پژوهش آب ایران

چکیده نشت از کانال‌های خاکی، بخش عمده اتلاف آب در طرح‌های آبیاری را شامل می‌شود. در این پژوهش، تأثیر شیب جانبی در دبی نشت از کانال‌های خاکی با سطح مقطع ذوزنقه با مدل آزمایشگاهی و برنامه‌ریزی بیان ژن (GEP) بررسی شد. شیب جانبی کانال (z)، عمق آب (y) و ضریب هدایت هیدرولیکی خاک (k) به ‌عنوان پارامترهای متغیر در نظر گرفته شد. برای این منظور آزمایش‌هایی بر روی مدل آزمایشگاهی کانال خاکی انجام گردید. نتایج حاصل از اندازه‌گیری دبی نشت در آزمایشگاه نشان داد که دبی نشت رابطه مستقیمی با شیب جانبی کانال ندارد. در کانال‌های خاکی کوچک و کم‌عرض با افزایش شیب جانبی ابتدا دبی نشت کاهش و سپس افزایش می‌یابد. با توجه به اینکه نشت دارای ویژگی‌های محلی منحصر به فرد است، مقطع ذوزنقه با شیب 2=z در محدوده 2.5 >z 1.5 <zحداقل دبی نشت را دارد. همچنین مدل GEP عملکرد خوبی در شبیه‌سازی دبی نشت بر اساس همه پارامترها داشته است. معادله‌ای که با GEPحاصل شد، تابعی صریح و دقیق است که با کاربرد آن می‌توان تلفات نشت از کانال‌های خاکی را در شرایط مشابه محاسبه کرد.

چکیده فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی، یکی از جامع‌ترین سیستم‌های طراحی‌شده برای تصمیم‌گیری با معیارهای چندگانه است. برای ارزیابی شرایط بهره‌برداری از واحدهای عمرانی شبکه آبیاری دشت فومنات از تحلیل سلسله‌مراتبی استفاده شد. در این راستا، چهار عامل مؤثر در بهره‌برداری از شبکه آبیاری، شامل نوع سازه‌های تنظیم و توزیع آب، وضعیت تخصیص آب، نحوة توزیع آب در شبکه و تبعیت از الگوی کشت در نظر گرفته شد. برای تعیین وزن معیارها و گزینه‌ها، پرسش‌نامه‌هایی بر مبنای مقایسه‌های زوجی تهیه گردید و از کارشناسان خبره شرکت بهره‌برداری از شبکه‌های آبیاری استان گیلان برای تکمیل پرسش‌نامه‌ها استفاده شد. پس از جمع‌آوری اطلاعات لازم، با استفاده از نرم‌افزار EC (Expert Choice) اقدام به تعیین وزن معیارها و گزینه‌های واحدهای عمرانی شد. نتایج نشان داد که در مسائل بهره‌برداری از واحدهای عمرانی مورد مطالعه، تأثیرگذارترین معیار «نوع سازه‌های تنظیم و توزیع آب» با وزن نهایی 0.512 است. بنابراین، مؤثرترین شیوه برای ارتقای بهره‌برداری از این واحدها تمرکز بر معیار مذکور است. بر اساس وزن نهایی واحد عمرانی، واحد F1 بهترین وضعیت را از نظر بهره‌برداری داشته و واحدهای عمرانی F2، F3 و F4 به‌ترتیب در رده‌های بعدی قرار دارند. همچنین، نرخ ناسازگاری مدل 0.07 بود که بیانگر قابل قبول بودن قضاوت افراد با قضاوت گروهی است.

