مهندسی منابع آب
سال:1390 | دوره:4 | شماره:10 |تعداد مقالات:8

در این مقاله با استفاده از یک روش عددی، الگوهای فرسایش و انتقال رسوب در محل تلاقی دو نهر مورد بررسی قرار گرفته اند. برای این منظور از روش حجم های محدود، که یک روش تفکیک سازی پذیرفته شده و کارا در حل معادلات حاکم بر جریان می باشد، استفاده شده است. اثر تلاطم جریان با در نظر گرفتن یک شبیه گردابه - گرانروی در معادلات اندازه حرکت دیده شده است. جفت کردن معادلات حرکت جریان یعنی معادلات پیوستگی و اندازه حرکت در دو جهت و معادله پیوستگی رسوب به صورت کامل و همزمان انجام گرفته است. فرض شده که جریان دو بعدی بوده و انتقال رسوب فقط به وسیله بار کف صورت می گیرد. برای این منظور از رابطه انتقال رسوب گراس برای برآورد بار کف در معادله پیوستگی رسوب استفاده شده است. در این مقاله برای به دست آوردن شار عددی در فصل مشترک بین سلول ها از روش تفکیک تفاضل شار همراه با حل مساله ریمان باکاربرد روش اصلاح شده هارتن- لکس - ون لیر(HLLC)  بهره گیری شده است. تقاطع مورد نظر دارای زاویه 90 درجه بوده که نتایج حاصل از شبیه سازی عددی آن به منظور صحت سنجی شبیه با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شده اند که دقت قابل قبولی را نشان می دهند. الگوی فرسایش در نهر فرعی و ایجاد یک پشته رسوبی در نهر اصلی پایین دست به وسیله شبیه به درستی تشخیص داده می شود. همچنین به منظور انجام یک مقایسه کمی، نتایج حاصل از حداکثر عمق فرسایش، حداکثر ارتفاع پشته رسوبی و حداکثر نفوذ چاله فرسایشی در نهر فرعی با نتایج مربوط به داده های آزمایشگاهی مقایسه گردیده اند.

طراحی آبی صحیح و دقیق سرریزها به عنوان یکی از اجزا اصلی سدها نقش به سزایی در پایداری و ایمنی آنها دارد. تعیین مشخصه های آبی جریان با استفاده از شبیه های فیزیکی مستلزم صرف وقت و هزینه زیاد می باشد. با ارائه روشهای عددی و حل معادلات پیچیده حاکم می توان از شبیه های ریاضی سرریز بهره گرفت. یکی از شبیه های ریاضی جریان، شبیه جریان بالقوه است که با فرض جریان غیر چرخشی، سیال بدون لزجت و غیرقابل تراکم حاصل می گردد. در این تحقیق، با به کارگیری این شبیه و با استفاده از روش اجزا محدود، مشخصات جریان روی سرریز اوجی مورد تحلیل قرار گرفت. مقایسه نتایج حاصل از روش عددی با مقادیر تجربی و بررسی اندازه خطا، نشان دهنده عملکرد مناسب شبیه بود.

زمان پیمایش زیرسطحی در حقیقت همان زمان پاسخ جریان زیرسطحی دامنه های پیچیده نسبت به نفوذ بارندگی می باشد که در تخمین آب نگار جریان زیر سطحی حوضه های آبخیز به کار می رود. بر اساس سازوکار دانی بلاک، جریان زیرسطحی است که سازوکار جریان سطحی و رواناب را در حوضه های آبخیز تعیین می کند. در این تحقیق، تاثیر عواملی همچون ضخامت خاک، ضریب هدایت آبی خاک، شکل و هندسه (شکل مسطحه و میزان انحنای) دامنه های پیچیده بر زمان پیمایش جریان زیر سطحی دامنه های پیچیده مورد بررسی قرار گرفت. به طور کلی، هر چه ضخامت خاک کمتر گردد یا ضریب هدایت آبی خاک کاهش یابد، خاک زودتر اشباع گردیده و زمان پیمایش کاهش می یابد. هرچه میزان همگرایی دامنه ها پیچیده بیشتر گردد، زمان پیمایش کاهش یافته و همچنین هرچه دامنه ها واگراتر گردند، این زمان افزایش می یابد. هرچه انحنای دامنه ها از حالت مقعر به محدب بیشتر گردد، زمان پیمایش دامنه ها افزایش می یابد. در نظر گرفتن شکل و هندسه دامنه ها بین 0.5 تا 2 برابر می تواند زمان پیمایش را افزایش دهد.

