مهندسی منابع آب
سال:1402 | دوره:16 | شماره:58 |تعداد مقالات:8

مقدمه: سیل در نواحی شهری به دلیل افزایش جمعیت با برنامه ریزی نامناسب کاربری زمین و تغییرات آب و هوایی در رویدادهای شدید بارندگی در حال افزایش است. خطرات سیل بیشترین جمعیت جهان (45 درصد) را در مقایسه با سایر بلایای طبیعی تحت تأثیر قرار داده و باعث 5424 مرگ ثبت شده بین سال های 2000 تا 2017 شده است و اگر قرار است شهرهای ما تاب آور باشند و بهتر بتوانند با پیامدهای سیل های شهری کنار بیایند، انتظار می رود که استراتژی های پایدار برای سازگاری با شرایط جدید اقلیمی و اجتماعی-اقتصادی اتخاذ کنند.  بر همین اساس هدف از این تحقیق ارزیابی تاب آوری شهر شیراز در برابر سیل است تا با شناسایی پهنه های تاب آوری کم اقدامات لازم را جهت افزایش تاب آوری آن ها انجام گردد.روش­: روش تحقیق این پژوهش، توصیفی-تحلیلی و ازنظر هدف کاربردی است ابتدا بر اساس پیشینه تحقیق و پالایش متغیرها بر اساس شرایط محدوده مکان پژوهی درنهایت چهار بعد و 24 معیار ازجمله جمعیتی( 8 متغیر)، اقتصادی( 3 متغیر)، زیست محیطی ( 4 متغیر) و زیرساختی (9 متغیر) مشخص گردید.یافته­ ها: جهت وزن دهی از روش تحلیل سلسله مراتبی استفاده شده که بیشترین وزن به دسترسی به زیرساخت های حیاتی برای اقدام و بازیابی با وزن 0.115 دارای بیشترین وزن بوده و از بین ابعاد هم بعد زیرساختی با وزن 0.395 دارای بیشترین وزن بوده است مقدرا CR مدل هم برابر 0.07 بوده که نشان از دقت قابل قبول مدل است. جهت پهنه بندی از مدل VIKOR استفاده شده که بر اساس خروجی مدل ازنظر مساحتی 9.92 درصد در پهنه با تاب آوری کم که که حدود 16.63 درصد از جمعیت شهر شیراز در این پهنه زندگی می کنند همچنین حدود 75.43 درصد از مساحت در پهنه با تاب آوری متوسط است که 74.56 درصد جمعیت نیز در آن ساکن است و پهنه با تاب آوری زیاد 14.65 درصد است که 8.81 درصد جمعیت شهر شیراز در آن زندگی می کنند.

مقدمه: برای دستیابی به مدیریت پایدار و تحقق کشاورزی پایدار در سطح جهانی، برنامه ریزی لازم است.آگاهی از تغییرات و تحولات کاربری زمین در یک دوره زمانی با استفاده از روش های تشخیص تغییر برای نشان دادن روند تغییر در طول زمان بسیار مهم است . با توجه به روند خشکسالی ها و تخریب ها در شهرستان داراب، هدف این پژوهش کاربری اراضی بر اساس شناخت ظرفیت تولید اراضی و تخصیص آن به بهترین و سودآورترین نوع کاربری می باشد.