مهندسی منابع آب
سال:1391 | دوره:5 | شماره:15 |تعداد مقالات:8

در مناطق کوهستانی بخش قابل ملاحظه ای از ریزشهای جوی به صورت برف است و ارزیابی مقدار کمی این گونه ریزشها بر اساس چگالی و آب معادل برف می باشد. لذا بررسی روشهای نوین و تعیین الگوریتمهای مناسب برای پیش آگاهی و شبیه سازی مقادیر ذخیره برفی حوضه ها ضروری است. در این تحقیق، با به کارگیری شبکه عصبی مصنوعی دو متغیر چگالی و آب معادل برف در حوضه های آبخیز آذربایجان غربی برآورد گردیدند. در طراحی شبکه عصبی مصنوعی از سه متغیر مستقل طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریای نقاط برف سنجی به عنوان عناصر ورودی کمک گرفته شد. شبکه عصبی مصنوعی طراحی شده شامل سه نرون در لایه ورودی، دو نرون در لایه خروجی، 6 تا 18 نرون در لایه (های) میانی و یک یا چند لایه در بخش میانی بود. نتایج نشان دادند که آرایش 2-6-3 نسبت به دو آرایش 2-6-6-3 و 2-6-6-6-3 جواب های مناسب تری داشت، بطوری که در آرایش 2-6-3 پس از 270 تکرار محاسباتی شبکه طراحی شده به همگرایی رسید. با توجه به نتایج حاصل از اجرای آرایش 2-6-3 با تابع محرک لونبرگ مارکوات، شبکه موفق شد تا 92 درصد از تغییرات چگالی و آب معادل برف را بر اساس سه متغیر طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا در سطح حوضه های آبخیز آذربایجان غربی براورد نماید. نتایج مطالعه حاضر در مقایسه با پژوهشهای مشابه موید عملکرد مناسب شبکه عصبی با در نظر گرفتن کمترین عناصر ورودی زودیافت، در برآورد همزمان دو متغیر آبشناسی بود.

شبیه سازی آبشناسی یک ابزار اصلی برای پیش بینی وقایع سیلابی و عکس العمل آبشناسی حوضه های آبخیز برای سناریوهای مختلف مدیریتی می باشد. در این مط العه شبه (GIS-based Flood Hydrograph Modeling) GFHM برای شبیه سازی آبنمای سیل حوضه جعفرآباد با استفاده از زبان شبیه سازی محیط زیستی PCRaster تهیه و توسعه داده شد. شبه GFHM یک شبه آبشناسی توزیعی مکانی و زمانی می باشد. نقشه های کاربری اراضی، نوع خاک، همچنین آمار بارش حوضه آبخیز، داده های اصلی مورد نیاز شبیه می باشند. این شبیه قابلیت شبیه سازی آبنمای های سیلاب را با گامهای زمانی در حد ثانیه و دقیقه داشته، و با توجه به هدف محقق قابل تنظیم می باشد. برای توسعه این شبیه، ابتدا شبیه مفهومی، روشها و روابط مورد استفاده جهت شبیه سازی فرایندهای آبشناسی، فرضیات و محدودیتهای روابط مورد استفاده تدوین گردیدند. این شبیه جهت محاسبه بارش مازاد از روش شماره منحنی سازمان حفاظت منابع ملی، و جهت روند یابی از روش موج جنبشی بهره برد. جهت انجام واسنجی از روش واسنجی دستی استفاده گردید، و دو فراسنج شماره منحنی و ضریب مانینگ واسنجی شدند. از روش یک «فراسنج در هر بار» که یکی از ساده ترین و متعارفترین روشهای تحلیل حساسیت می باشد جهت بررسی تحلیل حساسیت فراسنجها استفاده گردید. به منظور ارزیابی کارایی شبیه در دو مرحله واسنجی و اعتبارسنجی از شاخصهای ارزیابی متعددی بهره وری شد. برای دوره واسنجی متوسط ضریب ناش- ساتکلیف 0.718، و برای دوره اعتبارسنجی 0.777 به دست آمد. اختلاف مرحله زمانی میان آبنمای های شبیه سازی شده و آبنمای های مشاهداتی دلیل اصلی پایین بودن نسبی شاخصهای ارزیابی می باشد.