چکیده کمی کردن تأثیر پروژه‌های آبخیزداری، اولین گام در ارزیابی اثربخشی این اقدامات است. مسألة مهم در ارزیابی، انتخاب شاخص متناسب با نوع پروژه، نوع ارزیابی، دقت مورد نیاز و داده‌های در دسترس است. در این بررسی برای ارزیابی اقدامات آبخیزداری در حوضة رامیان در استان گلستان است که از سال 1372 طرح‌های آبخیزداری به‌صورت مکانیکی و بیولوژیکی در آن اجرا و از شاخص‌های سیل‌خیزی (دبی حداکثر و حجم جریان) استفاده شد. در این پژوهش اطلاعات مورد نیاز شامل موقعیت و مشخصات سازه‌ها در آبراهه‌های اصلی و مقاطع روندیابی و اطلاعات پایة حوضه، با انجام بازدیدهای میدانی و مطالعات کتابخانه‌ای تهیه و سپس اثر اقدامات با شبیه‌سازی جریان با مدل HEC-HMS کمی شد؛ به‌گونه‌ای که برای بررسی تأثیر اقدامات بیولوژیکی و مکانیکی به‌ترتیب از پارامترهای شماره منحنی و زمان تأخیر استفاده شد. نتایج نشان داد که سیلاب در دوره بازگشت‌های مختلف کاهش یافته است؛ به‌گونه‌ای که بیشترین کاهش دبی اوج و حجم جریان به‌ترتیب در دوره بازگشت‌های 10 و 20 سال رخ داده است و با افزایش دوره بازگشت، تأثیر اقدامات آبخیزداری بر سیلاب کاهش می‌یابد. به علاوه عمده کاهش سیلاب تحت تأثیر انجام اقدامات بیولوژیکی بوده و اقدامات مکانیکی نقش ناچیزی در حوضة رامیان داشته است. در کل تأثیر اقدامات آبخیزداری بر سیل‌خیزی حوضة رامیان مثبت ارزیابی شد.

چکیده تحلیل و بررسی روند تغییرات دبی رودخانه‌ها در برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب بسیار حائز اهمیت است. در این پژوهش، روند تغییرات دبی آب رودخانه‌های استان همدان در سه مقیاس ماهانه، فصلی و سالانه با استفاده از آزمون ناپارامتری، آزمون من کندال پس از حذف اثر کلیه ضرایب خودهمبستگی بررسی شد. بدین منظور، داده‌های دبی ماهانه 17 ایستگاه هیدرومتری در دورة آماری یکسان (92-1363) در نظر گرفته شد. برای بررسی شیب خط روند از برآوردگر شیب Sen استفاده شد. همچنین با استفاده از آزمون پتیت سال وقوع تغییر ناگهانی در سری‌های زمانی دبی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که در مقیاس سالانه، تمامی ایستگاه‌ها روند منفی داشته که نیمی از آنها در سطح 10 درصد معنی‌دار و شدیدترین روند منفی معنی‌دار متعلق به ایستگاه بوجین با آماره 3.28- =Z بود. بیشترین شیب منفی خط روند در مقیاس سالانه متعلق به ایستگاه آران معادل 0.36 مترمکعب بر ثانیه در سال بود. در مقیاس ماهانه بیشترین تعداد ایستگاه با روند منفی معنی‌دار (در سطح 10 درصد) متعلق به ماه‌ فروردین بود. در حالت کلی روند تغییرات رواناب غالب رودخانه‌های استان در سطح معنی‌داری 10 درصد نزولی بودند. نتایج آزمون پتیت نشان داد که در اکثر ایستگاه‌ها و بین سال‌های 1374 تا 1378 تغییر ناگهانی در روند رواناب سالانه رخ داده است.

چکیده موج‌شکن‌‌ها سازه‌‌هایی هستند که برای حفاظت از سواحل وکاهش انرژی ناشی از امواج احداث شد‌ه‌اند و با توجه به استفاده فراوان از آن‌ها، تحلیل جریان در اطراف این سازه‌‌ها از اهمیت ویژ‌ه‌ای برخوردار است. در این پژوهش ‌مدل‌سازی ‌موج‌شکن صلب ‌روی بستر با شیب ترکیبی با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار و کد SPHysics انجام شد. تأثیر پارامتر‌های مختلف از جمله تغییر در عمق آب، زمان تناوب موج، تیزی موج، شیب بدنه و نوع ساختار بدنه ‌موج‌شکن روی بالاروی موج که از پارامتر‌های اصلی در طراحی موج‌شکن‌‌ها ‌است، بررسی شده است. نتایج بیان‌کننده این واقعیت است که با افزایش زمان تناوب، عمق و شیب بدنه موج‌شکن میزان بالاروی موج افزایش می‌یابد، همچنین صحت‌سنجی نتایج با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی ارزیابی شد. نتایج نشان‌دهنده تطابق مناسب روش عددی و آزمایشگاهی بود. علاوه بر این، به‌منظور بررسی تغییرات میزان بالاروی موج در موج‌شکن‌‌های صلب نسبت به مدل مشابه توده سنگی، نتایج حاصل از کار عددی انجام شده با مطالعات آزمایشگاهی انجام شده ‌روی موج‌شکن‌‌های توده سنگی با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاصل از بالاروی موج در ‌موج‌شکن نفوذپذیرناپذیر (صلب) و موج‌شکن نفوذپذیر با سطح زبر (موج‌شکن توده سنگی) بیان‌کننده افزایش بالاروی در حدود 40 درصد در حالت موج‌شکن صلب دارد.