روش­: در این تحقیق نمونه گیری از 36 نقطه انجام شد. محصولات شامل گندم، مرکبات، پنبه، انار، گل محمدی، پسته، جو، یونجه، چغندر و لوبیا می باشد. آزمایشات و آنالیزهای مربوط به آب و خاک در آزمایشگاه های شهرستان داراب انجام شد. در ابتدا نوع آبیاری شامل چهار نوع آبیاری قطره ای، نواری، بارانی و نواری شناسایی شد و بر اساس آن هفت عامل pH، EC، OC، TNV ، N، P2O5، K2O اندازه گیری شد. در مرحله بعد عمق چاه و حجم برداشت سالانه آب مشخص شد و بر اساس آن تغییرات املاح خاک مورد بررسی قرار گرفت . برای بررسی رابطه بین متغیرها از آزمون های همبستگی پیرسون استفاده شد.یافته ­ها: در آبیاری بارانی pH و ECدر حد استاندارد، مقدار TNV بالاتر از استاندارد، OC ، P2O5 و N کمتر از استاندارد، است. در آبیاری قطره ای pH در یک نمونه بیشتر از 8 و یک نمونه کمتر از 7 و در سایر موارد بین 7 تا 8، مقدار EC در دو مورد بالاتر از شوری خاک استاندارد و مقدار TNV تنها در 5 نمونه کمتر از استاندارد بود. OC، N وK2O در همه موارد کمتر از استاندارد ، P2O5 تنها در 5 مورد در حد استاندارد بود. تجزیه و تحلیل داده های مربوط به آبیاری نواری نشان داد که pH خاک در همه موارد بین 7 تا 8، EC در 7 مورد استاندارد ، میزان T.N.V در 7 نمونه کمتر از استاندارد بود. مقدار O.C ، N ، K2O و P2O5خاک در همه موارد کمتر از مقدار استاندارد بود. داده های قطره نواری نشان داد که pH خاک در 3 نمونه بین 7 تا 8 و یک نمونه کمتر از حد استاندارد بود. مقدار EC در یک مورد کمتر از شوری استاندارد خاک، مقدار TNV ، OC ، N و K2O  در همه نمونه ها کمتر از استاندارد، و مقدار P2O5 در یک مورد در حد استاندارد است. ضریب همبستگی بین حجم برداشت سالانه آب از هر چاه و نوسانات تغییرات خاک نشان داد، در اراضی مورد آزمایش رابطه بین حجم برداشت آب با O.C، pH، EC، S.P، T.N.V منفی و همبستگی با P2O5، K2O ، N مثبت بود. ضریب همبستگی بین عمق چاه و نوسانات تغییرات خاک نشان داد، رابطه بین حجم برداشت آب با O.C، pH، EC، SP، TNV منفی و همبستگی با N، P2O5، K2O مثبت بود.نتیجه ­گیری: روش های آبیاری در این تحقیق نشان داد که بهترین وضعیت pH در آبیاری نواری و بارانی ، EC در آبیاری بارانی، T.N.V در آبیاری نواری و P2O5 در آبیاری قطره ای بود. OC، N و K2O در همه آبیاری ها استاندارد نبود. مقدار حجم برداشت و عمق چاه های آبیاری ارتباط چندانی با نوسانات املاح خاک نداشت. بنابراین نتیجه گیری می شود که این موارد  تاثیر کمی بر نوسانات املاح خاک دارد.

