علوم مهندسی و آبیاری (مجله علمی کشاورزی)
سال:1393 | دوره:37 | شماره:2

تاکنون مطالعات زیادی در خصوص شناخت مکانیسم آبشستگی اطراف سازه های هیدرولیکی به خصوص پل ها انجام شده و روش هایی نیز جهت کنترل یا کاهش آبشستگی در اطراف آن ها مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته اند. در زمینه آبشستگی اطراف پل ها تمرکز تحقیقات بیشتر بر روی پایه بوده است تا تکیه گاه، در حالی که بررسی آمار موجود بر روی شکست پل ها نشان می دهد که بیشتر مشکلات، مربوط به تکیه گاه بوده و در نتیجه هزینه های بیشتری نیز در این بخش صرف شده است. یکی از روش های کاهش آبشستگی اطراف تکیه گاهاستفاده از طوقه است. طوقه صفحه ای تخت با ضخامت کم است که در اطراف پایه یا تکیه گاهنصب می شود. در تحقیق حاضر با انجام 93 آزمایش تاثیر ابعاد مختلف طوقه های متقارن و نامتقارن بر روی کاهش آبشستگی در اطراف تکیه گاه پل بررسی شد، علاوه بر این عملکرد آن ها نیز مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش ابعاد هر دو نوع طوقه، بر عملکرد آن ها افزوده می شود. با مقایسه دو نوع طوقه مشخص شد که اگر عرض طوقه نامتقارن در بالادست نسبت به عرض آن در پایین دست تکیه گاه بزرگ تر باشد، نسبت به طوقه متقارن هم مساحت خود از عملکرد بهتری برخوردار خواهد بود. هم چنین تاثیر تراز نصب طوقه در حالت متقارن نیز مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاکی از عملکرد بهتر طوقه های زیر بستر نسبت به طوقه های روی بستر و بالاتر از بستر بود.

روش پرمامترگلف یک روش ساده اندازه گیری هدایت هیدرولیکی اشباع خاک بوده و در عین حال از پایه تئوری بسیار قوی برخوردار است با این حال تنها مشکل این روش، در آزمایشات دو عمقی می باشد که به علت ناهمگونی در حل معادلات، باعث ایجاد جواب های منفی و پوچ در بعضی از مقادیر K fs می گردد، که این مشکل هم با آنالیزهای تک عمقی دستگاه گلف قابل حل است. این مطالعه بر مبنای نتایج به دست آمده حاصل از آنالیزهای تک عمقی روش گلف و آنالیز چند عمقی و مقایسه آن ها با نتایج حاصل از روش چاهک معکوس در سه عمق مختلف می باشد.در این تحقیق همچنین تغییرات عمقی هدایت هیدرولیکی خاک با هر دو روش چاهک معکوس و پرمامترگلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. آزمایش ها در 30 چاهک و در سه عمق مختلف 60، 90 و 120 انجام شد و همزمان با حفر چاهک ها نمونه برداری از محل حفر چاهک ها جهت انجام آزمایش های شناسایی انجام شد. نتایج آزمایشات نشان داد که آنالیزهای پرمامتر گلف مقدار هدایت هیدرولیکی را به میزان 3 برابر در عمق 60 سانتی متر و 5 برابر در اعماق 90 و 120 سانتی متری کمتر از نتایج به دست آمده از روش چاهک معکوس محاسبه می کند. در میان آنالیزهای مختلف پرمامترگلف، آنالیز لاپلاس بزرگ ترین مقادیر را به دست می دهد و نتایج به دست آمده از آنالیز رگرسیون پایه ای ریچاردز دارای کم ترین میزان تغییرات بوده و به آنالیز دو عمقی بسیار نزدیک است. در اراضی مورد مطالعه تغییرات هدایت هیدرولیکی با عمق روندی نزولی دارد. اما این تغییرات ثابت نبوده و گرادیان این تغییرات نیز با افزایش عمق کاهش می یابد.

