پژوهش آب ایران

چکیده از جمله سازههای مستهلککننده انرژی که در پاییندست سازههای هیدرولیکی همچون سرریزها، دریچهها و تندابها احداث میشوند، حوضچههای آرامش هستند. در این پژوهش به بررسی اثر انتقال مومنتم ناشی از برخورد جت آزاد سریع با دبیها و زوایای مختلف بر مشخصات پرش هیدرولیکی پرداخته میشود. نتایج به دست آمده از آزمایشهای انجام شده نشان میدهد که بر اثر وارد شدن جت سریع به جریان فوقبحرانی، پرش هیدرولیکی به سمت بالادست حرکت میکند و با افزایش دبی خروجی از جت مقدار این جابجایی افزایش مییابد. در همین زمینه، اندازهگیریهای انجام شده، نشان از افزایش مقدار افت انرژی در اثر برخورد جت به بدنه پرش دارد. زاویه برخورد نیز به دلیل تغییر خصوصیات جریان تأثیرگذار است که در برخی حالات این تغییرات تا ٢٠ درصد حالات مشابه مشاهده شده است. در این پژوهش بررسی آنالیز حساسیت روی پارامترهای عدد فرود جریان در کانال اصلی، زاویه و دبی جت آب انجام شد که نشان دهنده میزان تأثیرپذیری و حساسیت تغییرات افت انرژی
نسبت به هر پارامتر است. بیشترین میزان تأثیر در افت انرژی را تغییرات عدد فرود (تأثیر نیروی ثقل در کانال اصلی) و کمترین تأثیر را تغییر زاویه پرتاب جت آب دارد.

چکیده همیشه دقت در اندازه‌گیری جریان آب یکی از مسائل مهم در مدیریت منابع آبی است. انتقال رسوبات بستر و جداره رودخانه‌های آبرفتی در حوضه‌های آبریز و ورود آن‌ها به درون کانال‌ها سبب می‌شود رسوبات در پشت سازه‌های اندازه‌گیری جریان آب قرار گرفته و روی عملکرد این سازه‌ها تأثیر گذارند. روابطی که تاکنون براساس نتایج آزمایشگاهی برای ضریب شدت جریان سرریزها ارائه شده،‏ در شرایط بدون رسوب استخراج و توسعه داده شده است. در این پژوهش به بررسی تأثیر رسوب‌گذاری بر ضریب شدت جریان سرریزهای مثلثی پرداخته شد. تعداد 288 مورد آزمایش با در نظر گرفتن شش زاویه راس سرریز (75،‏ 90،‏ 105،‏ 120،‏ 130 و 140 درجه)،‏ سه ارتفاع سرریز متناسب با هر زاویه،‏ چهار تراز رسوب‌گذاری شامل بستر بدون رسوب،‏ تراز رسوبات معادل یک سوم،‏ دو سوم و برابر با ارتفاع سرریز و چهار شیب بستر جریان (0،‏ 0.8،‏ 1.6 و 2.4 درصد) انجام شد. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که بین ضریب شدت جریان با زوایای سرریز،‏ ترازهای رسوب‌گذاری و شیب بستر جریان رابطه مستقیم و با ارتفاع سرریز رابطه عکس وجود دارد. در نهایت رابطه بدون بعدی برای تعیین ضریب شدت جریان سرریزهای مثلثی در حالت‌های مختلف رسوب‌گذاری پیشنهاد شد. این رابطه دارای ضریب تبیین بالایی (0.956=R2) است.