مقدمه: با توجه به کمبود بارندگی و بیلان منفی سفره‎های آب زیرزمینی در سال‎های اخیر استفاده از منابع آب نامتعارف مثل پساب ها و فاضلاب ها برای تغذیه مصنوعی یکی از روش‎های مهم مقابله با افت سطح سفره‎ های آب زیرزمینی می ‎باشد. در دشت بروجن-فرادنبه نیز به منظور کاهش اثرات خشکسالی بر روی منابع آب زیرزمینی، اقدام به تغذیه مصنوعی آبخوان این دشت با استفاده از پساب تصفیه خانه شهر بروجن شده است. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیرات نفوذ پساب تصفیه‎ خانه شهر بروجن بر کیفیت منابع آب زیرزمینی این دشت، انجام گرفت. روش­: به منظور بررسی کیفیت پساب و تأثیر آن بر آب پایین دست تصفیه خانه، از تعداد 15 چاه های آب در پایین دست و بالادست نمونه برداری شد. نمونه ها بلافاصله به آزمایشگاه منتقل و آنالیزهایی شامل غلظت عناصر منیزیم، کلسیم، پتاسیم، لیتیم، سدیم، گوگرد، اسکاندیم، سیلسیم، استرانسیم، باریم، کروم و وانادیم بر روی نمونه ها انجام شد. یافته ­ها: نتایج نشان داد که به جز عناصر کلسیم، پتاسیم و کروم که بین نمونه های آب برداشت شده از بالادست و پایین دست تصفیه خانه از لحاظ آماری تفاوت معنی داری وجود نداشت (sig>0.05) اما مقدار سایر عناصر در بین چاه های بالادست و پایین دست تصفیه خانه دارای تفاوت معنی داری بودند (sig<0.05). ولی همین مقدار نیز در محدوده استانداردهای تعیین شده قرار دارد. هم چنین نقشه های درون یابی شده با روش IDW مربوط به این عناصر نیز نشان دهنده همین موضوع بود که بخش های شمالی و شمال غربی دشت (پایین دست تصفیه خانه شهر بروجن) دارای پهنه هایی با غلظت بالای این عناصر هستند. نتیجه­ گیری: مقدار کیفیت آب در بخش های شمالی دشت پایین تر از بخش های جنوبی و بالادست دشت بروجن-فرادنبه است. عوامل مختلفی مثل: ورود پساب از تصفیه خانه بروجن، وجود سازنده هایی همانند سازندهای آهکی یا وجود سنگ های کنگلومرا و ماسه سنگ،  وجود کانی هایی مثل: فلدسپات ها، میکاها، کانی های رسی، کانی های تبخیری (همانند سیلویت، هالیت)، کودهای پتاسیک؛ می تواند از دلایل بیش تر بودن برخی از عناصر مثل منیزیم و کلسیم در بخش های شمالی دشت باشد. با توجه به این موارد کیفیت آب در بخش های شمالی پایین تر از بخش های جنوبی دشت است و مناطق شمالی دشت پتانسیل لازم برای آلودگی را داشته و آسیب پذیری آن ها نیز نسبت به آلودگی ها بیش تر است. لذا پایش مداوم و کنترل پساب خروجی تصفیه خانه شهر بروجن برای پیشگیری از وقوع برخی مشکلات محیط زیستی مثل بروز بیماری های گیاهی و جانوری ناشی از فاضلاب در برنامه های استفاده از این پساب ها در بخش های مختلف باید مد نظر قرار گیرد.

مقدمه: پیش­بینی دقیق رواناب و سیلاب برای جلوگیری از خسارتهای جانی و مالی یکی از چالش برانگیزترین کارها در مطالعات هیدرولوژیکی یک منطقه می باشد. از این رو، توسعه مدل های دقیق پیشبینی از قبیل روش های هوش مصنوعی مورد توجه بیشتر محققین قرار گرفته است.روش­: در این تحقیق به بررسی کارآیی 3 مدل ANN، GMDH و ARIMA جهت شبیه ­سازی سیلاب قسمتی از حوضه رودخانه هلیل رود در استان کرمان پرداخته شد. مدل ANN یک روش مدل­سازی غیرخطی است که به مرور عملکرد خود را بهبود می ­بخشد. GMDH یک مدل هوش مصنوعی با ویژگی­ های قابلیت خودسازماندهی اکتشافی است که در انتهای آن سیستمی پیچیده با عملکرد مطلوب شکل می­ گیرد. کد نوشته شده ARIMA به ساخت مدلی برای توصیف ساختار داده ­ها و سپس پیش­بینی سری زمانی می ­پردازد. داده­های ورودی به مدل­ های فوق شامل دبی، بارش، دما، باد و رطوبت ماهانه بودند و مقادیر رواناب شبیه ­سازی شده با مقادیر مشاهداتی مقایسه گردید.یافته ­ها: جهت ارزیابی دقت مدل­ها از شاخص ­های آماری RMSE، MSD و MAE استفاده شد و نتایج بدست آمده نشان داد مدل ((m3/s)042/0RMSE=، 2(m3/s)001/0MSD= و (m3/s)027/0MAE=) ANN توانست رواناب را با دقت بالاتری  در مقایسه با مدل (068/0RMSE=، 005/0 MSD= و 056/0MAE=) GMDH و سری زمانی (096/0RMSE=، 009/0MSD= و 063/0MAE=) ARIMA در حوضه مورد مطالعه برآورد کند. میانگین خطا در تخمین رواناب با مدل ANN در مقایسه با مقادیر تخمین زده شده با مدل GMDH و ARIMA به ترتیب 23/38 و 25/56 درصد کاهش یافت.نتیجه­ گیری: باتوجه به نتایج بدست آمده در این مطالعه، مدل شبکه عصبی مصنوعی به سبب توانایی ساختاری مناسب جهت پیدا کردن رابطه غیرخطی بین داده های ورودی و خروجی، توانسته است کارایی بهتری نسبت به دو مدل دیگر از خود نشان دهند.

