علوم و مهندسی آبیاری
سال:1391 | دوره:35 | شماره:3 |تعداد مقالات:13

احداث سد از متداولترین روش ها جهت بهره برداری از سیستم منابع آب سطحی بوده که هزینه های بسیار هنگفتی در قالب طرح های عظیم ملی صرف ساخت آن می شود. رسوب گذاری در مخزن سد نه تنها سبب کاهش ظرفیت و عمر مخزن می شود، بلکه ضمن ایجاد اشکالات عدیده در باز و بسته کردن دریچه های عمقی و نیمه عمقی سد، موجب افزایش سطح مخزن و افزایش تبخیر و تلفات آب می شود. در این تحقیق با استفاده از مدل GATARS3 وضعیت رسوبگذاری سد جیرفت مورد بررسی قرار گرفت. بعد از واسنجی مدل به کمک داده های آبنگاری مخزن سد جیرفت نحوه رسوبگذاری در مقطع طولی و عرضی ترسیم گردید. در هر مرحله از کالیبراسیون ضرایب به گونه ای تعیین می گردید که مقدار تابع خطای RMSE حداقل گردد. با توجه به پیش بینی مدل در سال 1443 حدود 80 درصد از حجم مخزن از رسوب پر می گردد به عبارتی دیگر سالیانه به طور متوسط حدود 1.23 درصد از حجم اولیه مخزن کاسته می شود و همچنین راندمان تله اندازی 87 درصد محاسبه گردید.

افزایش تقاضا برای منابع آب در جهان به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک، سبب شده است کشاورزان از آب های با کیفیت پایین مانند آب زهکشی و آب زیرزمینی شور استفاده کنند. به منظور ارزیابی اثر مدیریت آب شور بر عملکرد ذرت دانه ای (رقم DC370) و توزیع شوری در نیمرخ خاک پنج روش مدیریتی در منطقه کرج و در شرایط لایسیمتری اجرا شد. بدین منظور، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی با سه تکرار به صورت آبیاری جوی و پشته ای اجرا گردید. تیمارها عبارت بودند از: آبیاری با آب غیر شور (M1=0.7 dS/m)، آبیاری با آب شور (M2=5 dS/m)، استفاده از مخلوط آب غیر شور و شور (M3=2.85 dS/m)، آبیاری تناوبی با آب غیر شور و آب شور (M4) و آبیاری یک در میان جویچه ها به طور هم زمان با آب شور و غیر شور (یک جویچه با آب شور و جویچه کناری با آب غیر شور بطور ثابت تا انتهای فصل، M5). نتایج نشان داد، بیشترین مقدار عملکرد و صفات اندازه گیری شده، مربوط به روش آبیاری با آب غیر شور (6988.12 کیلوگرم در هکتار) و کمترین آن مربوط به روش آبیاری با آب شور (4090.86 کیلوگرم در هکتار) بود. در تیمار های M3، M4 و M5 عملکرد به ترتیب 20.59، 16.34 و 8.77 درصد نسبت به تیمار شاهد (M1) کاهش یافت. مقدار متوسط شوری در اعماق کمتر از 30 سانتی متری در تیمارهای M2، M3، M4 و M5 به ترتیب 3.66، 2.66، 2.36 و 2.15 دسی زیمنس بر متر بود. بنابراین بهترین روش مدیریتی در میان تیمارهای اعمال شده، روش آبیاری یک در میان جویچه ها با آب شور و غیر شور به طور همزمان می باشد.

به طور کلی می توان از روی هیدروگراف، پاسخ یک حوضه آبریز را نسبت به واقعه سیلاب تعیین نمود. در تحقیق حاضر برای ارزیابی تاثیر هیدروگراف بارش موقت بر تولید سیلاب در حوضه های کوچک، با در نظر گرفتن دو بارش با مشخصات معین و ایجاد یک مدل رواناب برمبنای آمار و احتمالات، شبیه سازی انجام شده است. مدل ریاضی ارائه شده که سبرم نام دارد از داده های اولیه دو واقعه بارش و رواناب حاصل از آن در حوضه آبی سپید رود ساخته می شود که در آن یک هایتوگراف از دو بارش مشخص شبیه سازی شده و کالیبراسیون اعداد حاصله از آن، مبنای ارزیابی سیلاب های آتی قرار می گیرد. نتایج حاصله نشان می داد که مدل ریاضی سبرم در شدت بارش های متوسط و کم، در حوضه های کوچک و متوسط انطباق بسیارنزدیکی با مقادیر واقعی بارش ارائه می نماید به گونه ای که در تحقیق حاضر برای حوضه آبریز سپیدرود با حداکثرشدت بارش حدود 60 میلی متر در ساعت ، تنها 13 درصد خطا مشاهده شد.

