مهندسی آب
سال:1389 | دوره:1 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

اندازه گیری ضریب یکنواختی عموما با انجام آزمایشات صحرایی در زمین های بدون پوشش گیاهی صورت می پذیرد، حال آنکه پوشش گیاهی تاثیر معنی داری بر یکنواختی پخش آب در خلال آبیاری دارد. در تحقیق حاضر، به منظور بررسی تاثیر تراکم پوشش گیاهی گندم بر ضریب یکنواختی توزیع آب، پس از آنالیز داده های آماری توسط نرم افزارSPSS14 ، یک رابطه منطقی بین ضرایب یکنواختی در سه تراکم مختلف (160، 180 و 200 کیلوگرم در هکتار) و آرایش های مختلف آبپاش ژاله 3 (مربعی، مثلثی و مستطیلی) و همچنین ارتفاع های مختلف گیاه (30، 45 و 60 سانتیمتر) ارائه گردید. نتایج حاصل از اجرای این طرح نشان داد که مقدار ضریب یکنواختی در آرایش مثلثی (cu=90.86) برابر با 3.4 درصد از ضریب یکنواختی در آرایش مستطیلی (cu=87.87) بیشتر بوده و آرایش مربعی (cu=58.91)، برابر با 4.22 درصد از آرایش مستطیلی بیشتر است. لذا کمترین ضریب یکنواختی مربوط به آرایش مستطیلی می باشد. همچنین، مشخص گردید که با افزایش ارتفاع گیاه گندم ضریب یکنواختی افزایش می یابد و این افزایش به صورت غیرخطی می باشد و در ارتفاعات بیشتر گیاه گندم (از 45 تا 60 سانتیمتر) درصد افزایش ضریب یکنواختی بیشتر می شود. در کلیه آزمایشات انجام گرفته هنگامی که آب جمع شده در ظروف اندازه گیری با هم مقایسه گردید مشاهده شد که درصد ضریب یکنواختی با افزایش تراکم پوشش گیاهی افزایش می یابد، به طوری که ضریب یکنواختی توزیع آب در تراکم 180 کیلوگرم در هکتار (cu=90.01)، 3.11 درصد از تراکم 160 کیلوگرم در هکتار (cu=87.29) بیشتر بوده و ضریب یکنواختی در تراکم 200 کیلوگرم در هکتار (cu=93.01) به مقدار 6.55 درصد از تراکم 160 کیلوگرم در هکتار بیشتر است. همچنین، از مقایسه تاثیر سه عامل آرایش آبپاش ها، ارتفاع گیاه و تراکم پوشش گیاهی در واحد سطح بر ضریب یکنواختی می توان چنین نتیجه گیری کرد که عامل آرایش آبپاش ها تاثیر بیشتری نسبت به دو عامل دیگر بر ضریب یکنواختی داشته و میزان تراکم پوشش گیاهی در واحد سطح در مرحله دوم تاثیرگذاری بوده و کمترین تاثیر مربوط به عامل ارتفاع گیاه می باشد.

دو مشکل اساسی و مشترک موجود در اکثر سیستم های آبی خورندگی و رسوب گذاری می باشند، که باعث بروز مشکلاتی در قسمت هایی از سیستم های آبی می شوند. بنابراین، باید برنامه دقیقی برای کنترل وضعیت آب از لحاظ خورندگی و رسوب گذاری وجود داشته باشد. در این مقاله ابتدا شاخص های لانژیله و ریزنر جهت بررسی این دو پدیده معرفی شده اند. سپس به بررسی میزان این دو شاخص در آب رودخانه کارون در بازه شوشتر - اهواز طی سال های 82، 83 و 84 پرداخته شده است. بدین منظور از آمار و اطلاعات چهار ایستگاه هیدرومتری شوشتر، عرب حسن، ملاثانی و اهواز که مستقیما در حریم رودخانه کارون احداث شده اند استفاده گردیده است. نتایج بدست آمده گویای این امر است که مقادیر شاخص های لانژیله و ریزنر در ایستگاه های مختلف تغییرات قابل ملاحظه ای نداشته و تقریبا این مقادیر برای شاخص لانژیله در حدود 0.3 تا 0.4 و برای شاخص ریزنر در حدود 7 می باشد که نشانگر این امر است که آب رودخانه کارون در این بازه نسبتا خورنده و کمی رسوب گذار می باشد.

