پژوهش آب ایران

چکیده در این پژوهش کنترل ورود رسوب به آبگیر جانبی در حالت استفاده توأم صفحات مستغرق خمیده و آبشکن نفوذپذیر به‌صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. تأثیر آبشکن نفوذپذیر با زاویه ۹۰ و ۷۵ درجه نسبت به جهت جریان آب در سه طول و با انسداد ۱۵%، ۱۸% و ۲۳% عرض کانال اصلی در دو موقعیت ۲ و ۲.۱ برابر عرض دهانه آبگیر بالادست دهانه آبگیر در سه دبی انحراف ۱۵%، ۲۰% و ۲۶% بر تغییرات بستر، حداکثر عمق آب‌شستگی و درصد دبی آبگیری در کانال آبگیر بررسی شد. پس از انجام ۴۸ آزمایش با در نظر گرفتن آزمایش‌های شاهد با و بدون نصب صفحات، نتایج نشان داد وقتی آبشکن در موقعیت ۲.۱ برابر عرض دهانه آبگیر، بالادست ابتدای دهانه آبگیر جایگذاری شد، نسبت به زمان جاگذاری در موقعیت ۲ برابر عرض دهانه آبگیر، بالادست دهانه، نتایج بهتری در کاهش حداکثر عمق آب‌شستگی و افزایش مقدار دبی آبگیری مشاهده شد. همچنین در هر سه درصد انحراف، آبشکن با طول ۲۷ یعنی انسداد ۱۸% بهترین نتیجه را داشت. نتایج نشان داد آبشکن با زاویه ۷۵ درجه نسبت به جهت جریان، مؤثرتر از آبشکن قائم بوده است.

چکیده هیدروکربن‌های نفتی، از عمده‌ترین آلاینده‌های اکوسیستم آبی و خاکی در سراسر دنیا هستند. سازمان حفاظت محیط‌زیست آمریکا (EPA) این ماده را به‌عنوان یک ماده مضر با احتمال سرطان‌زایی بالا شناسایی کرده است. Polycyclic aromatic hydrocarbons از طریق نشت مخازن نگهداری نفت در مراکز پخش فرآورده‌های نفتی وارد محیط خاک و آب‌های زیرزمینی می‌شود که در نهایت آلودگی محیط‌زیست را به همراه خواهد داشت. از آن جایی که امروزه آلودگی آب به PAHs از جمله مشکلات زیست‌محیطی جدی است، در این پژوهش میزان جذب ‌PAHها با خاک بنتونیت، پودر تالک و رس به‌عنوان جاذب‌های طبیعی و ارزان قیمت با استفاده از دستگاه HPLC بررسی و سپس با توجه به نتایج حاصله و بهره‌گیری از ایزوترم‌های جذب فروندلیخ و لانگمویر، ضریب جذب و نیز حداکثر میزان جذب PAHs در جاذب‌ها تعیین شده است. نتایج آزمایش‌های انجام شده، نشان می‌دهد خاک بنتونیت پتانسیل بالایی در جذب PAHs دارد، به گونه‌ای که ضریب جذب (kd)و حداکثر میزان جذب PAHs در خاک بنتونیت به‌ترتیب 0.008 لیتر بر گرم0و 0.101 میلی‌گرم بر گرم هستند. همچنین در این پژوهش ضریب جذب برای خاک رس و پودر تالک به‌ترتیب 0.0028 لیتر بر گرم و 0.0023 لیتر بر گرم و حداکثر میزان جذب PAHs برای خاک رس و پودر تالک به‌ترتیب 0.042 و 0.003 میلی‌گرم بر گرم است.

چکیده در این پژوهش، تغییرات سطح آزاد و آشفتگی میدان جریان در کانال‌های مثلثی دارای سرریز جانبی با استفاده از نرم‌افزار FLOW-3D، طرح VOF و مدل آشفتگی RNG k-? شبیه‌سازی عددی می‌شود. در مقاله حاضر، الگوی جریان‌های متغیر مکانی با کاهش دبی در هر دو رژیم جریان زیربحرانی و فوق‌بحرانی برای کانال‌های مثلثی دارای سرریز جانبی مقایسه می‌گردد. مدل عددی حاضر، تغییرات سطح آزاد و انرژی مخصوص را با دقت قابل قبولی پیش‌بینی کرده است. در شرایط جریان زیربحرانی، عمق جریان از ابتدای سرریز به سمت انتهای آن با افزایش و در شرایط جریان فوق‌بحرانی با کاهش همراه است. برای هر دو رژیم زیربحرانی و فوق‌بحرانی، یک افت سطح آزاد در یک سوم ابتدایی دهانه سرریز و یک پرش سطحی در یک سوم انتهایی طول دهانه به وقوع پیوسته است. در امتداد پرش سطحی مذکور مقدار انرژی جنبشی افزایش و انرژی پتانسیل کاهش می‌یابد. بر اساس نتایج شبیه‌سازی، حداکثر سرعت طولی برای رژیم زیربحرانی در یک سوم ابتدایی طول دهانه تاج سرریز و برای جریان فوق‌بحرانی تقریباً در وسط دهانه سرریز جانبی اتفاق می‌افتد. در هر دو رژیم جریان زیربحرانی و فوق‌بحرانی، حداکثر سرعت عرضی در یک سوم انتهایی طول دهانه تاج سرریز جانبی رخ می‌دهد.

