مهندسی آبیاری و آب ایران
سال:1395 | دوره:6 | شماره:24 |تعداد مقالات:12

برای کاهش هزینه های اندازه گیری ضریب زبری جریان در کانال های خاکی می توان از متغیرهای کمکی مانند قطر ذرات بستر استفاده نمود. روابط مبتنی بر قطر ذرات خاک کف و جدار کانال های خاکی، به طور غالب برای بسترهای بدون پوشش گیاهی ارائه شده اند. بنابراین پژوهش حاضر با هدف الف) تعیین ضریب زبری کانال های خاکی دارای پوشش گیاهی در شبکه آبیاری و زهکشی مغان، ب) مقایسه ضریب زبری حاصل از روابط مبتنی بر قطر ذرات بستر با مقادیر واقعی و ج) ارائه مدل های جدید برای ضریب زبری کانال های خاکی بر مبنای قطر ذرات بستر انجام شد. برای انجام آزمایش ها 181 مقطع از کانال های خاکی در شبکه آبیاری و زهکشی مغان انتخاب شدند. سرعت جریان آب در مقاطع مختلف کانال ها با استفاده از مولینه و مختصات نیمرخ عرضی مقاطع کانال ها بهوسیله دوربین نقشه برداری (ترازیاب) و یک شاخص مدرج تعیین شد. مقدار ضریب زبری با توجه به ابعاد و سرعت جریان آب در کانال های خاکی از رابطه مانینگ به دست آمد. میانگین ضریب زبری در بستر های خاکی دارای پوشش گیاهی 0.076 به دست آمد. کاربرد رابطه های استریکلر، هندرسون، گارد و راجو و برآی و رابطه های رودکیوی، برآی، لئین و کارلسون و هندرسون) به مقادیر قابل قبولی برای ضریب زبری کانال های خاکی با پوشش گیاهی منجر نشد. به منظور ارائه و توسعه مدل های مبتنی بر قطر ذرات بستر برای برآورد ضریب زبری بستر های خاکی دارای پوشش گیاهی، از اندازه های D50، D65 و D75 ذرات بستر استفاده گردید. ضریب همبستگی ضریب زبری با این اندازه قطرها به ترتیب برابر 0.91، 0.83 و 0.66 بود. علاوه بر دقت قابل قبول مدل های پیشنهادی، سهولت کاربرد و سادگی مدل ها، مزیت دیگر آن ها می باشد.

برآورد میزان بار رسوب در بسیاری از پروژه های آبی از قبیل ﻃﺮاﺣﻲ ﺳﺪﻫﺎ و ﺣﻮﺿﭽﻪ ﻫﺎی ذﺧﻴﺮه آب ﺳﻄﺤﻲ، اﻧﺘﻘﺎل رﺳﻮب و آﻟﻮدﮔﻲ در رودﺧﺎﻧﻪ ها و درﻳﺎﭼﻪها و نیز ﻃﺮاحی ﻛﺎﻧﺎل ها و ﻧﮕﻬﺪاری آن ها اهمیت زیادی دارد. روش های متداول برآورد بار رسوب عمدتا دقت پایینی داشته و نتایج روش های مختلف تفاوت زیادی با یکدیگر دارد. بر همین اساس در این تحقیق پس از تهیه داده های دبی رسوب مربوط به ایستگاه های هیدرومتری جوکنک، بهبهان، شادگان، مشراگه و چم نظام، از الگوریتم درختی M5 که یکی از مدلهای نوین داده کاوی به حساب میآید، جهت محاسبه بار معلق استفاده گردید. الگوریتم درختی M5 فضای مساله را به شاخه های متعدد تقسیم کرده و معادلاتی را جهت تخمین بار معلق رسوب در شاخه های مختلف ارائه می دهد. دبی جریان یک روز قبل و دبی همان روز به عنوان پارامترهای ورودی و دبی بار معلق رسوب نیز به عنوان پارامتر خروجی جهت ساخت و صحت سنجی مدل در نظر گرفته شد. آنالیزهای مختلف آماری بر روی معادلات ارائه شده توسط الگوریتم M5 نشان دهنده دقت بهتر مدل درختی در مقایسه با منحنی سنجه میباشد. در ایستگاه های مورد بررسی مقدار RMSE مدل درختی با توجه به داده های آموزش و صحت سنجی 0.59 محاسبه گردید در حالی که در مورد منحنی سنجه این مقدار 0.74 به دست آمد. بر اساس نتایج این تحقیق مدل M5 علاوه بر اینکه می تواند میزان رسوب معلق را با دقت بالایی برآورد کند دارای ساختار ساده و قابل فهم بوده و از نتایج آن می توان جهت مسائل کاربردی سود جست.

