هیدروفیزیک
سال:1402 | دوره:9 | شماره:2 |تعداد مقالات:11

سنجش ازدور با توجه به توانایی بالا در جمع آوری اطلاعات در زمان کوتاه راهکاری مناسب در جهت برآورد عمق آب در مناطق ساحلی می باشد. این موضوع در جنوبگان به علت ناشناخته بودن و عدم وجود داده های دقیق از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از این پژوهش عمق سنجی سواحل شمال شرقی قطب جنوب با استفاده از فناوری سنجش ازدوری (مطالعه موردی: خلیج پریدز) می باشد. درجهت انجام این پژوهش از تصاویر Sentinel-2A استفاده شده و پردازش تصاویر در نرم افزار ENVI و GIS صورت گرفته و برای عمل عمق سنجی از مدل استامپ استفاده شده است. نتایج برای عمق سنجی نشان داد که عمق سواحل خلیج پریدز بین 100 تا 500 متر می باشد که به صورت کلی اطراف خلیج پریدز به طور متوسط عمقی بین 50 تا 100 متر دارد. هم چنین کم عمق ترین بخش خلیج پریدز در قسمت امتداد خط ساحلی و عمیق ترین بخش نیز در قسمت شمالی اقیانوس هند با عمق 500 متر قرار دارد. هم چنین تحلیل تصاویر Sentinel-2A نشانداد که جنس ساختار ساحل خلیج پریدز از نوع سنگی و صخره ای است و بیشتر استقرار ایستگاه های تحقیقاتی توسط کشورهای استرالیا و چین، انجام شده است.

ارائه یک مدل پیش بینی قوی و قابل اعتماد برای میزان دبی رسوبی رودخانه ها یک کار ضروری برای چندین دیدگاه محیطی و ژئومورفولوژیکی از جمله کیفیت آب، پایداری مهندسی بستر رودخانه و زیستگاه های آبی است. در این تحقیق، یک رویکرد هوشمند ترکیبی جدید مبتنی بر رویکرد مدل رگرسیون بردار پشتیبان برای پیش بینی دبی رسوبی رودخانه توسعه داده شده است. بدین منظور در این پژوهش از دو الگوریتم بهینه سازی شامل کرم شب تاب و گرگ خاکستری برای مدلسازی دبی رسوبی رودخانه بکار برده شد. جهت مدلسازی از آمار و اطلاعات ایستگاه هیدرومتری رودخانه کشکان واقع در استان لرستان بعنوان مطالعه موردی طی 7 سناریو ترکیبی از پارامترهای ورودی در سالهای 1373-1403 استفاده شد. به منظور ارزیابی عملکرد مدلها از معیارهای ارزیابی ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین قدر مطلق خطا و ضریب نش ساتکلیف استفاده شد. نتایج نشان داد سناریو های ترکیبی در مدلهای مورد بررسی باعث بهبود عملکرد مدل می شود. همچنین نتایج حاصل از معیار ارزیابی نشان داد مدل رگرسیون بردار پشتیبان-کرم شب تاب دارای ضریب همبستگی 970/0 ، ریشه میانگین مرعات خطا (ton/day) 145/0 ، میانگین قدر مطلق خطا (ton/day) 080/0 و ضریب نش ساتکلیف 980/0 در مرحله صحت سنجی برخوردار است. در مجموع نتایج نشان داد استفاده از مدلهای هوشمند مبتنی بر رویکرد رگرسیون بردار پشتیبان می تواند رویکردی موثر در پایداری مهندسی رودخانه باشد.

مدل سازی جبهه های آب در شمال اقیانوس هند و سواحل مکران یک رویکرد مهم است که به بررسی و پیش بینی تغییرات جبهه های آب در این منطقه می پردازد. مدل سازی جبهه های آب در شمال اقیانوس هند با استفاده از داده های شوری و دما، به تصویر کشیدن الگوهای جغرافیایی و زمانی جابجایی جبهه ها کمک می کند و به عنوان یک ابزار پیشرفته و پژوهشگرانه در این زمینه استفاده می شود. این مقاله بخشی از یک مدل سازی جامع را در آبهای اقیانوس هند ارائه می-دهد که به شکل گیری توده های آب و جبهه های دما و شوری مرتبط است. در این مد ل سازی از مجموعه مدل سه بعدی Delft3D استفاده شده است و جبهه های سطحی و زیرسطحی آب در منطقه مورد مطالعه استخراج شده است. نتایج این مطالعه، شکل گیری چند جبهه مهم را در منطقه مورد مطالعه نشان می دهد. یکی از این جبهه ها در امتداد سواحل مکران شکل می گیرد و محدود به لایه سطحی آب دریا می شود. جبهه دیگر در غرب دریای عمان واقع شده است و می تواند به دلیل خروج آب گرم و شور خلیج فارس به خلیج عمان باشد. گستره این جبهه در فصل سرد سال در عمقهای حدود 200 تا 300 متر تقریبا کل ناحیه غرب خلیج عمان را پوشش می دهد اما در فصل گرم سال، بیشتر در لایه سطحی دریا گسترده شده است و هرچه به سمت عمق پیش رویم جبهه به سمت سواحل جنوب غرب محدود می شود.