چکیده پساب‌های صنعتی، از نظر پیچیدگی و گوناگونی مواد سمی و آلاینده و دشواری پالایش، به مراتب چالش برانگیزتر از پساب‌های شهری‌اند که بسته به نوع صنایع، شامل فلزات سنگین مختلف و مواد شیمیایی آلی هستند و می‌توانند روی سلامتی اکوسیستم و انسان تأثیر بگذارند. هدف اصلی این مطالعه، استفاده از روش ساده و ارزان گیاه‌پالایی در جذب و حذف عناصر سنگین، سمی و خطرناک موجود در فاضلاب‌های صنعتی از جمله آرسنیک، جیوه و کروم، توسط گیاه علفی وتیور است. بدین منظور، تیمارها براساس طرح کاملاً تصادفی، در قالب هشت تیمار و چهار تکرار اجرا و آبیاری گیاه با درصدهای مختلف از پساب صنعتی و آب معمولی انجام شد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که بیشترین غلظت آرسنیک در خاک برابر 401.75, جیوه برابر 0.0190 و کروم برابر 0.6 میلی‌گرم بر کیلوگرم خاک خشک و کمترین غلظت آن برابر 3.5, جیوه 0.001 و کروم برابر 0.017 میلی‌گرم بر کیلوگرم خاک خشک, همچنین بیشترین و کمترین غلظت تجمع یافته در ریشه برای آرسنیک, جیوه و کروم به‌ترتیب برابر 85.68 و 0.62, 0.01 و 0.001 و 7.09 و 0.0005 میلی‌گرم بر کیلوگرم ماده خشک بودند. بیشترین و کمترین غلظت در اندام هوایی به‌ترتیب 4.19 و 0 میلی‌گرم بر کیلوگرم ماده خشک برای آرسنیک و 0.15 و 0.0006 میلی‌گرم بر کیلوگرم ماده خشک برای کروم مشاهده شد. تجمع جیوه در اندام هوایی بین تیمارها معنی‌دار نشدند.

چکیده وقوع تخلیه سریع مخزن برای پایداری سدهای خاکی خطر‌آفرین است و بی‌توجهی به آن سبب به آسیب‌دیدگی جدی سدهای خاکی ‌می‌شود. این عامل با ایجاد پتانسیل لغزش در شیب بالادست، زمینه ایجاد شکست در سدهای خاکی را فراهم می‌کند. در این پژوهش با استفاده از روش اجزای محدود (به کمک نرم‌افزارGeo Studio) که یکی از دقیق‌ترین و به روزترین روش‌ها برای تحلیل سدهای خاکی است به بررسی پایداری سدهای خاکی در حالت تخلیه سریع مخزن پرداخته شده است. بدین‌منظور مقطع عرضی سد شهرچای به‌صورت بررسی موردی برای انجام تحلیل‌ها انتخاب و با انجام تحلیل برگشتی مدل عددی با اطلاعات ابزار دقیق واسنجی و تحلیل شده است. در آنالیزهای انجام شده اثر تغییرات ضریب نفوذ‌پذیری هسته، سرعت تخلیه و همچنین تأثیر زهکش بالادست بر تغییرات نرخ افت آب در هسته ارزیابی شده و سطح آزاد آب در هسته در حالت‌های زیاد محاسبه و رسم شده است. با تحلیل حالت‌های مختلف تخلیه سریع مخزن با توابع متفاوت (تابع خطی، پله‌ای و غیرخطی چندسرعته)، مشخص شد تغییر تابع خطی تخلیه سریع مخزن به تابع پله‌ای سبب افزایش ضریب اطمینان پایداری شیب بالادست به میزان حدود 5 درصد می‌شود و تغییر تابع خطی به تابع غیرخطی چند سرعته سبب افزایش ضریب اطمینان پایداری شیب بالادست به میزان حدود 7 درصد می‌شود. همچنین مشاهده شد با جا‌نمایی زهکش در پوسته بالادست، ضریب اطمینان شیب بالادست به مقدار 7 تا 13 درصد افزایش می‌یابد.

