پژوهش آب ایران

چکیده روند تغییرات بارش کل و بارش مؤثر در کل ایران در مقیاس‌های سالانه، فصلی و ماهیانه با استفاده از آزمون‌های آماری مورد بررسی قرار گرفت. داده‌های مورد استفاده، شامل داده‌های ۳۳ ایستگاه هواشناسی منتخب در دوره ۵۰ ساله آماری (۲۰۱۰-۱۹۶۱) در محدوده مورد مطالعه بود. در این تحقیق، روند تغییرات بارش و بارش مؤثر در ۲ دوره زمانی ۴۰ ساله (۱۹۷۱-۲۰۱۰ و 2000-1961) و یک دوره ۵۰ ساله (2010-1961) مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی‌ها، ابتدا شیب‌ خطی روند در داده‌های نمونه با استفاده از روش TSA‌ تخمین زده شد و سپس، در صورت وجود خود‌همبستگی با استفاده از روش TFPW اثر ضریب خودهمبستگی از داده‌ها حذف شد و سری‌های زمانی آبدهی اصطلاحاً پیش‌سفید و در نهایت روند تغییرات بارش کل و بارش مؤثر در سری‌های زمانی با استفاده از آزمون من‌کندال (MK) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میانه بارش مؤثر ایستگاه‌های منتخب در ایران منفی است و به همین دلیل، بارش مؤثر با کاهش همراه بوده است. همچنین، میانه بارش کل ایستگاه‌های منتخب برای دوره زمانی ۴۰ ساله (2000-1961) نزدیک صفر و در دوره زمانی ۴۰ ساله (2010-1971) منفی و در سطح ۱۰ درصد معنی‌دار و برای دوره ۵۰ ساله (2010-1961) منفی است؛ ولی معنی‌دار نیست.

چکیده در حوضه‌های رودخانه، زیرسیستم‌های اجتماعی، اقتصادی و طبیعی گوناگونی با هم در ارتباط هستند و بر یکدیگر اثر می‌گذارند. اطلاع از برهم‌کنش‌های این زیرسیستم‌ها و در نظر داشتن سناریوهای آیندة آنها در اتخاذ تصمیم‌های کارآمدترِ سیاست‌گذاران مؤثر است. در این پژوهش، با در نظر گرفتن شرایط توسعه، نیازهای آینده و پارامترهای هیدرولوژیکی در افقِ آیندة حوضه بهشت‌آباد، چشم‌انداز منابع و مصارف آب این حوضه تخمین زده شد. برای این منظور، ابتدا با مرور ادبیات و مصاحبه با متخصصان و کارشناسان، اطلاعات مورد نیاز جمع‌آوری و به‌روش دلفی تلفیق، سپس با بهره‌گیری از تکنیک مدل‌سازی پویایی سیستم، مدلی از منابع و مصارف آبی آن حوضه طراحی شد. شبیه‌سازی‌های مدل برای سناریوهای گوناگونِ توسعه‌ای و اقلیمی، برای بررسی گزینه‌های مختلف سیاست‌گذاری و اثرهای آن، اجرا شد. نتایج نشان داد که روند توسعه باعث افت سطح آبخوان‌های حوضه در طول دوره شبیه‌سازی و قرارگیری دشت‌ها در وضعیت بحرانی شد که این امر، در شرایط تغییرات اقلیمی با سرعت و شتاب بیشتری رخ می‌دهد.

