مهندسی منابع آب
سال:1388 | دوره:2 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

ممکن است گاهی اوقات برای بررسی تاثیر جریان در انتقال نقطه ای ته نشست ها، یا انتقال آنی آلودگی ها، مجبور به استفاده از تغییرات جریان در مقیاس ثانیه ای باشیم. در مقابل، ممکن است گاهی برای برخی طراحی ها نیاز به بررسی جریان در مقیاس صد سال و یا بیش تر داشته باشیم. شناسایی ویژگی های مشترک در مقیاس های گوناگون زمانی و مکانی در رودخانه ها یکی از چالش های مهم آبشناسی در سال های اخیر بوده است. از آنجا که متغیرهای زیادی بر این پدیده اثر می گذارند، از این رو اغلب نگرشی تصادفی به این پدیده بوده و بیش تر مطالعات به این سمت هدایت شده اند. مطالعات اخیر نشان داده اند که با بکارگیری تحلیل های معین غیرخطی و آشوبی پویا می توان به گونه تقریبی جریان رود را حاصل از یک گروه فرایند محدود غالب فرض نمود. با صرفنظر کردن از دیدگاه اخیر، این مطالعه سعی در بررسی رفتار فرایند جریان رود در مقیاس های زمانی گوناگون داشته و با تحلیل جریان رود آنکوپاگر در چهار مقیاس 15 دقیقه ای، ساعتی، روزانه و هفتگی به بررسی مقیاس زمانی در رفتار فرایند رود مزبور پرداخته است. در این جا برای مقایسه رفتار رود در مقیاس های گوناگون از شاخص بعد همبستگی استفاده شده است. تحلیل های انجام گرفته نشان می دهند که جریان در مقیاس های زمانی کوچک (15 دقیقه ای) رفتاری کاملا آشوبی، در مقیاس های زمانی بزرگ (هفتگی) رفتار  کاملا تصادفی و در مقیاس های میانی رفتاری بین این دو از خود نشان می دهد.

پدیده فرسایش و انتقال رسوب یکی از پیچیده ترین مسایل هیدرودینامیک (آب پویایی) می باشد که در مطالعه طرحهای آبی از اهمیتی بسیار برخوردار است. با توجه به این که شبکه های عصبی مصنوعی از دو ویژگی اساسی یادگیری یا نگاشت پذیری بر اساس ارایه داده های تجربی (قدرت و توانایی تعمیم پذیری) و ساختارپذیری موازی برخوردارند، یکی از مهم ترین روش های هوش مصنوعی می باشند که در آن با الهام گیری از مغز انسان، ضمن اجرای فرآیند آموزش، اطلاعات مربوط به داده ها درون وزن های شبکه ذخیره می شوند. در این پژوهش ضمن طراحی شبکه های عصبی مصنوعی با روش پس انتشار خطا و تجزیه و تحلیل پایداری و همگرایی فراسنج های اداره  کننده سامانه های حلقه ای آن، عملکرد آن ها در برآورد نحوه توزیع رسوب مخزن سداکباتان مورد بررسی قرار گرفته و در پی آن نیز با استفاده از وایازی خطی و وایازی چند متغیره اقدام به برآورد میزان و نحوه توزیع رسوب مخزن سد نامبرده شده و نتایج بدست آمده با یک دیگر مقایسه و مورد بررسی قرار گرفته اند. پس از تعیین ضرایب (R2) و(RSME)  شبیه شبکه های عصبی مصنوعی برای بررسی و نحوه توزیع رسوب گذاری مخازن سدها به عنوان یکی از دقیق ترین روش ها پیشنهاد می گردد. افزون بر آن، کاربرد وایازی خطی، به دلیل ساز و کار پخش خطا در محاسبات، بر وایازی چند متغیره غیرخطی برتری دارد.

قنات ها یکی از منابع تامین آب مورد نیاز کشاورزی شهر ارسنجان که در 130 کیلومتری شمال شرقی شیراز واقع شده است، می باشند. قنات کتک که مظهر آن در حدود 7.5 کیلومتری غرب شهر ارسنجان واقع گردیده، با میانگین بده 20 لیتر در ثانیه یکی از چهار قنات مهم تامین آب زراعی و باغ های این شهرستان است. در این مطالعه، ویژگی های مربوط به آبدهی، شیب بستر، شیب سطح آب و طول بخش های تره کار و خشکه کار به صورت میدانی پایش شد و امکان ذخیره سازی آب در طول فصل غیر رویشی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده بیانگر آن بودند که با توجه به روش ارایه شده در این مطالعه، قنات کتک با آبدهی نزدیک به 15 لیتر بر ثانیه و شیب بستر 0.0013 قابلیت ذخیره آب را در فصل های غیر رویشی دارد.

