علوم و مهندسی آبیاری
سال:1391 | دوره:35 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

قطره چکان ها، مهمترین بخش سیستم آبیاری قطره ای می باشند. بنابراین کارایی هیدرولیکی قطره چکان ها نقش تعیین کننده-ای در کارایی و یکنواختی سیستم آبیاری قطرهای دارد. از طرفی تولید قطرهچکان مناسب پر هزینه و وقتگیر و مشاهده جریان داخل مجاری آنها به دلیل ریزی و پیچیده بودن آن ها غیر ممکن می باشد. در این تحقیق سه نوع قطرهچکان با کدهای A، B و C انتخاب شدند و اندازه مجاری آنها با عکس برداری توسط میکروسکوپ الکترونی (SEM)، تعیین گردید. جریان داخل مجاری قطره چکان ها توسط دو نرمافزار دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، FLOW3D و FLUENT با فرض آرام بودن جریان درون مجاری شبیه سازی گردید. پس از تعیین میزان دبی در هر فشار، رابطه دبی-فشار به دست آمد. نتایج حاصل از دو نرم افزار FLOW3D و FLUENT با داده های آزمایشگاهی مقایسه گردیدند و مقدار میانگین خطای متوسط پیش بینی دبی برای نرم افزار FLOW3D ، 5.5 درصد و برای نرم افزار FLUENT، 3.6 درصد تعیین گردید که نشان میدهد که هر دو مدل FLOW3D و FLUENT با دقت خوبی قادر به پیشبینی جریان آرام داخل مجاری قطره چکان های مورد مطالعه می باشند و گزینه مناسبی برای بهینه کردن طراحی قطره چکان ها به شمار می روند.

با توجه به توانایی بالای کشور ایران در تولید کربن فعال و همچنین عدم تولید این ماده به صورت پودرهایی با ابعاد کمتر از 100 نانو متر و تولید بسیار نامرغوب به صورت گرانول در داخل کشور و همچنین نیاز وافر کشور به این ماده در صنایع مختلف و واردات زیاد این ماده مطابق با آمار گمرکی موجود، تولید کربن فعال با خواص جذبی مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است. برای تولید کربن فعال مواد اولیه گوناگونی مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق از گیاه نیکه ماده ای ارزان و در دسترس می باشد، استفاده گردید. با اعمال فعالسازی فیزیکی (با گاز نیتروژن) بر این ماده، کربن فعال تولید شد و سپس خواص جذبی آن بر کاهش جامدات محلول آب آبیاری مورد بررسی قرار گرفت. بدین ترتیب نمونه هایی از کربن و کربن فعال این گیاه با استفاده از کوره در آزمایشگاه و مقیاس پایلوت تولید شد. علاوه بر این اثر هر یک از متغیرهای فرایند نظیر نوع ماده جاذب (کربن، کربن فعال و ترکیب آنها)، جرم جاذب و غلظت نهایی جامدات محلول بر ظرفیت جذب، خواص جذبی و بازده تولید کربن و کربن فعال مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت شرایط عملیاتی بهینه تولید، تعیین گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که گیاه نی ماده ارزان قیمت با خواص فیزیکی مناسب برای تولید کربن فعال است و کربن فعال نسبت به کربن نی دارای قدرت جذب بیشتری می باشد.

یکی از شاخص های مورد استفاده در پایش خشکسالی، شاخص بارندگی استاندارد شده (SPI) می باشد که در تشخیص وقوع خشکسالی ها با مقیاس های زمانی مختلف اهمیت به سزایی دارد. محاسبه شاخص SPI، مستلزم برازش مناسب ترین توزیع احتمالاتی به سری های زمانی طولانی مدت بارندگی می باشد. با توجه به کثرت وجود توزیع های آماری و روش های تخمین پارامترها، انتخاب مناسب ترین آن ها امری بیار مهم است. در این تحقیق سعی شده است که علاوه بر معرفی توزیع چهار پارامتری کاپا و روش های تخمین پارامترهای آن، به کارایی این توزیع جهت محاسبه شاخص SPI پرداخته شود. بدین منظور، ابتدا پارامترهای توزیع کاپا با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش حداکثر درستنمایی برآورد گرددید و سپس به بررسی نتایج به دست آمده پرداخته شد. مقایسه دو روش فوق نشان داد که الگوریتم ژنتیک نسبت به روش حداکثر درستنمایی نتایج بهتری را ارائه و منجر به تخمین دقیق تر شاخص بارندگی استاندارد شده گردید.

