پژوهش آب ایران

چکیده رودخانه‌ها، در طی زمان برای رسیدن به پایداری، شکل‌‌های بستر متفاوتی را با رسوب‌گذاری یا فرسایش در بستر خود ایجاد می‌کنند. از راه‌های شناسایی رفتار رودخانه‌ها، مطالعه و بررسی ساختار جریان و شیوه‌ی شکل‌گیری شکل‌های بستر در آن‌ها است. در رودخانه‌های آبرفتی بخشی از تنش برشی مربوط به شکل بستر است. در این پژوهش به بررسی تنش برشی بستر، روی دو نوع شکل بسترشکنج (موازی و پولکی) پرداخته شده است. بدین‌منظور آزمایش‌هایی در چهار شیب و چهار دبی روی شکنج‌های مصنوعی ساخته شده در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهرکرد انجام شد. برای اندازه‌گیری تنش و سرعت جریان از دستگاه سرعت‌سنج سه‌بعدی ADV استفاده شد. نتایج نشان داد میزان تنش در تمام آزمایش‌ها، روند ثابتی داشته است؛ به‌گونه‌ای که روی وجه بالادست شکنج، ماکزیمم مقدار را دارد و با نزدیک شدن به تاج از مقدار آن کاسته می‌شود و در تاج، کمترین مقدار را دارد. همچنین نتایج نشان داد شکنج‌های موازی و پولکی به‌ترتیب 26 و 23 درصد از میزان کل تنش برشی را تشکیل می‌دهند. میزان تنش برشی بستر، در روی شکنج‌های موازی، 27 درصد بیشتر از مقدار تنش برشی بستر روی شکنج‌های پولکی است.

چکیده در آبگیر‌های جانبی، هنگامی که سیال در کانال اصلی جریان دارد، به علت اعمال نیروی مکشی از طرف کانال جانبی شتاب عرضی ایجاد شده وارد کانال جانبی می‌شود. به هنگام ورود جریان به کانال جانبی، به علت گسترش جریان، ناحیه جداشدگی در یک سمت دیواره کانال انشعابی و انقباض جریان در سمت دیواره مقابل شکل می‌گیرد. این پدیده‌ها موجب می‌شوند جریان، رفتاری کاملاً سه‌بعدی داشته باشد. در این مطالعه با استفاده از نرم‌افزار ANSYS-CFX، رفتار جریان به‌صورت سه‌بعدی در محل انحراف شبیه‌سازی شده است. برای صحت‌سنجی، نتایج مدل عددی آبگیر جانبی با زاویه اتصال 90 درجه با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و سپس اثر اختلاف رقوم بستر کانال‌های متلاقی بر ساختار الگوی جریان مطالعه شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد افزایش تراز بستر کانال اصلی نسبت به بستر کانال فرعی، موجب بالارفتن جریان از کف به سطح آب و از بین رفتن ناحیه جداشدگی نزدیک کف در کانال انشعابی می‌شود و کاهش قدرت جریان ثانویه و آثار فرسایش در کف کانال فرعی را باعث خواهد شد.

چکیده برای کمی‌سازی خشک‌سالی، شاخص‌های مختلفی توسعه داده شده‌اند که هر کدام دارای نقاط قوت و ضعفی هستند. ضریب‌های برخی از معادلات این شاخص‌ها، مربوط به شرایط مناطق استخراج آن‌ها است که برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد در مناطق مختلف دیگر، لازم است مورد واسنجی قرار گیرند. هدف این پژوهش واسنجی ضرایب شاخص پالمر برای ایران است. به این منظور از داده‌های دما و بارش در مقیاس ماهانه در دوره آماری 2002-1990 و رطوبت ابتدایی خاک مربوط به 506 حوضه مطالعاتی کشور استفاده شد و میانگین وزنی اطلاعات برای هفده حوضه کشور به دست آمد. سپس شاخص پالمر برای کل ایران مورد واسنجی قرار گرفت و به‌صورت جداگانه برای شرایط خشک و تر به ترتیب ضرایب دوگانه (0.892، 0.002) و (0.946، 0.002) در مقایسه با معادله پالمر با ضرایب (0.897، 0.333) که تنها برای شرایط خشک بود، به دست آمد. نتایج این پژوهش انطباق بسیار خوبی را در اکثر حوضه‌ها برای سال‌های 2000 و 2001 به‌عنوان خشک‌ترین سال‌ها و سال‌های 1992 و 1993 به‌عنوان مرطوب‌ترین سال‌های مورد بررسی با توجه به نتایج حاصل از تحلیل شرایط بارشی سال‌های مورد نظر نشان داد. نتایج این پژوهش زمینه‌ای را برای واسنجی شاخص پالمر و ارزیابی خشک‌سالی در مناطق اقلیمی مختلف ایران فراهم می‌کند.