چکیده استفاده از مدل‌های هیدرولوژیکی در مطالعات مختلف منابع آب یک ضرورت می‌باشد. با توجه به کمبود داده‌های مشاهداتی و نبود مقادیر متغیرهای حالت نظیر رطوبت خاک، در به‌کارگیری مدل‌های مفهومی بارش- رواناب، باید تخمین این متغیرها، با هدف کاربرد مناسب مدل و دستیابی به پیش‌بینی‌های بسیار دقیق انجام شود. یکی از روش‌های تخمین، استفاده از شیوه به‌روزسانی داده‌ها و یا تلفیق مقادیر مشاهداتی و پیش‌بینی‌های اولیه می‌باشد. این شیوه، شامل روش‌های مختلف، مانند فیلترکالمن و الگو‌های توسعه‌دادة آن، مانند فیلتر کالمن دسته‌ای می‌باشد. در این تحقیق با استفاده از روش فیلتر کالمن دسته‌ای بر مبنای روش مونت‌کارلو، میزان رطوبت خاک در مدل HyMod در حوضه کسیلیان برآورد گردید. محاسبه پیش‌بینی‌ها در گام‌های زمانی روزانه و تصحیح آنها با تلفیق با جریان مشاهداتی انجام شد. برای شناسایی پارامترهای بهینه مدل از روش بهینه‌سازی سراسری به نام مجموعه‌های تکاملی ترکیبی (SCE-UA) استفاده شد. نتایج نشان داد که این شیوه می‌تواند به بهبود تخمین روزانه رطوبت خاک و به‌هنگام‌سازی جریان کمک نماید. شاخص نش- ساتکلیف برای روش پیشنهادی فیلتر کالمن دسته‌ای و روش بهینه‌سازی سراسری به‌ترتیب مقادیر 0.72 و 0.55 را کسب کردند. استفاده از روش به‌روزرسانی سبب شد این شاخص در مقیاس روزانه به مقدار 31 درصد افزایش داشته باشد.

چکیده ارزیابی آسیب‌پذیری آبخوان برای توسعه و مدیریت منابع آب زیرزمینی، تصمیم‌های کاربری زمین و نحوة برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب خصوصاً بهره‌برداری و حفاظت کیفی آب زیرزمینی بسیار مفید و پراهمیت است. در این تحقیق، هفت لایه از پارامترهای تشکیل‌دهندة مدل استاندارد دراستیک (DRASTIC) تهیه شد. سپس، میزان تأثیرگذاری هر یک از پارامترهای مدل بر وضعیت آبخوان بررسی و بعد از به‌کارگیری وزن پارامترهای مدل دراستیک، نقشة هم‌پوشانی هفت لایه تشکیل‌دهندة مدل که نقشه پهنه‌بندی شاخص آسیب‌پذیری مدل دراستیک بود، تهیه گردید. بر اساس این طبقه‌بندی 3.4، 42.2، 41.4، 24 و 7 درصد آبخوان به‌ترتیب دارای میزان آسیب‌پذیری قابل اغماض، خیلی کم، کم، متوسط و متوسط تا زیاد بودند. به‌منظور اعتبارسنجی مدل، از مقادیر آلایندة نیترات موجود در آب زیرزمینی آبخوان مورد مطالعه استفاده شد که بر اساس نتایج حاصل، میزان ضریب همبستگی پیرسون برابر 0.67 محاسبه شد. با توجه به شرایط هیدروژئولوژیکی منطقه، از روش تحلیل حساسیت تک پارامتری استفاده شد که بر اساس آن، مقدار ضریب همبستگی پیرسون برای پارامتر عمق سطح ایستابی، بالاترین و برای پارامترهای تغذیة خالص و محیط خاک کمترین بود. به‌دلیل تطابق‌نداشتن وزن پارامترهای اختصاص‌یافته به پارامترها در مدل با نتایج تحلیل حساسیت از روش رتبه‌بندی AHP استفاده شد. مدل اصلاح‌شده (DATIC)، منطقه را به سه دستة مختلف آسیب‌پذیری تقسیم‌بندی کرد. بر اساس نتایج حاصل، مقدار ضریب همبستگی پیرسون در مدل اصلاح‌شده از 67 به 79 درصد ارتقا یافت که می تواند تأییدی بر تعریف مدل اصلاح‌شدة دراستیک در منطقه مورد مطالعه باشد.