رودخانه شیرین دره واقع در استان خراسان شمالی، نقش مهمی در تامین آب منطقه دارد. با توجه به اهمیت رودخانه مذکور، در تحقیق حاضر سعی شد با استفاده از مدل ریاضی HEC-RAS به بررسی وضعیت فرسایش و رسوب گذاری رودخانه شیرین دره پرداخته شود. بدین منظور برای شبیه سازی هیدرولیک جریان رودخانه از آمار سیلاب 38 ساله اندازه گیری شده در ایستگاه هیدرومتری قتلیش واقع بر روی رودخانه شیرین دره استفاده گردید. سپس مدل HEC-RAS برای دبی 25 ساله (284.8 مترمکعب در ثانیه) اجرا گردید. بعد از کالیبره کردن مدل، نتایج حاصل از آن برای اجرای هیدرولیک رسوب رودخانه مورد استفاده قرار گرفت. برای مدلسازی رسوب رودخانه 19 نمونه رسوب در طول رودخانه (به طول 39 کیلومتر) جمع آوری گردید. با شبیه سازی هیدرولیک جریان و رسوب، ظرفیت انتقال رسوب رودخانه در مقاطع مختلف رودخانه محاسبه گردید. مقایسه بین نتایج بدست آمده و داده های اندازه گیری شده نشان می دهد، معادله لارسن با داشتن خطای کمتری برآورد قابل قبول تری نسبت به سایر معادله ها داشته است. بر این اساس پیشنهاد می شود جهت شناخت پتانسیل میزان انتقال رسوب از این مدل در مناطق مختلف رودخانه استفاده شود. همچنین برای بررسی وضعیت فرسایش و رسوب گذاری رودخانه از معیار شیلدز و هالستروم استفاده شد. نتایج تحقیق نشان می دهد، وضعیت هیدرولیکی جریان در طول رودخانه به گونه ای است که تمامی مقاطع رودخانه در وضعیت فرسایش می باشد.

امروزه مطالعات و بررسی های فراوانی در مورد کیفیت آب های زیرزمینی و پیشگیری از آلودگی این منابع در اکثر کشورها صورت گرفته است. این در حالیست که مشخص شده است کیفیت آب های زیرزمینی دارای مقیاس مکانی و زمانی بوده و نمی توان آن را در طول زمان و مکان ثابت فرض کرد. در تحقیق حاضر به بررسی روش های میانیابی جهت پیش بینی اسیدیته آب های زیرزمینی دشت نیشابور در سال آبی 86-87 واقع در استان خراسان رضوی پرداخته شده است. از آنجا که آمار کلاسیک قادر به در نظر گرفتن توزیع مکانی پارامترهای کیفیت آب های زیرزمینی نیست، از روش زمین آماری کریجینگ (Kriging) و با استفاده از نرم افزار GS+ به عنوان تکنیکی برای این هدف استفاده شده است. برای بررسی خطای میانیابی از تکنیک اعتبارسنجی حذفی و جهت مقایسه آماری مدل از میانگین خطای انحراف (MBE) و میانگین خطای مطلق (MAE) استفاده گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که مقدار MBE تخمینگر برابر 0.002 و مقدارMAE ، برابر 0.18 بوده که حاکی از دقت مناسب در برآورد می باشد. همچنین، واریوگرام مدل کروی به عنوان بهترین مدل برازش شده به ساختار فضایی داده ها تعیین گردید که با استفاده از پارامترهای مدل، نقشه های پهنه بندی مکانی اسیدیته دشت در محیطGIS  ترسیم، و به صورت لایه های اطلاعاتی بدست آمد.

اثرات تغییر اقلیم بر الگوی ذوب برف و به دنبال آن تغییر در توزیع زمانی جریان، در مدیریت منابع آب رودخانه های با رژیم برفی بسیار حایز اهمیت است. در این بررسی با استفاده از مدل ذوب برف SRM و همچنین مدل جهانی تغییر اقلیم ECHAM4 با فرض دو سناریوی تغییر اقلیم A وB ، پیش بینی توزیع زمانی جریان رواناب ناشی از ذوب برف برای نیم قرن آینده شامل دو دوره 25 ساله از سال 2000 تا 2050 در حوضه کارون انجام گردید. نتایج این تحقیق نشان می دهد که زمان حداکثر جریان از بهار به زمستان انتقال خواهد یافت. پیش بینی می شود که در این حوضه دبی زمستان با افزایش حدود 10 درصدی، دبی بهار با کاهش و دبی تابستان با کاهش نسبی روبرو گردد. دبی پاییز نیز بدون تغییرات قابل ملاحظه جریان خواهد یافت.