چکیده هدف از این پژوهش بررسی چرخه‌های خشک‌سالی و احتمال وقوع آن‌ها در استان خوزستان با به کارگیری شاخص بارش استاندارد (SPI) و ترکیب تئوری RUN و مدل احتمالاتی و استوکاستیک زنجیره مارکوف می‌باشد. بدین‌منظور ابتدا با استفاده از نمایه SPI وضعیت خشک‌سالی 45 ایستگاه منطقه با طول دوره آماری 31 ساله تعیین گردید. سپس با مدل زنجیره مارکوف در محیط نرم‌افزار متلب، ماتریس فراوانی وضعیت‌های خشک‌سالی (خشک، نرمال و تر)، ماتریس احتمال ماندگاری و ماتریس احتمال انتقال محاسبه شد. در نهایت احتمال وقوع خشک‌سالی، تعداد متوسط خشک‌سالی قابل انتظار و مدت تداوم خشک‌سالی‌ها در طول دوره شبیه‌سازی به دست آمد. به منظور بررسی مطابقت زنجیره مارکوف مرتبه اول بر سری زمانی هر ایستگاه از آزمون کای اسکوئر استفاده شد. نتایج آزمون کای اسکوئر نشان داد که زنجیره مارکوف مرتبه اول بر سری شاخص بارش استاندارد هر ایستگاه در سطح 95 درصد اطمینان مطابقت دارد. نتایج بیانگر احتمال وقوع برابر با 30، 35، 35 درصد به ترتیب برای دوره‌های خشک، نرمال و تر در سطح منطقه مورد مطالعه است. همچنین نتایج نشان داد که احتمال انتقال از وضعیت رطوبتی نرمال به وضعیت خشک‌سالی، بسیار بیشتر از احتمال انتقال از وضعیت ترسالی به شرایط خشک‌سالی است.

چکیده هدف اصلی از این مطالعه، بررسی عددی پروفیل سطح آزاد جریان روی سرریز اوجی و پلکانی با روش‌های حجم محدود و المان محدود و مقایسه این دو روش است. بدین‌منظور کد Fluent به‌عنوان نماینده‌ای از روش حجم محدود با کد ADINA به‌عنوان نماینده‌ای از روش المان محدود با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. شایان ذکر است برای مدل‌سازی آشفتگی از مدل بهره گرفته شده است. با بررسی نتایج، هماهنگی خوبی بین این دو روش و نتایج آزمایشگاهی مشاهده شده، اما با توجه به نتایج آزمایشگاهی موجود، در برخی نقاط روش حجم محدود در مقایسه با روش المان محدود، نتیجه قابل قبولی را ارائه کرده است. همچنین حداکثر خطا در پروفیل سطح آب در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی به اندازه 2 میلی‌متر در نزدیکی دیواره سرریز مشاهده شده است.

چکیده دریچه‌های سالونی، از جمله سازه‌های کنترل و تنظیم جریان آب در کانال‌ها هستند. با توجه به بررسی‌های هیدرولیکی اندک بر روی این سازه، جهت توسعه معادلات جریان، به ویژه در شرایط مستغرق، در این پژوهش، خصوصیات جریان عبوری از دریچه‌های سالونی در شرایط مستغرق با استفاده از معادله مومنتم و بهره‌گیری از نتایج آزمایشگاهی بررسی شده است. در شرایط جریان مستغرق، معادله‌ای برای تخمین دبی دریچه‌های سالونی بر اساس معادله مومنتم در نظر گرفته شد. همچنین با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و انجام رگرسیون بین پارامترهای بدون بعد مؤثر، معادله‌ای صریح برای ضریب دبی دریچه‌های سالونی در شرایط جریان مستغرق ارائه شد. نتایج نشان داد که ضریب دبی تا زاویه 52.5 درجه (نسبت بازشدگی= 0.39)، روند صعودی داشته و پس از آن کاهش می‌یابد. برای ارزیابی دقت معادله‌ پیشنهادی، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطای نسبی (MAPE) محاسبه گردید. نتایج نشان می‌دهد معادلات پیشنهادی برای دبی و ضریب دبی دریچه‌های سالونی دارای حداکثر خطایی برابر10%± است و با دقت مطلوب، تخمین مناسبی از این دو پارامتر را ارائه می‌دهند.

