هیدروفیزیک
سال:1402 | دوره:9 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

وضعیت جوّی از مهم ترین مخاطرات طبیعی برای واحدهای شناور است. از کاستی های مرتبط با وضعیت جوّی عدم توجه افسران نگهبان، به برداشت درست داده های جوّی از طریق دستگاه های موجود در پل فرماندهی شناور است. برای مثال فشار هوا بدون تصحیحات دستگاه و ارتفاع خوانده شده و هیچ گاه با میانگین بلندمدت مقایسه نمی شود. به همین دلیل لازم است روی واحدهای شناور سامانه ای ساخته و نصب شود که به صورت خودکار بتواند پارامترهای جوّی را اندازه گیری کرده و با محاسبه پارامترهای موردنیاز از پارامترهای اندازه گیری شده بتواند تصمیمات درست در خصوص مانورهای جلوگیری از دریای خراب را داشته باشد. در این پژوهش، با استفاده از سنسورهای موجود، دستگاه هواشناسی ساخته شده است که می تواند داده های جوّی را از محیط جمع آوری و در رایانه ذخیره نموده و با استفاده از برنامه محاسباتی می تواند داده های اندازه گیری شده را با میانگین بلندمدت مقایسه نموده و ناهنجاری های جوّی و اقیانوسی را شناسایی کند.

رودخانه ماشلک یکی از مهم ترین رودخانه های منتهی به دریای خزر است. هدف از این مطالعه پهنه بندی کیفی آب های سطحی (رودخانه ماشلک اطراف محل دفن پسماند با استفاده از شاخص کیفیت آب های سطحی ایران (IRWQIsc) و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) بوده است. در این مطالعه مقطعی، پارامترهای کیفی موردنیاز برای محاسبه شاخص کیفی IRWQIsc شامل هدایت الکتریکی، pH، درصد اکسیژن اشباع، سختی کل، کدورت، اکسیژن موردنیاز شیمیایی، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی، نیترات، فسفات، آمونیاک، کلی فرم مدفوعی انتخابی به مدت شش ماه در فصل زمستان و تابستان (سال 1401) با استفاده از روش استاندارد اندازه گیری شدند. با توجه به نتایج حاصل از این مطالعه، شاخص کیفیت آب های سطحی برای ایستگاه های 2 و 3 در فصل تابستان به ترتیب 29 و 09/21 و در ایستگاه 3 فصل زمستان با 82/21 در طبقه توصیفی بد و در ایستگاه های 1 در فصل زمستان با 18/55 و فصل تابستان با 45/48 در طبقه توصیفی متوسط قرار گرفتند. از بالادست رودخانه به سمت پایین دست عدد شاخص در هر دو فصل روند نزولی داشتند و شرایط کیفی رودخانه کاهش یافته بود. بر اساس نتایج یادشده به کارگیری شاخص IRWQIsc و سامانه اطلاعات جغرافیایی امکان نظارت و مدیریت منابع آلوده کننده آب رودخانه توسط ارگان های ذی ربط (نظارت دقیق تر بر روند فعالیت های صنایع و مراکز خدماتی پیرامون رودخانه ماشلک توسط اداره کل محیط زیست استان و...) فراهم می آورد.

امواج در سطح دریا آشکارترین پدیده هوا- دریاست. این امواج تأثیر قابل توجهی بر زیرساخت های ساحلی، فرسایش ساحلی و انتقال رسوب دارند. شناسایی امواج حاکم بر منطقه و حالت دریا با تمرکز بر تغییرپذیری فصلی آن و پارامترهای بی بعد مانند تیزی موج و سن موج اهمیت زیادی دارد. با توجه به تفاوت جزئیات میدان موج، برای بررسی دقیق و تحلیل کیفی و توسعه سیستم پیش بینی امواج ناشی از باد و ارزیابی عملکرد آن در سواحل شمالی دریای عمان، از داده های شبیه سازی شده و قابل اعتماد، مدل نسل سوم Mike 21 – SW، واداشته شده توسط نیروی باد استفاده شده است. ضمن رسیدن به ارزش مطلوب داده ها توسط ضرایب قابل تنظیم سفیدک موج و کالیبراسیون با داده های اندازه گیری شده توسط دستگاه ADCP، واقع در ایستگاه های معینی از این مناطق، در سال 2016، تغییرات فصلی و سالانه داده های امواج ناشی از باد در سواحل شمالی دریای عمان موردمطالعه قرار گرفته است. می توان گفت اقلیم منطقه تحت تأثیر امواج ناشی از باد شمال غربی، موسمی و همچنین امواج اقیانوس هند قرار دارد. ضمن همبستگی بسیار خوب پارامترهای خروجی مدل با داده های اندازه گیری، نتایج حکایت از تغییرات فصلی و مکانی امواج از شرق به غرب دارد. در توزیع توأم داده های عکس سن موج ـ تیزی موج، عکس سن موج بیشتر از 5/1 به دلیل عدم توسعه یافتگی کامل حالت دریا به ندرت اتفاق می افتد و در تیزی کمتر از 01/0 گسستگی دیده می شود. که می تواند باعث شناسایی امواج حاکم بر منطقه شود. عمده امواج در دوره مونسون ناشی از بادهای موسمی با محدوده تغییرات عکس سن موج 83/0 – 2/0 و تیزی حداکثر 02/0 است. در دوره غیر مونسون امواج زیادی دارای عکس سن موج بیشتر از 83/0 هستند.

