فناوری های پیشرفته در بهره وری آب
سال:1402 | دوره:3 | شماره:4 |تعداد مقالات:7

سرریزهای کلید پیانویی نوعی از سرریزهای غیرخطی است که دبی در واحد عرض بیشتری نسبت به سایر سرریزها دارد و در مناطقی که تکیه گاه سد اجازه احداث سرریز با طول زیاد را نمی دهد، می توان استفاده کرد. این نوع سرریز اخیرا در مخازن سدها مورد استفاده قرار گرفته و به همین دلیل هنوز بررسی جامع روی این نوع سرریز صورت نگرفته است. در این تحقیق، ابتدا با استفاده از مدل عددی فلوتردی جریان عبوری از سرریز کلید پیانویی شبیه سازی و نتایج مدل با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد. در صورتی که در مدل فلوتردی برای جداسازی معادله اندازه حرکت از شمای second order و مدل آشفتگی k-ε RNG استفاده شود، دقت شبیه سازی جریان عبوری از سرریز بیشتر می شود. همچنین در این پژوهش تاثیر هد انرژی و نسبت عرض کلیدهای ورودی به خروجی بر ضریب دبی سرریز با استفاده از مدل عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دارد، افزایش نسبت He/P باعث کاهش ضریب دبی می شود. به طوری که ضریب دبی برای He/P=0.92 حدود 50 درصد نسبت به He/P=0.24 کاهش می یابد. با افزایش عمق آب روی سرریز، تداخل جریان در محل شکستگی سیکل های سرریز صورت می گیرد و در نتیجه ضریب دبی کاهش می یابد. یکی دیگر از عوامل موثر بر ضریب دبی سرریز کلید پیانویی نسبت عرض کلید ورودی به خروجی است. با افزایش نسبت عرض کلید ورودی به کلید خروجی ضریب دبی افزایش یافته و سپس در Wi/Wo برابر 5/1 حداکثر می شود. تاثیر نسبت Wi/Wo بر ضریب دبی با افزایش عمق آب روی تاج سرریز بیشتر می شود.

آگاهی در مورد مکانیسم های جریان خاک پیرامون پی اسپادکن که متحمل نفوذ بزرگ مداوم می شوند و نیز برآورد کردن احتمال و درجه شدت یک نفوذ ناگهانی اسپادکن از موضوعات بسیار حائز اهمیت می باشد. در تحقیق حاضر، اقدام به مطالعه عددی بررسی ظرفیت باربری پی اسپادکن سازه جکاپ فراساحلی در خاک، با سیستم دو لایه ای ماسه بر روی رس، با روش کوپل لاگرانژی – اویلری (CEL) گردید. در این پژوهش تأثیر خصوصیات لایه های ماسه ای و رسی از جمله تراکم نسبی ( ID ) و ضخامت لایه ماسه ای ، مقاومت برشی موجود در مرز دو لایه ( su0 ) ، گرادیان مقاومت برشی لایه رسی بر روی ظرفیت باربری و پدیده گسیختگی پانچ مورد مطالعه قرار گرفت در تحقیق حاضر برای مدلسازی رفتار خاک های ماسه ای و رسی از مدل موهر-کلمب استفاده گردید . نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد، پارامترهای مرتبط با خصوصیات ژئوتکنیکی شامل مقاومت برشی لایه رسی، گرادیان مقاومت برشی، تراکم نسبی لایه ماسه ای، ضخامت لایه ی ماسه ای نسبت مستقیمی با مقاومت باربری پی اسپادکن دارند. به طوری که با افزایش هر کدام از این خصوصیات، مقاومت باربری نیز افزایش می یابد. نتایج به دست آمده برای تغییر ضخامت لایه ماسه ای (6، 7 و 8 متر) مقادیر 263 ، 307 و 346 کیلوپاسکال را برای ظرفیت باربری اوچ نشان می دهد. همچنین برای مقاومت برشی موجود در مرز دو لایه 11، 15 . 20 کیلوپاسکال مقادیر 307 ، 347 و 390 کیلوپاسکال به دست آمده است.