چکیده تخمین وضعیت تروفی یک تالاب، اولین گام در ارزیابی کیفیت آن است. سطوح بالای نیتروژن و فسفر، از مشکلات مهم و تأثیرگذار بر منابع آبی است که همراه مواد آلودهکننده وارد آبهای طبیعی میشود. این مواد به طور عمده حاصل فعالیتهای بشری است که از طریق پسابهای کشاورزی، صنعتی و غیره به آبها وارد میشوند. یکی از اثرات افزایش موادمغذی، (TSI) تغذیهگرایی در اکوسیستمهای آبی است که از جدیترین تهدیدهای زیستمحیطی محسوب میشود. شاخص تروفی ابزاری سودمند برای بیان ساده کیفیت آب و مشخص کردن موقعیت تروفی منابعآبی از نظر شدت تولید و تغذیهگرایی است که آن را کارلسون ارائه کرده است. با توجه به نقش و اهمیت تالابانزلی در زیست بوم منطقه، در سال ۱۳۹۳ طی پژوهش حاضر، وضعیت تروفی این تالاب با استفاده از مدلهای مختلف شاخص کارلسون بررسی شد. بدینمنظور ایستگاههای زیر پل بندرانزلی، سرخانکل، پیربازار، سیاه درویشان، نوخاله، هندخاله، تالاب شرق، خروجی تالاب شرق، آبکنار و ماه روزه انتخاب و پارامترهای در مقادیر شاخصهای مورد نظر در آنها اندازهگیری شد. در مجموع نتایج آنالیز واریانس نشاندهنده اختلاف معنیدار و ازت کل (TP) بر اساس فسفات کل (TSI) ذکر شده در ایستگاهها و فصول مختلف سال بود. ارزیابی شاخص تروفی وضعیت تالاب را در اغلب ایستگاهها در وضعیت هایپرتروف تا هایپرتروف حاد نشان داد. مقایسه مقادیر مواد مغذی فسفر و ازت نیز حاکی از توسعه شدید پدیده تغذیهگرایی در تالاب بین المللی انزلی است.

چکیده زه‌آب‌های کشاورزی با توجه به حجم زیاد،‏ مهم‌ترین منابع آب‌های برگشتی را شامل می‌شوند. بررسی راهکارهای امکان استفاده مجدد از این آب‌های برگشتی برای تأمین نیازهای کشاورزی با توجه به شرایط منابع آبی ایران،‏ امری ضروری است. هدف از این پژوهش،‏ بررسی کارایی چهار فیلتر زیستی شامل خاک ‌اره‌،‏ سبوس برنج،‏ ذغال ‌چوب و تفاله چای در تصفیه و کاهش تعدادی از پارامترهای موجود در زه‌آب کشاورزی شامل نیترات،‏ منیزیم،‏ سدیم،‏ pH و EC است. از آب‌های برگشتی اراضی شالیزاری شهرستان آستانه در استان گیلان برای آزمایش استفاده شد. نتایج نشان داد که هر چهار فیلتر زیستی میزان pH آب را به طور معنی‌داری کاهش دادند. فیلتر زیستی ذغال چوب،‏ باعث کاهش معنی‌دار نیترات به میزان 20 درصد شد. همچنین فیلتر زیستی خاک اره مقادیر نیترات،‏ سدیم و EC را به‌طور معنی‌داری به‌ترتیب به میزان 21،‏ 9 و 5 درصد کاهش داد؛ اما فیلترهای زیستی تفاله چای و سبوس برنج باعث افزایش معنی‌دار به ترتیب منیزیم و سدیم شدند. در مجموع و با مقایسه فیلترهای زیستی،‏ مشخص شد که فیلتر زیستی خاک ‌اره در کاهش نیترات،‏ سدیم و EC مؤثر است و برای پژوهش‌های آینده،‏ می‌توان از آن به‌عنوان یک گزینة مناسب استفاده کرد.

چکیده پایش رطوبت خاک و داده هواشناسی،‏ به طور هم‌زمان روشی مطمئن برای تعیین آب مورد نیاز و برنامه‌ریزی آبیاری گیاه است. این پژوهش،‏ به منظور تعیین نیاز آبی دو رقم تجاری انار(ملس یزدی و ملس ساوه) و همچنین تأثیر سطح‌های مختلف آبیاری روی عملکرد محصول تولیدی در سطح یک هکتار از باغ‌های چهارساله انار انجام شده است. این آزمایش در قالب طرح فاکتوریل با پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه سطح آبیاری I1،‏ I2،‏ I3 شامل آبیاری کامل (FC)‎،‏ 25 و 50 درصدکم آبیاری در سه تکرار انجام شد. به‌منظور تحلیل سطح‌های مختلف آبیاری و همچنین تعیین مقدار آب آبیاری در هر دور،‏ درصد رطوبت حجمی خاک به‌وسیله دستگاه TDR (مدل TRIME_FM)‎ اندازه‌گیری شد. با محاسبه میزان آب مصرف شده در پایان فصل رشد در هر یک از سطح‌های آبیاری،‏ مشخص شد که برای سه سطح آبیاری I1،‏ I2،‏ I3 به‌ترتیب 3744.44،‏ 2783.10،‏ 1873.10 مترمکعب در هکتار آب مصرف شده است. تغییرات آب مصرف شده در تیمار I1 در طول فصل رشد از 0.6 تا 2.43 میلی‌متر بر روز بوده است. نتایج تجزیه واریانس عملکرد محصول نشان داد که سطح‌های آبیاری I1 و I2 در سطح 5 درصد دارای اختلاف معنی‌دار با I3 بودند.