چکیده در پژوهش حاضر، امکان تولید نقشه‌های ابرآزاد روزانه و هشت روزه سطح برف (SC) و عمق آب معادل برف (SWE) با تفکیک مکانی 500 متر از طریق یک الگوریتم ادغام-ریزمقیاس‌سازی که مبتنی بر ترکیب مزیت تفکیک مکانی مطلوب تصاویر حاصل از سنجنده‌های نوری MODIS نصب شده بر روی ماهواره‌های Terra و Aqua (به‌ترتیب، MODIS‑Terra و MODIS‑Aqua) با مزیت پشت‌نمایی پوشش ابر سنجنده میکروویو AMSR‑E می‌باشد، مورد بررسی قرار گرفت. این الگوریتم برای حوضه کارون، سال آبی 1383-1382، به‌کار گرفته شد. ادغام نقشه‌های SC حاصل از سنجنده‌های MODIS‑Terra و MODIS‑Aqua (TAC) موجب شد میانگین سهم پیکسل‌های ابری در نقشه TAC طی دوره مطالعاتی در مقایسه با نقشه‌های MODIS‑Terra و MODIS‑Aqua به‌ترتیب، به‌میزان 17.29 و 14.43 درصد کاهش یابد. متوسط دقت کلی نقشه‌های SC در شرایط آسمان صاف (مقایسه به‌ازای پیکسل‌های غیرابری) برای تصاویر حاصل از سنجنده‌های MODIS‑Terra و MODIS‑Aqua به‌ترتیب، برابر با 97.20 و 95.86 درصد بود. متوسط دقت کلی نقشه‌های SC در شرایط جوی عام (مقایسه به‌ازای پیکسل‌های ابری و غیرابری)، شامل نقشه‌های MODIS‑Terra، MODIS‑Aqua، TAC و MAC‑SC (حاصل از ترکیب نقشه TAC و AMSR‑E) به‌ترتیب، برابر با 49.38، 51.47، 65.48 و 90.15 درصد بود.

چکیده کمبود منابع آبی و خشک‌سالی‌های پی‌در‌پی، از مهم‌ترین مشکلات ناشی از تغییرات اقلیمی و فعالیت‌های دولت‌ها است که بدون شک در آینده موجب اختلافات بسیار زیادی خواهند شد. بحران آب در سطح جهانی و تلاش دولت‌ها برای مبارزه با خشک‌سالی و قحطی و آثار ناشی از آن، دولت‌ها را بر آن داشته است تا نهایت تلاش خود را برای کنترل و استفاده از منابع آب‌های زیرزمینی به کار گیرند. آب‌های زیرزمینی به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین و مهم‌ترین منابع آبی در سطح کشور، تأمین‌کنندة عمدة آب شرب، کشاورزی، صنعت و غیره است و نقش مهمی در شکوفایی اقتصاد کشور داشته و دارد. سیر تاریخی تغییرات قوانین آب از سال 1307 تاکنون، نه تنها متناسب با شرایط روز نبوده، بلکه موجب افزایش تخلفات و کاهش قدرت و اقتدار حاکمیت بر آب نیز شده است. روندی که با قانون توزیع عادلانه آب و قوانین بعدی شروع و تقویت شده است، موجب گردیده که علی‌رغم تعیین تکلیف تعداد زیادی از چاه‌های غیر‌مجاز طی سال‌های 1373 تا 1384، هنوز در شرایط کنونی بیش از 250 هزار حلقه چاه غیرمجاز موجود بوده و انگیزه برای تداوم این اقدام و افزایش تخلفات، وجود داشته باشد. علی‌رغم وجود ضعف‌هایی در قانون‌گذاری، از ظرفیت و اختیارات قوانین موجود نیز به خوبی استفاده و قسمت قابل توجهی از اهداف و مقاصد قانون‌گذار تأمین نشده است. این مقاله با هدف بررسی مقررات حاکم منابع آب‌های زیرزمینی (چاه‌ها) و به روش توصیفی- تحلیلی به رشته تحریر در آمده است.