خلیج فارس، حوضه آبی نیم بسته ای است که کشورهای مختلفی از آن منتفع می شوند و آب های سرزمینی آن مختص یک کشور نیست. در مطالعات گذشته کمتر به بررسی توزیع دما و شوری در بخش ایرانی آب خلیج فارس پرداخته شده است، لذا در این پژوهش، ویژگی های دما و شوری، در بخش ایرانی آب خلیج فارس مورد بررسی قرار گرفته است. داده های مورد استفاده در این پژوهش، داده های دما و شوری CTD مربوط به گشت میدانی کاوشگر خلیج فارس (اردیبهشت 1398) می باشد. ده ایستگاه انتخاب گردید و داده ها به دو دسته مقطع شرقی و غربی آب های سرزمینی ایران تقسیم گردید و سپس در نرم افزار ODV تحلیل شد. نتایج به خوبی نشان می دهد که در ایستگاه های عمود بر سواحل ایرانی، ستون آب تا آخرین عمق اندازه گیری شده، آب لایه بندی است و شرایط چگال گرای از سمت ساحل ایران به طرف آب های میانه خلیج فارس به خوبی مشاهده می شود. این ویژگی می تواند به علت پیچک پادساعتگردی باشد که از آب سطحی ورودی اقیانوس هند (IOSW) شکل می گیرد. این پیچک ناشی از سرعت جریانی است که با ورود به خلیج فارس به تدریج کاهش می یابد و ناپایداری افقی دارد که به تدریج می تواند موجب فراجوشی شود. وجود فراجوشی در ایستگاه 7 در عمق بیش از 50 متر دیده می شود که کمینه دما (C° 57/20) و شوری (حدود psu 40) در اعماق کمتری مشاهده می شود که نشان دهنده بالاآمدن آب است.

بندر بوشهر مرکز استان بوشهر از استان های جنوب غربی ایران است که به خاطر عواملی مانند صیادی، وجود نیروگاه اتمی، کشتی سازی و صادرات از این بندر، رونق اقتصادی گرفته است. مسیر دسترسی به بندر بوشهر از دو کانال دسترسی بیرونی طول در خلیج بوشهر و کانال دسترسی درونی در خور سلطانی می گذرد. عملیات لایروبی حوضچه ها و کانال های دسترسی جهت حفظ عمق ایمن و تأمین امنیت ناوبری آن ها ازجمله فعالیت های لازم در دوران بهره برداری بنادر می باشد که هزینه های عملیاتی گزافی در پی دارد. برای برنامه ریزی های بلندمدت نیاز به داده های با بازه زمانی زیاد و پیوستگی مکانی بالا وجود دارد که بتوان بر اساس آن تصمیم های مدیریتی و زیرساختی انجام داد. در این مطالعه با استفاده از مدل عددی مایک (MIKE 21) شبیه سازی انتقال رسوب در کانال دسترسی بوشهر انجام گرفته است و صحت نتایج بررسی شده است. مدل های عددی به دلیل عدم محدودیت هایی که در سایر شیوه های بررسی انتقال رسوب وجود دارد، یکی از بهترین راه های بررسی نرخ انتقال رسوب می باشند. در مطالعه حاضر منبع موجود برای بررسی ها، داده های هیدروگرافی های انجام شده در سال های گذشته و اطلاعات ثبت شده مربوط به لایروبی های صورت پذیرفته شده در کانال دسترسی می باشد. اطلاعات لایروبی برای سال های 1369 تا 1379 شمسی موجود می باشد و اطلاعات هیدروگرافی برای دوره های 1377 تا 1390 در دسترس هستند. بررسی میزان لایروبی انجام شده در سال های گذشته، علاوه بر ایجاد درک بهتر از ابعاد مسئله و تعیین شدت رسوب گذاری در قسمت های مختلف کانال، برای انجام قضاوت های مهندسی و بررسی نتایج مدل های عددی نیز مفید می‎باشد.