متخصصین اقلیم شناسی برای بسیاری از مناطق دنیا، کاهش بارندگی و افزایش دما را پیش بینی کرده اند. بنابراین، شناخت تغییرات اقلیم منطقه ای لازمه دستیابی به کشاورزی پایدار می باشد. در این مطالعه، تغییرات میانگین و انحراف معیار میانگین های ماهانه متغیرهای کمینه و بیشینه دما، رطوبت نسبی، سرعت باد، تابش خورشیدی و بارندگی در 5 ایستگاه در محدوده شبکه آبیاری و زهکشی قزوین برای دوره 2069-2040 نسبت به دوره مبنا (1999-1980) مطالعه شدند. به منظور تعیین دامنه این تغییرات، از 5 گروه نمایشنامه تغییر اقلیم استفاده شد. در گروه اول، کلیه نمایشنامه های تغییر اقلیم در کنار یکدیگر مورد بررسی قرار گرفتند. چهار گروه دیگر هر یک شامل یک خانواده از نمایشنامه هایی تغییر اقلیم SRES بودند، که شامل نمایشنامه های Commit، A1B، A2 و B1 می باشند. با استفاده از روش وزن دهی عکس فاصله (IDW)، مقادیر تغییرات هریک از متغیرها تحت نمایشنامه های مختلف و برای هریک از ایستگاههای مطالعاتی تعیین شدند. نتایج نشان از افزایش متوسط کمینه دما به میزان 1.61 درجه، افزایش میانگین بیشینه دما به میزان 1.93 درجه، کاهش متوسط رطوبت نسبی به میزان 2%، کاهش متوسط سرعت باد به میزان 1% و کاهش متوسط بارندگی به میزان 2% داشتند. تغییر قابل توجهی در متوسط تابش خورشیدی مورد انتظار نیست، ضمن این که روند منظم و مشخصی در دگرگونی این متغیرها در ماههای مختلف سال قابل تشخیص نبود. همچنین، مشاهده گردید که انحراف معیار میانگین های ماهانه کلیه متغیرها بطور متوسط دچار افزایش خواهد گردید، و این افزایش برای دو متغیر بیشینه دما و بارندگی بیشتر از سایر متغیرها برآورد گردید.

هدایت آبی اشباع خاک (ks)، از ویژگی های مهم فیزیکی خاک است که اطلاع از تغییرات مکانی و زمانی آن برای بهینه سازی مدیریت آب و خاک بسیار ضروری می باشد. در این پژوهش چهار روش صحرایی اندازه گیری ks شامل روش های استوانه های دوگانه، تک استوانه، نفوذسنج گلف و نفوذسنج مکشی در مزرعه ای با خاک لومی متوسط در دانشگاه شهرکرد مقایسه شدند. میانگین ارتفاع آب در روش های استوانه های دوگانه و تک استوانه در طول آزمایش ها برابر با 11 سانتی متر بود و در روش نفوذسنج گلف دو عمق ثابت 11 و 19 سانتی متر به ترتیب در هر چاهک اعمال شدند و آزمایش ها با روش نفوذسنج مکشی در پنج مکش 15-، 10-، 6-، 3- و 1- سانتی متر به انجام رسیدند. میانگین ks اندازه گیری شده با روش های استوانه های دوگانه، تک استوانه، نفوذسنج گلف و نفوذسنج مکشی به ترتیب برابر با 0.300، 0.246، 0.011 و 0.295 سانتی متر بر دقیقه بود. همچنین، تحلیل آماری نتایج با آزمون چند دامنه ای دانکن نشان داد که به جز روش نفوذسنج گلف، بین سه روش دیگر در سطح احتمال 1 درصد اختلاف معنی داری وجود نداشت. دلیل اصلی تفاوت بسیار زیاد ks حاصل شده در روش نفوذسنج گلف با سایر روش ها وجود یک لایه سخت با نفوذپذیری کم در عمق 25 تا 30 سانتی متر از سطح زمین بود.

