علوم و مهندسی آب
سال:1390 | دوره:1 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

کمبود آب یکی از مهمترین مشکلاتی است که در مناطق خشک و نیمه خشک به وفور تجربه می شود. کمبود آب به عنوان فاکتوری محدود کننده، رشد و توسعه پوشش گیاهی در این مناطق را با محدودیت روبرو می سازد. با توجه به اینکه ایران کشوری کم آب و خشک است، استفاده از راهکارهایی جهت کاهش مصرف آب و استفاده بهینه از مقدار آب موجود، راه حل بسیاری از مشکلات خواهد بود. یکی از این راه کارها، استفاده از مواد سوپر جاذب جهت افزایش جذب و نگهداری آب است. در این تحقیق، تاثیر سوپر جاذب استاکوزورب بر حجم آب قابل مصرف برای یک دوره رشد، کارآیی مصرف آب و عملکرد دانه و اجزای عملکرد ذرت دانه سینگل کراس 704 مورد بررسی قرار گرفت. تیمارهای آزمایشی، شامل آبیاری کامل بر اساس عرف منطقه (T1)، تیمار کم آبیاری با مصرف 75 درصد نیاز آبی گیاه (T2)، تیمار کم آبیاری به همراه مصرف سوپر جاذب ( (T3و تیمار کم آبیاری به همراه مصرف سوپر جاذب و محلول پاشی سولو پتاس (T4) بود. در اعمال سطوح آبیاری، آبیاری برای تیمار شاهد، هنگامی صورت گرفت که 50 درصد ظرفیت زراعی تخلیه شده باشد. برای اعمال تیمارهای کم آبیاری، تخلیه 75 درصد رطوبت FC مبنای کم آبیاری قرار گرفت. نتایج این مطاله نشان داد که استفاده از سوپر جاذب استاکوزورب بر عملکرد دانه، ارتفاع بوته، قطر ساقه، تعداد ردیف دانه در بلال، عملکرد بیولوژیک و وزن هزار دانه در سطح 5 درصد معنی دار می باشد. همچنین بیشترین کارایی مصرف آب، مربوط به تیمار T4 و کمترین کارآیی مصرف آب، مربوط به تیمار T1 می باشد. این نتایج نشان دهنده آن است که در صورت استفاده از پلیمرهای سوپر جاذب، علاوه بر افزایش عملکرد محصول، کارآیی مصرف آب نیز افزایش پیدا می کند.

در این پژوهش، آزمایش های آبشویی به دو روش غرقابی دایم و متناوب، در کرت های آزمایشی در اراضی جنوب استان خوزستان اجرا شد. به ازای کاربرد روش متناوب، مقادیر یکسان آب آبشویی، نتایج بسیار بهتری در روند شوری زدایی و سدیم زدایی نسبت به روش دایم نشان داد. در روش متناوب، به کارگیری دوره های تناوب 5 و 8 روزه، جهت آبشویی اراضی منطقه، در عمق یک متری خاک، تفاوت چندانی با هم نداشتند. اگر چه روند تغییرات شوری زدایی و سدیم زدایی در طی مراحل آبشویی و به خصوص در مراحل اولیه آن تفاوت کمی نشان داد، ولی در نهایت، اثر هر دو تناوب مشابه بود. مقایسه نتایج شوری زدایی آزمون های مزرعه ای و مدل های ارائه شده توسط سایر محققین نشان داد در بین مدل های مورد بحث، تنها مدل دیلمان که یک رابطه نمایی و مبتنی بر روابط تجربی- نظری است، قادر بوده با دقت بهتری نسبت به سایر مدل ها، نتایج حاصل از داده های مزرعه ای به هر دو روش آبشویی غرقابی دایم و متناوب را برآورد کند. این برآورد در روش متناوب، هم خوانی بیشتری با نتایج آزمون های مزرعه ای داشته است. هم چنین بررسی نتایج حاصل از ارقام سدیم زدایی خاک ها نشان داد، به دلیل وجود منابع کافی کلسیم موجود در خاک، بعد از شسته شدن خاک های شور و سدیمی، با مشکل سدیمی شدن خاک ها مواجه نبوده و نیازی به استفاده از مواد اصلاحی در خاک های مورد آزمون نمی باشد.