مقدمه: پدیده فرونشست یکی از مخاطرات زمین­شناسی می­باشد، که بیشتر در اثر فعالیت­های انسانی و طبیعی همچون برداشت درازمدت از منابع زیرزمینی آب، نفت و گاز  یا استخراج مواد معدنی از معادن و انحلال تشکیلات زیر سطحی و ریزش کارست ایجاد و تشدید می­ گردد. دشت شهریار یکی از دشت­های ممنوعه و بحرانی کشور است که از نظر صنعتی و کشاورزی نیز فعال می­باشد، این دشت طی چندین سال گذشته تحت تاثیر پدیده فرونشست زمین بوده است. در این پژوهش به منظور تحلیل، بررسی و پیش­بینی نرخ فرونشست، از ماژولporoelasticity flow در نرم­افزار COMSOL استفاده گردید، که توسط آن می­توان تغییرات ضخامت لایه رسوبی خاک را در اثر افت آب زیرزمینی تعیین و  همچنین در سنوات آتی پیش­بینی نمود. روش­: جهت اجرای مدل، داده­های زمین­شناسی، ژئوتکنیکی و آب­شناسی ناحیه به تفکیک در قسمت مربوطه نرم­افزار وارد گردید. سپس سه لایه مجزا شامل لایه های سطح، میانی و کف برای محدوده تعریف گردید که لایه سطح  بصورت آزاد و لایه کف بصورت ناتروا می­باشد بگونه­ای که هیچ­ گونه تراوشی از آن صورت نمی ­پذیرد. لایه میانی نیز تا حدود زیادی ناتروا بوده که باعث می­شود سفره بالایی دارای هد ثابت باشد.  یافته ­ها: در این پژوهش سعی شده با کوپل نمودن قانون دارسی و تغییر اسکلت خاک توسط نرم­افزار COMSOL، فرونشست در 22 نقطه منتخب منطقه مطالعاتی را طی سنوات 98-1382 محاسبه و پس از صحت سنجی و کسب تطابق بالا با داده­های واقعی و تصاویر تداخل سنجی راداری ، میزان فرونشست تا سال 1410 را تخمین زد. نتیجه­ گیری: نتیجه کلی مدل­سازی عددی المان محدود نشان داد: که نرخ فرونشست محدوده در طول سال 1410 به میزان 8/12 سانتی­متر و در نقاط بحرانی 98/20 سانتی­متر تخمین زده شد. بنابراین حداکثر نشست ناشی از افت سطح آب­زیرزمینی در سال­های ابتدایی با نرخ بالاتر در لایه بالایی سفره آبخوان ظاهر شده که به مرور زمان پس از پر شدن خلل و فرج­ بین ذرات خاک و با توجه به ارتباط هیدرولیکی بین لایه­ ها با سرعت کمتری نسبت به گذشته در لایه ­های فوقانی سطح آبخوان و سطح زمین مشاهده می­ گردد. بنابراین تغییرات تراز آب­زیرزمینی، جنس زمین و فاصله از گسل نیز از جمله عوامل موثر بر الگوی و نرخ فرونشست بوده ­اند.