هدف از این پژوهش، بررسی تعیین الگوهای توزیع زمانی بارش در چند نمونه اقلیمی فراخشک، خشک، نیمه خشک و نیمه مرطوب ایران (بم، تهران، شیراز و گرگان) می باشد. برای این منظور، ابتدا توزیع فراوانی رگبار از لحاظ تداوم بارش (ساعت)، و همچنین ارتفاع بارش (میلیمتر) تعیین گردید. سپس با در نظر گرفتن سهم بارش های هر ایستگاه در تولید آب قابل ذخیره سالانه، کمترین ارتفاع بارندگی (آستانه) جهت بررسی در تعیین توزیع های زمانی بارش مشخص گردید. این حداقل برای ایستگاه های بم، تهران، شیراز و گرگان به ترتیب7.0 ، 0.5،10.12  و 10.0 میلیمتر به دست آمد که این مقادیر%50 آب آن حوضه را تامین می کنند. در ادامه الگوهای توزیع زمانی بارش در ایستگاه های تحت بررسی با روشهای تجربی هاف و پیلگریم تعیین گردیدند. معادله ریاضی الگوهای توزیع زمانی بارش به صورت میانگین گیری (روش پیلگریم) و احتمالاتی (روش هاف) در مختصات بدون بعد محاسبه گردید. مقایسه مقادیر حاصل از الگوهای پیشنهادی با داده های واقعی نشان داد که روش هاف و الگوهای توزیع زمانی احتمالاتی ارائه شده برای ایستگاه های تحت بررسی نسبت به روش پیلگریم تطابق بیشتری را دارند.

افزایش غلظت گازهای گلخانه ای و افزایش جهانی دما، نشان پر رنگی بر اندازه تولید و ویژگی های فرآورده های کشاورزی خواهد داشت. نشان این دگرگونی ها در کوتاه شدن دوره رشد، افزایش تبخیر- تعرق، افزایش عملکرد و نوسان ارزش خوراکی گیاهان نمایان گردیده است. از جمله روش های پیش بینی دما و بارش در چند دهه آتی، به کارگیری شبیه های گردش همگانی جو (GCM) می باشد. از آن جا که برون داد این شبیه ها نشانگر ویژگی های اقلیمی در پهنه های بزرگ جغرافیایی است، برای به کارگیری آنها در گستره های محلی و حوضه های آبخیز نیاز به کوچک اندازه کردن برون دادها می باشد. در این پژوهش، دو روش ناهمسان برای کوچک اندازه کردن آماری برای برون دادهای شبیه های GCM به کار گرفته و سپس بهترین روش انتخاب شده است. در گام دوم، برون دادهای شبیه گردش همگانی جو ECHAM5 در دو نمایشنامه 20C3M و 1PTO2X برای دوره 1951-2005 کوچک اندازه شدند. پس از آنکه واسنجی ها نشان داد که برون دادهای کوچک اندازه شده شبیه همخوانی بالایی با داده های دیده بانی شده دارند، همان روش کوچک اندازه کردن برای برون دادهای شبیه در دوران 2011-2040 به کار گرفته شد. یافته های پژوهش نشانگر افزایش دمای پهنه مرکزی استان فارس در دوره سی ساله 2011-2040 در سنجش با دوره زمانی گذشته 0.55 درجه سانتی گراد در نمایشنامه 20C3M و 2.35 درجه سانتی گراد در نمایشنامه 1PTO2X می باشد. همچنین اندازه بارش دوره سی ساله آتی در دو نمایشنامه 20C3M و1PTO2X ، یکی پس از دیگری، %14 کاهش و %19 افزایش نشان داد.

در این مطالعه به بررسی رابطه استفاده از روش کم آبیاری با انتخاب الگوی بهینه فرآورده های کشاورزی پرداخته شده است. این روش بطور گسترده ای، بویژه در نواحی مواجه با کم آبی، مورد استفاده قرار گرفته است. واقع شدن شهرستان فسا در اقلیم صحرایی گرم، رخدادن تنش های آبی بیشتر در آن نسبت به سایر مناطق اقلیمی استان فارس، دلیل انتخاب منطقه مزبور برای مطالعه حاضر بوده است. به منظور بیشینه کردن درآمد خالص مزرعه نماینده منطقه مورد مطالعه، از یک الگوی برنامه ریزی غیر خطی مشروط بر توابع واکنش عملکرد فرآورده ها نسبت به آب در فضای سایر محدودیتها، استفاده گردید. نتایج نشان دادند که با اعمال آبیاری کامل به جای کم آبیاری در الگوی جاری، و کاهش سطح زیر کشت تا سطح استفاده از موجودی آب، امکان افزایش درآمد مزرعه نماینده وجود دارد. علاوه بر آن، بسته به شدت بحران و اندازه کمبود آب، نحوه تصمیم گیری برای تعیین راهبرد آبیاری و الگوی کشت در شرایط خشکسالی متفاوت است، به شکلی که اگر کاهش سطح تامین آب به بیش از نصف موجود برسد، اتخاذ راهبرد کم آبیاری بهترین گزینه برای استفاده بهینه از زمین و کمینه آب موجود خواهد بود. در این خصوص، با پذیرش کاهش عملکرد برای بعضی از فرآورده ها، و تغییر الگوی کشت آنها منطبق با درآمد نهایی حاصله از هر واحد مصرف آب، می توان به کمترین کاهش در بازده برنامه ای مزرعه دست یافت.