چکیده دانش اکوژئومورفولوژی از تلفیق دو دانش اکولوژی و ژئومورفولوژی منشأ می‌گیرد که به بررسی موجودات زنده و محل زندگی آنها، با توجه به تأثیرات محیطی زیستگاه‌ها، می‌پردازد. در این تحقیق، هدف اصلی بررسی نقش عوامل مذکور بر کیفیت آب رودخانه کارون در پایین‌دست سد گتوند تا اهواز می‌باشد. داده‌های تحقیق، شامل داده‌های کیفیت آب رودخانه کارون در چهار ایستگاه پایین‌دست سد گتوند، و همچنین داده‌های اکوژئومورفولوژی و آنتروپوژنیک محدودة مورد مطالعه است. با توجه به نقش پارامترهای مورد نظر ابتدا در ایستگاه‌های مورد مطالعه نمونه‌برداری از آب انجام شد و سپس با استفاده از نرم‌افزار‌های اکسل و Chemistry شاخص‌های کیفیت آب در قالب اشکال و نمودارها مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سپس، با استفاده از نرم‌افزار ARC GIS10.2 و Expert choice11 نقش عوامل مؤثر در کیفیت آب رودخانه کارون تحلیل فضایی شد و در نهایت، مکان‌های آسیب‌پذیر بر اساس مدل Fuzzy AHP مورد شناسایی قرار گرفتند. نتایج تحقیق نشان داد که علت نامطلوب‌شدن آب رودخانه کارون از محل تقاطع رودخانه گرگر و شطیط به بعد، روستاهای اطراف و پساب کارخانه‌ها و صنایع نزدیک رودخانه، کشاورزی و همچنین ورود رودخانه دز می‌باشد.

چکیده با توجه به اینکه در اغلب حوضه‌های آبریز کشور، وقوع سیل و خسارت‌های ناشی از آن روند افزایشی دارد، تعیین مناطق مولد سیل و اولویت‌بندی زیرحوضه‌ها برای اجرای پروژه‌های کنترل سیلاب از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این پژوهش، با تلفیق ArcGIS و HEC-HMS، پتانسیل سیل‌خیزی و تولید رواناب زیرحوضه‌های حوضه آبریز امامه بررسی شده است. این حوضه در شمال شرق تهران و در دامنه‌های جنوبی البرز مرکزی واقع شده است. برای رسیدن به اهداف پژوهش، از روش تکرار حذف انفرادی زیرحوضه‌ها از مدل بارش- رواناب استفاده شد. نتایج نشان داد که میزان مشارکت زیرحوضه‌ها در دبی خروجی کل حوضه تنها تحت تأثیر مساحت و دبی اوج زیرحوضه نیست و اثر متقابل عواملی همچون موقعیت مکانی زیرحوضه‌ها، فاصله تا خروجی، شکل حوضه، پروفیل طولی آبراهه، CN که خود تابعی از شیب، کاربری اراضی، نوع خاک، پوشش گیاهی و ... است، هم‌زمانی دبی اوج زیرحوضه‌ها و نقش روندیابی در رودخانه اصلی تأثیر بسزایی در تولید رواناب و سیل‌خیز‌بودن زیرحوضه‌ها دارند. در مجموع، زیرحوضه‌های واقع در بالادست و میانة حوضه بیشترین سهم را در دبی اوج خروجی به خود اختصاص داده‌اند. بنابراین، توصیه می‌شود عملیات اصلاحی و کنترل سیلاب در این مناطق متمرکز شود.