روند اجرایی طرح تجهیز و نوسازی اراضی شالی زاری بعنوان مهم ترین پروژه اصلاح زیرساخت های تولید پایدار برنج در شمال کشور به دلایل مختلف کند بوده، طوریکه تاکنون این طرح در کمتر از60 هزار هکتار از اراضی شالی زاری استان مازندران اجرا شده است. لذا برای تغییر در شرایط موجود، شناسایی مسایل و اولویت بندی مشکلات طراحی، اجرا و نظام بهره برداری ضرورتی مهم و اساسی است. در این پژوهش ابتدا از طریق مقایسه تطبیقی نقشه های طراحی و چون ساخت، بازدید میدانی از مشکلات دوران بهره برداری، و بحث و تبادل نظر با کارشناسان مجرب مسائل اساسی شناسایی شد و پس از نهایی شدن فهرست مشکلات، پرسشنامه ای با 7 سوال مبتنی بر فرآیند تحلیل سلسله مراتبی در چهار موضوع تمهیدات پایه، طراحی، اجرا، بهره برداری و نگه داری تدوین شده و در اختیار 35 نفر از متخصصین سازمان جهاد کشاورزی، مهندسین مشاور و شرکت های مجری طرح قرار گرفت. نتایج نشان داد، محدودیت های اساسی طرح به ترتیب اولویت عبارتند از: نارسایی در تامین به موقع اعتبارات مورد نیاز، عدم توجه به ضرورت همه جانبه نگری و یکپارچه گی در مطالعات جامع آبیاری و زهکشی، فقدان نظام بهره برداری در قالب تشکل های کشاورزی، ضعف آموزش بهره برداری و نگه داری صحیح و مشکلات قانونی موجود بویژه هنگام تعارض مالکیت خصوصی با منافع عمومی طرح. لذا تغییر در روش تامین مالی طرح نظیر استفاده از اعتبارات اسنادی بلندمدت داخلی و خارجی، اجرای کامل همه مولفه های طرح و استفاده از سایر روش های اجرایی نظیر طرح و ساخت توام از پیشنهادات این پژوهش است.

ظرفیت زراعی (Field Capacity, FC) و نقطه پژمردگی دائم (Permanent Wilting Point, PWP) در تعیین عمق خالص آب آبیاری موثر می باشند. با این حال اندازه گیری مستقیم این خصوصیات به خصوص در سطوح وسیع، مشکل، زمان بر و پر هزینه است. توابع انتقالی خاک جزو روش های غیر مستقیمی است که می تواند جایگزین روش های مستقیم گردد. در این تحقیق ابتدا عملکرد شش تابع انتقالی موجود در منابع در برآورد رطوبت در نقاط FC و PWP بر روی 112 نمونه خاک منتخب از شمال و شمال شرق کشور ارزیابی گردید. مقادیر ریشه میانگین مربعات خطا (Root Mean Square Error, RMSE) برای توابع انتقالی اشاره شده موجود ما بین 0.05 تا 0.17 و 0.03 تا 0.13 برای برآورد رطوبت به ترتیب در نقاط FC و PWP تغییر نمود. بنابراین توابع انتقالی جدیدی بر مبنای تکنک رگرسیون چندگانه خطی و شبکه های عصبی مصنوعی و با استفاده از خصوصیات تعدادی از نمونه خاکها (90 نمونه) بسط و توسعه یافت و نتایج آنها بر روی نمونه خاک های متفاوتی مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تکنیک رگرسیون چندگانه خطی با اختصاص مقادیر 0.035، 0.01، 0.027 و 0.024 برای شاخص RMSE به ترتیب در برآورد رطوبت در نقطه FC، PWP، آب قابل دسترس و آبدهی ویژه، و تکنیک شبکه عصبی با اختصاص مقادیر 0.013، 0.007، 0.015 و 0.013 برای همین شاخص و در مورد همان خصوصیات، عملکرد مناسبی داشتند. همچنین نتایج نشان داد که کاربرد متغیرهایی نظیر میانگین هندسی و انحراف معیار هندسی قطر ذرات، بعد فرکتالی و مکش ورود هوا، برای نخستین بار در ورودی توابع انتقالی، توانست به مقدار قابل توجهی دقت نتایج را بالا ببرد، اگرچه تایید این نظریه نیازمند مطالعات بیشتر می باشد.