هدف این مطالعه شناسایی مهمترین راهکارهای موثر در بهبود مدیریت منابع آب از دیدگاه آب بران در شبکه آبیاری دشت قزوین بود. در این تحقیق از روش توصیفی- همبستگی استفاده شد. حجم نمونه با استفاده از رابطه کوکران 127 نفر تعیین گردید. روایی ابزار تحقیق با استفاده از نظرات استادان و کارشناسان بررسی، اصلاح و تایید گردید. برای تعیین پایایی پرسشنامه از آزمون راهنما با 15 نفر از اعضای جامعه آماری استفاده شد. با استفاده از نرم افزار SPSS مقدار کرونباخ آلفا برای پرسشنامه 0.92 به دست آمد، که نشان دهنده پایایی بسیار مناسب سوالهای پرسشنامه بود. نتایج نشان دادند که مهمترین راهکارهای موثر در بهینه سازی مدیریت منابع آب وجود قانون قوی در جلوگیری از حفر بی رویه چاههای آب، و اطلاع رسانی فنی و ترویجی در جهت جلوگیری از حفر چاههای غیر مجاز می باشد. نتایج تحلیل عاملی نیز چهار عامل اصلاح نظام قیمت گذاری و آموزش، توسعه مشارکت همه جانبه کشاورزی، کاهش دیوان سالاری، بهبود دانش و فن، اطلاع رسانی و نظارت را شناسایی کرد. این مولفه ها در مجموع بیش از 60 درصد از کل تفاوت را تبیین کردند، که مولفه اصلاح نظام قیمت گذاری و آموزش مهمترین مولفه موثر شناخته شدند.

نفوذ آب از زیرسازه هایی که بر روی خاکهای تراوا بنا می شوند یکی از عوامل ایجاد ناپایداری آنها می باشد. این ناپایداری ها عمدتا به علت توسعه زیر فشار، فرسایش تدریجی درونی مصالح پی، و وقوع پدیده جوشش رخ می دهد. لذا، محاسبه فشار وارده به سطح تماس سازه با پی و نیز شیب آبی خروجی در پایین دست این گونه سازه ها ضروری است. از جمله اقداماتی که برای جلوگیری از پدیده زیرشویی، کاهش شیب خروجی و همچنین بده نشت از زیرسازه های آبی صورت می گیرد، احداث دیواره های آب بند می باشد.، از این رو تحقیق حاضر با استفاده از نرم افزار seep/3D که از روش اجزاء محدود به بررسی و محاسبه نشت می پردازد. بیش از 1000 شبیه تهیه و تاثیر شمار، موقعیت و طول پرده های آب بند بر بده نشت، فشار برکنش و شیب آبی خروجی در نقاط کلیدی پی با رسم نمودارهای مختلف بررسی گردیدند، و پایداری کلی سد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان دادند که استفاده از دو پرده آب بند، یکی برای مهار کردن زیر شویی در پایین دست (پنجه)، و دیگری برای مهار کردن بده نشت و تعدیل افزایش فشار برکنش ناشی از نصب پرده در پنجه، در بالا دست (پاشنه) نتیجه ای قابل قبول به دست خواهد داد. علاوه بر آن، منحنی های به دست آمده به طراح این امکان را می دهند که دشواری های نشت را بدون نیاز به برنامه رایانه ای پیش بینی کرده، و ویژگی های جریان مورد نظر خود را به دست آورده، با صرف کمترین زمان طراحی بهینه را انجام داده، و سریعا تصمیم بگیرد.