پدیده خشکسالی یکی از مهم ترین بلایای طبیعی است که بسیاری از کشورها را تحت تاثیر خود قرار داده و باعث بروز بسیاری دشواری ها از جمله مشکلات اقتصادی، اجتماعی، سیاسی، فرهنگی و غیره شده است. آگاهی از وضعیت خشکسالی، با پیش بینی و پهنه بندی شدت خشکسالی می تواند خطر زیان های ناشی از این پدیده را تا حد شایان توجهی کاهش دهد. هدف از انجام این پژوهش ارزیابی دقت روش های زمین آماری کریجینگ ساده (SK)، کریجینگ معمولی(OK)  و روش عکس فاصله (IDW) با درجات 1 تا 5 در تهیه نقشه شدت خشکسالی های رخ داده در استان فارس در سال 1386 با استفاده از شاخص درصد بارش بهنجار می باشد. نتایج بر اساس معیارRMSE  و MAE نشان دادند که در بین روش های میان یابی ذکر شده، روش کریجینگ ساده (SK)، به دلیل دارا بودن  RMSE و MAE پایین تر (RMSE=11.44 و MAE=6.946) دقیق ترین بوده و به عنوان مناسب ترین روش جهت تهیه نقشه شدت خشکسالی استان فارس در سال 1386 انتخاب می شود. بر اساس نقشه تهیه شده، وضعیت خشکسالی در استان فارس در این سال در دو طبقه شدید و بسیار شدید قرار می گیرد که به ترتیب 21.58 و 78.42 درصد از مساحت کل استان فارس را به خود اختصاص داده داده بود.

مدیریت بهینه طرحهای بزرگ تامین آب به لحاظ اقتصادی ایجاب می کند تا همزمان با اجرا و آماده شدن بخشی از طرح، بهره برداری هم صورت گیرد. این فرایند در طرحهای بزرگ سدسازی امری متداول بوده و موجب می گردد که استفاده موثرتری از سرمایه گذاری های انجام شده به عمل آید. بهره برداری از مخازن چنین سدهایی همزمان با انجام و تکمیل عملیات ساختمانی شرایط خاصی را از نظر بارگذاری بر این طرح ها تحمیل می کند که باید تمهیداتی ویژه در مورد آنها اندیشیده شوند. هنگام ساختن و اجرای سدهای خاکی مقدار قابل ملاحظه ای فشارهای آب منفذی در هسته این سدها ایجاد می شود که عمدتا ناشی از سربارهای مربوط به افزایش ضخامت خاکریزی بوده و بهره برداری همزمان با اجرا موجب می شود که علاوه بر فشارهای منفذی ایجاد شده بر اثر سربارهای خاکریزی، فشارهای منفذی جدیدی ناشی از تراوش و نفوذ آب به داخل سد نیز ایجاد گردد. ممکن است این امر موجب افزایش فشارهای منفذی گردیده و چنانچه انجام آن با مطالعه صورت نگیرد منجر به بروز پدیده شکست هیدرولیکی سد شود. در مقاله حاضر سعی شده است که با استفاده از نرم افزار CA2، فشارهای منفذی ایجاد شده ناشی از دو عامل استمرار عملیات ساختمانی و آبگیری همزمان مطالعه و مورد ارزیابی قرار گیرد. در ادامه با استفاده از داده های جمع آوری شده با کاربرد ابزار دقیق نصب شده در سد کرخه که در شرایط ذکر شده مورد بهره برداری قرار گرفته اند، نتایج بدست آمده مقایسه و مورد قضاوت قرار گرفته اند.

در این پژوهش هیدرولیک جریان در آبگیرهای با آشغالگیر تحتانی به صورت سه بعدی شبیه سازی عددی شده است و برخی فراسنج های مهم این سازه از قبیل ویژگی های شبکه آشغالگیر و بویژه طول خیس شده شبکه آشغالگیر مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. آشغالگیر تحتانی سازه ای است آبی که به منظور فراهم ساختن بازده موثر برای آبگیر های رودخانه ای در مناطق کوهستانی بکار می رود. در این پژوهش با استفاده از توانایی ها و قدرت محاسباتی روش های عددی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) این سازه شبیه شده است. بدین منظور نرم افزار Fluent 6.3.26 و روش احجام محدود، مورد استفاده قرار گرفته اند. آبگیر و آشغالگیر تحتانی شبیه سازی شده بر اساس نمونه فیزیکی ساخته شده به وسیله دوربیر و همکاران (2003)، در دانشگاه صنعتی وین شبیه سازی گردیده است. افزون بر مقایسه نتایج شبیه عددی با نمونه فیزیکی یاد شده، محاسبات تحلیلی دانشمندان در مورد طول خیس شده آشغالگیر نیز با نتایج بدست آمده، مقایسه شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی، دستاوردهای حل تحلیلی و آزمایش های نمونه های فیزیکی بر تطابق چشمگیر پاسخ های روش عددی با واقعیت دلالت دارد. با اجرای دستورهای کار گوناگون، بهینه طول خیس شده آشغالگیر با توجه به شکل مقطع و فاصله گام میله های آشغالگیر بررسی شده است.