چکیده نیترات در طبیعت به واسطه فعالیت‌های میکروبی می‌تواند به نیتریت، نیتروژن یا دیگر شکل‌ها تبدیل شود. روش‌های مختلفی برای حذف نیترات از آب‌ها وجود دارند که از بهترین آن‌ها، استفاده از بسترهای دنیتریفیکاسیون است. در این پژوهش سعی شده است تا با طراحی بسترهای دنیتریفیکاسیون حاوی مخلوطی از خاک و باگاس نیشکر، عملکرد آن‌ها برای حذف نیترات طی فرآیند دنیتریفیکاسیون تحت سطوح شوری متفاوت بررسی شود. این پژوهش در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران انجام شد. به‌منظور انجام این مطالعه از 9 عدد ستون از جنس پلی اتیلن به طول 35 و قطر 7.62 سانتی‌متر استفاده شد. به‌منظور شبیه‌سازی جریان ورودی از سه سطح شوری حدود 2، 5 و 8 دسی‌زیمنس بر متر استفاده شد. غلظت نیترات ورودی در این مطالعه در حدود 45 میلی‌گرم در لیتر بود. نتایج این پژوهش نشان داد که راندمان حذف نیترات با افزایش شوری کاهش یافت. همچنین مشاهده شد که با افزایش شوری نسبت کربن به ازت کل (C:N) کاهش یافت. نتایج آنالیز FTIR و SEM نیز تجزیه منبع کربنی را به واسطه فعالیت باکتری‌های هتروتروفیک طی دنیتریفیکاسیون تأیید کردند.

چکیده نقش حیاتی رودخانه‌ها در تمدن بشری و توسعه و بهره‌برداری از آب‌های سطحی و به تبع آن شناخت رفتار رودخانه‌ها از جنبه‌های مختلف امری بدیهی و روشن است. حالت تعادل بین شکل، اندازه مقطع هندسی رودخانه و شیب طولی آن با مشخصات و شرایط هیدرولیکی و رسوبی حاکم بر رودخانه‌ها، از ویژگی‌های رفتاری مورد توجه مهندسان رودخانه محسوب می‌شود. هدف اصلی و نوآوری این پژوهش، به‌ دست آوردن تحلیلی روابط هندسه هیدرولیکی با در نظر گرفتن جریان ثانویه در پیچان‌رودها تحت سینوسیته 1.25 تا 2.5 است. برای این منظور کلیاتی از تئوری رژیم و روابط هندسه هیدرولیکی ارائه و با استفاده از چهار معادله پیوستگی، مقاومت جریان، تابع شیلدز و جریان ثانویه به‌صورت تحلیلی روابط هندسه هیدرولیکی حاصل شد. در ادامه واسنجی مدل صورت گرفته که با داده‌های مشاهده شده از تطابق مناسبی برخوردار بود. با وجود این اختلاف بین نتایج محاسباتی و مشاهداتی می‌تواند به واسطه فرضیات موجود در مدل باشد. برای بررسی حساسیت مدل نسبت به پارامترها نیز با تغییر هر یک از پارامترها و ثابت نگه‌داشتن سایر پارامترها، حساسیت‌سنجی انجام شد.