کمبود منابع آب و رقابت فزاینده بخش های مختلف برای آب، میزان آب موجود برای آبیاری محصولات کشاورزی را کاهش می دهد. از طرفی محدودیت منابع آب و خاک به دلیل موقعیت جغرافیایی و اقلیمی کشور از یک سو و ضرورت تحقق پذیری آرمان خودکفایی در امور زیربنایی از سوی دیگر، موجبات بهره برداری بهینه از منابع آب و خاک موجود در سطح کشور را امری اجتناب ناپذیر می سازد، لذا مدیریت کارآمد آب برای تولید گیاهان زراعی در مناطق کم آب مستلزم به کارگیری روش های موثر است. این تحقیق جهت حداکثر نمودن سود، تخمین آب مورد نیاز در دوره های زمانی مختلف، بهینه کردن الگوی کشت و افزایش بهره وری مصرف آب در سطح زیر کشت 16000 هکتار از اراضی شبکه آبیاری عقیلی - گتوند انجام گرفت که برای نیل به اهداف فوق از تلفیق یک مدل بیوفیزیک (برآورد نیاز آبی) و یک مدل اقتصادی (برنامه ریزی خطی) استفاده گردید. اطلاعات مورد نیاز مدل جمع آوری و مدل نیاز آبی را محاسبه و میزان خالص آب مورد نیاز گیاهان زراعی را متناسب با خصوصیات گیاه و اقلیم منطقه و نوع خاک و با منظور نمودن راندمان آبیاری 45 درصد برآورد نمود. آب مورد نیاز برای هر یک از گیاهان زراعی در هر ماه از فصل رشد به عنوان یک محدودیت همراه با دیگر محدودیت ها (سطح زیر کشت، آب، نیاز غذایی منطقه، سیاست گذاری دولت و ...) به عنوان ورودی مدل برنامه ریزی خطی منظور گردید. نتایج نشان داد که الگوهای کشت موجود بهینه نبوده و با بهینه سازی آن از طریق تغییر درصد ترکیب کشت گیاهان زراعی در اراضی موجود و همچنین افزایش ذخیره آب می توان اراضی دیم را تبدیل به اراضی فاریاب نمود و توامان موجب دست یابی به سود اقتصادی قابل توجه به مقدار 38516000000 ریال گردید.

رودخانه ها از اصلی ترین و در دسترس ترین منبع های تامین آب برای مصارف گوناگون می باشند، لذا بررسی شرایط هیدرولیکی و رسوبی رودخانه ها از اهمیت به سزایی برخوردار است و ضرورت انجام آن کاملا احساس می شود. با عنایت به روند پیچیده رسوب گذاری و فرسایش در رودخانه کارون و اهمیت زیادی که تغییرات مورفولوژی این رودخانه در طرح های ساماندهی، کنترل سیلاب و طراحی سازه های هیدرولیکی دارد، نیاز به شناخت تغییرات مورفولوژیکی این رودخانه شدیدا احساس می گردد. در این تحقیق اقدام به بررسی شرایط هیدرولیکی و رسوبی رودخانه با استفاده از مدل ریاضی CCHE1D شده است. مدل یک بعدی CCHE یک مدل ریاضی برای شبیه سازی جریان و انتقال رسوب در شبکه رودخانه ها و کانال ها می باشد. این مدل در سال 1998 توسط مرکز ملی محاسبات مهندسی و علوم آب دانشگاه می سی سی پی (NCCHE) توسعه یافته است. مدل CCHE در پروژه های تحقیقاتی گوناگونی در سراسر جهان از جمله کشورهای امریکا، تایوان و ... مورد استفاده قرار گرفته است. برای انجام شبیه سازی جریان و رسوب رودخانه کارون در طی سال های 1377 تا 1384 از این مدل استفاده گردید. اطلاعات مورد نیاز ورودی مدل فراهم گردید و مدل مورد اجرا قرار گرفت. سپس نتایج حاصل از اجرای مدل با استفاده از اطلاعات و مشخصات اندازه گیری شده میدانی مورد واسنجی و صحت سنجی قرار گرفت، در ادامه نتایج حاصل از مدل CCHE با سایر مدل های کار شده در این محدوده نیز مورد مقایسه قرار گرفت. در نهایت با توجه به نتایج حاصل از مدلCCHE ، میزان رسوب گذاری در بازه اهواز - فارسیات در حدود دو و نیم میلیون تن در سال برآورد گردید.

با توجه به بحران آبی موجود و صرف بیش از 94 درصد از آب کشور در بخش کشاورزی بهتر است علاوه بر مکانیزه نمودن سیستم های آبیاری، در برآورد نیاز آبی واقعی گیاه تجدید نظر شود. این امر با پیش بینی نزولات جوی در فصول رشد امکان پذیر است. در طراحی سیستم های آبیاری باید به این نکته توجه داشت که کل بارندگی رخ داده برای گیاه قابل استفاده نبوده و بخشی از بارندگی به رواناب و بخشی به اعماق خاک نفوذ کرده و تنها بخشی از آن که باران موثر است قادر به رفع تنش آبی گیاه بوده و در رشد آن تاثیرگذار است. در این تحقیق با استفاده از داده های میدانی شامل بارندگی، تبخیر تعرق و باران موثر، بهترین الگوی رگرسیونی بصورت نمایی بدست آمد و نتایج آن با خروجی شبکه های عصبی مصنوعی مقایسه گردید که نتیجه آن بیانگر دقت بیشترالگوهای ریاضی و طبیعی (شبکه های عصبی مصنوعی) نسبت به الگوهای ریاضی محض (رگرسیون) بود و به تبع آن استفاده از شبکه های عصبی در پیش بینی باران موثر علاوه بر اینکه باعث کاهش هزینه سیستم های آبیاری و آب مصرفی می شود، سبب جلوگیری از تحمیل تنش آبی به گیاه و کاهش محصول نیز خواهد شد.