چکیده خشک‌سالی، به‌عنوان یک حادثة ناگوار طبیعی، به‌طور مستقیم جوامع را از طریق تغییرات در دسترسی به منابع آب تحت تأثیر قرار می‌دهد. برای درجه‌بندی شدت خشک‌سالی، شاخص‌های متعددی وجود دارد که از میان آن‌ها، شاخص خشک‌سالی مؤثر (EDI) و شاخص بارش استاندارد (SPI) کاربرد فراوانی دارند. در این پژوهش، برای پیش‌بینی خشک‌سالی از داده‌های بارش دو حوضة واقع در استان‌های همدان و لرستان برای محاسبة شاخص  SPIو شاخص EDI بهره گرفته و برای پیش‌بینی پدیدة خشک‌سالی از دو مدل برنامه‌ریزی ژنتیکی و مدل درختی M5 استفاده شد. بررسی‌های انجام گرفته نشان داد که این مدل‌ها توانایی خوبی در پیش‌بینی پدیدة خشک‌سالی داشتند و از دقت مناسبی برای مسائل پیش‌بینی برخوردار هستند. از دیگر مزیت این مدل‌ها، ارائة فرمول‌های ساده و صریح برای پیش‌بینی پدیدة موردنظر است. ضریب تبیین در مدل M5 برای شاخص EDI در بهترین حالت 0.97 و در مدل برنامه‌ریزی ژنتیکی 0.95 به ‌دست آمد. همچنین ضریب تبیین برای شاخص SPI در بهترین حالت در مدل M5، 0.93 و در مدل برنامه‌ریزی ژنتیکی 0.83 حاصل شد. این مهم نشان‌دهندة این نکته است که مدل درختی M5 در مقایسه با مدل برنامه‌ریزی ژنتیکی از دقت بالاتری برخوردار بوده و به‌دلیل سادگی و قابل فهم بودن نسبت به مدل برنامه‌ریزی ژنتیکی دارای برتری نسبی است.

چکیده پیش‌بینی سطح آب زیرزمینی، نقش مهمی در مدیریت منابع آب زیرزمینی دارد. در این پژوهش، با استفاده از شبکه‌های بیزین پویای احتمالاتی و در نظر گرفتن 10 رویکرد پیش‌بینی ماهانه، با استفاده از داده‌های واسنجی 12 سال آبی، سطح ایستابی آبخوان بیرجند، در یک دورة آبی 5 ساله و در دو رویکرد صریح (پیوسته) و خوشه‌بندی (دسته‌بندی) صحت‌سنجی و پیش‌بینی شد. در رویکرد پیش‌بینی صریح، از داده‌های صریح ماهانه استفاده و در رویکرد خوشه‌بندی با استفاده از شاخص عرض سیلهوت تعداد خوشه‌های بهینه تعیین و با خوشه‌بندی داده‌ها، از داده‌های خوشه‌بندی شده برای آموزش مدل بیزین استفاده و پیش‌بینی مدل با استفاده از داده‌های خوشه‌بندی انجام شد. با اعمال واسنجی در مدل بیزین و بررسی نتایج سناریوهای تحلیل حساسیت مختلف، کارایی بالای شبکه‌های بیزین پویا به‌ویژه در رویکرد صریح، مشاهده شد. با بررسی 10 رویکرد تحلیل حساسیت اعمال شده برای پیش‌بینی سطح ایستابی آبخوان، مشاهده شد که از بین عوامل پیش‌بینی کننده، پارامتر سطح آب زیرزمینی در ماه فعلی اثرگذاری بالایی را در افزایش دقت مدل برای پیش‌بینی سطح ایستابی آبخوان ماه بعدی دارد؛ به گونه‌ای که با حذف این پارامتر در مدل بیزین، ضریب تبیین از 0.9925 به 0.0004 کاهش یافت و میانگین مجذور مربعات خطا نیز از 0.2654 به 0.9709 متر افزایش یافت. همچنین بالاترین ضریب تبیین در بین سناریوهای پیش‌بینی 0.995 است.

چکیده اهمیت منابع آب زیرزمینی، به‌عنوان یکی از مناسب‌ترین گزینه‌های تأمین آب شرب، بر هیچ‌کس پوشیده نیست. در این پژوهش، برای بررسی کیفیت آب زیرزمینی دشت میقان از نظر شرب، از استاندارد سازمان بهداشت جهانی و روش شاخص کیفیت آب، استفاده شد. برای این منظور، داده‌های 40 نمونة آب زیرزمینی، از نظر 11 پارامتر شیمیایی بررسی شدند. برای جلوگیری از قضاوت‌های کارشناسی در تعیین وزن هر یک از پارامترها، از تئوری آنتروپی شانون استفاده شد. در ادامه پس از تحلیل عاملی داده‌ها، طبقه‌بندی کیفی نمونه‌ها، بر اساس آنتروپی وزن‌دار شاخص کیفیت آب انجام شد. نتایج تحلیل عاملی نشان داد که 70 درصد واریانس تغییرات کیفی آب زیرزمینی منطقة مورد مطالعه، با استفاده از 5 عامل تحلیل می‌شود: عامل اول 21.91 درصد، عامل دوم 13.9 درصد، عامل سوم 13 درصد، عامل چهارم 10.9 درصد و عامل پنجم 10.7 درصد تغییرات واریانس را توجیه می‌‌‌‌‌کنند. بیشترین و کمترین وزن پارامترها بر اساس تئوری آنتروپی شانون مربوط به Cu و pH با وزن 34.82 و 0.02 درصد بود. طبقه‌بندی نمونه‌های مورد مطالعه بر اساس آنتروپی وزن‌دار شاخص کیفیت آب حاکی از این است که 57.5 درصد از نمونه‌ها دارای کیفیت بسیار خوب، 27.5 درصد نمونه‌ها دارای کیفیت خوب، 12.5 درصد نمونه‌ها دارای کیفیت متوسط و 2.5 درصد آن‌ها دارای کیفیت بد بود.

