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

برآورد حداکثر دبی جریان های سطحی ناشی از رواناب برای حوزه های آبریز فاقد داده های طولانی مدت هیدرومتری، مبتنی بر مدل های بارش- رواناب است. داده های بارش های کوتاه مدت از مهمترین اطلاعات مورد نیاز در استفاده از این قبیل مدل هاست. در بسیاری از نقاط دنیا و از جمله ایران داده های کیفی و کمی ثبت شده مناسبی از بارش های کوتاه مدت در اختیار نیست. روش های متعددی جهت برآورد بارش های کوتاه مدت بر اساس سایر داده های باران سنجی از قبیل بارش های روزانه و ماهیانه پیشنهاد شده است. در این تحقیق با استفاده از رگبارهای ثبت شده در ایستگاه سینوپتیک شهرکرد، واقع در استان چهارمحال و بختیاری، روابط منطقه ای برآورد بارش های کوتاه مدت و روش نسبت بارش های کوتاه مدت به حداکثر بارش 24 ساعته مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان داد نسبت های استخراج شده از منحنی هایSCS  و روابط منطقه ای موجب برآورد دست بالا می گردند. با توجه به سادگی استفاده از روش نسبت ها، می توان پس از استخراج نسبت های پیشنهادی SCS برای منطقه مورد نظر، از این روش به عنوان روشی قابل قبول استفاده نمود. همچنین نتایج نشان داد با اعمال ضریب اصلاحی 0.7136 در روابط قهرمان آبخضر، مقادیر "شدت- مدت- فراوانی" رگبارها را برای منطقه شهرکرد با خطای مطلق 4 درصد بدست آورد. در نهایت یک رابطه لگاریتمی با ضریب تعیین 0.98 برای تهیه منحنی های "شدت-مدت- فراوانی" ایستگاه شهرکرد ارائه شد.

برآورد حداکثر عمق آبشستگی به منظور تعیین عمق لازم برای پایه های پل لازم است. در غیر این صورت ممکن است منجر‎ به تخریب پل گردد. در این پژوهش از نرم افزار SSIIM که به صورت سه بعدی، معادلات جریان و رسوب را لحاظ می کند استفاده گردیده است. در نرم افزار SSIIM میدان جریان در اطراف پایه پل استوانهای شکل، با استفاده از حل سه بعدی معادلات ناویر – استوکس و مدل آشفتگیk-ɛ ، به دست آمده و سپس با استفاده از حل غیردائمی میدان رسوب و معادله پیوستگی، تغییرات تراز کف در اطراف پایه پل محاسبه می شود. در ادامه به منظور صحت سنجی، نتایج مدل شبیه سازی شده، با اطلاعات آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج مقایسه نشان می دهد که با دقت بالایی میتوان از این مدل در شبیه سازی آبشستگی و تخمین حداکثر عمق آبشستگی اطراف پایه های پل استفاده کرد. به این صورت که عمق آبشستگی 10 تا 20 درصد کمتر از مقدار آزمایشگاهی برآورد شده است.

این تحقیق به منظور بررسی اثر کم آبیاری و شوری آب آبیاری در مراحل مختلف رشد بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت دانه ای رقمKSC-500  در اقلیم شهرستان اهواز و در فصل زراعی 90-1389 اجرا گردید. تحقیق در سه آزمایش مستقل و هر یک در قالب کرت های خرد شد و نیز در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه سطح آبیاری و سه سطح شوری، در سه تکرار و در سه مرحله رشد رویشی (آزمایش یک)، گل دهی (آزمایش دو) و بعد از گل دهی (آزمایش سه) انجام شد. تیمارهای آبیاری، شامل I1،I2 و I3 به ترتیب معادل 100، 75 و 50 درصد نیاز آبی گیاه و تیمارهای شوری، شامل S1،S2 و S3 به ترتیب معادل شوری آب رودخانه کارون در روز آبیاری (S1)،S2=S1+1   S3=S1+2 ودسی زیمنس بر متر بود. نتایج نشان داد که اثر متقابل کم آبیاری و شوری آب آبیاری در هر سه آزمایش بر صفات مورد مطالعه (تعداد دانه در بلال، وزن 100 دانه، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیکی و شاخص برداشت) معنی دار نبود. اما با افزایش کم آبیاری و شوری آب آبیاری، میانگین صفات مورد بررسی کاهش یافت. حداکثر عملکرد دانه، در آزمایش، یک از تیمار I2 و برابر با 5.2 تن در هکتار به دست آمد و در آزمایش های دو و سه، حداکثر عملکرد دانه به ترتیب 5.8 و 6.2 تن در هکتار از تیمار I1 حاصل شد. در شرایط تنش شوری، حداکثر عملکرد دانه، از تیمار S1 به دست آمد که برای آزمایش یک، دو و سه به ترتیب، برابر با 5.3، 5.5، 6.7 تن در هکتار بود. بر اساس نتایج به دست آمده، حساس ترین مرحله رشد نسبت به کم آبیاری و شوری آب آبیاری، مرحله بعد از گل دهی ارزیابی شد.