چکیده پیش‌بینی جریان رودخانه‌ها و برآورد سیلاب آن‌ها از جمله مسائل مهم در ارتباط با پروژه‌های سیلاب، تولید انرژی برقابی و مسائل مربوط به تخصیص آب برای کشاورزی، صنعت و شرب است. در این پژوهش، تجزیه و تحلیل موجک به صورت ترکیب با شبکه عصبی مصنوعی برای شبیه‌سازی جریان رودخانه گاماسیاب در شهرستان نهاوند در دو مقیاس زمانی روزانه و ماهانه انجام شد. بدین‌منظور، سری زمانی اصلی با استفاده از تئوری موجک به چندین زیرسیگنال زمانی تجزیه شد، سپس این زیرسیگنال‌ها به‌عنوان داده‌های ورودی به شبکه عصبی مصنوعی برای شبیه‌سازی جریان استفاده و با نتایجی که از کاربرد شبکه عصبی مصنوعی به دست آمد، مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل ترکیبی شبکه عصبی مصنوعی- موجک عملکرد بهتری نسبت به مدل شبکه ‌عصبی ‌مصنوعی دارد. تجزیه سیگنال با موجک همبستگی میان داده‌های مشاهداتی و محاسباتی را نسبت به مدل شبکه عصبی مصنوعی افزایش می‌دهد، به طوری که در دوره روزانه حدود 3 درصد و در دوره ماهانه حدود 24 درصد سبب افزایش ضریب تعیین شده است. همچنین نتایج نشان داد که مدل ترکیبی در برآورد نقاط حدی عملکرد بهتری نسبت به مدل شبکه عصبی مصنوعی دارد.

چکیده مقدار کمبود رطوبت خاک یک پارامتر کلیدی در محاسبات نفوذ، تخمین منطقه اشباع دامنه و به دنبال آن تخمین جریان سطحی و زیر‌سطحی براساس دو مکانیسم هورتونی و دانی بلاک است. مدل هیدرولوژیکی TOPMODEL قابلیت اندازه‌گیری میزان کمبود رطوبت خاک تا حالت اشباع در هر نقطه از دامنه را دارد. پاسخ هیدرولوژیکی دامنه‌های حوضه آبخیز به شکل پلان (همگرا، موازی و واگرا) و انحنای دامنه (محدب، صاف و مقعر) بستگی دارد. در این پژوهش یک مدل TOPMODEL، به طوری که بتواند تأثیر هندسه و توپوگرافی دامنه‌ها را در محاسبات کمبود رطوبت دامنه‌ها در دامنه‌های مرکب در نظر بگیرد، ارائه شده است. نتایج پژوهش نشان داد، چنانچه دامنه مستطیلی صاف به‌عنوان مبنا در نظر گرفته شود، هندسه دامنه همگرای محدب بیشترین تاثیر و دامنه موازی مقعر، کمترین تأثیر را بر کمبود رطوبت خاک در بین دامنه‌های مرکب دارند. علاوه بر این، همگرایی بیش از واگرایی و تحدب بیش از تقعر بر تغییرات کمبود رطوبت خاک اثرگذار است.

چکیده آب‌گریزی خاک بر پیشروی جبهه رطوبتی و انتقال املاح در خاک مؤثر است. این پژوهش برای بررسی چگونگی پیشروی جبهه رطوبتی در خاک‌های آب‌گریز انجام شد. خاک مورد بررسی از منطقه‌ای در مجاورت تصفیه‌خانه فاضلاب فولادشهر که تحت تأثیر درجات مختلفی (25، 50،65 و 80 درصد) از لجن تصفیه‌خانه فاضلاب شهری قرار گرفت، برداشت شد. در حدود یک سال پس از آب‌گریز کردن خاک‌ها در اثر اضافه کردن میزان لجن‌های یادشده جبهه رطوبتی ناشی از آبیاری جویچه‌ای در آن‌ها تعیین شد. بدین منظور از یک محفظه شیشه‌ای با ابعاد 70×50×6 سانتی‌متر استفاده و عمقی به ارتفاع 5 سانتی‌متر آب با استفاده از دستگاه ماریوت روی سطح جویچه قرار داده شد. سپس پیشروی جبهه رطوبتی در زمان‌های مختلف اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که در اثر افزایش آب‌گریزی در خاک، الگوی رطوبتی نیز نامنظم‌تر شد. با افزایش تخلخل خاک تأثیر آب‌گریزی ناشی از لجن بر نفوذپذیری کاهش یافت. اگرچه شدت نفوذ آب به خاک آب‌گریز با گذشت زمان کاهش یافت اما تفاوت شدت نفوذ اولیه و نهایی بسیار کم بود. در تیمار آبدوست (بدون افزودن لجن- شاهد) همواره هدایت هیدرولیکی اشباع کمتر یا مساوی شدت نفوذ آب به خاک بود اما در تیمارهای آب‌گریز به‌دلیل حبس هوا در حین نفوذ آب به داخل خاک، هدایت هیدرولیکی اشباع بزرگ‌تر از شدت نفوذ آب به خاک به ‌دست آمد.