دریاچه ارومیه دومین دریاچه شور جهان است و با توجه به معیارهای اجتماعی- اقتصادی و زیست محیطی نقش مهمی در منطقه شمال غرب ایران دارد که در سال های اخیر با مشکلاتی مواجه شده است و به دلیل خشکسالی، استفاده بیش از حد آب های سطحی و ساخت سدها تراز سطح آب آن کاهش یافته است. یکی از فاکتورهای مهم که در مدیریت صحیح در هر زمینه ای، تاثیر دارد، داشتن یک دید و نگرش مناسب از اتفاقات آینده در آن زمینه است به همین دلیل شبیه سازی و سپس پیش بینی متغیرهای هیدرولوژیکی از اهمیت ویژهای برخوردار است. بنابراین در پژوهش حاضر به مقایسه سه روش پیش بینی سری زمانی آریما، شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی- موجکی جهت ارائه بهترین روش پیش بینی تراز سطح آب دریاچه ارومیه در مقیاس ماهانه پرداخته شده است. نتایج حاصل با توجه به معیار ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا مقایسه شد که نشان دهنده عملکرد بهتر شبکه عصبی- موجکی در مقایسه با دو روش سری زمانی آریما و شبکه عصبی مصنوعی، به دلیل لحاظ نمودن تغییرات ماهانه، فصلی و سالانه در قالب تجزیه سری های زمانی می باشد.

شوری خاک یکی از مهمترین عواملی است که باعث کاهش چشم گیر بهره وری محصول در باغات پسته در استان کرمان شده است. در این پژوهش، با استفاده از ستون های خاک آزمایشگاهی، تاثیر استفاده از مواد اصلاح کننده مختلف بر احیای یک خاک شور آهکی بررسی شد. تیمارها شامل: الف) آب آبیاری، ب) آب آبیاری+ گچ مخلوط شده با خاک سطحی و ج) گچ محلول در آب و همچنین ج) اسید سولفوریک رقیق شده بود. آبشویی خاک بصورت متناوب و تا 2 برابر حجم منفذی ستون خاک (PVs) انجام شد. بر اساس نتایج، اختلاف معنیداری بین تیمارهای مختلف در میزان کاتیون ها و EC زهاب خروجی از ستون های خاک مشاهده نشد. کاربرد 1.5 حجم منفذی از آب آبیاری منجر به آبشویی 60 درصد سدیم، 70 درصد منیزیم و 70 درصد از کل نمک های محلول از ستون خاک گردید. میزان کلسیم خارج شده از خاک بسیار اندک بوده و تنها 4 درصد از کل کلسیم تجمع یافته از خاک توسط 2 حجم منفذی از آب آبیاری از ستون خاک خارج شد. در مقایسه با تیمار آب آبیاری، استفاده از مواد شیمیایی اصلاح کننده در بهبود سرعت نفوذ نیز موثر نبود. بنابراین، در کاربردهای عملی، با توجه به میزان آب مورد نیاز برای خروج املاح از 1 تا 1.5 حجم منفذی، و با درنظر گرفتن کاهش موثر میزان سدیم، منیزیم، EC و هزینه های اصلاح و آبشویی، می توان کاربرد 1 حجم منفذی از آب آبیاری را بعنوان استراتژی مناسب برای اصلاح خاک مورد مطالعه توصیه نمود.