چکیده بحران آب آشامیدنی در بسیاری از نقاط جهان وجود دارد. تکنولوژی‌های نمک‌زدایی تا حد زیادی مشکلات کمبود آب را کاهش می‌دهند و کیفیت زندگی و وضعیت اقتصادی را بهبود می‌بخشند. با توجه به اینکه فرایندهای نمک‌زدایی مختلفی وجود دارد؛ اما اسمز معکوس از فرایندهای غشایی است که اخیراً پیشرفت‌ها و کاربردهای زیادی داشته است. همواره فاکتورهای زیادی بر عملکرد یک سیستم نمک‌زدایی تأثیر دارد؛ از جملة این موارد، می‌توان به تغییرات دما، فشار، غلظت آب ورودی، میزان آب ورودی، نحوه طراحی و چیدمان ممبرین‌ها اشاره کرد. در این پژوهش، تغییرات هر یک از این پارامترها و تأثیرش بر عملکرد سیستم با معادلات ریاضی، پکیج نرم‌افزاری و تجربیات میدانی به‌دست آمد. طبق یافته‌ها، فشار و دما همواره به‌عنوان فاکتوری با کارکرد متناقص در حفظ کیفیت و کمیت آب تصفیه‌شده عمل می‌کنند. افزایش غلظت و میزان آب ورودی باعث کاهش کیفیت آب تصفیه‌شده می‌شود. برای افزایش 10% راندمان می‌توان سیستم دو مرحله‌ای یا سیستم با بازگشت آب را طراحی کرد. همچنین، آرایش سری ممبرین‌ها، عملکرد بهتری نسبت به آرایش موازی آنها داشت؛ به طوری که باعث بهبود 12% در راندمان شد.

چکیده یکی از مهم‌ترین معیارهای ارزیابی عملکرد در طراحی سامانه‌های آبیاری تحت فشار و به‌خصوص سامانه‌های آبیاری بارانی کلاسیک، شاخص یکنواختی پخش آب می‌باشد. در این تحقیق، عملکرد سامانة استنتاج فازی- عصبی و برنامه‌ریزی بیان ژن به‌منظور تخمین ضریب یکنواختی پخش آب در سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت در شرایط مختلف از نظر سرعت باد، آرایش آبپاش‌ها، دبی و نوع آبپاش‌ها مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. به همین منظور، یک سامانة آبیاری بارانی کلاسیک ثابت با در نظر گرفتن آرایش‌های مختلف لوله‌ها و آبپاش‌ها طراحی و اجرا شد. تعداد 54 آزمایش مزرعه‌ای برای ارزیابی عملکرد یک سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت انجام شد. کمترین مقدار میانگین خطای مطلق برای روش‌های استنتاج فازی و بیان ژن به‌ترتیب برابر با 6.2 و 5.1 درصد و بیشترین مقادیر ضریب همبستگی برای روش‌های مذکور به‌ترتیب 0.77 و 0.72 به‌دست آمد. به طور کلی، اختلاف بین عملکرد دو روش برنامه‌ریزی بیان ژن و سامانه استنتاج فازی ناچیز بود و حساسیت‌سنجی مدل‌ها نشان داد، عامل دما و سرعت باد به‌ترتیب کمترین و بیشترین اثر را بر تغییرات ضریب یکنواختی پخش آب داشتند. همچنین بررسی مقادیر تخمین‌یافتة ضریب یکنواختی پخش آب نشان داد، مدل‌های هوشمند به خوبی توانسته‌اند اثر عواملی همچون سرعت باد و فواصل آبپاش‌ها را بر کاهش مقدار یکنواختی پخش آب شبیه‌سازی کنند.

چکیده دشت تبریز، در شمال‌غرب استان آذربایجان شرقی مانند دیگر دشت‌های اطراف دریاچة با بحران کاهش سطح آب زیرزمینی ارومیه روبرو است؛ بنابراین برای مدیریت صحیح و مؤثر این منابع، مطالعه و بررسی تغییرات تراز آب زیرزمینی در دشت‌ها ضروری به نظر می‌رسد. در این پژوهش، از روش ترکیبی مدل شبکة عصبی پیش‌رو (ANN) با دسته‌بندی هوشمند نقشة خودسازمان‌ده (SOM) برای مدل‌سازی تراز آب در 10 چاه مشاهده‌ای آبخوان آزاد دشت تبریز استفاده شده است. ابتدا پنج پارامتر ورودی مؤثر بر تراز آب زیرزمینی شامل بارش (P)، دما (T)، تبخیر (E)، دبی خروجی (Q) و تراز آب زیرزمینی (GWL) در یک زمان قبل (t0-1) برای 10 چاه مشاهده‌ای آماده شدند. سپس این چاه‌های مشاهده‌ای، بر اساس تغییرات تراز آب 14 ساله در چهار کلاس دسته‌بندی و با استفاده از مدل ANN، پیش‌بینی تراز آب در تمام چاه‌های مشاهده‌ای برای دسته‌ها انجام شد. طبق نتایج، برای کلاس‌های یک، دو و چهار، میانگین خطای مرحله آموزش و آزمایش به ترتیب 0.10، 0.20 و 0.22 متر و برای کلاس سه که در مرکز دشت موقعیت یافته است، میانگین خطا 0.23 متر حاصل شد.