تحلیل پایداری شیب های خاکی در مسائل مهندسی مربوط به بررسی خاکریز جاده ها، جداره رودخانه ها و شیب های بالادست و پایین دست سدهای خاکی حائز اهمیت می باشد. با توجه به تأثیر عدم قطعیت و مقادیر تصادفی متغیرهای ژئوتکنیکی مؤثر بر پایداری شیب خاکی جداره رودخانه و وجود همبستگی میان این متغیرها، در تحقیق حاضر از تحلیل احتمالاتی مشترک متغیرهای تصادفی دارای همبستگی (در این تحقیق، زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی خاک) با کاربرد توابع کاپولا در بررسی پایداری این شیب های خاکی استفاده شد. همچنین در انجام تحلیل ها تأثیر تغییرات تراز سطح آب رودخانه و تاثیر کاربرد روش های تعادل حدی مختلف در تعیین پایداری شیب در قالب یک مطالعه موردی در چهار مقطع از رودخانه شلمان رود استان گیلان مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام تحلیل های احتمالاتی یک برنامه رایانه ای در محیط نرم افزار MATLAB توسعه داده شد. نتایج نشان داد که تابع کاپولا فرانک و روش تعادل حدی مورگنسترن-پرایس ابزار مناسبی در انجام تحلیل احتمالاتی به منظور تعیین توزیع احتمال ضریب اطمینان پایداری شیب خاکی جداره رودخانه می باشند. بررسی توزیع های احتمال ضریب اطمینان به دست آمده از روش های مختلف تعادل حدی نشان داد که تابع توزیع نرمال در مقایسه با تابع توزیع مقادیر حدی GEV برازش بهتری بر نتایج دارد. با کاهش تراز آب در رودخانه، مقادیر ضریب اطمینان کاهش می یابد که بیشترین نرخ کاهش ضریب اطمینان در تغییر از تراز سطح آب حداکثر به ازای 20 درصد کاهش سطح آب رخ داده و کاهش ضریب اطمینان به ازای کاهش سطح آب از 20 به 40 درصد با نرخی کمتر ایجاد می شود.

پژوهش حاضر به منظور تعیین ضریب دبی سازه ترکیبی سرریز نیم دایره ای-مستطیلی و دریچه کشویی در یک کانال آزمایشگاهی مستطیلی به عرض 3/0، طول 10 متر و عرض 5/0 متر انجام شد. آزمایش ها در دو وضعیت، برقراری جریان با بازشدگی ثابت دریچه و دبی های مختلف و برقراری جریان با بازشدگی های مختلف دریچه و دبی های ثابت در دو شیب 002/0 و 004/0 انجام شد. در انتها با استفاده از روابط موجود، ضریب دبی بدست آمد. همچنین با استفاده از تئوری باکینگهام یک رابطه کلی جهت بررسی تأثیر پارامترهای بی بعد مختلف بر ضریب دبی جریان توسعه داده شد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که ضریب دبی با افزایش پارامتر Y/D، ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد. همچنین با تغییر شیب کف، تغییرات قابل ملاحظه ای در ضریب دبی ایجاد نشده است و با کاهش پارامترHg/D ، ضریب دبی تقریباً ثابت شده و به عدد ثابت 74/0 میل می کند. بررسی نتایج پژوهش حاضر با نتایج سایر پژوهش-هایی مشابه، نشان از تطابق نتایج دارند.

تحویل آب برای 6 ناحیه شبکه توزیع آب شهر تازه آباد به صورت 12، 8 و 6 ساعته با هدف تامین آب مورد نیاز و یکنواختی توزیع بالا با استفاده از الگوریتم جستجوی هماهنگ تک هدفه و دو هدفه بهینه شد. در مدل هیدرولیکی از روش تحلیل هیدرولیکی مبتنی بر فشار و روش گسیلنده برای تعیین دبی گره ها استفاده و نتایج باهم مقایسه شدند. در تمام سناریوها درصد تامین آب به روش گسیلنده بیش از روش مبتنی بر فشار است اما یکنواختی توزیع کمتر است. تحلیل هیدرولیکی به روش گسیلنده افزایش برداشت آب در ساعات تحویل را نشان داد که این نتایج منطبق بر داده های میدانی تحقیقات دیگر است. در شبکه تازه آباد چنانچه در 2 نوبت آب تحویل داده شود، حداکثر دبی در شبکه بیش از حداکثر دبی شرایط موجود شبکه است. اما در صورت تحویل آب در 3 و 4 نوبت حداکثر دبی به حداکثر دبی شبکه نزدیکتر خواهد شد. اما درصد تامین کاهش خواهد یافت به عبارتی مشترکین حجم آب کمتری برداشت می کنند. نتایج اندازهگیری حجم آب مصرفی توسط فن و همکاران در 225 روستای چین نیز نشان داد که با کاهش ساعت تحویل آب حجم آب مصرفی کاهش چشمگیری خواهد داشت.در شبکه تازه آباد، تحویل آب در 8 ساعت به عنوان بهترین گزینه انتخاب شد. در این حالت نسبت آب تامین شده به آب موردنیاز حدود 70 درصد و یکنواختی توزیع حدود 87 درصد خواهد بود. همچنین حداکثر دبی در شبکه توزیع آب تقریبا برابر حداکثر دبی در شرایط فعلی است.

