پژوهش آب ایران

چکیده سرریزهای زیگزاگی با ارتفاع سرریز چندگانه (سرریز با پایین افتادگی تاج) برای تخلیه مطمئن جریان در شرایط عادی و سیلاب استفاده می‌شوند. مدل‌های فیزیکی برای بررسی عملکرد سرریز­های زیگزاگی در شرایط مختلف جریان مناسب می‌باشند. در این تحقیق سرریز نوک اردکی در شرایط با و بدون حضور تیغه شکافنده جریان و پایین افتادگی‌های تاج در قسمت‌های مختلف شامل نوک سرریز (VW)، دیوار مایل سمت چپ (LW) و قسمت‌های کوچک کناره‌های دیواره کانال (LRW) با زوایا و ارتفاع‌های مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که در سرریز نوک اردکی در حالت بدون تیغه شکافنده جریان ضریب دبی نسبت به سرریز با تیغه شکافنده بیشتر است. در بازه H_t/p مورد بررسی بین 1/0 تا 5/0 در شرایط بدون تیغه شکافنده با چسبیدن تیغه جریان به سرریز، تداخل جریان کاهش یافته و در نتیجه جریان عبوری افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش H_t/p ضریب دبی جریان کاهش می­یابد؛ زیرا با افزایش دبی و افزایش اختلاط جریان عبوری روی سرریز، مقدار ضریب دبی سرریز کاهش می‌یابد. ضریب دبی جریان نسبت معکوسی با طول سرریز دارد؛ به‌طوری‌که با افزایش زاویه سرریز طول سرریز کاهش و ضریب دبی جریان افزایش می­یابد. نتایج نشان داد که در یک زاویه مشخص با افزایش ارتفاع سرریز ضریب دبی جریان به مقدار کمی کاهش می‌یابد. با بررسی ارتفاع سرریز می‌توان نتیجه گرفت که در سرریز با ارتفاع 12 سانتی‌متر ضریب دبی نسبت به دو ارتفاع دیگر، 14 و 16 سانتی‌متری اندکی بیشتر است. همچنین برای شرایط مختلف پایین افتادگی‌های تاج سرریز، در حالت پایین افتادگی دیواره مایل سمت چپ (LW) ضریب دبی نسبت به دو حالت دیگر بیشتر است. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که ضریب دبی برای سرریز با پایین افتادگی دیواره مایل سمت چپ (LW) به طور متوسط 30 درصد و برای سرریز با پایین افتادگی چپ و راست (LRW) در حدود 20 درصد و در سرریز با پایین افتادگی تاج نوک (VW) ، 10 درصد نسبت به سرریز زیگزاگی معمولی افزایش یافته است.

چکیده توسعه تولید محصولات گلخانه‌ای و هوشمندسازی مصرف آب، راهکاری مناسب برای افزایش بهره‌وری مصرف آب در بخش کشاورزی است. از این‌رو تخمین نیاز آبی گلخانه‌ها نیاز به یک بررسی جامع دارد. در این پژوهش مطالعات انجام شده روی روش‌های برآورد تبخیر و تعرق در گلخانه در دنیا و ایران بررسی شد. نتایج نشان داد روش‌های فائو- تابش، پریستلی- تیلور و فائو- پنمن نتایج به‌نسبت قابل قبولی ارائه‌ کردند. روش‌هایی مانند پنمن، پنمن- مانتیث- فائو و استانگلینی نیز که در مطالعات بیشتری مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند، نسبت به روش‌های دیگر نتایج دقیق‌تری را ارائه کرده‌اند. همچنین نتایج نشان دهنده تفاوت عملکرد یک روش‌ در مناطق مختلف بود. استفاده از پارامترهای آب و هوایی متفاوت و تفاوت در ارتفاع منطقه که بر فشار هوا مؤثر است، می‌تواند دلیل این تفاوت باشد. در انتها می‌توان نتیجه گرفت هرچند لایسی‌متر می‌تواند دقیق‌ترین نتیجه را حاصل نماید ولی به دلیل وقت‌گیر بودن نمی‌توان آن ‌را توصیه نمود. روش تشت تبخیر گلخانه نیز به‌دلیل نیاز به ابزار دقیق اندازه‌گیری عمق آب و ضریب تشت، کارایی لازم را ندارد. بنابراین، بر اساس نتایج پژوهش‌های مختلف، می‌توان روش‌های پنمن-مانتیث، پنمن- مانتیث- فائو و استانگلینی را برای برآورد تبخیر و تعرق گلخانه با خطایی قابل قبول توصیه نمود.