چکیده نفوذ، از مشکل‌ترین و زمان‌برترین اندازه‌گیری پارامترهای فیزیکی خاک بوده است که بایستی برای برنامه‌ریزی صحیح آبیاری تعیین شود. برای ارزیابی روش شاخص مقیاس در برآورد نفوذ آب در خاک، این پژوهش در سه بافت مختلف رس‌سیلتی، لومی و لوم‌شنی انجام شد. مقدار نفوذ آب در آبیاری جویچه‌ای با استفاده از اطلاعات پیشروی آب در کل جویچه و با استفاده از مدل بیلان حجمی (روش دو‌نقطه‌ای) در 9 جویچه اندازه‌گیری (در هر بافت خاک) تعیین شد. همچنین با استفاده از روش شاخص مقیاس و اطلاعات پیشروی آب در نصف طول جویچه، مقادیر نفوذ آب در خاک در هر یک از بافت‌ها تعیین گردید. نتایج نشان داد که مقادیر متوسط قدرمطلق خطا (مقایسه نتایج استفاده از روش شاخص مقیاس و مقادیر اندازه‌گیری شده نفوذ در 9 جویچه در هر بافت خاک) در بافت لوم‌شنی، لومی و رس‌سیلتی به‌ترتیب 0.00556، 0.00215 و 0.00449 است. همچنین متوسط شاخص توافق در هر سه بافت حدود 0.95 محاسبه شد. ضریب همبستگی بالا (0.90 = R²) و نزدیک بودن نتایج رگرسیونی مقادیر نفوذ اندازه‌گیری شده با مقادیر تعیین شده با روش شاخص مقیاس و خط یک به یک، بیان‌کنندة مناسب بودن روش شاخص مقیاس در تعیین نفوذ آب به خاک در وضعیت‌های مختلف بافت خاک است

چکیده امروزه توسعة کشت گیاهان دارویی به‌دلیل ارزش افزوده بالایی که دارند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. کمبود اطلاعات مختلف، مانند نیاز آبی می‌تواند یکی از موانع توسعه کشت این گیاهان باشد. پژوهش حاضر با هدف تعیین ضرایب گیاهی یگانه و دوگانه کتان روغنی به‌وسیلة لایسی‌متر در مراحل مختلف رشد در منطقه شهرکرد انجام شد. نتایج محاسبات ضریب گیاهی یگانه با لایسی‌متر نشان داد که مقدار میانگین ضریب گیاهی یگانه کتان روغنی در مرحلة اول رشد برابر با 0.74، در مرحلة میانی 1.23 و در انتهای مرحله پایانی برابر با 0.61 می‌باشد. نتایج مقایسه ضریب گیاهی یگانه با روش فائو 56 با نتایج لایسی‌متر حاکی از آن بود که تفاوت مقدار ضریب گیاهی یگانه با استفاده از این دو روش، در مرحلة اولیه و میانی بسیار کم، ولی در مرحله پایانی زیاد می‌باشد. همچنین، نتایج ضریب گیاهی دوگانه نشان داد که ضریب گیاهی پایه برای کتان روغنی در مراحل مختلف رشد به‌ترتیب 0.15، 1.15 و 0.2 می‌باشد. تبخیر تعرق واقعی کتان روغنی با استفاده از ضرایب گیاهی یگانه، دوگانه و لایسی‌متر به‌ترتیب برابر 391، 445 و 444 میلی‌متر به‌دست آمد که به‌خوبی دقت روش ضریب گیاهی دوگانه را برای محاسبه تبخیر- تعرق واقعی گیاه نشان می‌دهد.