مقدمه: امروزه مدیریت جامع و یکپارچه آب به ویژه در مناطقی که با محدودیت های نسبی منابع آب مواجه هستند به عنوان یک ضرورت اجتناب ناپذیر پذیرفته شده است و پیشگام اصلی این مدیریت مدل سازی سیستم منابع آب است. روش­: در این پژوهش نیز با استفاده از مدل WEAP نوسانات سطح جریان آبخوان های رودخانه زرینه رود در حوضه آبریز عجبشیر که در جنوب  شرقی دریاچه ارومیه برای یک دوره 15ساله (1995 تا 2009 میلادی) واسنجی و اجرا گردید. همچنین سناریوهایی با توجه به طرح های در دست مطالعه و اجرا که عبارت از طرح تغذیه مصنوعی دشت عجبشیر و طرح انتقال آب از زرینه رود به دشت عجبشیر (موسوم به طرح شهید کاظمی) می باشد در نظر گرفته شد. همچنین در تدوین برخی سناریوها اقدامات مدیریت مصرف (اجرای سیستم آبیاری تحت فشار در تمامی اراضی کشاورزی دشت هرچند ممکن است کاملأ عملی نباشد) نیز در نظر گرفته شده است و در کل سناریوها فرض شده دشت ممنوعه بماند. یعنی اینکه در سناریوها اضافه برداشت از آب زیرزمینی اعمال نشده است. هم چنین در تمام سناریوها شرایط خشکسالی در دوره شبیه سازی در نظر گرفته شده است. یافته­ ها: نتایج حاکی از آن است که بیلان آب زیرزمینی دشت عجب شیر بسیار منفی است و در صورت بهره برداری با روند کنونی، دشت عجب شیر ذخیره آب زیرزمینی خود را در یک دوره 30 ساله از دست می دهد. سناریوهای مختلفی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که به منظور تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی دشت عجب شیر، کاهش برداشت از طریق برنامه های مدیریت مصرف و کاهش فشار بر منابع آب زیرزمینی دشت از طریق انتقال آب از رودخانه زرینه رود (موسوم به پروژه سد شهید کاظمی) مورد نیاز است. نتیجه ­گیری: با بررسی نتایج حاصل از سناریو ها به این نکته خواهیم رسید که جهت جلوگیری از بروز افت سطح آب زیرزمینی و ایجاد کسری ذخیره مخرن آب زیر زمینی ، ضرورت دارد حفر چاه و هرگونه توسعه بهره برداری از منابع آب زیرزمینی در منطقه صورت نگیرد. همچنین به منظور حفظ منابع آبی می باید بدون اینکه از تخصیص آب به بخش کشاورزی بکاهیم، با بالا بردن میزان بهره وری آب در کل منطقه بر مبنای راهکارهای مدیریت بهینه ی منابع آبی، تولید ناخالصی داخلی منطقه را بهبود بخشید که این امر مستلزم رویکردی جامع نگر در مدیریت عرضه و تقاضای آب می باشد.