طرح هویت مکانی و تاثیراتی که این مولفه در تحلیل الگوی پراکندگی پدیده‏های طبیعی و انسانی گذاشته افق های تازه‏ای در دانش ژئومورفولوژی گشوده است. در این مقاله با اتکاء به تکنیک های ترسیمی، هویت مکانی دریاچه اوان در ارتباط با حرکات توده ای مواد در سطح و مقیاس خاص مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور وضعیت کنونی حرکات دامنه ای به کمک روش پایش جابجایی در تصاویر Sentinel-1 (2014-2022) با استفاده از نرم افزار SNAP آشکارسازی می شود. داده های مکانمند قطعات کوچک تصاویر آشکارسازی شده، موزاییک گردید. با توجه به افزایش حجم داده های اولیه و مقدار ناچیز حرکات در سطح، تغییرات به صورت سالانه برآورد گردید به این صورت که از هر سال یک تصویر استخراج و با تصویر سال بعد از خود مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی و مقایسه مقدار جابه جایی کلی دال بر این است که درمجموع مقدار جابه جایی های اتفاق افتاده در حوضه اوان، در تصاویر مدار نزولی بهتر از تصاویر مدار صعودی قابل ردیابی است؛ حداکثر جابه جایی ها متمایل به سراب حوضه بوده است. حداکثر مقدار جابه جایی های سالانه در تصاویر مدار نزولی بین 1520 تا 6/8 میلی متر متغیر بوده است؛ مشاهدات میدانی حداکثر جابه جای منعکس شده در تصاویر مدار نزولی را مورد تایید قرار می‏دهد.

منابع آب های زیرزمینی به عنوان اصلی ترین و مهم ترین منبع آب شرب، کشاورزی و صنعت به شمار می روند. بررسی کیفیت این منابع ازجمله میزان سختی آب عامل مهمی در مسائل هیدروژئولوژی است. در این پژوهش به منظور برآورد و مدل سازی میزان سختی آب زیرزمینی نواحی ساحلی دریای خزر که برای برنامه ریزی مدیریتی و آمایش سرزمین امری ضروری و مهم است از مدل هیبریدی رگرسیون بردار پشتیبان با الگوریتم های کرم شب تاب و ازدحام مرغ استفاده شد. برای این منظور پارامترهای کیفی چاه های پیزومتری بابلسر واقع در استان مازندران شامل هیدروژن کربنات، کلرید، سولفات، منیزیم و کلسیم در مقیاس زمانی ماهانه در طی دوره آماری (1392-1402) به عنوان ورودی و میزان سختی آب به عنوان پارامتر خروجی انتخاب شد. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب نش ساتکلیف برای ارزیابی و نیز مقایسه عملکرد مدل ها مورداستفاده قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد مدل رگرسیون بردار پشتیبان-کرم شب تاب بیشترین ضریب همبستگی 980/0، کمترین ریشه میانگین مربعات خطا ppm 115/0، میانگین قدر مطلق خطا  ppm 087/0 و نش ساتکلیف 950/0 از خود نشان داده است. درمجموع نتایج نشان داد که مدل های هیبریدی هوش مصنوعی عملکرد مناسبی در برآورد مقادیر میزان کیفیت آب های زیرزمینی دارند.