جریان های غلیظ مهم ترین عامل انتقال رسوب به مخازن سدها و دریاچه ها هستند. یکی از پارامترهای موثر در جریان های غلیظ، ظرفیت حمل رسوب در بدنه جریان می باشد. در تحقیق حاضر به بررسی عوامل موثر در تغییرات ظرفیت حمل رسوب بدنه پرداخته شده است. آزمایش های مربوط به این تحقیق در یکی از فلوم های آزمایشگاه مدل های فیزیکی و هیدرولیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شده. فلوم دارای 9.25 متر طول، 50 سانتی متر عرض و 75 سانتی متر عمق می باشد. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت برشی و غلظت جریان ورودی، ضریب حمل رسوب بدنه افزایش و با دور شدن از دریچه، غلظت بدنه در جریان های غلیظ رسوبی به دلیل رسوب گذاری کاهش یافت و این کاهش غلظت در جریان های غلیظ رسوبی با غلظت کمتر از ظرفیت حمل، به دلیل عدم رسوب گذاری کمتر مشاهده شد. در نهایت روابطی برای ظرفیت حمل رسوب بدنه پیشنهاد شده است.

استفاده از قوانین جیره بندی در طی دوره های خشکسالی، یک رویه معمول در مدیریت منابع آب است. در این روش با وجود امکان تامین کل نیاز، گاهی تنها قسمتی از آن تآمین می گردد. این عمل موجب ذخیره آب و پذیرش یک کمبود کوچک در بازه زمانی جاری برای کاهش کمبودهای شدید در آینده می شود که از لحاظ اقتصادی و اجتماعی حائز اهمیت ارزیابی شده است. یکی از مباحث کلیدی در این خصوص یافتن مقادیر بهینه ضرایب جیره بندی برای اهداف مختلف و رقوم آستانه مخازن در هر ماه برای شروع جیره بندی است. بدین منظور در تحقیق حاضر از اتصال یک الگوریتم ژنتیک ساده به مدل شبیه سازی ARSP که خود مجهز به ساختار هزینه ای شبکه جریان و مدل برنامه ریزی خطی است، استفاده گردید. کارایی مدل پیشنهادی مذکور در سیستم منابع آب رودخانه زهره واقع در جنوب غرب کشور، ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که ترکیب یاد شده، شدت کمبودها را نسبت به حالت بدون جیره بندی نیازها تا حد زیادی بهبود بخشید، علاوه بر آن، امکان در نظر گرفتن جزئیات بیشتری از سیستم های منابع آب را در مقایسه با مدل های قبلی فراهم ساخت.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

پیشرفت رایانه ها و روش های عددی امکان حل عددی مسائل پیچیده تر در محیط های متخلخل را با روش های جدید میسر ساخته است. در این مقاله از روش عددی حجم محدود برای حل معادله ریچاردز و تعیین رطوبت و بار فشار در خاک غیر اشباع استفاده شده و یک مدل رایانه ای تهیه گردیده است. جهت تخمین پارامترهای منحنی رطوبتی خاک، برنامه RETC با این مدل رایانه ای هم پیوند شده، و سپس نتایج مدل رایانه ای تهیه شده با داده های اندازه گیری شده آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج نشان داد که روش حجم محدود، مقادیر بار فشار و رطوبت را به درستی برآورد می کند.