دبی قطره چکان تحت تاثیر عوامل گوناگونی همچون فشار، ضریب تغییرات ساخت، گرفتگی و دمای آب آبیاری تغییر می کند. به منظور بررسی اثر دما بر دبی قطره چکان ها، 10 نوع قطره چکان در آزمایشگاه آبیاری دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز مورد آزمایش قرار گرفت. در این تحقیق اثر چهار دمای مختلف آب شامل 10، 20، 30 و 40 درجه سانتی گراد در چهار فشار 5، 10، 15 و 20 متر بررسی شد. با محاسبه ضریب تغییرات ساخت و استفاده از استاندارد انجمن مهندسان کشاورزی آمریکا طبقه بندی کیفی قطره چکان ها صورت گرفت که در نتیجه آن چهار نمونه عالی، دو نمونه غیر قابل استفاده و بقیه در بین این دو حالت بودند. برای انجام آزمایش های در دمای 10 درجه از یخ و در دماهای 30 و 40 درجه از مخزنی مجهز به المنت و دستگاه کنترل کننده درجه حرارت استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده، با افزایش دمای آب آبیاری دبی قطره چکان های غیر تنظیم کننده فشار افزایش یافت. در تنظیم کننده های فشار افزایش دما در سه مورد اثر معنی دار روی دبی قطره چکان ها نداشت، در دو نوع باعث کاهش دبی و در یک مورد باعث افزایش دبی شد. در پایان مشخص شد دما اثر معنی دار روی ضریب تغییرات ساخت و یکنواختی پخش آب ندارد.

رودخانه ها همواره در پیدایش، تکامل و توسعه تمدن ها و جوامع بشری نقش قابل توجهی داشته اند. در طول مسیر یک رودخانه ارگان های مختلف به منظورهای متفاوت سازه های طولی و عرضی احداث می نمایند که این نوع سازه ها موجبات تغییرات ریخت شناسی و دینامیکی رودخانه را فراهم می آورند. در این تحقیق، اثر سازه های عرضی احداث شده روی رودخانه باراجین واقع در استان قزوین بر روی پهنه سیلاب و نیز کاربری های حاشیه این رودخانه مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور پس از تهیه نقشه های توپوگرافی و نیز کاربری اراضی، پلان و پروفیل طولی و عرضی رودخانه مورد مطالعه استخراج گردید. در گام بعد هیدروگراف های سیل با روش های مختلف از جمله SCS در دوره بازگشت های مختلف تعیین و دبی اوج سیلاب ها برآورد گردید. در مرحله بعد با استفاده از نتایج عملیات نقشه برداری اطلاعات هندسی رودخانه و سازه های عرضی واقع بر آن جمع آوری گردید. نرمافزار مورد استفادهدر این تحقیق ترکیب نرم افزار HEC-RAS و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) بوده که از جمله نرم افزارهای متداول در زمینه مهندسی رودخانه می باشند. در این مرحله نقشه های پهنه بندی سیل در دوره بازگشت های مختلف و برای حالت های با اعمال سازه ها و بدون اعمال سازه ها تهیه گردید. سپس با نتایج به دست آمده مقایسه صورت پذیرفت. نتایج حاصل نشان دهنده دقت بالای ترکیب سامانه اطلاعات جغرافیایی و نرم افزار هیدرولیکی HEC-RAS در استخراج پهنه سیلاب و مدل سازی رودخانه می باشد.