تعیین تابع تبدیل سیستم موج ساز در حوضچه های کشش یکی از مهم ترین ملزومات محاسبات سیستم موج ساز حوضچه های کشش است. در این تحقیق یک سیستم موج ساز حوضچه کشش جهت تعیین تابعی مناسب و با ورودی های مشخص تحلیل و ارزیابی شده است. در ابتدا پس از بررسی منابع علمی و داده برداری های اولیه با استفاده از معادلات اعتبار سنجی معتبر، محاسبات به صورت تئوری انجام شده و با اعتبار سنجی داده های حاصل، تست های آزمایشگاهی در حوضچه انجام شده است. به منظور کاهش خطاهای موجود و اطمینان از اطلاعات ثبت شده توسط سیستم موج نگار، آزمایش ها با تکرار چندباره صورت گرفته است. سیستم موج نگار مد نظر، مجهز به دو حسگر مکانیکی، با فاصله مشخص می باشد که استخراج داده های آزمایشگاهی مورد نیاز را عهده دار می باشد. در پایان با تجزیه و تحلیل داده های آزمایشگاهی و مقایسه با نتایج تئوری، یک تابع تبدیل برای سیستم موج ساز حوضچه کشش استخراج شده است.

بررسی عوامل مؤثر بر فرسایش خاک و چگونگی تشکیل رواناب و ارزیابی روش های کنترل آن ها یکی از راهکارهای ضروری برای مدیریت صحیح حوزه های آبخیز به خصوص مناطق کوهستانی زاگرس در غرب کشور است. مطالعه این پدیده ها در طبیعت با مشکلاتی همراه است و محدود به زمان های بارش می باشد. ازاین رو فراهم نمودن شرایطی که در هر زمان بتوان این وقایع را با تیمارهای مختلف مطالعه نمود ضرورت می باید، یکی از بهترین راه کارها، احداث ایستگاه های فرسایش و رسوب و شبیه سازی وقایع بارشی است. در مطالعه حاضر نحوه طراحی و اجرای یک ایستگاه در دانشگاه ایلام با تعداد 20 کرت دو مترمربعی (1*2) با شیب های متفاوت به منظور انجام تحقیقات بارش- رواناب و عوامل مؤثر بر آن و همچنین ایجاد یک فضای آموزشی در کنار این ایستگاه بررسی شده است. کارایی دستگاه شبیه ساز بارش مورداستفاده ابتدا در چند تحقیق با شبیه سازی وقایع بارش- رواناب در شدت و مدت های مختلف بررسی و تأیید شد ولی طی این تحقیقات مشخص شد که استفاده گسترده از این قبیل دستگاه ها با مشکلاتی همراه است که با احداث این ایستگاه، نواقص موردنظر به نحو مطلوبی مرتفع شده است. با توجه به تأثیرگذاری شیب بر میزان فرسایش و رسوب، دو کلاس شیب در ایستگاه ایجاد شد. مقایسه آماری با استفاده از آزمون  t-student test بین دو کلاس شیب ایجادشده نشان داد که اختلاف معنی داری(t-value=-14.89 and P-value < 0.001) بین آن ها وجود دارد به طوری که میانگین شیب در گروه اول برابر با 31/8±0/9 و در گروه دوم برابر با 38/0± 05/17 درصد بود.

هواناو شناوری دومنظوره بوده که با استقرار روی بالشتکی از هوای فشرده با نیروی رانش به نسبت کمی روی سطوح آبی و خاکی حرکت می کند. این نوع شناور از قسمت های متعددی تشکیل شده که بسیاری از آن ها مختص این شناور بوده و در دیگر شناورها استفاده نمی شود. بنابراین تخمین مناسب نیروی پسای وارد بر این نوع وسایل نسبت به سایر شناورها بسیار پیچیده است. در این پژوهش، در ابتدا، انواع نیروی پسای وارد بر هواناوها در آب مواج تشریح شده و روابط تحلیلی مورداستفاده برای هرکدام از موارد مطرح شده ارائه شده است؛ سپس برای نمونه نیروی پسای کل وارد بر یک هواناو با شرایط مشخص برای آب آرام و شرایط دریایی فورس 3 محاسبه شده است. نتایج بیانگر این است که نیروی پسای هامپ در سرعت حدود 2/10 نات برای آب آرام و شرایط دریایی فورس 3 به ترتیب در حدود 30 و 2/36 کیلونیوتن است. همچنین ملخ مناسب برای هواناو مذکور به منظور تأمین نیروی پیشرانش برای غلبه بر نیروی پسای وارد بر هواناو طراحی شده و محاسبات مربوط به آن مانند نیروی پیشرانش ملخ برحسب سرعت وسیله ارائه شده است