چکیده مصالح سنگدانه‌ای، از مصالح پرکاربرد در ساخت سازه‌های آبی بوده و به‌دلیل هزینه کم و سازگار بودن با محیط‌زیست، معمولاً مورد استفاده مهندسان و طراحان سازه‌های آبی، قرار می‌گیرد. این نوع مصالح اغلب در بدنه سد‌های سنگریزه‌ای برای کاهش آثار سیلاب در پایین‌دست رودخانه‌ها و زه‌کش‌های سنگی استفاده می‌شود. در این پژوهش، با استفاده از دو قطر سنگدانه و چهار دبی عبوری و دو طول محیط متخلخل، اقدام به به برداشت پروفیل‌های طولی جریان به‌صورت آزمایشگاهی شد. سپس با استفاده از معادله جریان متغیر تدریجی در کانال‌های روباز و روش‌های عددی اویلر، اویلر اصلاح و رانگ کوتا مرتبه 4 اقدام به مدل‌سازی پروفیل طولی جریان و مقایسه با داده‌های آزمایشگاهی برداشت شده گردید. در این پژوهش، از معادله سرعت منفذی ویلکینز برای محاسبه شیب خط انرژی در حل معادله متغیر تدریجی استفاده گردید. در نهایت مشاهده شد که روش رانگ کوتا مرتبه 4 که با دقت مرتبه 4، نسبت به دو روش دیگر، تخمین بهتری با متوسط R2 برابر با 0.9 و RMSE برابر با 1.19 سانتی‌متر برای تخمین پروفیل طولی جریان ارائه داد. علاوه بر این، سایر پارامتر‌های آماری همانند شاخص حداکثر خطا، میانگین قدر مطلق خطا، ضریب باقی‌مانده جرمی و شاخص کفایت نیز برای هر سه روش محاسبه و مشاهده شد که پارامتر‌های آماری مربوط به روش رانگ کوتا مرتبه 4 دارای مقادیر بهتری نسبت به دو روش دیگر بود.

چکیده بازسازی داده‌های بارش، از اقدامات لازم پیش از پیش‌بینی سیلاب‌ها است.گام نخست در پیش‌بینی سیلاب، پیش‌بینی میزان بارش می‌باشد. پیش‌بینی بارش در یک ایستگاه نیازمند آمار و اطلاعات دقیق و طولانی مدت ازمقدار و توزیع زمانی بارندگی در آن ایستگاه است. در پژوهش حاضر از دو مدل هوشمند شبکه عصبی مصنوعی MLP با الگوریتم پس‌انتشار و ماشین بردار پشتیبان تحت تابع RBF برای بازسازی داده‌های بارش ماهانه چهار ایستگاه باران‌سنجی واقع در استان همدان، دردوره آماری 1370 تا 1389، استفاده شد. بدین منظور مشخصه‌های مدل SVM شامل ε، C و ϒ محاسبه شد. داده‌های ناقض ایستگاه هدف ابتدا به کمک داده‌های یک ایستگاه، سپس داده‌های دو ایستگاه و در نهایت داده‌های سه ایستگاه، بازسازی گردید. نتایج نشان دادکه با افزایش تعداد ایستگاه‌های دخیل در مرحله آموزش، عملکرد مدل‌ها بهبود می‌یابد. همچنین بر اساس نتایج حاصل شده، در بهترین حالت، مدل شبکه عصبی مصنوعی در بازسازی داده‌های بارش ماهانه و مدل ماشین بردار پشتیبان در بازسازی داده‌های بارش فصلی به‌ترتیب با مقدار خطای 12.33 و 18.82 میلی‌متر و ضریب تبیین 0.87 و 0.94 نسبت به مدل دیگر از عملکرد بهتری برخوردار بودند.