از نکات مهم طراحی، آنالیز نشست و تحلیل پایداری است که با کمک نرم افزارهای عددی پیشرفته متوازن قبل یا بعد از احداث به دست می آید. هدف مطالعه حاضر تحلیل سد خاکی توسط نرم افزار Ansys 12 در برابر عوامل تاثیرگذار بر پایداری آن صورت گرفته است. سدمورد مطالعه، سدخاکی مارون بود که این سد در 19 کیلومتری شمال بهبهان و بر رودخانه مارون احداث شده است. این سد از نوع خاکی – سنگریزه ای می باشد. در این تحقیق سعی شده تا پایداری سد را توسط روش المان محدود با کمک نرم افزار Ansys (civil fem) انجام داده و سپس با نتایج نرم افزاری همچون Geo-studio مقایسه شود. سپس به بررسی پایداری شیب های سد پرداخته شده و با روش های مختلف رفتار سد شبیه سازی شده است و نتایج نسبتا یکسان درارتباط با فاکتور ایمنی و محل سطح ناپایدار به دست آمد و فاکتور ایمنی به روش بیشاپ در ansys برای بالا دست سد عدد 4.21 و در geo studio عدد 4.71 بدست آمد. در پایان با تحلیل تنش و کرنش و جابجایی مقادیر حداکثر و حداقل تنش محاسبه و مناطق دچار نشست و مناطقی که در اثر اختلاف نشست امکان ترک خوردگی در آنها وجود دارد مشخص می شود که در این قسمت هر دو نرم افزار نتایج نسبتا یکسانی ارائه دادند و میزان حداکثر جابجایی قائم در سد 5 تا 6 متر برآورد شده است.

مدیریت منابع آب و خاک در رودخانه ها، بدلیل ارتباط مستقیم با سیستم های مختلف همچون زمین، جامعه و مردم از اهمیت بالایی برخوردار است. طرحهای احیای پوشش گیاهی و بیومهندسی در رودخانه ها، همواره به عنوان یکی از روشهای مدیریتی منابع آب و خاک مد نظر بوده، اما اینگونه طرح ها، علیرغم مزایای فراوانی که دارد، در صورت طراحی و روش های اجرایی نامناسب، می تواند مشخصات هیدرولیکی رودخانه را تغییر دهد. استفاده از پوشش گیاهی، کاهش میانگین سرعت جریان، کاهش عرض رودخانه، افزایش رسوب گذاری در بستر رودخانه و در نتیجه کاهش دبی جریان عبوری رودخانه را به همراه دارد و در مواردی ممکن است، باعث بالا آمدن سطح آب و افزایش عمق جریان گردد. در این مقاله ضمن معرفی جنبه های مختلف مدیریتی منابع آب و خاک در رودخانه ها و به طور خاص، رودخانه خشک، به عنوان یک عنصر تاثیرگذار مهم در شهر شیراز، طرحهای احیای پوشش گیاهی و بیومهندسی اجرا شده در این رودخانه و تاثیرات آنها بر هیدرولیک رودخانه، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین فواید این طرحها، در بازه هایی از رودخانه خشک که با روش های مناسب اجرا شده و باعث حفظ منابع آب و خاک گردیده اند و همچنین مضرات آنها، در بازه هایی که با روشی نامناسب انجام شده و باعث افزایش ضریب زبری و کاهش دبی جریان عبوری می گردند، مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. بر اساس نتایج به دست آمده، اگرچه میزان فرسایش کناره های رودخانه در مقاطع فاقد پوشش گیاهی به مراتب بیشتر از مقاطع دارای پوشش گیاهی، می باشد، اما به دلیل افزایش ضریب زبری و کاهش سطح مقطع، ناشی از وجود پوشش گیاهی، در برخی مقاطع، دبی عبوری به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد. مقاطعی نظیر بالادست و پائین دست پل بلوار چمران، بالادست پل غدیر و پائین دست پل فضیلت، نمونه هایی از این مقاطع می باشند که نتایج آنالیز انجام شده با نرم افزار HEC-RAS در این مقاطع، برای دبی عبوری 100 تا 250 مترمکعب بر ثانیه، کاهش دبی عبوری به مقدار 10 تا 28.5 درصد را نتیجه می دهد.