هدف از مطالعه حاضر ارزیابی چهار مدل مختلف برآورد ضریب تشت (Kp) به منظور محاسبه تبخیرتعرق گیاه مرجع یونجه می باشد. به این منظور مقادیر ضریب تشت حاصل از چهار معادله کوئنکا، آلن و پروت، اشنایدر و اورنگ در اقلیم خشک کرمان محاسبه گردید و با استفاده از داده های روزانه تبخیر از تشت در بازه زمانی پنج ماهه (امرداد تا آذر سال 1392) در مزرعه دانشگاه شهید باهنر کرمان مقادیر تبخیرتعرق گیاه مرجع یونجه (ETo) محاسبه گردید. با استفاده از داده های جوی روزانه بدست آمده از ایستگاه هواشناسی خودکار واقع در این مزرعه (در بازه زمانی مطالعاتی)، ETo از روش پنمن-مانتیث استاندارد ASCE محاسبه گردید و به عنوان شاخصی برای ارزیابی تبخیرتعرق گیاه مرجع بدست آمده از چهار مدل مذکور مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش آلن و پروت شاخص توافق نزدیک تری به یک داشته (d-index=0.83) و مقدار خطاها نسبت به روشهای دیگر کمتر (MAE=1.412 و RMSE=1.607) بوده است. در نتیجه از بین چهار مدل مورد مطالعه روش آلن و پروت به منظور برآورد تبخیرتعرق با استفاده از تشت تبخیر برای این منطقه پیشنهاد می شود.

در این تحقیق روند تغییرات کمی وکیفی آب زیرزمینی و همچنین روند تغییرات خشکسالی دشت فسا- فارس بعنوان یکی از مهم ترین مراکز جمعیتی این استان مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا از داده های کیفی 52 حلقه چاه در دشت فسا طی دوره زمانی 1387 تا 1392 و همچنین داده های بارندگی ایستگاه فسا طی دوره زمانی 1967 الی 2013 استفاده گردید. به منظور ارزیابی داده ها و بررسی روند تغییرات زمانی آنها از نرم افزار های آماری (R) و Aquachem استفاده شد. نتایج بررسی تغییرات سطح آب زیرزمینی در 2 دهه اخیر حاکی از روند نزولی آن بود، به طوری که متوسط افت سطح ایستایی آب، حدود 0.95 متر در سال می باشد. نتایج حاصل از بررسی تغییرات کیفیت آب در دوره زمانی مورد بررسی نشان داد که تمام فاکتور های کیفی دارای روند زیاد شونده می باشند. روند تغییرات زیاد شونده در فاکتور های Cl، TH و Ca در سطح 90 درصد در EC در سطح 95 درصد معنی دار می باشد. این موضوع نشان دهنده روند نزولی در کیفیت آب زیر زمینی می باشد. بررسی روند تغییرات خشکسالی نشان داد، تکرار وقوع خشکسالی هواشناسی در دهه اخیر (2003 الی 2013) نسبت به چهار دهه گذشته (1967 الی 2003)، 2.5 برابر شده است.