پژوهش حاضر به منظور بررسی تاثیر آبیاری تکمیلی در مراحل مختلف پدیده شناسی گندم دیم بر زیست توده، عملکرد دانه، وزن هزاردانه و مقدار نیتروژن و پروتئین دانه، در سال زراعی 89-1388 در مزارع شهرستان ابهر در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با چهار تیمار و در سه تکرار اجرا گردید. تیمارهای آزمایشی عبارت از =I1 یک نوبت آبیاری در مرحله خوشه رفتن و مقدار 500 مترمکعب در هکتار،=I2 دو نوبت آبیاری در مراحل خوشه رفتن و دانه بستن، جمعا به مقدار 500 مترمکعب در هکتار، =I3 یک نوبت آبیاری در مرحله دانه بستن به مقدار 500 مترمکعب در هکتار،=I4  تیمار شاهد (بدون آبیاری) بودند. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که اثر تیمارهای آبیاری تکمیلی درمورد صفات زیست توده، عملکرد دانه، وزن هزاردانه در سطح یک درصد و درمورد درصد نیتروژن و درصد پروتئین دانه در سطح پنج درصد، معنی دار بوده است. به طوری که حداکثر مقدار صفات فوق الذکر از تیمار آبیاری تکمیلی در مرحله خوشه رفتن به ترتیب زیست توده 6.889 و عملکرد دانه 2.442 تن در هکتار، وزن هزاردانه 42.32 گرم، مقدار نیتروژن 1.977و پروتئین 11.53 درصد و حداقل مقادیر صفات فوق الذکر از تیمار شاهد (بدون آبیاری تکمیلی) به دست آمد. در گروه بندی، همه این صفات در این تیمار در گروه a قرار گرفت. البته تیمارهای آبیاری تکمیلی دیگر نسبت به تیمار شاهد از وضعیت بسیار خوبی بهره مند بودند. با توجه به نتایج به دست آمده از بررسی صفات کمی و کیفی، در مرحله خوشه رفتن که تقریبا مصادف با اوایل تاثیرات منفی تنش خشکی در شرایط کشت های دیم می باشد، با انجام یک بار آبیاری می توان دست کم محصول را به مقدار 30 درصد افزایش داد.

آب و نیتروژن دو عامل مهم محدود کننده رشد و عملکرد محصولات کشاورزی می باشند. گرچه نیتروژن از عناصر غذایی ضروری گیاهان به شمار می رود، ولی پیامد استفاده بی رویه از کودهای دارای ترکیبات نیتروژنی، به منظور تولید بیشتر فراورده های کشاورزی، در دهه های اخیر، باعث آلودگی محیط زیست شده است. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر تیمارهای آبیاری (40، 60، 80، 100 و 120 درصد نیاز آبی) و مقادیر مختلف نیتروژن (60، 120 و 180 کیلوگرم در هکتار) و بر همکنش آنها بر تجمع نیترات در خاک ناحیه ریشه گاه در کشت گوجه فرنگی، صورت گرفت. پژوهش در مزرعه تحقیقاتی گروه آبیاری و آبادانی دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران (منطقه نیمه خشک واقع در کرج) در یک خاک دارای بافت متوسط رسی و در قالب طرح کرت های خردشده با سه تکرار (تیمارهای آبیاری به عنوان کرت های اصلی و مقادیر کود نیتروژنه به عنوان کرت های فرعی) انجام شد. نتایج تجزیه آماری نشان داد که اندازه آب آبیاری و مقادیر مختلف نیتروژن و همچنین اثر متقابل آنها بر تجمع نیترات در خاک در سطح یک درصد معنی دار بوده است. بیشترین تجمع نیترات در خاک در تیمار 40% نیاز آبی با 180 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و کمترین آن در تیمار 120% نیاز آبی (آبیاری کامل) با 60 کیلوگرم در هکتار به دست آمد. در شرایط آب و هوایی محل آزمایش و رقم گوجه فرنگی مورد بررسی (ارلی اوربانا)، می توان کاربرد 100% نیاز آبی با 120 کیلوگرم نیتروژن در هکتار را جهت تولید حداکثر عملکرد و بهینه ساختن تجمع نیترات در خاک توصیه کرد. دیگر آن که، در صورت نیاز به اعمال کم آبیاری، بایستی کود نیتروژنه کمتری را به کار برد.