خشک سالی یکی از جدی ترین مشکلات جوامع بشری و اکوسیستم ها، در نتیجه تغییرپذیری اقلیمی است. این پدیده، سالانه موجب میلیاردها دلار خسارت در سطح جهان می گردد و نسبت به دیگر بلایای طبیعی، مردم بیشتری را تحت تاثیر قرار می دهد. در این تحقیق، روند تغییرات سری های زمانی بارندگی و خشک سالی هواشناسی در ده ایستگاه واقع در غرب کشور، در دوره آماری 1384-1355 مورد بررسی قرار گرفته است. مقادیر شدت خشک سالی با استفاده از شاخص بارش استاندارد (SPI)، در مقیاس زمانی 12 ماهه محاسبه گردید. همچنین تحلیل روند داده ها با استفاده از آزمون من- کندال و تخمین گر سن انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که داده های بارندگی و شدت خشک سالی، دارای تغییرات زیادی نسبت به میانگین در دوره مورد مطالعه بوده اند. این تغییرات با افزایش خشکی به سمت شرق منطقه مورد مطالعه، فزونی یافته است. نتایج آزمون ها نشان داد که سری های زمانی بارندگی، دارای روند معنی دار کاهشی معنی دار در ایستگاه های سرپل ذهاب، بیجار، سنندج و سقز به ترتیب به میزان 7.99، 6.68، 5.51 و 5.03 میلی متر در هر سال بوده است. همچنین شدت خشک سالی در ایستگاه های کرمانشاه، سقز، سنندج و خرم آباد در چهار دهه گذشته روند معنی دار افزایشی داشته است. نتایج بدست آمده نشان داد که تمامی ایستگاه های مطالعاتی، حداقل یک خشک سالی بسیار شدید را در دوره مورد مطالعه تجربه نموده اند.

سدسازی از هزاران سال قبل از میلاد، فنی شناخته شده بود و انسان همواره با کمک آن سعی در حفظ و بهره برداری از منابع آب های سطحی داشته است. ولی معضل رسوب گذاری همواره به عنوان مهم ترین عامل، در کوتاه کردن عمر مفید سدها مطرح بوده است و سدهای مخزنی زیادی بدلیل پرشدن از رسوب، متروکه شده اند. یکی از مهمترین پدیده ها در رسوبگذاری مخازن، جریان های غلیظ می باشند که باید نقش این جریان ها در فرایند رسوبگذاری مخازن، شناسایی شده و با شناخت پارامترهای مختلف این جریان، نسبت به مدیریت رسوب مخازن، اقدامات موثر را انجام داد. لذا در این تحقیق، تاثیر تغییرات پارامترهای دبی، شیب و غلظت، روی شدت اختلاط جریان غلیظ و آب ساکن در مقاطع همگرا، در یک فلوم با شیب کف قابل تغییر، عرض 72.5 سانتی متر، عمق 60 سانتی متر و طول 6 متر در سه زاویه همگرایی 8، 16 و 25 درجه در آزمایشگاه مدل های هیدرولیکی دانشگاه شهید چمران اهواز پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند با افزایش پارامترهای دبی و شیب، شدت اختلاط جریان غلیظ، افزایش یافته و با افزایش غلظت، از مقدار آن کاسته می شود و در نهایت برای شدت اختلاط در هر یک از زوایای همگرا، رابطه ای ارائه شده است.