چکیده بحران کمبود آب یکی از چالش‌های مهم قرن حاضر است که نیازمند رویکردهای نوین برای مدیریت پایدار منابع آب می‌باشد. پیش‌بینی دقیق رواناب، به عنوان عنصری کلیدی در این مدیریت، نقشی حیاتی در برنامه‌ریزی و تصمیم‌گیری‌های مرتبط ایفا می‌کند. در این پژوهش با هدف بهبود دقت پیش‌بینی رواناب ماهانه در منطقه مشهد، از روش پیش‌پردازش تجزیه مد متغیر VMD برای بهبود کیفیت داده‌ها و از مدل رگرسیون ماشین بردار پشتیبان SVR و شبکه عصبی حافظه طولانی کوتاه مدت LSTM برای مدل‌سازی رابطه بین ورودی‌ها و خروجی استفاده شده‌است. همچنین، الگوریتم بهینه‌ساز نهنگ WOA برای یافتن پارامترهای بهینه مدل‌ها به­کار رفته­است. در این مطالعه، مدل ترکیبی VMD-WOA-SVR-WOA معرفی و کارایی آن در برآورد رواناب با مدل‌های ساده و بهینه‌شده SVR و LSTM با سه سناریو داده ورودی مختلف (نوع و تاخیر زمانی متفاوت) مقایسه شد. داده‌های مورد استفاده شامل داده‌های بارش، دما، تبخیر و دبی با دوره آماری ۵۴ ساله (۱۳۴۷-۱۴۰۱) است. نتایج پژوهش بر اساس معیارهای ضریب نش-ساتکلیف (NSE)، میانگین مطلق خطا (MAE) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) نشان می‌دهد که مدل VMD-WOA-SVR-WOA عملکرد بسیار بهتری در برآورد رواناب نسبت به مدل‌های VMD-WOA-LSTM و VMD-WOA-SVR داشته است. برای نمونه، در ایستگاه زشک، این مدل در مرحله آموزش مقادیر NSE، RMSE و MAE را به ترتیب 983/0، 099/0 و 072/0 ارائه داده‌است. همچنین در مرحله آزمون نیز به ترتیب مقادیر 975/0، 083/0 و 124/0 به‌دست آمد که نشان‌دهنده دقت مناسب مدل در برآورد رواناب است. علاوه بر این، در ایستگاه‌های ارداک بند، النگ اسدی و کرتیان مدل ترکیبی علاوه بر دستیابی به دقت بالا (NSE بین 97/0 تا 98/0) از نظر کاهش خطاهای RMSE و MAE نسبت به مدل‌های مبتنی بر SVR و LSTM عملکرد به مراتب بهتری از خود نشان داده است.

