علوم و مهندسی آب
سال:1390 | دوره:1 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

نهشته شدن رسوب در سازه های انتقال آب، از قبیل سیفون های معکوس، باعث کاهش سطح مقطع جریان و نیز افزایش زبری می شود که درنتیجه، کاهش آب دهی سازه را به دنبال خواهد داشت. از جمله روش های جلوگیری از نهشته شدن رسوب و یا خروج آنها، ایجاد شرایط غیر رسوب گذار، در سازه می باشد. با توجه به این که بحرانی ترین قسمت سیفون معکوس، از لحاظ نهشته شدن رسوب، مجرای خروجی است، در تحقیق حاضر، ابتدا با استفاده از آنالیز ابعادی، یک رابطه کلی، برای آستانه حرکت ایجاد شد که مرز شرایط غیررسوب گذار، در مجرای خروجی سیفون معکوس کرخه می باشد. سپس، با استفاده از یک مدل فیزیکی، از مجرای خروجی سیفون معکوس کرخه و نیز 5 نمونه رسوب غیر چسبنده با ابعاد 0.5، 0.7، 1، 2 و 3.2 میلی متر، آزمایش های لازم انجام گرفت و در نتیجه یک گراف کاربردی، جهت بررسی شرایط غیر رسوب گذار، در مجرای خروجی سیفون معکوس کرخه، استخراج گردید. با استفاده از این گراف و نیز منحنی توزیع دانه بندی مواد معلق رودخانه کرخه، در محل سد انحرافی حمیدیه، حداقل سرعت غیر رسوب گذار یا همان حداقل سرعت عدم ته نشینی ذره ای، به قطر 1.5 میلی متر که بزرگ ترین ذره رسوب ورودی به کانال بالادست سیفون معکوس کرخه از محل سد انحرافی حمیدیه می باشد، تعیین گردید. نتایج تحقیق، حاکی از حاکم بودن شرایط غیر رسوب گذار در سیفون معکوس کرخه در دبی و سرعت طراحی می باشد.

امروزه فن آوری سنجش از دور، در تمام زمینه های علمی و اطلاع رسانی در دنیا مورد استفاده است و نتایج بسیار رضایت بخشی داده است. در این تحقیق با بکار گیری فن آوری سنجش از دور و استفاده از تصاویر ماهواره ای، ضریب شماره منحنی با دقت بالایی برآورد شد ودبی پیک سیلاب، با دقت خوبی محاسبه گردید. در این مطالعه از جهت تاثیر تغییرات کاربری اراضی روی داده های یک واقعه تاریخی، برای تصمیم گیری و ارزیابی تغییرات دوره بلندمدت کاربری اراضی حوضه نیز استفاده شده است. اندازه گیری های بارش و جریان روزانه هم زمان، نشان داد که تغییرات کاربری اراضی، بر روی رابطه بارش- رواناب، در حوضه رودخانه مذکور تاثیر دارد. ولی به دلیل اینکه تصاویر ماهواره ای (به غیر از دو دوره 1990 و 2002) در دوره های زمانی مختلف، موجود نبود، نتایج ارزیابی تغییرات کاربری اراضی و تاثیر آن بر نتایج رابطه بارش- رواناب، نشان داده نشده است. در این مطالعه سیمای کلی حوضه، از سال 1990 تا 2002 تغییرات محسوسی نداشته است. نتایج، نشان داد که سنجش از دور و تکنولوژی GIS، برای تجزیه و تحلیل توزیع عمق رواناب، زیر حوضه های مورد مطالعه، مناسب می باشد. این فن آوری برای پیش بینی رواناب در آبخیزداری و منابع آب، می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