آب های زیرزمینی یکی از منابع اصلی تامین آب شرب، کشاورزی و... در محدوده مطالعاتی بیرجند می باشد، لذا توجه به امر مدیریت در سفره های آب زیرزمینی بسیار حائز اهمیت می باشد. در این مطالعه به منظور مدیریت بر آبخوان بیرجند واقع در استان خراسان جنوبی با استفاده از نرم افزار GMS V.7 شبیه سازی کمی در دو حالت ماندگار و غیرماندگار انجام شد. با توجه به بیلان آب زیرزمینی در آبخوان، پارامترهای ورودی و خروجی در مدل کمی آب زیرزمینی تعریف شد. حالت ماندگار در مهرماه 1380 که روند تغییرات سطح ایستابی نوسانات کمتری داشته و حالت ناماندگار از مهر 80 تا شهریور 90 در طی 20 گام زمانی شش ماهه در نظر گرفته شد. با انجام آنالیز حساسیت مدل، هدایت هیدرولیکی در حالت ماندگار و آبدهی ویژه در حالت ناماندگار به عنوان عامل حساس انتخاب شد. پس از انجام واسنجی، نتایج حاکی از بیلان آب زیرزمینی مدل، وضعیت بحرانی افت سطح ایستابی در آبخوان را نشان داد. بر اساس بیلان آبی بدست آمده وضعیت آتی آبخوان شبیه سازی و مقدار 10 متر افت سطح ایستابی برای مدت 5 سال پیش بینی شد. در مدل کیفی MT3D روند تغییرات نیترات بررسی شد و نتایج حاکی از همبستگی بالای بین افت سطح ایستابی و افزایش مقدار نیترات داشت. طی دوره 5 ساله افزایش مقدار نیترات در دو منطقه پایین دست شهر بیرجند و پایین دست اراضی کشاورزی بسیار مشهود می باشد.

تعیین کیفیت آب در مدیریت منابع آب، از اهمیت خاصی برخوردار است و پایش و پهنه بندی آن به عنوان یک اصل خیلی مهم در برنامه ریزی های شهری باید مد نظر قرار گیرد. هدف از انجام این پژوهش، تشخیص مناسبترین روش میان یابی جهت تعیین کیفیت آب در بخش شرب و کشاورزی با استفاده از دیاگرام های شولر و ویلکوکس است. در این تحقیق، 22 حلقه چاه پیزومتری در محدوده ای با آبخوان آزاد در دشت ملایر مورد استفاده قرار گرفت. سپس به منظور تعیین کیفیت آب شرب و کشاورزی به ترتیب از نمودارهای شولر و ویلکوکس که معمولترین روش ها برای طبقه بندی کیفیت آب است، بهره گرفته شد. به منظور پهنه بندی کیفیت آب محدوده مورد مطالعه، روش های زمین آماری کریجینگ و کوکریجینگ و روش عکس فاصله در نرمافزار GIS استفاده شدند و همچنین نتایج هر کدام با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که مناسبترین روش برای میانیابی و پهنه بندی کیفیت آب شرب و کشاورزی، روش کوکریجینگ ساده (کروی) است. در بررسی کیفیت آب شرب بر مبنای دیاگرام شولر با ملاک قرار دادن پارامترهای اصلی (TDS و TH) مشخص شد که وضعیت کیفی آب شرب منطقه در سه دسته خوب، قابل قبول و نامناسب است. در بخش کشاورزی بر مبنای دیاگرام ویل کوکس و با بهره گیری از پارامترهای EC و SAR وضعیت کیفی آب کشاورزی دشت در دو دسته خوب و متوسط طبقه بندی شد.