چکیده در این مطالعه، روش‌های مبتنی بر توابع مفصل در مطالعات آب زیرزمینی از جنبه‌های مختلف بررسی شده است. نتایج نشان داد که یکی از چالش‌های اصلی در این حوزه، انتخاب تابع مفصل مناسب است که بتواند وابستگی‌های بین متغیرها را به دقت توصیف کند. انتخاب نادرست تابع مفصل می‌تواند به نتایج ضعیف در مدل‌سازی منجر شود. همچنین، پیچیدگی محاسباتی و نیاز به داده‌های با دقت و طول مناسب از دیگر محدودیت‌های استفاده از توابع مفصل در مطالعات آب‌های زیرزمینی محسوب می‌شوند، زیرا در بسیاری از مناطق دسترسی به داده‌های مشاهداتی آب زیرزمینی محدود است. با این حال، توابع مفصل مزایای قابل توجهی در مدل‌سازی سیستم‌های آب زیرزمینی ارائه می‌دهند. این توابع انعطاف‌پذیری لازم برای مدل‌سازی وابستگی‌های غیرخطی بین متغیرها را فراهم می‌کنند و جداسازی توزیع‌های حاشیه‌ای از ساختار وابستگی را امکانپذیر می‌کنند. مهم‌ترین توابع در بحث تحلیل فراوانی توأم و همچنین شبیه‌سازی‌های شرطی و توأم پارامترهای آب زیرزمینی مفصل‌های دومتغیره ارشمیدسی و مفصل‌های واین می‌باشند که ابعاد بالاتر را در بر می‌گیرد. این ویژگی‌ها به بهبود ارزیابی ریسک و مدیریت منابع آب زیرزمینی کمک می‌کنند. برای تحقق پتانسیل کامل توابع مفصل در تحقیقات هیدرولوژیک، انجام مطالعات موردی گسترده‌تر در محیط‌های مختلف ضروری است. همچنین، بررسی تأثیرات بلندمدت تغییرات اقلیمی و تعاملات پیچیده‌تر بین متغیرهای اجتماعی-اقتصادی و محیطی باید در اولویت قرار گیرد. در نهایت، ادغام توابع مفصل با رویکردهای مدل‌سازی نوآورانه می‌تواند به بهبود دقت مدل‌سازی و در نهایت شناخت و مدیریت بهتر منابع آب زیرزمینی کمک کند. نتایج بررسی مطالعات منتشر شده در زمینه‌های مختلف، اعم از تحلیل فراوانی توأم متغیرهای کمی و کیفی، شبیه‌سازی توأم، تحلیل مکانی، تاثیرات متغیرهای دیگر بر کمیت و کیفیت آب زیرزمینی، خشکسالی آب زیرزمینی و غیره نشان از عملکرد مطلوب توابع مفصل در مطالعات آب زیرزمینی دارد که در بیشتر موارد آن را به توزیع‌محور بودن این روش نسبت داده‌اند. با وجود پیشرفت‌های اخیر در استفاده از توابع مفصل در هیدرولوژی، کاربرد این توابع در سیستم‌های پیچیده آب زیرزمینی که شامل متغیرهای توزیع‌شده مکانی و ناهمگنی‌های ساختاری هستند، هنوز به‌طور کامل بررسی نشده است. همچنین توسعه روش‌های مفصل‌پایه برای لحاظ کردن ناایستایی در داده‌های آب زیرزمینی می‌تواند از زمینه‌های مورد مطالعه در آینده باشد. علاوه بر این، ادغام توابع مفصل با روش‌های مدل‌سازی پیشرفته‌تر، مانند مدل‌های سلسله‌مراتبی بیزی، می‌تواند فرصت‌های جدیدی برای تحقیقات آینده ایجاد کند. این ادغام می‌تواند به بهبود مدل‌سازی وابستگی‌های پیچیده بین متغیرهای هیدرولوژیکی، به‌ویژه در سیستم‌های آب زیرزمینی کمک کند.