تحقیق حاضر به منظور بررسی تاثیر زبری جدارهی کانال بر روی الگوی جریان در قوس 90 درجه تند با نسبت شعاع انحنا خط مرکزی به عرض 2 و مقطع عرضی مستطیلی انجام شد. آزمایش ها در دو شرایط مختلف جریان با اعداد فرود 0.17 و 0.4 و دو اندازه زبری 0.5 و 5 میلی متر انجام گرفت. در هر آزمایش و در طول قوس مولفه های سه بعدی سرعت جریان در 576 نقطه اندازه گیری شد. ترسیم بردارهای سرعت و الگوی جریان با استفاده از نرم افزارهای SURFER و TECPLOT انجام گرفت. نتایج نشان داد که ناحیه حداکثر سرعت در ابتدا سمت جداره داخلی بوده و سپس به تدریج به سمت جداره خارجی جابجا شده به طوری که در انتهای پیچ کاملا در نزدیکی جداره خارجی می باشد. همچنین با مقایسه الگوی جریان در دو زبری نتایج نشان داد که با افزایش زبری قدرت جریان های ثانویه کاهش و به تعداد سلول های چرخشی با قدرت کمتر افزوده می شود. در حالت کلی می توان گفت در قوس تند تا مقطع 70 درجه، ناحیه با تنش برشی زیاد نزدیک جداره داخلی بوده و از 70 درجه به پایین دست به طرف جداره بیرونی قوس کشیده می شود. همچنین افزایش زبری جداره باعث افزایش تنش برشی حداکثر و کاهش تنش برشی حداقل شده است. محل تشکیل بیشترین و کمترین مقدارتنش برشی در دو زبری 0.5 و 5 میلی متر به ترتیب 20 درجه و 90 درجه قوس بود که در زبری 0.5 میلی متر به ترتیب برابر1.47  و 0.54 نیوتن بر متر مربع و در زبری 5 میلی متر به ترتیب برابر 2.2 و 0.46 نیوتن بر متر مربع بوده است.

بارش های سنگین به دلیل نقشی که در رخداد سیلاب های بزرگ دارند از جمله عوامل موجد بحران محسوب می شوند. بخش آبخیز حوضه سد زاینده رود (بالا دست سد) به عنوان مهم ترین رودخانه مرکزی ایران با فراوانی بیشتر سیلاب های بزرگ روبه رو بوده است. سیلاب سال آبی 84-1383 با دبی 646 مترمکعب در ثانیه در 22/12/1383 با شاخص های استاندارد 10.47=SFI در حوضه مورد مطالعه رخ داده است. این سیلاب به عنوان بزرگ ترین سیلاب ثبت شده طی دوره آماری سال های 88-1351 در حوضه سد زاینده رود برای بررسی انتخاب و جهت بررسی شرایط ترمودینامیکی و سینوپتیکی انتخاب گردید. بررسی متغیرهای هواشناختی و نمودارهای ترمودینامیکی نشان داد تغییرات دمای بالقوه تر معیار مناسبی جهت شناخت شرایط توفان است. محاسبات ترمودینامیکی شاخص راکلیف با 33.6 درجه سلسیوس و شاخص برادباری با 1.58- نشان دهنده شدت بارش های بالا درحوضه است. علاوه بر آن تحلیل همدید تراز 500 هکتوپاسکال نشان داد که شرایط مساعد ترمودینامیکی رخداد سیلاب با گسترش پر ارتفاع اقیانوس اطلس - اروپا به سمت قطب، حرکت تاوه قطبی به سمت عرض های پایین، غالب شدن الگوی نصف النهاری بر روی منطقه مدیترانه و خاورمیانه و تشکیل فرازی در غرب مدیترانه، فرود عمیقی در شرق مدیترانه، قرارگیری ایران در معرض وزش تاوایی مثبت و ورود سامانه های بارش زا به حوضه منطبق است.

مساله کنترل فرسایش و رسوب گذاری در دهانه آبگیر های رودخانه برای شبکه های آبیاری و زهکشی، نیروگاه ها و تصفیه خانه های آب از دیرباز مورد توجه بوده است. یکی از ایده های جدید کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی، استفاده از صفحات مستغرق می باشد. یافته های مطالعات نشان می دهند که کارایی این صفحات محدود به شرایط خاص هیدرولیکی می باشد یعنی در مسیرهای مستقیم این صفحات تا نسبت آبگیری 0.2 باعث حذف رسوب ورودی به آبگیر می شود و برای مقادیر بیشتر نسبت آبگیری، کارایی صفحات کاهش می یابد. راهکارهای افزایش کارایی این صفحات از طریق نصب سازه های اضافی، اصلاح دهانه آبگیر و شکل صفحات توسط محققین مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق با توجه به الگوی جریان در دهانه آبگیر، سیستم دیوار منحرف کننده جریان با آستانه به عنوان روشی جدید در کنترل رسوب ورودی به آبگیر با حفظ راندمان آبگیری، معرفی و تاثیر آن بر عملکرد آبگیر مطالعه شد. در این تحقیق عرض کانال دیوار منحرف کننده اولیه، عرض کانال دیوار منحرف کننده ثانویه ارتفاع آستانه و زاویه نصب دیوار منحرف کننده ثانویه بر روی رسوب ورودی به آبگیر در سه نسبت آبگیری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد در طرح اولیه دیوار منحرف کننده با آستانه با زاویه نصب 63 درجه برای دیوار منحرف کننده ثانویه رسوب کمتری وارد آبگیر شد. نتایج این تحقیق نشان داد تا نسبت آبگیری 0.4، عرض کانال دیوار منحرف کننده اولیه برابر 14 سانتی متر به ازای تمام عرض های کانال دیوار منحرف کننده ثانویه بهترین عملکرد را دارد و در این شرایط تقریبا رسوبی وارد آبگیر نشد. همچنین افزایش ارتفاع آستانه باعث کاهش عملکرد دیوار منحرف کننده شد.