چکیده استفاده از مدل‌های سری زمانی، یکی از راه‌های کاربردی در شبیه‌سازی و پیش‌بینی داده‌های هیدرولوژیک است. یکی از مشکلات عمده در استفاده از مدل‌های سری زمانی در پیش‌بینی داده‌های هیدرولوژیک، نحوة تولید داده‌های تصادفی است. در این فرایند، داده‌های تولیدی با تغییر سری تصادفی، تغییر خواهند کرد. در این تحقیق، بعد از بررسی اولیة سری زمانی دبی جریان رودخانه زرینه‌رود، داده‌های بررسی‌شده با استفاده از مدل ARMA مورد ارزیابی قرار گرفتند و مدل ARMA(1,0)، به‌عنوان مدل برتر انتخاب شد. سری زمانی باقی‌مانده مدل ARMA استخراج شد و با استفاده از مدل‌های PARCH مورد برازش قرار گرفت. سرانجام، دو مدل مذکور با هم تلفیق شدند و مدل ARMA-PARCH به وجود آمد. نتایج نشان داد که با تلفیق دو مدل ARMA و PARCH، میزان خطای مدل (جذر میانگین مربعات خطا) و دقت مدل (ضریب همبستگی) به‌ترتیب حدود 40 و 10 درصد بهتر می‌شود. همچنین، نتایج نشان داد که مدل تلفیقی مذکور، نقاط بیشینه و کمینه دبی‌های متوسط سالانه ایستگاه مورد مطالعه را به خوبی مدل می‌کند.

چکیده از جمله پدیده‌های مهم در رودخانه‌ها و آبراهه‌های طبیعی، آب‌شستگی در محل‌های تنگ‌شدگی است. در این پژوهش از مدل کامپیوتری SSIIM برای پیش‌بینی میزان آب‌شستگی در دو حالت تدریجی با زاویه تبدیل 50 درجه و تبدیل ناگهانی در آبراهه‌ها و برای واسنجی مدل SSIIM از نتایج اندازه‌گیری در فلوم آزمایشگاهی واقع در دانشگاه شهرکرد استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل عددی به‌خوبی قادر به شبیه‌سازی میزان آب‌شستگی، الگوی آب‌شستگی و جریان‌های چرخشی بوده است. خطای مدل بر مبنای ضریب نش- ساتکلیف و میانگین خطای نسبی به‌ترتیب برابر با 0.936 و 10.18 درصد و حداکثر خطای مدل برابر 20 درصد محاسبه شد. پس از واسنجی مدل، شبیه‌سازی برای حالت تنگ‌شدگی ناگهانی انجام و نتایج با حالت تنگ‌شدگی تدریجی مقایسه شد. نتایج این شبیه‌سازی نشان داد آب‌شستگی در حالت تنگ‌شدگی ناگهانی نسبت به حالت تبدیل تدریجی، 29.5 درصد افزایش داشته است که این نتیجه، بیان‌کنندة اثر مثبت تدریجی بودن تبدیل در محل تنگ‌شدگی بر میزان حداکثر عمق آب‌شستگی بوده است.

چکیده در کشور ایران و به خصوص در نواحی کوهستانی آن، بارش برف یکی از عوامل اصلی ذخیرة آب به شکل‌های مختلف برای مصرف در فصول گرم سال است. حوضة آبخیز بالیقلوچای، در استان اردبیل واقع شده که به‌دلیل کوهستانی بودن دارای زمستان‌های سرد و پربارش است. این حوضه، نقش مهمی در تأمین آب شرب و کشاورزی منطقه دارد. در پژوهش پیش‌رو، تغییرات سطح پوشش برف زمستانه در بازة زمانی 9 ساله (1393- 1385) بررسی شد. برای دستیابی به این هدف از تصاویر ماهوارة NOAA-AVHRR و الگوریتم NDSI استفاده شد. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که شمال غرب و جنوب غرب منطقه به‌دلیل قرار گرفتن کوهستان سبلان و ارتفاعات بزقوش از وضعیت برف‌گیری مناسبی برخوردار هستند. همچنین نتایج نشان داد که حداکثر سطح پوشش برف حوضه، مربوط به دی‌ماه سال 1385 با مساحت 1182.7 کیلومترمربع (94.9 درصد) و حداقل مساحت برف نیز مربوط به دی‌ماه سال 1389 با مساحت 33.8 کیلومترمربع (2.7 درصد) است. این امر نشان‌ دهندة تغییرات بسیار شدید در میزان پوشش برف منطقة مورد مطالعه است و همچنین آسیب‌پذیری منابع آب وابسته به ذوب برف را نشان می‌دهد.