چکیده یک مدل ریاضی،‏ برای پیش‌بینی گسترش پروفیل طولی رودخانه‌های مئاندر با قابلیت شبیه‌سازی فرآیندهای توسعه و مهاجرت خم‌ها ساخته و به‌کار گرفته شد. جریان ماندگار،‏ آشفته،‏ زیربحرانی و عریض فرض شده است. مدل ساخته شده بر این فرض استوار است که شکل مئاندر و روند گسترش آن از منحنی گسترش‌سینوسی (sine-generated)‎ پیروی ‌می‌کند،‏ در این مدل ریاضی،‏ بیش از 60 معادله با استفاده از روش‌های تحلیلی و روش‌های محاسبات عددی حل می‌شوند. در ابتدا مشخصات تعادلی رودخانه محاسبه،‏ سپس م‍ؤلفه‌های افقی و قائم سرعت جابجایی مئاندر محاسبه و بعد میزان جابجایی خم در جهت عرضی (توسعه خم) و طولی (مهاجرت خم) تعیین می‌شود. مدل ساخته شده روی یک خم رودخانه‌ی گسترش سینوسی به‌کار گرفته و روند جابجایی برای زمان بیش از 23 سال شبیه‌سازی شد. نتایج،‏ قابلیت مدل در شبیه‌سازی روند مهاجرت و توسعه عرضی مئاندر را نشان داد. به علاوه تأثیر زاویه انحراف و میزان انتقال ویژه حجمی بر سرعت جابجایی مئاندر نیز با مدل ساخته شده بررسی شد.

چکیده در این مطالعه از مدل SIMETAW برای شبیه‌سازی پارامترهای اقلیمی و برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل در دوره پایه 2001-1961 و دو سناریوی اقلیمی انتشار گازهای گلخانه‌ای A2 و B2 از خروجی‌های مدل گردش عمومی جو HadCM3 برای دوره آتی 2080- 2040 در ایستگاه‌های سینوپتیک رشت (اقلیم بسیار مرطوب)، شهرکرد (اقلیم نیمه‌خشک)، اهواز (اقلیم خشک) و سنندج (اقلیم مدیترانه‌ای) استفاده شده است. نتایج به دست آمده بیانگر دقت بالای مدل در شبیه‌سازی دمای حداقل، دمای حداکثر، دمای نقطه شبنم، سرعت باد، تابش و تبخیر و تعرق پتانسیل در هر چهار اقلیم مورد مطالعه بود اما در مورد تخمین متغیر بارش مدل از دقت کمتری برخوردار بود. پدیده تغییر اقلیم موجب افزایش متغیرهای دمایی (حداکثر، حداقل و نقطه شبنم) و سرعت باد و کاهش بارندگی در همه ایستگاه‌های مورد مطالعه در دوره آینده نسبت به دوره پایه شده است. مقایسه تبخیر و تعرق پتانسیل درازمدت ماهانه خروجی مدل SIMETAW در دوره آتی با دوره پایه نشان داد در همه ایستگاه‌ها در مجموع، تبخیر و تعرق پتانسیل در آینده نسبت به دوره پایه 10.4، 9.5، 10.7 و 4.3 درصد تحت سناریو A2 و 10.3، 8.8، 9.4 و 2.9 درصد تحت سناریو B2 به‌ترتیب در ایستگاه‌های سنندج، شهرکرد، رشت و اهواز افزایش یافت.

