدار آب آبیاری به مراتب کمتر از نیاز آبی بوده، و در نتیجه عملا کم آبیاری ناخواسته صورت می گرفت. بطور کلی می توان گفت که مشکل عمده سامانه های آبیاری قطره ای در شهرستان سرباز کم بودن سطح خیس شده، نامناسب بودن عمق آب آبیاری، نامناسب بودن فشار و توزیع غیریکنواخت آن، و پایین بودن دانش و مهارت کاربران سامانه های آبیاری قطره ای می باشد.

توسعه منابع آب در مناطق خشک بسیار دشوار است؛ لذا، افزایش تولید با بهبود مدیریت، و به تبع آن، افزایش بازده آبیاری مقدور است. کم آبیاری از جمله راهکارهایی است که جهت بهبود بازده آبیاری، و استفاده بهینه از منابع آبی، بویژه در مناطق خشک کاربرد دارد. ابزار های جدید مانند نرم افزارها، انتخاب و طراحی ترکیبهای مدیریتی را آسان می کند. به همین منظور، در این طرح به واسنجی شبیه AquaCrop و بررسی دقت آن در شبیه سازی شاخصهای محصول آفتابگردان (Helianthus annuus.) پرداخته شد. واسنجی مدل از طریق مقایسه نتایج حاصل از مطالعات صحرایی و شبیه سازی انجام شد. نتایج آزمونهای آماری نشان دادند که مدل از دقت بالایی برخوردار بوده است. درصد خطای پیش بینی (Er) برای شاخصهای بهره وری آب محصول، بهره وری آب زیست توده، محصول و زیست توده به ترتیب عبارت بودند از: 4.3، 7.24، 20.85 و 24.66.

در مطالعه حاضر، سطح آزاد و الگوی جریان عبوری از روی سرریزهای پلکانی، در نظام جریان غیر ریزشی با استفاده از نرم افزار فلوئنت و استفاده از شبیه های سطح آزاد VOF و Mixture و شبیه های آشفتگی Standard k-e، RNG k-e، Realizable k-e و RSM شبیه سازی گردیده است. برای صحت سنجی شبیه عددی، از نتایج توزیع سرعت و غلظت به دست آمده از شبیه آزمایشگاهی آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه کوئینزلند استرالیا که در سال 2002الف به وسیله چانسون و تومبیز انجام گردیده، استفاده شده است. مقایسه دستاوردها نشان می دهد که نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی در دو روش VOF و Mixture با استفاده از شبیه های آشفتگی فوق، در تطابق مناسبی با یکدیگر و با نتایج آزمایشگاهی می باشند. بطور کلی، در توزیع غلظت، شبیه آشفتگی برای Standard k-e بده های زیاد به نتایج بدتری می رسد، و برای بده های پایینتر مشابه سایر شبیه ها عمل می کند، ولی در توزیع سرعت شبیه آشفتگی Standard k-e نتایج بهتری را ارائه می دهد. الگوی جریان آب و هوای تشکیل شده در شبیه های Mixture و VOF یکسان می باشد، ولی زمان همگرایی شبیه Mixture در مقایسه با شبیه VOF کمتر و شبیه آشفتگی RSM داری بیشترین زمان همگرایی و شبیه آشفتگی Standard k-e دارای کمترین زمان همگرایی در هر دو شبیه VOF و Mixture می باشد. همچنین، از بین روزنه های مختلف، روزنه غیر یکنواخت Tri pave بهترین نتایج را بدست می دهد.

اطلاع از تغییرات زمانی شروع و پایان روند بارش برای برآورد تغییر اقلیم مهم می باشد. در این مطالعه، از آزمون نافراسنجی من-کندال دنباله ای برای تعیین تغییرات در زمان بارش سالانه برای ایستگاههای همدیدی در استان فارس استفاده شده است. این آزمون دنباله ای برای تحلیل روند زیر سری های زمانی مناسب می باشد. نتایج نشان دادند که در ایستگاه آباده یک روند کاهشی بارش در سالهای 1980 و 2005 شروع شده، و این روند در سالهای 1985 و 1990 در سطح 5% معنی دار بوده است. در سالهای 1955 و 2007 یک روند کاهشی بارش در ایستگاه شیراز آغاز گردیده است. در این ایستگاه، روند کاهشی معنی داری در بارش سالهای 1962، 1963، 1964، 1966، 1971 و 1973 در سطح 10% اتفاق افتاده است. در ایستگاه فسا یک روند کاهشی بارش در سالهای 1970 و 1997 شروع شده و کمترین مقدار آماره آزمون من-کندال دنباله ای در سال 2010 رخ داده است که نشان می دهد روند کاهشی بارش در این سال بسیار شدید بوده است.