بدلیل قرارگیری ایران در اقلیم خشک و نیمه خشک و با توجه به خسارات سیلاب های اخیر، مطالعات مدیریت سیلاب بسیار حائز اهمیت است. با شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه ها از طریق مدل های هیدرولیکی و ریاضی می توان حجم، سرعت و عمق سیلاب را در شرایط و مقاطع مختلف رودخانه پیش بینی کرده و تأثیرات آن را بر روی بستر و مناطق سیل گیر اطراف رودخانه مورد بررسی قرار داد. بنابراین در این پژوهش سیلاب با دوره بازگشت 25 سال در رودخانه کارده با استفاده از نرم افزار HEC-RAS2D شبیه سازی شد. با توجه به تحلیل حساسیت های انجام شده، مشخص شد که مدل هیدرولیکی HEC-RAS به عواملی همچون ضریب زبری مانینگ، ابعاد شبکه محاسباتی و روش حل معادلات حاکم بر جریان حساسیت نشان می دهد. نتایج بدست آمده از این پژوهش بیانگر عملکرد بهتر مدل در شبیه سازی سیلاب با استفاده از روش حل معادلات موج دینامیک نسبت به روش حل موج پخشیده است. به طوریکه با ارزیابی هیدروگراف های مشاهده ای و شبیه سازی شده در پایین دست بازه مطالعاتی، شاخص های آماری مانند درصد خطا، ضریب تعیین و ضریب نش- ساتکلیف در روش موج دینامیک به ترتیب برابر با 5، 95/0، 93/0 اما در روش موج پخشیده برابر با 34، 96/0، 64/0 بدست آمدند. در جهت مدیریت بستر روخانه، ناحیه بندی خطر سیل انجام شد و مسیر اصلی رودخانه به دلیل دارا بودن عمق و شیب بیشتر و پوشش گیاهی کمتر دارای بیش ترین سطح خطر شناسایی شد. درنهایت، برای جلوگیری از ورود سیلاب به زمین های زراعی، باغ ها و روستاهای اطراف رودخانه با توجه به میزان سیل گرفتگی آن ها، استفاده از سیستم ترکیبی (دیواره و بندهای سیل بند) در چند بازه از رودخانه برای مهار سیلاب و درنتیجه کاهش خسارات ناشی از آن پیشنهاد شد.

در این پژوهش عملکرد الگوریتم های ANN و SVM در پیش بینی ضریب دبی سرریز کنگره ای قوسی و کلیدپیانویی قوسی به کمک 243 سری داده ی آزمایشگاهی کروکستون برای سناریو اول و 170 سری داده ی آزمایشگاهی دانشگاه مراغه برای سناریو دوم بررسی شده است. پارامترهای هندسی و هیدرولیکی مورد استفاده در این پژوهش شامل نسبت بار آبی کل(H_T/p) ، بزرگ نمایی (L_C/W)، زاویه سیکل قوسی (Ɵ)، زاویه دیواره سیکل(α) ، فرود(Fr) ، نسبت طول داخلی دماغه به عرض سرریز (A/W) و ضریب دبی (Cd) می باشد. نتایج هوش مصنوعی نشان داد که ترکیب پارامترهای(Cd, H_T/p, α, Ɵ) در الگوریتم های SVM وANN در مرحله آموزش مربوط به سناریو ی اول به ترتیب برابر است با (9876/0=(R2، (0217/0=(RMSE، (9888/0=(DC و (9637/0=(R2، (0636/0=(RMSE، (8966/0=(DC و ترکیب پارامترهای(Cd, H_T/p, L_C/W, Ɵ, A/W, Fr) در الگوریتم های SVM وANN در مرحله آموزش مربوط به سناریو ی دوم به ترتیب برابر است با (9876/0=(R2، (0217/0=(RMSE، (9888/0=(DC و (9637/0=(R2، (0636/0=(RMSE، (8966/0=(DC می باشند که در مقایسه با دیگر ترکیب ها منجر به بهینه ترین خروجی شده است که نشان دهنده دقت بسیار مطلوب هر دو الگوریتم SVM وANN در پیش بینی ضریب دبی سرریز غیرخطی قوسی و کلیدپیانویی قوسی است. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که پارامتر موثر در تعیین ضریب دبی پارامتر نسبت بار آبی کل(H_T/p) می باشد.