چکیده اهمیت تحلیل و بررسی دقیق شبکه‌های ‌‌آب‌رسانی شهری در وضعیت کمبود و بحران آب بیش از پیش نمایان می‌شود. در این پژوهش شبکة توزیع آب شهرک بزین واقع در غرب شهر شیراز بررسی شده است. روش استفاده شده در این پژوهش، مدل‌سازی شبکة توزیع آب با اعمال ضرایب مصرف ساعتی و ماهانه در محیط نرم‌افزار واتر جمز است. با اندازه‌گیری میدانی فشار 9 گره (محل تحویل آب) در شبکه، مدل با مقدار شاخص خطای جذر میانگین مربعات برابر 6.8 متر ستون آب صحت سنجی شد. پس از اجرای مدل و بررسی پارامترهای هیدرولیکی، مشخص شد مقادیر سرعت در بیش از 95 درصد لوله‌ها، در ماه حداکثر مصرف مشترکین (مرداد)، کمتر از مقدار 0.3 متر بر ثانیه که حداقل مقدار پیشنهاد شده برای جلوگیری از رسوب‌گذاری است. در این شبکه، مقادیر فشار در بیش از 50 درصد گره‌ها، از مقدار 5 اتمسفر، بیشتر است. پایین بودن مقدار سرعت در لوله‌ها باعث افزایش احتمال رسوب‌گذاری و بالا بودن فشار در لوله‌ها باعث تشدید نشت و افزایش احتمال ترکیدگی در ساعت‌های اوج فشار می‌شود. با بررسی پارامتر‌های هیدرولیکی شبکه، می‌توان استنباط کرد مهم‌ترین علتی که منجر به عدم ایجاد وضعیت هیدرولیکی بهینه در این شبکه توزیع شده، استفاده از لوله‌هایی با قطر زیاد از جمله 150، 110، 100 و 80 میلی‌متر در شبکه است. نتایج این پژوهش لزوم تعیین دقیق مقادیر نیاز مشترکین بر حسب ضرایب مصرف ساعتی و ماهانه برای طراحی بهینه یک شبکة توزیع آب و تحلیل این شبکه‌ها به روش شبیه‌سازی دوره گسترش یافته، برای ارزیابی و اصلاح مشکلات موجود شبکه‌های توزیع آب فعلی را بیان می‌کند.

چکیده برای طراحی مناسب حوضچه‌های آرامش، تعیین طول پرش هیدرولیکی از اهمیت بسیاری برخوردار است. در این مطالعه، با استفاده از سیستم استنباط فازی عصبی تطبیقی و بهینه‌سازی ازدحام ذرات یک الگوریتم ترکیبی (ANFIS-PSO) برای پیش‌بینی طول پرش هیدرولیکی روی سطوح شیب‌دار زبر توسعه داده می‌شود. در این جستار، برای ارزیابی عملکرد مدل‌های ANFIS-PSO از شبیه‌سازی مونت کارلو استفاده می‌شود. همچنین از روش اعتبارسنجی چند لایه برای صحت‌سنجی نتایج مدل‌های مذکور بهره گرفته می‌شود. ابتدا با استفاده از پارامترهای مؤثر بر طول پرش هیدرولیکی پنج مدل ANFIS-PSO مختلف معرفی و با تجزیه و تحلیل نتایج مدل‌های ANFIS-PSO، مدل برتر معرفی شد. مدل برتر، طول پرش هیدرولیکی را بر حسب عدد فرود جریان، زبری بستر، نسبت اعماق مزدوج و شیب بستر پیش‌بینی می‌کند. مقادیر درصد میانگین مطلق خطا، خطای جذر میانگین مربعات و ضریب همبستگی حاصل از کاربرد مدل برتر به‌ترتیب برابر 3.750 و 0.688 و 0.984 که نشان دهنده دقت مناسب مدل برتر مورد استفاده در پیش‌بینی نتایج آزمایشگاهی بود. براساس تجزیه و تحلیل نتایج مدل‌سازی عددی، پارامتر عدد فرود به‌عنوان مؤثرترین پارامتر در شبیه‌سازی طول پرش هیدرولیکی شناسایی شد. همچنین بعد از عدد فرود جریان، نسبت اعماق مزدوج، شیب کانال و پارامتر بدون‌بعد زبری بستر بیشترین تأثیر را بر مدل‌سازی طول پرش هیدرولیکی داشتند.