در دو دهه اخیر استفاده از مدل های غیرخطی در تخمین دبی رودخانه ها مورد توجه محققان واقع شده است که از آن جمله می توان به مدل شبکه های عصبی مصنوعی، برنامه ریزی ژنتیک، سری های زمانی، تبدیل موجک و... اشاره نمود. تبدیل موجک از طریق تجزیه امواج به زمان و مقیاس همچون روش آنالیز فوریه شیوه نوینی را برای پردازش موج ارائه می دهد. در تبدیل موجک از موجک گسسته میر برای برآورد جریان متوسط ماهانه رودخانه لیقوان چای استفاده شد. 90 درصد داده ها برای مدل سازی به کار رفت. نتایج نشان داد مناسب ترین سطح تجزیه سری داده ها 10 سطح می باشد. بهترین افق پیش بینی ماهانه با توجه به گام های زمانی یک ماهه، 12 ماه است. ضریب همبستگی بین داده های مشاهداتی و برآورد شده در ایستگاه لیقوان 0.92 و در ایستگاه هروی 0.91 به دست آمد. در روش سری های زمانی با توجه به معیارهای موجود، مدل ARIMA (1،0،1), (1،1،1)12 بهترین نتایج را در بر داشت و ضریب همبستگی 0.87 برای داده های ایستگاه لیقوان و 0.93 برای داده های ایستگاه هروی به دست آمد. سری زمانی، نقاط پیک سری را بهتر تحلیل کرده و مقادیر برآورد شده نزدیک به مقادیر مشاهداتی بود. در نهایت با توجه به ضریب همبستگی دو روش و همچنین با توجه به اینکه تبدیل موجک از طریق تجزیه سری، سری پیچیده را تبدیل به سری ساده می کند که با این کار تحلیل سری راحت تر صورت می گیرد، روش تبدیل موجک مناسب تر تشخیص داده شد.

تعیین حداکثر شدت بارش در برآورد دبی طرح سازه های هیدرولیکی امری ضروری می باشد.مقدار مزبور معمولا با استفاده از منحنی های شدت - مدت - فراوانی (IDF) به دست می آید. در این روش نیاز به وجود داده های حداکثر بارش سالانه در تداوم های مختلف می باشد که معمولا برخی از تداوم ها در دسترس نیست. همچنین این روش نیاز به تعداد زیادی پارامتر بوده و این پارامترها وابسته به دوره بازگشت می باشند. در تحقیق حاضر با استفاده از داده های حداکثر عمق بارش سالانه با تداوم روزانه، برای محاسبه حداکثر شدت بارش طراحی با تداوم معین از ترکیب تئوری فرکتال و توزیع احتمالاتی مقادیر حدی تعمیم یافته نوع دو استفاده شده است. نتایج در ایستگاه باران سنجی تله زنگ واقع در شمال استان خوزستان با طول جغرافیایی′46o 48 و عرض جغرافیایی ′49 o32 نشان داد که بارش در بازه زمانی یک تا هشت روز از رفتار مونوفرکتالی برخوردار است و رگبار طرح برآورد شده با تئوری فرکتال با داده های مشاهداتی بارش انطباق خوبی دارد.

محدودیت منابع آب، کاربرد موضوع کم آبیاری را به عنوان یک گزینه کارآمد به منظور افزایش بهره وری آب ضروری نموده است. در مورد کم آبیاری، تحقیقات زیادی مورد نیاز است. انجام این تحقیقات می تواند مدیریت کم آبیاری در شرایط محدودیت منابع آب را بهبود بخشد. هدف این مطالعه، ارزیابی سناریوهای متفاوت کم آبیاری و تعیین هیدرومدول و سطح بهینه الگوی کشت در شرایط کم آبیاری با رویکرد افزایش بهره وری مصرف آب می باشد. به منظور بررسی مساله تنش و عملکرد در پنج محصول باقلا، لوبیا، گندم، سیب زمینی، آفتابگردان در نتیجه اعمال سه سناریوی کم آبیاری 10، 20 و 30 درصد از مدل رشد گیاهی استفاده گردید. نیاز آبی، شاخص سود خالص بهره وری به ازای متر مکعب (NBPD) و هیدرومدول الگوی کشت محاسبه و بر اساس سه معیار، سناریوهای متفاوت کم آبیاری مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد چون الگوی کشت بهینه با میزان آب مصرفی، تولید و سود بهینه در تعامل بوده از این رو انتخاب سطوح بهینه کم آبیاری با هدف بیشتر نمودن شاخص NBPD مناسب می باشد. در بین کلیه ترکیب های الگوی کشت، الگوی کشتی که در آن برای محصولات لوبیا و باقلا، 10 درصد کم آبیاری، برای محصولات آفتابگردان و سیب زمینی 20 درصد کم آبیاری و برای محصول گندم اعمال 30 درصد کم آبیاری در نظر گرفته شد دارای حداکثر NBPD بود. برای این الگوی کشت سطح بهینه نسبت به سناریو آبیاری کامل 11 درصد افزایش پیدا کرد. در حالی که متوسط هیدرومدول بهینه الگوی کشت منتخب نسبت به متوسط هیدرومدول آبیاری کامل حدود 18درصد کاهش نشان داد.