یکی از راه حل های کارآمد و مناسب برای بهینه سازی استفاده از رواناب به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، استفاده ازسدهای خاکی کوچک است. که ضمن کاهش خسارات ناشی از سیل، در تغذیه مصنوعی سفره آب زیرزمینی، احیای مراتع و بیابان زدایی موثر است. در سالهای اخیر، توسعه و بهره برداری از منابع آب و خاک در مناطق خشک و نیمه خشک، ضرورتی انکارناپذیر است که بهره برداری از سیلاب های آنی در این مناطق یکی از این زمینه ها است. یکی از مسائلی مهمی که در زمینه طراحی مکان احداث این سازه های مهندسی در حوزه های آبخیز وجود دارد، بحث مکان یابی صحیح این سازه ها بر روی رودخانه اصلی حوزه می باشد. عدم وجود یک راه ریاضی و منطقی به منظور اولویت بندی عملیات اجرایی این سازه ها ما را بر آن داشت تا با استفاده از مدل ارزیابی چند معیاره مکانی و تلفیق لایه های اطلاعاتی که از اهداف اصلی این تحقیق می باشد، مکان های مناسب جهت احداث سد خاکی بر روی رودخانه های اصلی حوزه آبخیز یوسف آباد طبس بپردازیم. لذا با استفاده از ترکیب نقشه های رستری مربوط به محدودیت مکانی (حریم رودخانه)، عوامل مکانی طبیعی (درصد شیب، حریم از رودخانه، واحدهای ژئومورفولوژی و ویژگیهای زمین شناسی)، عوامل اقتصادی (منابع قرضه، حریم از راه، حریم از قنات و حریم از مناطق مسکونی) در محیط برنامه نویسی ارزیابی چند معیاره مکانی، نرم افزار ILWIS 3.31 طراحی شد. ابتدا لایه های مکانی به فرمت این نرم افزار در آورده شد. سپس لایه های مکانی ناهمگون با یکدیگر، تلفیق و همگون سازی شدند و همگی ارزش های فازی صفر تا یک را گرفتند. به دلیل یکسان نبودن ارزش لایه ها، لایه ها وزن دهی شدند. در نهایت، تلفیق لایه ها انجام شد و نقشه شاخص ترکیبی به دست آمد که در آن مکان های مساعد جهت احداث سد خاکی منطقه مطالعاتی، الویت بندی گردید و بهترین مکان جهت انجام عملیات اجرائی در حوزه مشخص شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد مکان احداث، از نظر مهندسی و از نظر مردمی مورد تایید کارشناسان و مردم بومی منطقه بود. و می توان ازعان نمود، دقت، صحت و سرعت و توانائی بالای این مدل می تواند برای حوزه های آبخیز دیگری نیز انجام گیرد.

کنترل رسوبات در مخازن سدها، یکی از موضوعات مهم در مدیریت مخازن سدها بوده و موجب افزایش تاثیر در جهت افزایش عمر مفید آنها می گردد. مخازن سدها به عنوان یک مانع، باعث تله اندازی رسوب، با راندمان بالا شده و از انتقال رسوب به رودخانه پایین دست، جلو گیری می کند. افزایش مقدار رسوبات در مخزن، باعث کاهش عمر مفید سدها و نیز کاهش استفاده از آنها می گردد. برای تخلیه قسمتی از رسوبات مخزن، روش های مختلفی مورد مطالعه قرار می گیرد. آبشویی رسوب درمخزن سد، به علت استفاده از انرژی جریان آب و نیز عدم نیاز به منبع انرژی اضافی، (مانند لایروبی) در مخازن مختلف سراسر دنیا مورد استفاده قرار گرفته است و از اولین گزینه ها در مدیریت و بهره برداری از سدها و مخازن می باشد. دراین مقاله یک مدل ریاضی یک بعدی با جریان یکنواخت، در مورد آبشویی رسوب در مخزن سد، مورد مطالعه قرار گرفته است. این مدل با فرض داشتن پروفیل اولیه رسوب و نیز حل معادله پیوستگی رسوب و بر اساس روش تفاضل های محدود تهیه شده است و توانایی محاسبه پروفیل رسوب با زمان را دارد. هم چنین مقدار حجم رسوبات شسته شده و نیز حجم آب مخزن با گام های زمانی متفاوت در این مدل، محاسبه می گردد. این مدل برای داده های آزمایشگاهی و داده های واقعی مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج حاصل در مقایسه با مقادیر واقعی، در حد رضایت بخشی بود. لازم به ذکر است که هم گرایی حاصل از تکرار در مدل پس از 40 بار تکرار با خطای کمتر 0.00001 روی داد. مقایسه نتایج این مدل با نتایج مدل HEC-6، مزیت این مدل وضعف مدل HEC-6، را در پیش بینی پروفیل بستر فرسایش یافته در اثر ابشویی هیدرولیکی نشان می دهد. مدل HEC-6، معمولا جهت بررسی حرکت یک بعدی جریان رسوبات در مخازن و رودخانه ها، استفاده می گردد.

استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور به منظور تخمین رواناب حوضه آبریز در سال های اخیر افزایش یافته است. این پژوهش به منظور مشخص نمودن وضعیت هیدرولوژیکی و رواناب دو حوضه آبریز با دو اقلیم متفاوت (خشک و مرطوب) در کشور انجام شد. در این تحقیق، نقشه شماره منحنی رواناب با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و تصاویر ماهواره لندست (ETM+) برای دو حوضه آبریز، منصورآباد خراسان جنوبی و ناورود گیلان و بر اساس فاکتورهایی مانند گروه هیدرولوژی خاک، کاربری اراضی و پوشش گیاهی تعیین شده است. نقشه وضعیت پوشش زمین برای دو حوضه آبریز با کمک شاخص NDVI، نقشه کاربری اراضی حوضه ها با استفاده از داده های ماهواره لندست و نقشه گروه هیدرولوژیکی خاک به کمک نقشه های خاک، شیب، کاربری اراضی، تشکیلات زمین شناسی و بازدیدهای صحرائی تهیه گردید. از تلفیق نقشه های تهیه شده در GIS و با استفاده از جدول SCS، نقشه شماره منحنی رواناب برای هر دو حوضه تعیین گردید. سپس برای ارزیابی صحت شماره منحنی به دست آمده، دبی حداکثر سیلاب در هر دو حوضه آبریز به کمک مدل HEC-HMS محاسبه و با مقدار مشاهده ای مقایسه گردید. عدم اختلاف معنی دار بین دبی محاسبه ای و مشاهده ای، نشان داد شماره منحنی هر دو حوضه آبریز با صحت زیاد محاسبه شده است. هم چنین نتایج نشان داد که متوسط وزنی شماره منحنی رواناب حوضه منصورآباد خیلی بیشتر از حوضه ناورود می باشد که این امر می تواند سبب بروز سیلاب های مخرب در هنگام وقوع رگبارهای فراوان شود.

این مطالعه، بر روی برکه های تثبیت شهرستان خمین، به صورت مطالعه مداخله ای، از نوع تحلیلی- مقطعی انجام شد و نمونه ها به صورت احتمالی برداشت گردید. بر روی فاضلاب خام و پساب خروجی از برکه هاو خروجی تصفیه خانه، آزمایشات شمارش تعدادکلیفرم، تخم انگل (نماتود) و pH، BOD5، COD، TSS، TDS، TSو DO انجام شد و در تجزیه داده ها، از میانگین واریانس ها و correlation استفاده شد و نتایج بر روی نمودار matlab وexcell  رسم گردید. 366 نمونه، جهت انجام آزمایشات فیزیک و شیمیایی و کلی فرم و تخم انگل از برکه ها، برداشت گردید. این مطالعه نشان داد که بین درجه حرارت و بار سطحی و نیز میزان حذفBOD ،COD ، TCOLIFORM با زمان ماند، رابطه معنی دار وجود دارد (pvalu>0.05). از طرفی در آنالیز آماری، با کمک پارامترهای اندازه گیری شده، سرعت باد، میزان تبخیر و روزهای آفتابی و بارانی، مشخص شد که برکه های تثبیت شهرستان خمین که در آب و هوای سرد در حال بهره برداری می باشند به شدت تحت تاثیر عوامل طبیعی می باشد. مقایسه نتایج خروجی با استانداردها نیز نشان داد که پساب خروجی از آنها، برای آبیاری پارک های عمومی قابل استفاده است و استانداردهای زیست محیطی را از نظر تخم انگل (نماتود) و کلی فرم مدفوعی را در این خصوص بر آورده می سازند.