تعیین شاخص های آلودگی متناسب با شرایط کشور از اهمیت ویژه ای برای طراحی سیستم های تصفیه فاضلاب اجتماعات کوچک و مناطق روستایی برخوردار است. این تحقیق با هدف تعیین بهترین شاخص های آلودگی برای طراحی سیستم های تصفیه فاضلاب اجتماعات کوچک بر اساس آمار کوتاه مدت انجام شد. به این منظور، قبل و بعد از چهار تصفیه خانه فاضلاب در روستاهای اطراف زرند به اسامی ده میلان، حتکن، سرباغ و سکوکان، هر یک در 10 مرحله و در فواصل زمانی یک هفته ای نمونه برداری انجام شد. مقدار نیاز زیستی اکسیژن (BOD)، نیاز شیمیایی اکسیژن (COD)، کربن آلی کل (TOC)، هدایت الکتریکی (EC)، کل مواد معلق (TSS)، کل مواد محلول (TDS)، اکسیژن محلول (DO)، ازت کل (TKN)، فسفر کل (TP)، واکنش آب (pH)، درجه حرارت، کدورت و قلیاییت و همچنین غلظت عناصر سنگین کادمیوم، روی، سرب، نیکل و مولیبدن با روش های استاندارد اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که مقدار BOD، COD، TOC، TSS، DO، pH، درجه حرارت، کدورت، کادمیوم و سرب بین فاضلاب ورودی به چهار سیستم تصفیه تفاوت معنی داری در سطح احتمال پنج درصد نداشت، درحالی که برای سایر پارامترها اختلاف معنیدار بین تصفیه خانه ها مشاهده شد. بر مبنای نتایج آنالیزهای آماری، پنج شاخص BOD، COD، TOC، TSS و کدورت به عنوان مهم ترین شاخص های طراحی سیستم های تصفیه برای اجتماعات کوچک انتخاب شد. مقدار متوسط (± خطای استاندارد) شاخص BOD برابر با 223.4±19.6، COD برابر با 466.8±42.4، TOC برابر با 81.13±5.7، TSS برابر با 158.6±19.3 و کدورت برابر با 123.4±14.2 تعیین گردید. با توجه به نتایج بهدست آمده پیشنهاد می گردد به منظور طراحی تصفیه خانه ها در اجتماعات کوچک و مناطق روستایی که از لحاظ اقلیمی و فرهنگی مشابه روستاهای مورد مطالعه می باشند، پارامترهای طراحی در بازه اطمینان نتایج این تحقیق بکار گرفته شود.

کمبود آب در استان کرمان همواره به عنوان یک عامل محدود کننده کشاورزی مطرح بوده است. یکی از راه حل هایی که برای حل اساسی مشکل کم آبی می توان مطرح نمود توجه بیشتر به کشاورزی دیم است. زیاد بودن میزان تبخیر و تعرق و محدودیت منابع آبی در مناطق خشک و نیمه خشک، توجه بیشتر به مطالعه در مورد اثرات کشت دیم بر رفتار گیاهان دارویی را ایجاب می کند. به منظور بررسی استقرار، رشد و عملکرد گیاهان دارویی چند ساله شامل (Rosa damascena، Thymus vulgaris، Rosmarinus officinalis، Artemisia pesica، Thymus daenensis، Glycyrrhiza glabra، Thymus carmanicus، Lavandula officinalis، Achillea millefolium، Olea europaea، Elaeagnus angustifolia، Salvia officinalis، Ferula assa foetida) در شرایط دیم آزمایشی به مدت سه سال در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی (RCBD) در 3 تکرار در منطقه کوه پنج شهرستان بردسیر اجراء گردید تا سازگارترین گونه ها نسبت به خشکی مشخص گردد. در طی فصل رشد، آماربرداری مورفولوژیک و نیز نمونه برداری های لازم برای اندازه گیری شاخص های رشد انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که کاشت گونه های سنجد، زیتون و آویشن کرمانی در تابستان سال اول به دلیل طول دوره خشکی بالا، موفق نبوده و گیاهان خشک گردیدند. هر چند در سال اول گونه های (آویشن باغی، بومادران، مریم گلی، رزماری و اسطوخودوس) توانستند به رشد خود ادامه دهند اما در سال دوم، عدم بارندگی در زمان مناسب (اوایل بهار و تابستان) منجر به خشک شدن و حذف گونه ها گردید. گونه های مقاوم به خشکی که توانستند شرایط سخت سال های مورد آزمایش را طی کنند شامل (گل محمدی با 85%، آویشن دنایی با 60%، درمنه ایرانی با 77%، آنغوزه و شیرین بیان با 100 زنده مانی) با شرایط اقلیمی منطقه سازگار بودند. نتایج بدست آمده نشان داد تاج پوشش گونه های چند ساله مستقر شده با افزایش سن افزایش یافت. بیشترین ماده خشک در گونه های آویشن دنایی، آنغوزه و درمنه ایرانی به ترتیب معادل 188، 135.6 و 16 گرم در متر مربع و از سال سوم بدست آمد. وزن خشک ریشه شیرین بیان معادل 173.3 گرم در متر مربع و بیشترین تعداد گل در گل محمدی از سال سوم معادل 31 عدد حاصل شد.