با توجه به نبود هیچ الگویی از تیپ های هیدروآکوستیکی در دریای عمان، به کارگیری داده های چند سال گذشته و ارائه یک الگو در این منطقه ضروری می باشد. در این پژوهش دریای عمان به پنج بخش تفکیک و از اطلاعات میدانی ثبت شده پایگاه داده برنامه بین المللی جمع آوری اطلاعات ARGO از سال 2003 تا سال 2023 استفاده و برای اولین بار الگوی جدیدی جهت نام گذاری تیپ های هیدروآکوستیکی ارائه می شود. ضمنا مشاهده شد که بیشترین تراکم نیم رخ های به دست آمده از داده های ARGO مربوط به بخش جنوب غربی دریای عمان و کم ترین مربوط به آب های شمال و شمال شرق راس الحد است. هم چنین این نتیجه به دست آمد که میانگین تیپ های هیدروآکوستیکی غالب شکل گرفته از ماه مارس تا می منفی هستند و در نتیجه غالبا در این ماه ها کانال سطحی تشکیل نمی شود. از دیگر نتایج این تحقیق این است که روند تغییرات عمق کانال صوتی تقریبا در همه مناطق از ماه ژوئن تا فوریه سال آینده افزایشی است. ضمنا مقایسه ماهانه عمق کانال سطحی این نتیجه را ارائه کرد که در مناطق 2،1 و 3 که به خطوط ساحلی نزدیک ترند، کانال سطحی دارای عمق بیشتری است. یکی از مهم ترین یافته های این پژوهش مقایسه اثر طول و عرض جغرافیایی بر تیپ های هیدروآکوستیکی است و این نتیجه به دست آمد که نیم رخ ها بیشتر از تغییرات طول جغرافیایی تاثیر می پذیرند. ضمنا مشاهده شد که در اعماق بیشتر آب های نزدیک به تنگه هرمز (به جز ماه های مارس و جولای)، سرعت صوت بر اثر افزایش دما و شوری آب های وارده از خلیج فارس افزایش می یابد.

انتشار نوفه صوتی شناورها، دارای آسیب های زیست محیطی بسیاری است و کاهش آن می تواند سبب کاهش و یا حذف برخی از این آثار زیان بار گردد. از این رو شناخت منابع تولید نوفه صوتی و بررسی راه کارهای کاهش نوفه صوتی اولین قدم در حذف این آثار زیان بار است. مطالعات بیانگر آن است که پروانه کشتی ها، یکی از منابع اصلی تولید کننده نوفه صوتی در شناورهای تجاری می باشد. یکی از راه کارهای شناخته شده کاهش نوفه صوتی منتشره از پروانه، قرار دهی داکت پیرامون پروانه می باشد. در مقاله پیش رو، در ابتدا به بررسی روابط ریاضی حاکم بر انتشار نوفه صوتی در میدان دور پرداخته شده و در ادامه ضمن معرفی یک هندسه ابتدایی برای پروانه داکت دار شتاب دهنده، کاهنده و ثابت، محاسبات عددی لازم جهت برآورد نمودن سطح فشار صوت در فاصله مشخصی از پروانه، با استفاده از معادلات فاکس ویلیامز هاوکینگز انجام شده است. در نهایت با انجام آزمایش و فیلتر نمودن نوفه صوتی محیطی نتایج حل عددی و آزمایشگاهی با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج بیان گر آن است که در روش عددی سطح فشار صوت محاسبه شده در فرکانس های معین برای پروانه های داکت دار در حدود 28 درصد کمتر از پروانه بدون داکت و همچنین سطح فشار صوت محاسبه شده با استفاده از روش آزمایشگاهی با فیلتر نمودن نوفه صوتی محیطی در حدود 37 درصد کاهش یافته است.

