مهندسی منابع آب
سال:1394 | دوره:8 | شماره:27 |تعداد مقالات:8

بررسی روند تغییرات کیفیت آب زیرزمینی و مدیریت پایدار منابع آب در دشتها از اهمیت فراوانی برخوردار است. با توجه به اهمیت اطلاع از وضعیت کیفیت آبهای زیرزمینی، وقت گیر بودن و هزینه بر بودن اندازه گیری فراسنجهای کیفی این منابع استفاده از تخمینگرهای مرسوم و یافتن روشی برای تخمین یک فراسنج با استفاده از دیگر فراسنجهایی، که برداشت آنها کم هزینه تر است، ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش از اطلاعات برداشت شده از 94 حلقه چاه در دشت دزفول شامل فراسنجهای (SAR، Na، Ca، TDS، EC و TH) برای بررسی وضعیت کیفی آبهای زیرزمینی دشت مزبور، و انتخاب بهترین روش زمین آماری برای تخمین فراسنجهای مورد مطالعه، استفاده شده است. مطابق با نتایج روش کوکریجینگ با شبیه نیم تغییرنما و نیم تغییرنمای گوسین، با توجه به معیارهای ارزیابی ضریب همبستگی (R2)، میانگین خطای مطلق بهنجار (NMAE)، و ریشه میانگین مربعات خطای بهنجار (NRMSE)، به عنوان بهترین روش زمین آماری برای پهنه بندی کیفی دشت دزفول انتخاب، و در ادامه اقدام به پهنه بندی فراسنجهای کیفی مکان مزبور شده است. نتایج حاصل از رسم نقشه های پهنه بندی فراسنجهای مورد مطالعه حاکی از وضعیت نامطلوب کیفی منابع آب زیرزمینی در قسمتهای جنوب شرقی و شرقی دشت می باشند.

هدف از انجام این تحقیق بررسی وضعیت بهره برداری از منابع آب زیرزمینی، بررسی وضعیت کمی و کیفی این منابع و ارائه راهکارهای اجرایی برای بهره وری پایدار از منابع آب زیرزمینی بوده است. نتایج این تحقیق نشان دادند که سطح آب زیرزمینی در دشت مه ولات از سال آبی 74-73 تا 87-86 (در یک دوره 14 ساله)، بطور متوسط سالانه 1.35 متر افت داشته است. تخلیه کل سالانه آب زیرزمینی از چاهها و کاریزها 254 میلیون مترمکعب، تغذیه سالانه دشت 157 میلیون مترمکعب، و کمبود آبخوان 97 میلیون مترمکعب بوده است. تجزیه شیمیایی 48 نمونه آب چاه و 3 نمونه آب کاریز نشان داد که از شمال شرقی دشت به طرف حاشیه های آن EC از حدود 0.17 تا بیش از 1.5 زیمنس بر متر افزایش یافته و شوری، نسبت جذب سدیم، و درصد سدیم بیشتر نمونه ها برای آبیاری مناسب نیستند. مهمترین راهکارها جهت بهره وری پایدار از منابع آب زیرزمینی عبارتند از: جلوگیری از افزایش غیر مجاز ساعات کار کرد چاهها (حجم اضافه برداشت سالانه از این چاهها 121 میلیون مترمکعب بوده است)، توسعه روشهای نوین آبیاری، از جمله آبیاریهای تحت فشار و سطحی بهینه، برای افزایش بازده کاربرد آب در کشتزارها، کاهش پهنه زیرکشت محصولات زراعی و باغی به یک سوم سطح کنونی، خریداری و مهر و موم چاههای دارای رسانایی کهربایی بیش از 0.75 زیمنس بر متر به وسیله دولت، و تجهیز چاههای برقی منطقه به ثبت کننده های هوشمند حجم آب بهره برداری شده و نظارت بر آن.

محدودیت منابع آب در کشور باعث شده است تا بهره وری از منابع آب نامتعارف بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. استان اصفهان در حوضه آبخیز گاوخونی از مناطقی است که پهنه های گسترده ای از آبهای شور و لب شور سطحی و زیرزمینی در آن جریان داشته، و تخلیه پساب شهری و صنعتی به چالش اصلی بهره برداری از آب در منطقه مزبور مبدل شده است. در این تحقیق اثر کیفیتهای مختلف آب بر عملکرد گیاه جو و اجزاء آن در برخوار اصفهان با سه تیمار آب چاه، پساب و مخلوط آب شور چاه و پساب به ترتیب با رسانایی کهربایی (هدایت الکتریکی) 7، 1.4 و 4 دسی زیمنس بر متر در سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که اثر کیفیت آب آبیاری بر عملکرد و تمامی اجزاء عملکرد به جز ارتفاع گیاهی در سطح احتمال 5 درصد معنی دار بوده است. همچنین، از نظر عملکرد دانه، وزن خشک کل گیاه، وزن هزار دانه، سطح برگ، طول برگ، تعداد دانه در سنبله و ارتفاع سنبله بیشترین عملکرد مربوط به پساب بوده، و پساب مخلوط با آب چاه از نظر عملکرد و اجزاء عملکرد در مرحله بعدی قرار داشته است. پایش دوره ای منابع خاک باید برای مهار کردن میزان آلودگی در اراضی تحت آبیاری با آب نامتعارف انجام شود.