مقدمه: یکی از مسائل تاثیر گذار بر کیفیت منابع آبی مانند مخازن سد ها و دیگر پیکره های آبی لایه بندی حرارتی می باشد. به منظور بررسی پدیده لایه بندی در مخازن سد ها بایستی به آنالیز دینامیک اختلاط و جریان های داخلی در مخزن پرداخت. باتوجه به تاثیر پدیده های مختلف در ایجاد لایه بندی، بررسی این پدیده در مخازن سد ها از طریق مدل های دینامیکی امکان پذیر است. بنابراین از مدل های عددی در کنار اندازه گیری های میدانی استفاده می شود. روش­: از آب مخزن سد یامچی برای تامین آب شرب محدوده استفاده می شود، بنابراین مطالعات کیفیت آب این مخزن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در نتیجه در این پژوهش برای شناخت شرایط لایه بندی آب مخزن سد یامچی، شبیه سازی دمای آب با استفاده از مدل CE-QUAL-W2 در یک دوره 1 ساله از اردیبهشت ماه سال 1394 تا فروردین ماه سال 1395 انجام شده است. همچنین نتایج بدست آمده توسط مدل با مقادیر دمای اندازه گیری شده در نقاط مختلف مخزن مقایسه شدند و با استفاده از این نتایج پدیده لایه بندی حرارتی در مخزن شبیه سازی و مطالعه شده است. یافته ­ها: در پژوهش حاضر مقادیر دمای اندازه گیری شده و نتایج شبیه سازی شده توسط مدل از تطابق مناسبی برخوردار بودند. نتایج نشان دهنده ی یک دوره لایه بندی حرارتی تابستانه در مخزن سد است که حدود چهار ماه از سال به طول می انجامد. این پدیده از خردادماه آغاز و در تیر شدت گرفته و در مردادماه به اوج خود می رسد، در نهایت تا اواسط شهریور ادامه دارد. از اواسط شهریور با کاهش دما لایه بندی حرارتی تضعیف شده و در فصل های پاییز و زمستان شاهد اختلاط در مخزن هستیم. این اختلاط تا اواخر اردیبهشت ماه ادامه دارد. نتیجه­ گیری: از لحاظ لایه بندی، مخزن سد یامچی در دسته مخازن مونومیکتیک گرم قرار دارد. در این مخازن با شروع فصل بهار و جذب انرژی، شکل گیری لایه بندی حرارتی آغاز می گردد. به شکلی که در اواسط فصل تابستان شاهد لایه بندی شدیدی خواهیم بود و این لایه بندی تا پایان تابستان ادامه خواهد داشت. به تدریج با شروع فصل پاییز و کاهش دما ی محیط لایه بندی تضعیف می شود، به گونه ای که مخزن سد بخش عمده ای از زمستان و اوایل بهار را در شرایط اختلاط کامل به سر می برد. این لایه بندی به صورت یک چرخه سالانه مجدداً از اواسط و یا انتهای بهار شروع به شکل گیری می کند.

مدیریت و نظارت بر کمیت منابع آب زیرزمینی و شدت و مسیر جریان درآن ها، از اصول مهم و اساسی در استفاده پایدار از این منابع هستند. هدف از انجام این مقاله، شبیه سازی و تجزیه و تحلیل منابع آب زیرزمینی دشت نوبندگان فارس و بدست آوردن تغییرات دراز مدت این منابع، بیلان آب و تعیین مسیر و شدت جریان با استفاده از نرم افزار GMS می باشد. آمار و اطلاعات چاه های برداشت، چاه های مشاهده ای، توپوگرافی دشت، میزان بارندگی و... با همکاری شرکت آب منطقه ای فارس جمع آوری گردید. هیدرولیک جریان آب زیرزمینی در این دشت شبیه سازی، واسنجی و صحت سنجی شد. سپس مسیر کلی حرکت و شدت جریان برای آبخوان دشت شبیه سازی گردید. هیدروگراف آب زیرزمینی دشت، افت حدود 50 متر در طی دوران تحقیق را نشان می دهد. جریان کلی آب زیرزمینی در این دشت از نواحی کوهستانی شمالی به سمت نواحی جنوب غرب دشت برقرار است. بیشینه هد آن حدود 1283 متر و کمینه آن 1175 متر از سطح دریاهای آزاد می باشد، که بیشتر از 100 متر افت هد در سطح ایستابی آبخوان را نشان می دهد. شبیه سازی جریان آب زیرزمینی دشت نشان می دهد که در نواحی شمالی، و تا حدودی جنوبی دشت، سرعت جریان آب زیرزمینی افزایش می یابد. نتایج این تحقیق می تواند در مطالعات کیفی آب زیرزمینی دشت نیز مورد استفاده قرار گیرد.