دشت زاهدان یا زاهدشهر یکی از محدوده های مطالعاتی حوضه آبخیز رود مند می باشد که در استان فارس واقع شده است. مساحت این محدوده مطالعاتی 1246 کیلومتر مربع است. در این تحقیق به بررسی وضعیت منابع آب سطحی و زیرزمینی و محاسبه تراز آب آبخوان آبرفتی در این دشت پرداخته شده است. بر این اساس، حجم کل تغذیه سالانه آبخوان 415.272 میلیون مترمکعب و حجم تخلیه آن 423.127 میلیون مترمکعب بوده، و بطور میانگین سالانه حدود 7.854 میلیون متر مکعب از حجم مخزن کاسته می شود. در سالهای اخیر، به دلیل خشکسالی و افزایش میزان بهره برداری از منابع آبهای زیرزمینی، میزان افت سطح آب زیرزمینی بسیار زیاد بوده است. با توجه به اعلام ممنوعیت این دشت، و محاسبه تراز منفی آن و کاهش قابل ملاحظه ژرفای، سطح آب سفره آبرفتی، امکان افزایش آبکشی از آبخوان مزبور وجود ندارد. به منظور تامین نیاز آب شرب و صنعت در این محدوده می توان از تغییر کاربری چاههای کشاورزی، و یا از طریق آبرسانی از سد سلمان فارسی اقدام کرد. از نظر کیفیت منابع آب دشت زاهدان، در قسمتهای جنوبی دشت تحت تاثیر سازندهای گچی- آهکرسی رزک از لحاظ یون سولفات دارای محدودیت شرب است، و در مجموع بیش از 60 درصد آبهای دشت دارای کیفیت نامناسب تا بد می باشند. منابع آب این دشت دارای رخساره شیمیایی میانگین کلروره سدیک است. میانگین مجموع املاح محلول برابر با 3078 میلی گرم در لیتر، و میانگین هدایت الکتریکی برابر با 4707 میکروزیمنس بر سانتیمتر می باشد که نشاندهنده کیفیت نامطلوب آب دشت است.

همواره این سوال که آیا رفتار فرآیندهای طبیعی را در بی نظمترین حالات خود می توان تحلیل کرد وجود داشته است. ماهیت انطباق پذیر روشهای غیر خطی بر طبیعت این فرایندها باعث گردیده است تا آنها را به کارامدترین ابزار برای تحلیل رفتارهای طبیعت مبدل سازند. در این پژوهش در نگرشی چند فراکتالی به بررسی رفتار جریان رود در زمان سیلاب پرداخته ایم. روشی جدید برای تجزیه و تحلیل چند فراکتال جریان رود ارائه شده است. در این روش به جای استفاده از زنجیره اصلی جریان در تشکیل طیف لژاندر از ضرایب موجک آن استفاده می شود. کاربرد این روش در کنار حذف پراش از محتوای علامت جریان باعث گردیده تا تجزیه و تحلیل چند فراکتال جهت بررسی رفتار رود با کیفیت بسیار بالاتر نسبت به مطالعات پیشین انجام شود. 40 سال داده های مربوط به میانگین ماهانه بده رود قره آغاج در سه ایستگاه برای این تجزیه و تحلیل در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل بر دو نکته تاکید دارند. اول آن که حذف پراش از محتوای علامت به طرز معناداری بر آشکار شدن الگو های چند فراکتال زنجیره های جریان اثر دارد. نتیجه مهمتر آن که رفتار جریان رود در بستر زمان اصولا چند فراکتال است، اما بی نظمیهای موضعی مانند سیلاب باعث می گردند تا رود رفتاری تک فراکتال از خود بروز دهد، گویی که این تغییر رفتار، عکس العمل رود به تغییر شرایط پایدارخود می باشد.

با توجه به این که کشور ایران، بخصوص استان خوزستان، دارای رودهای بسیاری می باشد، و با توجه به گسترش سدسازی بر روی آن ها، اهمیت براورد حجم بار معلق رودها از اهمیت دوچندانی برخوردار می شود. در این مقاله، شبیه سازی پدیده انتقال بار معلق در بازه ای از رودخانه دز (بازه بین ایستگاه حرمله تا بامدژ) با کاربرد شبیه های Gstars 2.1 و Hec-Ras 4.0 مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از انجام این فعالیت، شبیه سازی بازه مورد نظر، مقایسه نتایج دو شبیه ذکر شده با یکدیگر و با حالت واقعی، انجام تحلیل حساسیت شبیه، و در نهایت نتیجه گیری مناسب جهت برآورد نرخ انتقال بار معلق در ناحیه مورد مطالعه می باشد.