علی رغم پژوهش های انجام شده بر روی مکانیزم فرسایش کناره رودخانه ها، هنوز درک کاملی نسبت به فرآیند زیرشویی در تخریب کناره وجود ندارد. از آنجایی که این تخریب باعث تخلیه رسوبات از لایه های کناری رودخانه ها به داخل این مجاری می شود و در نتیجه بر هیدرولیک و ریخت شناسی رودخانه تاثیر به سزایی دارد لذا فهم هر چه بهتر این فرآیند، امکان پایدارسازی را برای دست اندرکاران ممکن می سازد. هدف این تحقیق مطالعه فرسایش نشتی (جوشش) کناره رودخانه ها در دو حالت وجود و عدم وجود سازه متقاطع (همچون لوله زهکش یا لوله انتقال گاز...) در لایه ماسه ای با دانه بندی متفاوت در کناره رودخانه می باشد. بررسی ها در یک مدل آزمایشگاهی و در گرادیان های هیدرولیکی متفاوت با اندازه گیری عمق چاله آبشستگی ناشی از فرسایش نشتی در کناره (درون لایه ماسه ای) صورت گرفته است. نتایج بیان کننده موثر بودن اندازه ذرات و وجود سازه متقاطع و گرادیان (ثابت در طول زمان متغیر) در چگونگی شکل گیری فرسایش می باشد.

به منظور تعیین نواحی همگن و تخمین دبی های حداکثر لحظه ای با دوره بازگشت های مختلف در نقاط فاقد ایستگاه آب سنجی، از روش خوشه بندی و تحلیل فراوانی منطقه ای به روش گشتاورهای خطی استفاده شده است. نتایج تحلیل خوشه بندی با روش K-means نشان داد پنج منطقه همگن در حوضه دریاچه ارومیه وجود دارد. با انجام آزمون ناجوری، ایستگاه های سهزاب و بوکان ناجور بوده و پس از حذف به صورت ایستگاهی تحلیل فراوانی شدند. آزمون ناهمگنی نیز تمامی نواحی را همگن تشخیص داد و برای تحلیل فراوانی این نواحی از 11 تابع توزیع احتمالی استفاده شد. بر اساس آزمون های نکوئی برازش، توابع توزیع لجستیک تعمیم یافته برای نواحی A، B و C، لوگ نرمال سه پارامتری برای ناحیه D، مقادیر حدی تعمیم یافته برای ناحیه E و برای ایستگاه های سهزاب و بوکان به ترتیب توابع لوگ نرمال دو و سه پارامتری انتخاب شدند. علاوه بر این، تابع توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته برای تمامی نواحی همگن مناسب تشخیص داده شد.

رسوبگذاری به صورت دلتا در ورودی مخزن اتفاق می افتد و ذرات درشت دانه تر تشکیل دلتا را می دهند. در این تحقیق تاثیر غیریکنواختی ذرات رسوبی برروی پیشروی و شکل دلتا در حالت ماندگار و غیرماندگار بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که در آزمایش هایی که از ذرات غیر یکنواخت در آنها استفاده شد حرکت دلتا نسبت به زمانی که از ذرات یکنواخت رسوبی استفاده شد دو بعدی تر بود. تقارن در شکل نهایی دلتا به غیریکنواختی ذرات بستگی نداشته و در کلیه آزمایش ها تقارن خوبی مشاهده گردید. در آزمایش هایی غیر یکنواختی درحالت ماندگار، توان رابطه اسونسن برای پایه برابر 0.788 به دست آمد که با توجه به اینکه در حالت یکنواخت این توان برابر 0.85 بود حرکت کندتری برای دلتا نشان داد که این مورد در جریان غیرماندگار نیز مشاهده شد. بعد از عبور سیلاب در شیب پیشانی دلتا نیز در حالت وجود ذرات غیر یکنواخت کاهش بیشتری دیده شد.