آبشکن و صفحات مثلثی شکل از جمله سازه هایی می باشند که با انحراف جریان فرساینده از قوس بیرونی رودخانه به طرف مرکز آن، فرسایش ساحل بیرونی رودخانه را مهار کردن می کنند. در این مطالعه به بررسی الگوی فرسایش و رسوبگذاری در اطراف سازه های آبشکن و صفحه مثلثی شکل، و مقایسه آنها با یکدیگر در قوس ملایم 90 درجه پرداخته شده است. لذا، در این تحقیق، صفحه مثلثی شکل و آبشکن بازاء طول موثر یک پنجم عرض مجرا (14 سانتیمتر) و تحت شرایط هیدرولیکی متفاوت (اعداد فرود 0.194، 0.214، 0.233 و 0.253) مورد آزمایش قرار گرفتند. در همه آزمایشها تک صفحه مثلثی شکل با زاویه 30 درجه نسبت به ساحل بالادست، و آبشکن با زاویه 90 درجه و در موقعیت بیشترین عمق آبشستگی قوس 90 درجه ملایم، یعنی زاویه 72 درجه نصب گردیدند. نتایج این تحقیق نشان دادند که، بطور متوسط، حداکثر عمق فرسایش صفحه مثلثی شکل و آبشکن به ترتیب 0.55 و 1 برابر طول موثر سازه بوده، و متوسط فاصله حداکثر عمق فرسایش سازه های آبشکن و صفحه مثلثی شکل از ساحل بیرونی به ترتیب 1 و 1.4 برابر طول موثر سازه است. در ضمن، میانگین فاصله پشته رسوبگذاری شده از ساحل بیرونی برای سازه های آبشکن و صفحه مثلثی شکل به ترتیب 0.34 و 0.1 برابر طول موثر سازه می باشد.

آبخوانهای کربناته در مقیاس جهانی از مهمترین منابع تامین کننده آب می باشند. ارزیابی آسیب پذیری و تهیه نقشه پهنه بندی خطر، راهکاری مهم در مدیریت منابع آب کارست به شمار می روند. گاهی به دلیل نازک بودن ضخامت خاک، جریان متمرکز در اپی کارست، و تغذیه نقطه ای از طریق حفره های بلعنده نسبت به آلودگیها آسیب پذیرترند. هدف از این پژوهش، تهیه نقشه آسیب پذیری آبخوان حوضه بقیع نیشابور در برابر انتشار آلودگی با استفاده از دو شبیه COP و PaPRIKa و ارائه راهکارهای مدیریتی برای حفظ این منابع است. فراسنجهای مربوط به هر دو روش مذکور در محیط نرم فزار GIS تعیین، و بعد از یکسان سازی مقیاس و ترکیب لایه ها، فراسنجها بر طبق جداول یک و دو ارزش گذاری شده و در نقشه آسیب پذیری هر دو روش به دست آمد. در نهایت، نتایج مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند. بر پایه نتایج به دست آمده باکاربرد روش PaPRIKa، منطقه مورد مطالعه از نظر میزان آسیب پذیری به سه رده خیلی زیاد، زیاد و متوسط پهنه بندی گردید، که به ترتیب 8.9 درصد، 63.8 درصد 27.2 درصد از مساحت منطقه را در برگرفته اند. نتایج نشان دادند که شاخص COP برای منطقه مورد مطالعه بین 0.5 تا 12 متغیر می باشد، بنابراین محدوده مورد مطالعه از نظر آسیب پذیری به چهار رده مختلف پهنه بندی گردیدکه عبارتند از: آسیب پذیری زیاد، متوسط، کم و خیلی کم، که به ترتیب 9.8 درصد، 50 درصد، 25.6 درصد و 14.6 درصد از مساحت منطقه را در بر گرفته اند.