چکیده در مطالعة حاضر، تحلیل فراوانی سیلاب حوضة آبریز دز در دورة آماری 91-1335 با استفاده از رویکردهای قانون توانی (PL) و توزیع‌های متداول آماری انجام شد. ابتدا سری‌های جزیی سیلاب با استفاده از قانون توانی با فواصل زمانی 7، 14، 30 و 60 روزه استخراج و با سری حداکثر سالانه مقایسه شد. نتایج نشان داد که سری حداکثر سالانه، برای تحلیل فراوانی سیلاب حوضة آبریز دز مناسب نیست و سری جزیی 30 روزه حاصل از قانون توانی، مطابقت بهتری با وضعیت جریان این حوضه دارد. استقلال و ایستایی سری جزیی سیلاب 30 روزه با استفاده از آزمون والد- ولفوویتز (W-W) بررسی و استقلال سری موردنظر تأیید شد. در مرحلة بعد، توزیع توانی و توزیع‌های متداول آماری بر داده‌های سیلاب حوضة آبریز دز برازش داده و عملکرد هر توزیع با استفاده از آماره‌های جذر میانگین مربعات نرمال شده (NRMSE) و معیار نش- ساتکلیف (NS) بررسی شد. مقدار آماره‌های NS و NRMSE برای توزیع توانی در ایستگاه تنگ پنج بختیاری به‌ترتیب برابر با 0.99 و 2.75 محاسبه شد که نسبت به سایر توزیع‌ها از عملکرد بسیار بهتری برخوردار بوده و در ایستگاه‌های تنگ پنج سزار (0.96=NS و 5.12=NRMSE) و تله زنگ (0.98=NS و 3.40=NRMSE) نیز با اختلاف بسیار اندکی در رتبة دوم بهترین توزیع قرار گرفت. با توجه به اینکه عملکرد توزیع توانی در برآورد سیلاب حوضة آبریز دز بسیار مناسب و محاسبة ضرایب و کاربرد آن نسبت به توزیع‌های احتمالاتی آسان است، می‌تواند به‌عنوان توزیع برتر حوضة آبریز دز پیشنهاد شود.

چکیده در این پژوهش، تأثیر سه نوع سوپرجاذب شامل پرلیت، زئولیت و A200 در چهار سطح صفر، 5، 10 و 15 درصد حجمی، در دو شیب 5 و 10 درصد و با 3 تکرار روی فرسایش سطحی خاک اشباع بررسی شد. این مطالعه در پلات‌های آزمایشگاهی با ابعاد 40×100 سانتی‌متر انجام شد. نمونه‌های خاک پس از اضافه‌شدن سوپرجاذب‌ها در معرض آبیاری با شدت یکسان قرار گرفتند و بعد از اشباع شدن با افزودن دبی با شدت 2 لیتر در دقیقه در مدت 20 دقیقه به پلات‌ها شیب 5 و 10 درصد داده و رسوب خارج شده از انتهای پلات‌ها جمع‌آوری شد. نتایج نشان داد که در هر دو شیب زمانی که سوپرجاذب‌ها در سطح‌های 5 و 10 درصد به خاک اضافه می‌شود، میزان رسوب خروجی از پلات‌ها نسبت به تیمار شاهد کاهش معنی‌داری داشت (P<0.05)؛ ولی زمانی که مقادیر این نوع سوپرجاذب از 15 درصد رسید در میزان رسوب اندازه‌گیری شده افزایش نسبی مشاهده شد. همچنین سایر نتایج در مورد اثربخشی سوپرجاذب‌ها در کاهش رسوب‌دهی، نشان داد که سوپر جاذب A200 با میزان 43.6 درصد کاهش رسوب نسبت به تیمار شاهد، بیشترین اثربخشی را داشته و سوپرجاذب‌های پرلیت و زئولیت نیز به‌ترتیب 31.3 و 16.5 درصد رسوب‌دهی پلات را کاهش داده‌اند.