به منظور بررسی اثرات پستی و بلندی و سفره آب زیرزمینی بر تحول خاکها، منطقه دشت ارژن با وضعیت رطوبتی خاک زریک و وضعیت حرارتی مزیک انتخاب گردید. ابتدا با استفاده از عکسهای هوایی و نقشه های پستی و بلندی، موقعیت و وضعیت تقریبی منطقه مشخص شد. سپس یک مقطع طولی و یک مقطع عرضی در نظر گرفته شد و جمعا 6 خاکرخ در منطقه حفر گردید، که از آنها، 4 خاکرخ به عنوان خاکرخ های شاهد منطقه انتخاب شدند. نتایج تشریح خاکرخ و مطالعات صحرایی نشان دادند که در گیتاشناسی رسوبات آبرفتی- واریزه ای بادبزنی شکل خاکها در راسته های انتی سول و اینسپتی سول، و در گیتاشناسی های دشتهای دامنه ای و اراضی، پست خاکها در راسته اینسپتی سول جای می گیرند. از نظر خصوصیات فیزیکو- شیمیایی نیز تفاوتهای قابل توجهی در نوع بافت، میزان و ژرفا شستشوی آهک، مواد آلی، درصد رطوبت اشباع، PH، EC و CEC دیده شد. از مهمترین فرایندهای خاکسازی در این منطقه می توان به تجمع مواد آلی در سطح خاک، و تشکیل افق های کمبیک و کلسیک اشاره کرد. در این منطقه، به دلیل کشت کار بی رویه، شرایط رنگ و ضخامت برای تشکیل اپی پدون مالیک تامین نگردید، که می توان آن را یک تهدید جدی برای خاکهای ایران قلمداد کرد؛ یعنی، به دلیل فرسایش زیاد و کشاورزی ناپایدار، خاکها به تدریج از راسته مالی سول به اینسپتی سول تبدیل می شود. نتایج کانی شناسی نیز نشان دادند که در این منطقه میزان اسمکتیت نسبت به کانیهای دیگر برتری نسبی دارد، و پس از آن کائولینیت، ایلیت و کلریت در مراتب بعدی قرار می گیرند. علت بیشتر بودن اسمکتیت نسبت به سایر کانیها را می توان احتمالا به زیاد بودن آن در مواد مادری، و تبدیل ایلیت به اسمکتیت نسبت داد.

سرریزهای پلکانی سازه هایی سودمندند که در مهارکردن سیلاب به منظور استهلاک کارمایه و کاهش ابعاد حوضچه آرامش پایین دست سرریز به کار می روند. سازگاری این سازه با ساز و کار بتن غلتکی و روشهای احداث تورسنگ، و همچنین قطعات بتن از پیش ساخته، باعث کاربرد وسیع آن شده است. شبیه سازی هیدرولیکی شکل خاصی از شبیه سازی فیزیکی است که با استفاده از شبیه مقیاس دار برای شبیه سازی جریان به کار می رود. از مزیتهای این شبیه، توانایی بالقوه آن در شبیه سازی جریانهای پیچیده است. در این تحقیق، با استفاده از شبیه سازی فیزیکی در یک نهر پایه دار، 1 شبیه با شیب پایین دست 1: 0.7 (عمودی به افقی) ساخته شد. تاج سرریز از نوع منحنی پیوند با معیار WES و تعداد پلکانها 6 عدد بود. در ادامه، با تغییر در شمار پلکانها با روش نصف کردن فاصله بین هر دو پلکان، در یک سومهای مختلف از طول سرریز (ابتدایی، میانی، و انتهایی) و انجام آزمایشها اثر هر یک از این انواع تغییرات در میزان اندازه استهلاک کارمایه تعیین شد. در کل 6 شبیه مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. بر پایه دستاوردهای به دست آمده از آزمایشها، بیشترین مقدار افت در تشریح شبیه رخ می دهد. پس از آن شبیه سازی ریاضی با کاربرد نرم افزار Flow3d-10 انجام شد و نتایج شبیه فیزیکی مورد تایید قرار گرفت.