سیستم های ارتباطی در محیط های دریایی همواره با چالش هایی مانند افت سیگنال، تداخل امواج و محدودیت های پهنای باند مواجه بوده اند. استفاده از بلورهای فوتونی به عنوان بستری برای پیاده سازی رمزگذارهای نوری در سیستم های ارتباطی، به دلیل ویژگی های منحصر به فرد این ساختارها مانند هدایت دقیق نور و کنترل پراکندگی، توجه محققان را به خود جلب کرده است. رمزگذارهای نوری ساختارهایی هستند که در طراحی پردازنده های نوری استفاده می شوند. برای کاهش اندازه دستگاه های نوری، ضروری است که مدارهای منطقی کوچک مقیاس طراحی شوند. در این مطالعه، یک رمزگذار تمام نوری 2×4 مبتنی بر بلورهای فوتونی دو بعدی طراحی و شبیه سازی شده است. ساختار ساده این رمزگذار نوری امکان استفاده از آن در مدارهای مجتمع نوری را فراهم می کند. به دلیل ساختار کوچک مقیاس و استفاده از مسیرهای نقص، زمان تأخیر رمزگذار کاهش یافته و در نتیجه نرخ بیت داده افزایش می یابد. زمان تأخیر انتقال توان نرمالیز شده به دست آمده برای این رمزگذار پیشنهادی کمتر از 90 فمتوثانیه بدست آمد. ویژگی دیگر این رمزگذار نوری پیشنهادی این است که توان نوری خروجی در حالت منطقی "0" بسیار کم است که نسبت کنتراست را افزایش می دهد.

مطالعه تغییرات زمانی در ذخیره آب های زیرزمینی محلی برای درک ویژگی ها و مدیریت استفاده بهینه از این منابع حیاتی بسیار ضروری است. امروزه استفاده از داده های ماهواره های گریس و در ادامه گریس فو برای برآورد تغییرات ماهیانه سطح آب های زیرزمینی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله با استفاده از داده های ماهواره های گریس و گریس فو، تغییرات ماهیانه سطح آب های زیرزمینی در مناطق غربی ایران در بازه زمانی 2002 تا 2021 به دست آمده است. نتایج نشان دهنده کاهشی به میزان 0.15±1.17- سانتی متر بر سال در سطح آب های زیرزمینی در منطقه غرب ایران است، همچنین کاهش 0.19±1.28- سانتی متر بر سال در کل سطح منابع آبی که شامل آب های سطحی، آب های زیرزمینی، آب معادل برف، رطوبت خاک می باشد در غرب ایران مشاهده گردید. مدل بارش نیز با استفاده از داده های ماهواره اندازه گیری میزان بارندگی گرمسیری مورد بررسی قرار گرفت که همبستگی 0.16 با ذخایر آب مشاهده شده توسط ماهوار های گریس و گریس فو دارد.

در این تحقیق نوع و تعداد بهینه شناورها و تجهیزات ناوبری لازم برای حمل بار در رودخانه کارون بررسی گردیده است. برای ترابری اقتصادی در کارون مطالعات محدودی انجام شده که در ابتدای تحقیق مورد بررسی قرار گرفته اند. سپس مقدار تناژ بار سالیانه قابل حمل در رودخانه برای سه مقدارکمترین (حالت بدبینانه)، محتمل و بیشترین (حالت خوش بینانه) در نظر گرفته شد. آنگاه شناورهای پیشنهادی مختلف برای ترابری از مسیرهای اروند و بهمن شیر و از مبادی مختلف(ماهشهر یا خرمشهر به اهواز و برعکس) و انواع تجهیزات ناوبری بررسی شده و تعداد و انواع شناورهای مورد نیاز برای حمل تناژ مختلف بار سالیانه قابل حمل در رودخانه مورد تحلیل اقتصادی قرار گرفت. در بررسی ها به سرعت های محتمل ناوبری ، به عوامل کاهنده سرعت ناوبری همچون بادهای موسومی،گردوخاک و خشکسالی، حجم رسوب بردای موردنیاز مرتبط با ابعادکانال آبراهه و سایر متغییرها توجه شده است. نهایتا ضمن تعیین مشخصات تجهیزات موردنیاز ناوبری، تعدادشناور موردنیازناوگان برای تردد رودخانه ای از مسیر بندرامام، بهمن شیر، اهواز برای حمل سالیانه 5/0 ، 1، 2، 4 و 8 میلیون تن کالا ( سنگ آهن) به ترتیب برابر 5، 10، 20، 34 و 67 دستگاه برآورد شده است. نتیجه کاربردی و بهینه این تحقیق استفاده از 7 دستگاه یونیت شناور با ابعاد پیشنهادی ارادئه شده برای حمل 7/0 میلیون تن کالا درسال هدف 2046 میلادی می باشد.