چکیده مطالعه ی تغییرات عمق آب در کانالهای پایین دست تقاطع کانال ها، برای فراهم کردن وضعیت لازم در دهانه آبگیرها بسیار مهم است. در  این پژوهش مدلی تحلیلی برای بررسی پارامترهای هیدرولیکی و هندسی مختلف نظیر نسبت دبی ورودی، ارتفاع سرریزهای خروجی، نسبت ارتفاع سرریزهای انتهای کانال ها، تراز کف کانالهای فرعی، عدد فرود کانال ورودی اصلی و زاویه تقاطع کانالها روی تغییرات عمق آب پایین دست تقاطع چهارشاخه با جریان زیربحرانی ارائه و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت دبی ورودی، نسبت ارتفاع سرریز انتهای کانال خروجی فرعی به ارتفاع سرریز انتهای کانال خروجی اصلی، تراز کف کانالهای فرعی و ارتفاع سرریزهای خروجی عمق جریان در کانال خروجی اصلی افزایش می یابد. مقایسه نتایج مدل تحلیلی و آزمایشگاهی مربوط به عمق جریان در کانال پایین دست نیز مطابقت خوبی را نشان داد، به گونه ای که حداکثر خطای به دست آمده کمتر از 10 درصد بود.

چکیده یکی از چالش‌های مهم در علم هیدرولوژی،‏ بررسی وجود خصوصیات مختلف در مقیاس‌های زمانی گوناگون است. با در نظر گرفتن رودخانه به‌عنوان سیستمی پویا و حساس به شرایط اولیه،‏ از طریق به‌کارگیری تحلیل‌های غیرخطی و آشوبی می‌توان به مطالعة رفتار دبی جریان رودخانه‌ها پرداخت. امکان وجود رفتار آشوبی در دبی جریان رودخانه دز،‏ در مقیاس‌های مختلف زمانی (روزانه،‏ ماهانه و فصلی) در ایستگاه هیدرومتری بامدژ طی دوره آماری 31 ساله (90-1360) بررسی شد و از چهار روش دینامیک غیرخطی 1) بازسازی فضای فاز،‏ 2) روش بُعد همبستگی،‏ 3) تعیین بزرگ‌ترین نمای لیاپانوف و 4) محاسبه نمای هِرست استفاده شد. برای برآورد دو پارامتر زمان تأخیر و بُعد محاط،‏ از روش میانگین اطلاعات متقابل (AMI)‎ و الگوریتم نزدیک‌ترین همسایه کاذب (FNN)‎ استفاده شد. نتایج به دست آمده،‏ نشان داد که زمان تأخیر برای داده‌های روزانه،‏ ماهانه و فصلی به ترتیب 80 روز،‏ 2 ماه و 2 فصل و بُعد محاط بهینه به ترتیب 10،‏ 3 و 1 است. در هر دو مقیاس روزانه و ماهانه،‏ به دلیل بُعد همبستگی غیرصحیح،‏ بزرگ‌ترین نمای لیاپانوف مثبت و نمای هرست مخالف 0.5،‏ دبی جریان رودخانه آشوبی است. با توجه به رفتار آشوبناک دبی جریان رودخانه دز در مقیاس‌های روزانه و ماهانه،‏ امکان و قابلیت پیش‌بینی دبی در این دو مقیاس وجود دارد؛ ولی در مقیاس فصلی،‏ به دلیل عدم وجود بُعد همبستگی،‏ رفتار جریان تصادفی به دست آمد.

چکیده در این پژوهش،‏ اثر تغییر اقلیم بر رواناب‌های بیشینة روزانة یکی از زیر حوضه‌های کارون ارزیابی شد. بدین منظور،‏ فرایند بارش- رواناب پیوستة روزانه حوضه توسط مدل ARNO شبیه‌سازی شد. رویکردهای بزرگ مقیاس GCM،‏ به روش عامل تغییرات برای حوضه ریزمقیاس شدند. با ورود سری‌های اقلیمی حال و رویکردهای آینده به مدل بارش- رواناب،‏ جریان روزانه اقلیم حال و آینده شبیه‌سازی شد. بر جریان‌های بیشینه سالانه تولید شده اقلیم فعلی و اقلیم تغییر یافتة آینده،‏ توزیع گامبل برازش و با مقایسة توزیع فراوانی سیلاب‌های روزانه حداکثر سالانة اقلیم حال و اقلیم آتی،‏ اثر تغییر اقلیم بر سیلاب‌ها ارزیابی شده است. شاخص‌های ضریب بازده و ضریب تعیین در مراحل واسنجی و اعتبارسنجی مدل بارش- رواناب،‏ بیش از 0.8 به دست آمده و در جریان شبیه‌سازی شده جریان‌های حداکثر به خوبی تولید شد. نتایج نشان داد که با وجود عدم قطعیت رویکردهای انتشار،‏ تحت همه رویکردهای انتشار مورد بررسی،‏ اندازة سیلاب‌ها در اقلیم آینده نسبت به اقلیم فعلی به میزان قابل توجة بزرگ‌تر می‌شوند؛ بنابراین باید در طرح‌های آبی جدید،‏ به اثر تغییر اقلیم بر سیلاب‌ها توجه شود.