رودخانه ها به عنوان اصلی ترین منبع تامین کننده نیاز شرب، کشاورزی و صنعت از اهمیت خاصی برخوردار هستند. از طرفی کیفیت آب از لحاظ شرب نیز در بین پارامترهای کیفی مهم ترین متغیر می باشد. لذا بررسی و پیش بینی تغییرات پارامترهای کیفی در طول یک رودخانه، یکی از اهداف مدیران و برنامه ریزان منابع آب، می باشد. در این راستا تعداد زیادی مدل های کیفیت آب، در زمینه مدیریت بهتر برای حفظ کیفیت آب، گسترش یافته است. در این میان مدل های شبکه عصبی مصنوعی که با الهام از ساختار مغز بشر عمل می نمایند، به عنوان گزینه ای برتر، مورد تحقیق و بررسی قرار می گیرد. این تحقیق بر روی رودخانه کارون، بزرگترین رودخانه کشور و با استفاده از پارامترهای اندازه گیری شده در ایستگاه های موجود در طول رودخانه (بازه شهیدعباسپور- عرب اسد) انجام شده است. بدین منظور، دبی، ماه، طول رودخانه و پارامترهدایت الکتریکی اندازه گیری شده در ایستگاه های شهیدعباسپور، پل شالو، گتوند و عرب اسد به عنوان ورودی های مدل، در نظر گرفته شد. با استفاده از مدل شبکه عصبی، نسبت جذب سدیم (SAR) و کل املاح محلول (TDS) اندازه گیری شده در همان ایستگاه ها نیز پیش بینی می گردد. از جمله مواردی که در این تحقیق به عنوان یک روش جدید استفاده شده است،تعیین شاخص های کیفی آب، در چند ایستگاه به صورت هم زمان می باشد. به منظور بهینه کردن هرکدام ازمدل های شبکه عصبی مصنوعی، از الگوریتم ژنتیک استفاده گردید. نتایج نشان می دهد که مدل شبکه عصبی مصنوعی انتخاب شده، نسبت به مدل های آماری رگرسیون غیرخطی از توانایی، انعطاف پذیری و دقت بیشتری در پیش بینی کیفیت آب در رودخانه برخوردار می باشد.

فرآیند تبخیر، یکی از مولفه های اصلی چرخه آب در طبیعت است که نقش اساسی در مطالعات کشاورزی، هیدرولوژی و هواشناسی، بهره برداری از مخازن، طراحی سیستم های آبیاری و زهکشی، زمان بندی آبیاری و مدیریت منابع آب ایفا می کند. روش های زیادی از جمله روش های بیلان آب، تبخیر از تشت و روش های تجربی برای تخمین تبخیر از سطح آزاد، ارائه شده است که هر کدام از این روش ها، با محدودیت و خطای اندازه گیری توام می باشد. امروزه تکنیک جدید استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی که مبتنی بر هوش مصنوعی می باشد کاربرد گسترده ای در زمینه های مختلف علمی به ویژه مهندسی آب پیدا کرده است. در این تحقیق با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه (MLP)، شبکه تابع پایه شعاعی (RBF) و شبکه پیش رونده (FF)، میزان تبخیر ماهانه از مخزن سد سیاه بیشه تا 3 ماه آینده پیش بینی شد. برای تعیین متغیرهای ورودی موثر در مدل های شبکه عصبی مصنوعی و تعداد نرون ها در لایه میانی هر یک از مدل ها، از قابلیت بهینه سازی الگوریتم ژنتیک استفاده شد. نتایج نشان می دهد که ضریب همبستگی بین مقادیر اندازه گیری شده و محاسبه شده با مدل هایRBF ،MLP  و FF در برآورد و پیش بینی تبخیر ماهانه از مخزن سد سیاه بیشه به ترتیب برابر با 0.92، 0.90 و 0.88 می باشد. بنابراین مدل RBF از دقت بیشتری نسبت به دو مدل MLP و FF در برآورد و پیش بینی میزان تبخیر ماهانه از مخزن سد، برخوردار می باشد. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت نشان می دهد که تبخیر ماهانه از مخزن سد تا 3 ماه آینده به ترتیب نسبت به زمان وقوع تبخیر بر حسب ماه، فشار هوا در سطح زمین در 1، 3 و 2 ماه قبل، سرعت باد در سطح 1000 میلی بار در 3 و 2 ماه قبل و دمای هوا در سطح 300 میلی بار در زمان حال بیشترین حساسیت را دارد.