چکیده تصمیم‌گیری‌های دقیق با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها در برنامه‌ریزی مدرن منابع آب منجر به حصول نتایج واقع‌بینانه‌تری شده که تأکید بر اهمیت برآورد عدم‌قطعیت مدل‌ها در مطالعات مربوطه نیز می‌باشد. در این تحقیق، از فیلتر کالمن همادی توأم (JEnKF) برای برآورد و کاهش عدم‌قطعیت در یک مدل مفهومی هیدرولوژیکی بارش رواناب جهت مدل‌سازی حوضة بهشت‌آباد در استان چهارمحال و بختیاری برای سال‌های 1385-1380 استفاده‌ شد. مدل مفهومی مورد استفاده، مدل HyMod بوده که با توجه به خصوصیات حوضه، زیرمدل ذوب برف نیز به آن اضافه ‌شد. کارایی این روش در پیش‌بینی جریان، توسط معیار RMSE در مقادیر دبی طبقه‌بندی‌شده در چهار دسته متمایز با نتایج روش جستجوی بهینه سراسری SCE ارزیابی شد. نتایج نشان داد که به‌روزرسانی متغیرهای حالت، خطای پایین‌تری را در هر یک از دسته‌های مختلف جریان و به‌خصوص جریان‌های پایه ارائه می‌دهد. مقدار کاهش خطای روش JEnKF در مقایسه با روش SCE در دورة واسنجی 1383-1380 از حداقل 18 درصد تا حداکثر 63 درصد تغییر کرد؛ این رقم برای دورة صحت‌سنجی بین 7 تا حداکثر 73 درصد بود. در پایان، عدم‌قطعیتِ پیش‌بینی مدل در دو شرایط مختلف، یکی شرایط عدم‌قطعیت ناشی از (فقط) پارامترها و دیگری، شرایط عدم‌قطعیت ناشی از اجزای مختلف مدل، شامل پارامترها، متغیرهای حالت و خروجی‌ها با هم مقایسه شد. نتایج این بررسی، حاکی از پوشش بهتر داده‌های مشاهداتی در شرایط دوم توسط عدم‌قطعیتِ پیش‌بینی مدل بود.

چکیده تاکنون مطالعات زیادی در خصوص شناخت مکانیزم آبشستگی اطراف سازه‌های هیدرولیکی به‌خصوص پل‌ها انجام شده و روش‌هایی هم برای کنترل یا کاهش آبشستگی در اطراف آن‌ها مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته‌اند. در زمینة آبشستگی اطراف پل‌ها، تمرکز تحقیقات بیشتر بر روی پایه بوده است تا تکیه‌گاه؛ در حالی‌که بررسی آمار موجود بر روی شکست پل‌ها نشان می‌دهد که بیشتر مشکلات، مربوط به تکیه‌گاه بوده و بالطبع هزینه‌های بیشتری نیز در این بخش صرف شده است. یکی از روش‌های کاهش آبشستگی اطراف تکیه‌گاه، استفاده از طوقه است. در تحقیق حاضر، تأثیر ابعاد و تراز نصب طوقه بر کاهش آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه مستطیلی مورد بررسی قرار گرفت. هم‌چنین، مؤلفه‌های سه‌بعدی سرعت جریان پیرامون تکیه‌گاه مجهز به طوقه با استفاده از سرعت‌سنج الکترومغناطیس تعیین شدند و برای الگوی جریان مورد استفاده قرار گرفتند.نتایج نشان داد که با افزایش ابعاد طوقه عملکرد آن بهبود می‌یابد؛ همچنین، نتایج حاکی از عملکرد بهتر طوقه‌های زیر بستر نسبت به طوقه‌های روی بستر و بالاتر از بستر است. بر اساس نتایج تحقیق حاضر جریان رو به‌پایین و گرداب‌های ایجاد‌شده از عوامل اصلی آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه بوده و طوقه با مهار جریان رو به پایین و مقاوم‌کردن بستر در مقابل گرداب‌های ایجادشده، نقش مؤثری در کاهش آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه دارد.