چکیده با توجه به اهمیت و سهم عمدة جریانهای غلیظ در مدیریت پایدار منابع آب و محیط زیست، بررسی جنبههای مختلف آن امری ضروری است. پژوهشهای انجام شده تاکنون در شرایط آزمایشگاهی و فلومهای با بستر صلب بوده است؛ اما در این پژوهش برای نزدیک کردن نتایج به شرایط طبیعی در رودخانهها و مخازن و امکان بررسی فرسایش بستر، آزمایشها روی بستر متحرک و فرسایشپذیر انجام شد. از آنجا که پروفیل بدنه سرعت سهم مهمی در تشکیل انواع فرمهای بستر و فرسایش آن
دارد، با تغییر شرایط هیدرولیکی جریان، به تحلیل مشخصههای پروفیل سرعت بدنه جریان غلیظ در دو شرایط بستر صلب و متحرک پرداخته شد. بدینترتیب، نتایج نشان داد که بستر متحرک و بهخصوص تشکیل فرم بستر، باعث کاهش سرعت بدنه جریان غلیظ تا حدود ۳۰ % و کاهش روند افزایش سرعت به ازای افزایش غلظت جریان تا حدود ۵۰ % خواهد شد. همچنین، در مقایسة پروفیلهای بدون بعد سرعت جریان، مشخص شد مقادیر نسبی مرز بین آب زلال و جریان غلیظ در شرایط بستر متحرک حدود ۲۵ % کاهشیافت و در شرایط تشکیل که فرم بستر این مقدار به ۴۰ % هم میرسد.

چکیده تشخیص نشت فرآوردههای نفتی از مخازن نگهداری آنها به منابع آب زیرزمینی، لزوم طراحی سیستم پایش کیفی را در هنگام طراحی این تأسیسات ضروری میکند. از جمله پارامترهای اصلی در این زمینه، تعیین تواتر نمونهبرداری است. الگوریتم پیشنهادی این مقاله با هدف تعیین تواتر مناسب نمونهبرداری، از تلفیق تحلیل مونت کارلو، مدلهای شبیهسازی MT3D و MODFLOW و مدل بهینه سازی چندهدفة NSGA-II تشکیل شده است. از تحلیل مونت کارلو برای در نظر گرفتن عدم قطعیتهای موجود در توزیع آلودگی در آب زیرزمینی با استفاده از ٢٠٠٠ بار شبیهسازی مکرر مدلهای کمی و کیفی بر اساس مشخصات مختلفی از منبع آلاینده استفاده شده است. مسألة بهینهسازی از اهدافی مانند حداقلسازی گسترة آلودگی تشخیص داده نشده و تعداد ایستگاههای پایش و حداکثر کردن تواتر نمونهبرداری تشکیل شده است. کارایی مدل پیشنهادی با استفاده از اطلاعات موجود از آب زیرزمینی در بخشی از محدودة پالایشگاه تهران ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده نشاندهندة این بود که با استفاده از چهار چاهک پایش و تواتر نمونه برداری ١٠ روزه میتوان تقریباً در تمامی موارد، بروز آلودگی در منطقه را تشخیص داد. بر اساس این برنامه پایش پیشنهادی، دقت تشخیص مدل ماشین بردار پشتیبان آموزش داده شده در تعیین احتمالاتی محل منبع آلودگی در حدود 99.2 درصد بود.