در مناطقی نظیر جنوب خوزستان، که سطح ایستابی بالا می باشد، در اثر حرکت صعودی، آب از طریق لوله های موئینه ای و تبخیر آن، املاح به سطح خاک منتقل و موجب شور و یا شور و سدیمی شدن خاک می گردند. آبشویی، یکی از روش های اصلاح این گونه خاک ها است. به منظور بررسی روند آبشویی و رسم منحنی های شوری و سدیم زدایی خاک های شور و سدیمی منطقه دارخوین شادگان، تحقیقی در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی، انجام گرفت که شامل چهار تیمار با کاربرد 40، 60، 80 و 100 سانتی متر آب، جهت آبشویی درسه تکرار بود. در این تحقیق، آبشویی به روش غرقابی دائم و در کرت های آزمایشی، به صورت کرت فلزی به ابعاد 1×1 متر انجام گرفت. نتایج نشان داد، آبشویی تا عمق یک متری نیم رخ خاک، با 100 سانتی متر آب باعث کاهش شوری (ECe) و درصد سدیم تبادلی(ESP) به ترتیب به میزان 74 و 50 درصد گردید. مقایسه نتایج شوری و سدیم زدایی آزمون های مزرعه ای با مدل های تجربی، نشان داد که مدل معکوس- جدید، نسبت به مدل های تجربی دیگر، برازش بهتری با داده های مزرعه ای دارد و پس از آن به ترتیب مدل های ریو، هافمن، پذیرا و کاواچی و لفلار و شارما قرار دارند. در نهایت با استفاده از معادله معکوس جدید، اقدام به رسم منحنی های شوری و سدیم زدایی گردید.

در طراحی و اجرای پروژه های آبی کوچک در کشور، عمدتا به برآورد سیل توجه شده است و به مساله خشک سالی در برنامه ریزی منابع آب، کمتر اهمیت داده شده است. در این تحقیق به منظور برآورد جریان کمینه، از آمار موجود 28 ایستگاه هیدرومتری در حوزه های کرخه و کارون که دارای شرایط مناسب از نظر طول دوره آماری بودند، استفاده شد. سپس منحنی تداوم جریان برای هر کدام از ایستگاه ها ترسیم گردید و مقادیر دبی جریان های کمینه مورد نیاز آنها استخراج گردید. به منظور تعیین مهمترین عوامل موثر بر جریان کمینه، 21 پارامتر موثر بر جریان کمینه مانند پارامترهای فیزیوگرافی، اقلیمی و زمین شناسی به وسیله سیستم اطلاعات جغرافیایی برآورد گردید. با استفاده از روش تجزیه و تحلیل عاملی، عواملی که کمترین هم بستگی را با هم نشان دادند، انتخاب شدند. این عوامل به ترتیب اهمیت، شامل شیب متوسط حوزه، مساحت، ارتفاع متوسط حوزه، ضریب گراولیوس و شیب آبراهه اصلی بوند، که 80.1 درصد از تغییرات در داده های اصلی را توضیح می دهند. در ادامه، تحلیل منطقه ای به روش رگرسیون چندگانه برای به دست آوردن روابطی بین جریان کمینه و ویژگی های حوزه آبخیز صورت گرفت. در نهایت به منظور مقایسه و ارزیابی صحت مدل های برآوردی، اطلاعات 9 ایستگاه شاهد مورد استفاده قرار گرفت و مقادیر دبی جریان کمینه بر اساس مدل های به دست آمده و با مقادیر متکی بر ایستگاه های شاهد، مقایسه گردید و در نهایت، نتایج نشان دادند که مدل های به دست آمده در این منطقه، در سطح معنی داری 99 درصد، قابل قبول می باشند. در نهایت بررسی جریان های کمینه و تهیه مدل های منطقه ای جریان های کمینه، در مقیاس سراسری، برای برنامه ریزی مدیریت آبی کشور و استفاده از سایر خصوصیات موثر بر روی جریان های کمینه، مانند درصد پوشش گیاهی یا شاخص های مربوط به خاک شناسی و کاربری اراضی و در نهایت بررسی اثرات تغییر اقلیم بر جریان های کمینه، پیشنهاد می گردد.