از شبیه سازی مونت کارلو به خوبی برای تولید گروه داده هایی که از توزیعی مشخص پیروی می کنند استفاده می شود. با این حال، تولید داده های همبسته تنها برای توزیعهای خاص (بهنجار دو- متغیره) امکان پذیر است، در حالی که در پاره ای از مواقع، همچون تحلیل فراوانی منطقه ای، پرداختن به توزیع های غیربهنجار مورد نیاز است. برای حل مساله مزبور، در این مقاله استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان روش ابتکاری پیشنهاد گردیده است. برای تطابق الگوریتم ژنتیک با مساله در دست بررسی، به جای تلاقی دو کروموزوم از دست کاری در هر کروموزوم استفاده شد، زیرا قرارگیری مقادیر در یک گروه زمانی به گونه ای است که تکرار اعداد مجاز نبوده، و تمامی اعداد باید در یک گروه مورد استفاده قرار گیرند. این شیوه برای یک متغیر تصادفی انجام گرفت و نشان داده شد که الگوریتم ژنتیک منجر به پاسخهای چندگانه می گردد، در حالی که در روش مونت کارلو، تنها پاسخی یکتا به دست می آید. با ارائه تابع هدف مناسب، روش پیشنهادی برای توزیعهای دو- متغیره نیز به کار رفت و شمول گسترده تر پاسخها در مقایسه با روش مونت کارلو (تنها برای توزیعهای بهنجار) ارایه شد. دلیل گستردگی پاسخ در روش پیشنهادی به این حقیقت باز می گردد که یک گروه زمانی را می توان به چندین شیوه گوناگون مرتب کرد که بتواند با یک گروه زمانی ثابت ضریب همبستگی یکسان را تولید کند. نشان داده شد که هرچه ضریب همبستگی کمتر باشد، شمار حالتهای گوناگون افزایش می یابد.

با توجه به کمبود ایستگاههای آبسنجی در بیشتر حوضه های آبخیز کشور، توسعه روشهایی که بتوانند آبدهی را در مقیاس زمانی روزانه براورد کنند، از موارد ضروری است که به بهبود اطلاعات مورد نیاز برای اهداف مدیریتی مرتبط با منابع آب منجر می گردد. این روشها معمولا از بارش به عنوان ورودی شبیه های آبشناسی استفاده می کنند. جهت اندازه گیری بارش به عنوان متغیر اصلی در براورد رواناب، می توان از الگوریتم های ماهواره ای، که دارای پوشش زمانی و مکانی مناسبی می باشند، استفاده کرد. شبیه های متعددی برای تخمین بده ارائه شده اند، که در این بین IHACRES یکی از انواع ساده آنهاست، که در آن تنها از داده های بارش و دما برای به دست آوردن رواناب استفاده می شود، بنابراین، در تحقیق حاضر ابتدا شبیه سازی جریان روزانه رود ساروق چای از حوضه آبخیز زرینه رود باکاربرد شبیه IHACRES و داده های زمینی روزانه بارش، دما و آبدهی برای سالهای 1367 تا 1387 انجام شد، و شبیه در دو دوره واسنجی و صحت سنجی گردید. سپس جهت ارزیابی کارایی الگوریتم های بارش ماهواره ای در شبیه سازی بده، که هدف این تحقیق است، داده-های ماهواره ای روزانه سه الگوریتم PERSIANN، TMPA-3B42V7 و CMORPH در فاصله سالهای 1382 تا 1387 به عنوان ورودی شبیه واسنجی شده مزبور مورد استفاده قرار گرفت. با در نظر گرفتن ضریب همبستگی CC، و شاخصهای خطای RMSE، MAE و RBias برای ارزیابیها، نتایج گویای توانایی بالاتر الگوریتم TMPA-3B42V7در شبیه سازی رواناب حوضه نسبت به دو الگوریتم دیگر می باشد.

جریان غلیظ به علت تفاوت چگالی با سیال محیطی به وجود می آید. این تفاوت جرم حجمی می تواند ناشی از ذرات جامد نامحلول، مواد محلول، تفاوتهای دمایی و ... باشد. پرشهای آبی ایجاد شده در جریانهای غلیظ، نقش مهمی در تغییرات خصوصیات کیفی جریان غلیظ، و همچنین سیال محیطی (همانند دریاچه ها و مخازن سدها) دارند. در این تحقیق، با استفاده از تحلیل ابعادی و نظریه خود تشابهی ناقص، چنین پرشهایی مورد مطالعه قرار گرفته، و معادله ای جدید جهت محاسبه نسبت عمقهای مزدوج پرش به دست آمده است. به منظور بررسی کارایی این معادله، از نتایج مجموعه ای از آزمایشها، که جهت هر دو نوع بستر صاف و زبر صورت پذیرفته است، کمک گرفته شد. نتایج آزمایش، نشان دهنده دقت و کارایی مناسب معادله جدید به دست آمده نسبت به معادله سنتی می باشند. به عبارت دیگر، نشان داده شده است که نمی توان از تاثیر اختلاط سیال محیطی با جریان غلیظ، و همچنین از تاثیر زبری بستر بر مقدار نسبت عمقهای مزدج پرش، حتی در مقادیر کوچک، صرف نظر کرد.