بررسی خصوصیات و رفتار جریان، در سازه های هیدرولیکی، از پدیده های پیچیده ای است که استفاده از نرم افزار در آن را امری اجتناب نا پذیر می نماید. سرریز پلکانی گابیونی سازه هیدرولیکی ساده ای است که برای استهلاک انرژی در سدهای مختلف و نیز کنترل فرسایش پایین دست سازه، استفاده می شود. سرریز پلکانی گابیونی از پله هایی تشکیل می شود که از نزدیکی تاج سرریز شروع شده و تا پاشنه پایین دست ادامه می یابند. در این تحقیق، نسبت عرض به طول زبری ها (b/h) برابر با 1، 0.5 و 0.25 و سه حالت ارتفاع زبری، برای دبی های 4 تا 220 لیتر در ثانیه، در مدلی 9 پله ای، با ارتفاع پله های 0.1 متر و شیب 21 درجه، مورد بررسی قرار گرفت. و همچنین در خصوص تاثیر زبری ها در نحوه پراکنش انرژی و بوجود آمدن جریان گردابه ای، روی پلکان های سرریز پلکانی گابیونی به وسیله نرم افزار Flow3D پرداخته شد. نتایج این تحقیق نشان میدهد که در بازه دبی های 0.004 و 0.009 و 0.01 متر مکعب بر ثانیه، رژیم جریان به صورت ریزشی و از دبی 0.016 متر مکعب بر ثانیه به بالاتر، رژیم جریان، به صورت غیر ریزشی است و بیشترین استهلاک انرژی، مربوط به دبی 0.016 است که با 79.5 درصد انرژی، مستهلک می شود و کمترین استهلاک انرژی، مربوط به دبی 0.220 متر مکعب بر ثانیه می باشد که با 20.4 درصد انرژی، مستهلک شده خواهد بود.

اطلاع از غلظت کلر در آب های زیرزمینی، برای مصارف شرب و کشاورزی مهم است. اگر غلظت این عنصر در آب بیش از حد باشد، می تواند باعث بروز مشکلاتی برای انسان و مسمومیت برای گیاه شود. اندازه گیری کلر در آب های زیرزمینی در سطح وسیع، پر هزینه و وقت گیر است، بنابراین دست یابی به روشی آسان و کم هزینه تر، دارای اهمیت ویژه ای است. روش های زمین آمار، بر پایه متغیرهای مکانی استوارند. تغییرات این دسته از متغیرها از نقطه ای به نقطه دیگر، دارای پیوستگی مشخصی است. این پژوهش به منظور ارزیابی توانایی روش های زمین آمار، در تخمین کلر با استفاده از متغیر کمکی هدایت الکتریکی در آب های زیرزمینی محدوده شهر مشهد و اطراف آن انجام شد. برای این منظور از 276 حلقه چاه عمیق منطقه، نمونه برداری شد و پارامترهای هدایت الکتریکی و کلر، اندازه گیری شدند. داده ها با نرم افزار جی اس پلاس (GS+)، تجزیه و تحلیل شدند. برای بررسی همبستگی مکانی داده ها، واریوگرام های تجربی هر متغیر و واریوگرام متقابل آن ها، محاسبه و ترسیم شدند. نتایج نشان داد، پیوستگی خوبی بین پارامترهای اندازه گیری شده وجود دارد. ضریب همبستگی دو متغیر، بر اساس واریوگرام متقابل آن ها، 0.91 محاسبه شد. برای هدایت الکتریکی، مدل کروی و برای کلر، مدل گوسین بر مبنای حداقل مقدار  RSSبه عنوان مناسب ترین مدل برازش داده شد. برای مقایسه روش های تخمین، از روش ریشه دوم میانگین مربع خطاها (RMSE) و نمودار پراکنش مقادیر مشاهده ای و برآوردی استفاده شد. روش های زمین آمار، مقادیر کلر را با دقت بیشتری نسبت به روش های IDW و NDW برآورد نمودند.