در این پژوهش با استفاده از آمار 26 ایستگاه آب سنجی حوضه دز اقدام به تحلیل ایستگاهی و منطقه ای سیلاب با روش گشتاورهای خطی شده است. برای تشخیص مناطق همگن از روش خوشه بندی سلسله مراتبی وارد(Ward)  و برای تعیین تعداد مناطق همگن مناسب از روش تعیین معیار ناسازگاری و ناهمگنی استفاده شد. بر این اساس، تقسیم حوضه به سه منطقه همگن مناسب بنظر می رسد. بر اساس نتایج، منطقهA  نسبت به دو منطقهB  و C معیار نا همگنی بالاتری دارد. در این پژوهش، حساسیت تحلیل به انتخاب رابطه احتمال تجربی به گونه ای مبسوط مورد بررسی قرار گرفت. برای انتخاب بهترین توزیع آماری و رابطه احتمال تجربی در تحلیل ایستگاهی، از روش بهترین برازش و در تحلیل منطقه ای، از روش های معیار بهترین برازش و نمودار گشتاورهای خطی استفاده شد. توزیع لوجستیک تعمیم یافته بیش ترین انتخاب را در تحلیل ایستگاهی دارد. در تحلیل منطقه ای توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته با رابطه احتمال تجربی چگودیف برای منطقه A، توزیع لوجستیک تعمیم یافته با رابطه گرین گورتن برای منطقهB  و توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته با رابطه گرین گورتن برای منطقهC  مناسب ترین توزیع آماری هستند. نتایج تحلیل خطا بین داده های مشاهده ای و محاسبه ای نشان داد که در روش تحلیل منطقه ای محاسبات در دوره های برگشت پایین خطای بیش تری نسبت به دوره های برگشت بالا دارد. توزیع بهنجار بیش ترین خطای محاسباتی را در بین توزیع های آماری در این منطقه دارد. با استفاده از روش وایازی چند گانه، معادله های منطقه ای جهت برآورد در مناطق فاقد آمار تخمین زده شد.

با توجه به اهمیت سر ریز خاکی(fuse plug)  به عنوان یکی از سازه های خاکی مورد استفاده در طرح های آبرسانی و آبیاری، تاکنون پژوهش های گوناگونی به صورت تجربی و فراسنجی به منظور بررسی این نوع سازه ها انجام شده، ولی استفاده از شبیه های عددی در این زمینه، کم تر مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله سعی خواهد شد تا با استفاده از شبیه عددی BREACH که با روشfinite difference ، به حل معادله های هیدرولیک و انتقال رسوب پرداخته شده و زمان شستشوی سرریزهای خاکی خاکی متشکل از بدنه خاکی با هسته رسی قائم و مایل محاسبه گردد. در این بررسی نمودارهای مورد نیاز برای محاسبه زمان شستشوی سرریز خاکی با هسته رسی قائم و مایل ترسیم شده و بهترین نوع سر ریز خاکی به صورت سرریزی باشیب هسته 120 درجه و نسبتm/H  برابر با 4 درصد (m ضخامت هسته و H ارتفاع خاکریز)، انتخاب شده است. به کمک شبیه های عددی BREACH،SEEPW  و شبیهSTABL ، درصد تراکم بهینه برای بدنه سرریز خاکی برابر با 84 درصد بدست آمده است. همچنین، ضمن بررسی تاثیر جنس و دانه بندی مصالح مصرفی در بدنه سرریزهای خاکی در میزان شسته شدگی و خرابی با گذشت زمان، محدوده دانه بندی مناسب برای سرریز خاکی همگن و نا همگن نیز ارایه شده است. گفتنی است که با تحلیل و بررسی تاثیر انواع پوشش شیروانی بدنه سرریزهای خاکی، مشخص شده است که انتخاب پوشش سنگچین در دامنه پایین دست چنین سرریز، نسبت به پوشش گیاهی از وضعیت بهتری برخوردار بوده است.