آبگیرهای کفی از جمله سازه هایی هستند که معمولا در مناطق کوهستانی ساخته می شوند. در بحث آبگیری از رودخانه ها، روش های متعددی وجود دارد که هر یک ویژگی ها و محدودیت های خاص خود را دارند. آبگیری از جریان آب در رودخانه ها معمولا به دو روش پمپاژ و ثقلی صورت می گیرد. روش ثقلی به دلیل پیوسته بودن و عدم نیاز به صرف انرژی بر روش پمپاژ ارجحیت دارد. روش های مختلفی به طریق ثقلی امکان پذیر می باشد که معمولا به سه دسته آبگیرهای جانبی، جلویی و کفی تقسیم بندی می شوند. با توجه به تجربیات بدست آمده در کشورهای اروپایی برای مناطق کوهستانی و کوهپایه ای با شیب طولی رودخانه بیش از یک درصد در حالی که 75 درصد بار بستر دارای ابعاد بزرگتر از 6 میلی متر باشد، آبگیر کفی توصیه گردیده است. با توجه به اینکه تحلیل هیدرولیکی جریان در آبگیر کفی چندان توسط مدل های ریاضی مورد بحث قرار نگرفته و از طرفی بررسی و ساخت مدل های فیزیکی زمان بر و پر هزینه است، بنابراین در این پژوهش، شبیه سازی هیدرولیک جریان در آبگیر کفی، توسط نرم افزار Flow3D مورد نظر قرار گرفت.در این پژوهش مشاهده گردید که بهترین شیب شبکه آبگیر، برای آبگیری شیب 20 درجه می باشد. از طرفی هر قدر درصد بازشدگی شبکه آبگیر افزایش یابد، نسبت دبی انحرافی نیز افزایش می یابد. همچنین تغییرات ضریب شدت جریان در حالت های مختلف نسبت به عدد فرود، شیب و درصد بازشدگی بررسی شد که با توجه به نمودارهای بدست آمده مشخص شد که افزایش عدد فرود و درصد بازشدگی شبکه آبگیر، باعث کاهش ضریب تخلیه جریان می گردد.

محدودیت منابع آب، عدم برنامه ریزی آبیاری و استفاده نامطلوب از آب، عامل اصلی محدود کننده توسعه کشاورزی در ایران است. در این پژوهش، زمان و میزان آب آبیاری، به منظور افزایش بهره وری آب، در مزارع سیب زمینی دشت همدان – بهار، تعیین گردید. بدین منظور، سه مزرعه سیب زمینی در بخش های مختلف دشت، در سال زراعی 90-1389 انتخاب و با استفاده از تانسیومتر و بلوک گچی، مصرف آب اندازه گیری شده و نهایتا شاخص بهره وری آب (WUE) با استفاده از حجم آب مصرفی (W) و عملکرد محصول (Y) محاسبه شد. بر اساس اندازه گیری های انجام شده، حداقل و حداکثر میزان آب مصرفی، در مزارع تیمار، به ترتیب 4481 و 7500 مترمکعب و نیز در مزارع شاهد نیز، به ترتیب 5092 و 8279 مترمکعب در هکتار بوده است. نتایج نشان داد که با آموزش برنامه ریزی صحیح مصرف آب، عملکرد محصول سیب زمینی به مقدار قابل ملاحظه ای (13 درصد) افزایش، می یابد. این افزایش، با کاهش 13.1 درصد میزان آب مصرفی در تمامی مزارع مورد مطالعه همراه بوده است و در نتیجه کارایی مصرف آب نیز 29 درصد افزایش یافت. نتایج نشان داد که می توان از تانسیومتر به عنوان یک ابزار مناسب جهت بهبود مدیریت آبیاری با آموزش آن به زارعین استفاده نمود.

اصلاح خاک ها، یکی از روش های توسعه اراضی کشاورزی محسوب می گردد. وجود یون سدیم در کنار شوری، تشکیل یک خاک شور– سدیمی را داده و موجب بروز مشکلات فراوانی در روند رویشی گیاهان می گردد. لذا اتخاذ راهکارهای لازم جهت اصلاح این خاک ها، با توسل به روش های فیزیکی و شیمیایی، همچون کاربرد کلسیم در آبشویی، اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. در این تحقیق، جهت بررسی وضعیت خاک های منطقه، با حفر پروفیل، از اعماق 20-0، 40-20، 60-40، 80-60 و 100–80 سانتی متری خاک، اقدام به تهیه نمونه گردید. و پس از تجزیه آن در آزمایشگاه و محاسبه مقادیر ESP, ECe, SAR‎‏ CEC,وغیره، به مطالعه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن پرداخته شد. این پژوهش، به صورت طرح بلوک های کاملا تصادفی، با 2 تیمار (شاهد، ماده اصلاح کننده گچ) و 3 تکرار، در کرت های فلزی1*1 متری اجرا گردید. مقدار آب مورد نیاز جهت آبشویی، به میزان 100 سانتی متر و در 5 مرحله (هر مرحله به عمق 20 سانتیمتر) تعیین گردید. پس از پایان هر مرحله، نمونه برداری ها در 4 عمق تعیین شده از خاک، انجام و آزمایشات صورت گرفت. بررسی نتایج و تجزیه و تحلیل آماری آنها، بیانگر آن است که تاثیر کاربرد گچ، بر روند آبشویی، در مقایسه با تیمار شاهد، تفاوت معناداری نشان نمی دهد. این موضوع را می توان به انحلال گچ موجود در خاک در اثر نفوذ آب به درون خاک، مربوط دانست. پیشنهاد می گردد برای خنثی کردن تاثیر سدیم بالای اراضی در راندهای اولیه آبشویی، از آب شور (زهاب کشاورزی موجود) بدون استفاده از گچ استفاده گردد.