تبخیر-تعرق یکی از مؤلفه‎های کلیدی بیلان آب و برنامه‎ریزی آبیاری است. بنابراین برآورد دقیق این مؤلفه می‎تواند باعث بهبود مدیریت بهره‎برداری از آب و افزایش راندمان مصرف آب شود. با توجه به محدودیت ابزار اندازه‎گیری تبخیر-تعرق، روش‎های سنجش از دور می‎تواند به این منظور استفاده شود. در این مقاله از الگوریتم مثلثی برای تخمین تبخیر-تعرق در دشت کرمان در فصل های رشد 1399 (2020) و 1400 (2021) استفاده و نتایج آن به صورت نقشه‏های پهنه‏بندی تبخیر-تعرق ارائه شد. برای صحت‎سنجی نتایج الگوریتم، مقدار تبخیر-تعرق واقعی به دست آمده با استفاده از روش مثلثی برای یک باغ پسته که دارای شرایط مدیریت شده (بدون تنش) بود، با مقادیر حاصل از روش فائو 56 مقایسه شد. نتایج نشان داد که مقدار تبخیر-تعرق برای این باغ پسته با دقت قابل قبولی تخمین زده شده است (ضریب همبستگی 73/0، میانگین خطا 6/1- میلی متر در روز، جذر میانگین مربعات خطا 8/1 میلی متر در روز و nRMSE برابر 4/0). اگرچه مقدار منفی ضریب نش-ساتکلیف (3/1-) نشان می دهد که میانگین مقادیر حاصل از فائو 56 پیش بینی بهتری از الگوریتم مثلثی ارائه می دهد. مقادیر به دست آمده از الگوریتم مثلثی کمتر از مقادیر فائو 56 بود که می تواند به دلیل عدم قطعیت موجود در الگوریتم، عدم قطعیت داده های اندازه گیری شده و یا اختلاف زمانی بین تاریخ تصاویر انتخابی و تاریخ آبیاری باشد.

یکی از چالش های توسعه پایدار کشاورزی، استفاده درست از منابع آب و سایر نهاده های کشاورزی به منظور افزایش بهره وری است که یکی از راهکارهای آن استفاده از سامانه های نوین آبیاری است. هدف از این مطالعه، ارزیابی شاخص های بهره وری مصرف آب و انرژی محصول سیب زمینی در دشت دهگلان استان کردستان بوده است. در پژوهش حاضر، 19 مزرعه به صورت تصادفی، به مجموع مساحت 177 هکتار، انتخاب شدند. مزارع در سه گروه CE (سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت آبپاش متحرک با منبع تأمین انرژی برق)، CD (سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت آبپاش متحرک با منبع انرژی سوخت دیزلی) و WE (سامانه آبیاری بارانی لوله چرخ دار با منبع تأمین انرژی برق)، دسته بندی شدند. حجم آب مصرفی مزارع، به وسیلة دبی سنج اولتراسونیک اندازه گیری گردید. در پایان فصل آبیاری، میزان برق مصرفی هر کدام از مزارع از شرکت برق منطقه ای استان، دریافت شد. در مزارعی که از سوخت دیزل برای موتور پمپ ها، استفاده می شد، میزان گازوئیل مصرفی ماهانه ثبت می گردید. میزان عملکرد محصول نیز، از طریق کیل گیری اندازه گیری شد. متوسط میزان بهره وری مصرف آب مزارع مذکور به ترتیب 1/4، 5/3 و 1/4 کیلوگرم بر مترمکعب و شاخص بهره وری مصرف انرژی نیز به ترتیب 4/0، 2/0 و 4/0 کیلوگرم بر مگاژول بود. متوسط شاخص کارایی مصرف انرژی نیز به ترتیب 4/1، 7/0 و 4/1 بود. متوسط شاخص انرژی ویژه نیز به ترتیب 7/2، 7/5 و 5/2 مگاژول بر کیلوگرم بوده است. به طورکلی، بر اساس شاخص های موردمطالعه، وضعیت مزارع CD نامطلوب و انرژی خالص دریافتی از آن ها، منفی است.