چکیده بررسی آب‌شستگی در بسترهای رسوبی چسبنده، به دلیل پیچیدگی‌های ذاتی این پدیده، نیازمند مطالعات آزمایشگاهی دقیق است. این بررسی‌ها امکان تخمین دقیق ابعاد آب‌شستگی و پیش‌بینی مخاطرات احتمالی را فراهم می‌سازد. به همین منظور در این مطالعه به بررسی و مقایسه آب‌شستگی ناشی از جت‌های متقاطع متقارن و جت منفرد بر بستر رسوبی چسبنده با خاک رسی، تحت شرایط هیدرولیکی یکسان پرداخته شده است. آزمایش‌ها با دبی، عمق پایاب، زاویه قائم جت و قطر نازل ثابت انجام شد و تأثیر زاویه برخورد جت‌ها (45، 75 و 105 درجه)، رطوبت بستر (13، 16 و 19 درصد) و فاصله نازل تا سطح آب (8، 5/10 و 13 سانتی‌متر) بر ابعاد حفره آب‌شستگی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که جت‌های منفرد به دلیل تمرکز انرژی، فرسایش سریع‌تر و عمیق‌تری (تا 30 درصد بیشتر از جت‌های متقاطع) ایجاد می‌کنند و پشته‌های رسوبی قابل‌توجهی در پایین‌دست شکل می‌دهند. در مقابل، فرسایش ناشی از جت‌های متقاطع با استهلاک انرژی، سبب ایجاد ابعادی کوچک‌تر برای حفره می‌گردند، به‌طوری‌که ابعاد حفره در زاویه 75 درجه تا 45 درصد و در زاویه 105 درجه تا 66 درصد کمتر از جت منفرد است. افزایش رطوبت بستر نیز منجر به کاهش عمق و طول حفره به ترتیب 12 و 33 درصد در جت‌های منفرد و تا 55 و 40 درصد در جت‌های متقاطع (زاویه 105 درجه) شده است. همچنین، افزایش فاصله نازل در جت منفرد سبب افزایش 16 درصدی در عمق و در جت‌های متقاطع تا 54 درصد کاهش را نسبت به جت منفرد نشان می‌دهد.

چکیده سرریزهای کلیدپیانویی جزو سرریزهای غیر خطی و تکامل‌یافته‌ی سرریزهای منقاری هستند. با توجه به راندمان بالا در این سرریزها، بررسی اتلاف انرژی جریان و ارائه راهکارهای بهینه‌سازی آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این پژوهش به بررسی تأثیر تعداد تیغه‌های جداکننده جریان بر اتلاف انرژی در سرریزهای کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای نوع B پرداخته است. در این مطالعه، دو ارتفاع سرریز 20/0 و 18/0 متری ارزیابی شدند. تیغه‌های جداکننده جریان استوانه‌ای به‌صورت شش‌تایی، چهارتایی و دوتایی روی هر سیکل تاج سرریز، نصب شدند. نتایج نشان داد که افزایش تعداد تیغه‌های جداکننده جریان در کلیدهای ورودی سرریز، باعث افزایش اتلاف انرژی جریان می‌شود. به‌طور مثال، در سرریزهای با ارتفاع 20/0 متری همراه با تیغه‌های جداکننده جریان شش‌تایی، چهارتایی و دوتایی در هر سیکل سرریز، اتلاف انرژی جریان نسبت به سرریز با همین ارتفاع و بدون تیغه‌ی جداکننده جریان، حدود 06/5، 07/3 و 45/1 درصد بیشتر است. با افزایش 111 درصدی ارتفاع سرریز، اتلاف انرژی حدود 9 درصد افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش تعداد تیغه‌های جداکننده جریان، ضریب دبی کاهش می‌یابد. تیغه‌های جداکننده جریان باعث افزایش فاصله‌ی ریزش جریان به پایین‌دست سرریز می‌شوند. در نهایت از آنالیز ابعادی جهت بسط نتایج به سرریزهای کلیدپیانویی با طول تاج موثر متفاوت استفاده شد.