استفاده نامناسب و تغییر کاربری اراضی، توسعه مناطق مسکونی و آلودگی های زیست محیطی سبب هدررفت منابع طبیعی و تخریب خاک می شود. با توجه به بروز چنین مسائلی، برنامه ریزی و مدیریت برای استفاده صحیح، حفظ و احیاء منابع و توجه به راهبردهای آبخیزمحور امری ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه که با هدف بررسی وضعیت فرسایش و رسوب در حوزه آبخیز سد ایلام انجام گرفته، ابتدا نقشه کاربری اراضی منطقه مورد مطالعه با استفاده از تصاویر ماهواره ای Landsat8 سال 2020 تهیه شد. سپس برای محاسبه فرسایش و رسوب در کاربری های مختلف از مدل RUSLE استفاد شد. ضمناً میزان نسبت تحویل رسوب در منطقه مورد مطالعه بر اساس مدل های مختلف محاسبه و درنهایت روش ویلیامز و برنت به عنوان روش مطلوب انتخاب و میزان SDR برابر با 88/0 محاسبه شد. بر اساس نتایج حاصل از مدل RUSLE، میانگین فرسایش و رسوب حوزه آبخیز سد ایلام به ترتیب برابر 01/28 و 65/24 تن در هکتار در سال برآورد گردید.

قابلیت اعتماد بر پایه آمار و احتمالات و معرف احتمال سالم ماندن محصول تولیدی است. در سال های اخیر، مهندسی قابلیت اعتماد مورد توجه محققان بسیاری قرار گرفته است. از مهمترین پارامترهای طراحی سازه، قابلیت اعتماد بالای محصولات به علت ارتباط مستقیم با سلامتی کاربران و کارکرد صحیح محصولات صنعتی است. در پژوهش حاضر، ایجاد پیوند بین روش حل عددی المان محدود بر مبنای کد نویسی در نرم-افزار متلب با تحلیل قابلیّت اعتماد در لوله های سکو های نفتی جانمایی شده در بستر دریا و متأثر از شرایط مرزی حاکم بر فیزیک دریا می باشد. لذا در این پژوهش برای اولین بار یک لوله تحت بار ناشی از حرکت گاز داغ و پر فشار درون آن، با استفاده از روش المان محدود و با کدنویسی در نرم افزار متلب شبیه سازی و به صورت دینامیکی و زمانمند تحلیل شده است. به منظور صحه گذاری کد حاضر، خروجی آن با نتایج نرم افزار انسیس و همچنین سایر نتایج موجود مقایسه شده است. کد حاضر با دقت ایجاد اعداد تصادفی با تابع چگالی احتمال یکنواخت تا مقدار 0/01 می تواند با تعداد 105 نمونه شبیه سازی شده، احتمال زوال و قابلیت اعتماد لوله تحت بار ناشی از حرکت گاز داغ و پر فشار درون آن را به ترتیب 0/99941 و 0/00059 پیش بینی نماید که با توجه به احتمال زوال پایین لوله و مطابقت با ویژگی های آماری ذکرشده، دارای قابلیت اعتماد بالایی می باشد.

کنترل جریان غلیظ به مجموعه اقدامات سازه ای و غیرسازه ای گفته می شود که سبب انحراف، توقف و کاهش دبی آن می شود. در این مطالعه از صفحات جانبی به عنوان اقدام سازه ای در کنترل جریان غلیظ نمکی استفاده شد. این صفحات در یک، دو و سه ردیف با ارتفاع نسبی 5/0 ، 1 و 5/1 برابر ارتفاع بدنه جریان غلیظ و سه زاویه نصب 30، 60 و 90 درجه قرار گرفتند و 9 ازمایش نیز به صورت صفحات مسدود کننده مجرا در نظر گرفته شدند. علاوه بر کنترل دبی پیشانی جریان، تغییرات پروفیل بدنه جریان غلیظ نیز بررسی و با حالت شاهد که آزمایش بدون نصب موانع بود مقایسه شد. بیشترین کاهش دبی پیشانی جریان در حالت سه ردیف مانع در ارتفاع نسبی 5/1 برابر ارتفاع بدنه با زاویه نصب 60 درجه بود که دبی پیشانی جریان غلیظ را به میزان 97 درصد کاهش داد. نتایج نشان داد که کاهش غلظت جریان غلیظ در اثر نصب صفحات جانبی، منجر به کاهش میزان غلظت بدنه در تمام اعماق نمونه گیری نسبت به حالت بدون نصب موانع خواهد شد.