چکیده آلودگی نفتی منابع آبی از مهم‌ترین معضلات زیست‌محیطی عصر حاضر است که پیامدهای جبران‌ناپذیری بر اکوسیستم‌های آبی، منابع آب و سلامت انسان دارد. در این مطالعه، عملکرد سه نوع منسوج فنی شامل پلی‌استر (PET)، پلی‌پروپیلن (PP) و منسوج ترکیبی پلی‌استر و پلی‌پروپیلن (BC) در جذب نفت از مخلوط آب و نفت بررسی شد. یک سامانه ساده و کم‌هزینه برای فیلتراسیون طراحی و آزمایش‌ها در غلظت‌های مختلف نفت خام (10، 20 و 30 درصد وزنی) انجام شد. به‌منظور تحلیل فرایند جذب، از مدلی مبتنی بر قانون بقای جرم و رفتار سینتیکی مرتبه اول استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل پیشنهادی، به‌ویژه در غلظت‌های پایین و متوسط، توانایی بالایی در بازنمایی رفتار دینامیکی جذب دارد. در منسوج BC، ضریب تعیین (R²) بین 91/0 تا 96/0 و NRMSE کمتر از 8 درصد بود. برای PET، بهترین نتایج در غلظت 20 درصد با R² و NRMSE به ترتیب برابر 94/0 و 38/2 درصد به‌دست آمد. در غلظت ۳۰ درصد، عملکرد مدل کاهش یافت، به‌طوری‌که مقادیر R² و NRMSE به ترتیب به 03/0 و 40/7 درصد رسید. در مجموع، منسوج BC به دلیل ساختار متخلخل خود، بیشترین ظرفیت جذب و بهترین تطابق با داده‌های تجربی را داشت. نمودار تیلور نیز برتری مدل برای PET و BC نسبت به PP را تأیید کرد. نمودار تیلور نشان داد که برای منسوج‌های BC و PET در غلظت‌های 10 و 20 درصد، ضریب همبستگی بیش از 9/0 و RMSE پایین بود، اما برای PP در 30 درصد، ضریب همبستگی حدود 7/0 و RMSE بالاتر گزارش شد که بیانگر کاهش دقت مدل در غلظت بالا است. این یافته‌ها می‌توانند در طراحی فیلترهای نوین جذب نفت کاربرد مؤثری داشته باشند.

چکیده کشت‌های گلخانه‌ای با داشتن ضریب بهره‌وری مناسب، به عنوان گزینه برتر برای افزایش ضریب امنیت غذایی در دنیا مطرح شده و مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این پروژهش به منظور برآورد آب مورد نیاز سامانه‌های گلخانه‌ای (تبخیر و تعرق و سامانه‌های سرمایشی فن و پد) برای تولید محصولات فلفل‌ دلمه‌ای و گوجه‌فرنگی در مراحل مختلف فصل رشد، در شهرستان شهرکرد اجرا گردید. آزمایش در سه تکرار برای هر محصول انجام و پارامترهای، حجم آب اضافه شده و زهکشی شده از هر گلدان‌ و لایسیمتر چمن، تبخیر از تشت تبخیر، دما و رطوبت‌های لحظه‌ای، حداکثر و حداقل داخل و بیرون از گلخانه اندازه‌گیری شد. میزان آب مورد نیاز هر گلدان و لایسیمتر چمن از روش بیلان آبی محاسبه گردید. محصول فلفل‌ دلمه‌ای و گوجه‌فرنگی بصورت جداگانه، در داخل دو گلخانه، طی دو فصل کشت، مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد، میانگین مصرف آب فلفل‌ دلمه‌ای در مدت زمان اجرای پروژه (342 روز)، معادل 4993 مترمکعب در هکتار، متوسط عملکرد 115634 کیلوگرم در هکتار و شاخص بهره‌وری مصرف آب 16/23 کیلوگرم بر مترمکعب است. حجم آب مصرفی گوجه‌فرنگی رقم کوئین (166 روز) 2844 متر مکعب در هکتار با عملکرد 89191 کیلوگرم در هکتار بود. و شاخص کارآیی مصرف آب معادل 36/31 کیلوگرم بر مترمکعب به‌دست آمد. همچنین میزان آب مصرفی گوجه‌فرنگی در داخل گلخانه نسبت به چمن (گیاه مرجع) 1/52 درصد و نسبت به میزان تبخیر از تشت تبخیر (داخل گلخانه) 31/58 درصد به‌دست آمد.