فعالیت های انسانی و رخدادهای طبیعی سبب تغییر در نرخ دبی جریان و غلظت رسوب در رودخانه ها می گردند. رودخانه ها به طور طبیعی نسبت به این تغییرات واکنش نشان می دهند تا خود را با شرایط تحمیلی جدید به تعادل برسانند. معمولا این تطابق تا آنجا پیش می رود که رودخانه به تعادل دینامیکی برسد. در این تحقیق سعی شده است تا با انجام یک مطالعه آزمایشگاهی، اثر غلظت رسوب بر نرخ تعادل آبراهه های ماسه ای بررسی شود. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که به ازای یک نرخ رسوب ثابت، ابعاد عمق پایدار متناظر با افزایش دبی جریان، افزایش یافته است در حالی که نرخ تغییرات عرض آبراهه آهنگ کندتری نسبت به نرخ تغییرات عمق دارد، همچنین به ازای یک دبی ثابت با افزایش نرخ رسوب تزریق شده، ابعاد عمق پایدار آبراهه کاهش و متناظر با آن عرض پایدار آبراهه افزایش یافته است.

تغییر خصوصیات فیزیکی خاک در قسمت های مختلف در طول جویچه طی فصل رشد باعث ایجاد تغییر در نفوذ پایه خاک و به دنبال آن شاخص های عملکرد آبیاری جویچه ای می گردد. هدف تحقیق حاضر بررسی این موضوع می باشد که آیا تغییرات نفوذ پایه در طول جویچه راندمان های یکنواختی توزیع، کاربرد، رواناب سطحی و تلفات عمقی آب را تغییر می دهد؟ به همین منظور در مزرعه ARC2-7 کشت و صنعت امیرکبیر، تعداد دو جویچه به طول های 140 و عرض های 1.83 متر با بافت شنی رسی سیلتی مورد مطالعه قرار گرفت. برای رسیدن به اهداف تحقیق ابتدا جویچه اول (جویچه متغیر) به چهار قطعه 35 متری تقسیم شد و نفوذ پایه به روش ورودی-خروجی برای هر قطعه به صورت جداگانه محاسبه گردید تا توسط مدل صفحه گسترده، که با استفاده از فن واریانس تغییرات نفوذپذیری در طول جویچه را در محاسبات راندمان ها اعمال می کند، راندمان ها آبیاری ذکر شده در بالا به دست آیند. سپس در جویچه دوم (جویچه یکنواخت) راندمان های آبیاری به صورت مرسوم محاسبه شد و با راندمان های به دست آمده در جویچه متغیر برای تعداد هفت نوبت آبیاری طی دوره رشد گیاه نیشکر مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد در صورت اعمال تغییرات نفوذ پایه درمحاسبه راندمان های آبیاری، راندمان یکنواختی توزیع بیشترین تغییر را نسبت به بقیه راندمان ها از خود نشان می دهد. به طوری که با اعمال ضریب تغییرات نفوذ پایه (0.28= (CVf0برای جویچه متغیر در مدل، راندمان یکنواختی توزیع در حدود 33 درصد نسبت به جویچه یکنواخت کاهش نشان داد. در حالی که به ازای ضریب تغییرات مذکور راندمان کاربرد آب 6 درصد کاهش و تلفات عمقی آب 26 درصد افزایش یافت و تغییرات رواناب سطحی نزدیک به صفر بود.

در این تحقیق برای بررسی تاثیر عرض های مختلف مانع و فاصله های مختلف بین ردیف های موانع بر میزان استهلاک انرژی سازه، پس از شناخت پارامترهای موثر، با ساخت مدل فیزیکی موانع در سه عرض مختلف {7.5، 11.25 و 15 سانتی متر} و قرار گیری آنها در سه فاصله {15، 22.5 و 30 سانتی متر} بر روی بستر دراپ در سه شیب مختلف دراپ {21.8، 25.6 و 35 درجه} و سپس انجام 120 آزمایش مختلف با دبی های بین 15 تا 30 لیتر بر ثانیه، میزان استهلاک انرژی سازه در این نوع دراپ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزایش مشترک عرض و فاصله میزان استهلاک انرژی را افزایش می دهد، همچنین نتایج حاوی این نکته است که به طور کلی شیب 25.6 درجه حداکثر و شیب 35 درجه حداقل میزان افت را در محدوده آزمایش های این تحقیق دارا می باشند، همچنین مدلی که دارای بزرگ ترین عرض و فاصله روی شیب 25.6 درجه می باشد دارای بیشترین استهلاک انرژی نسبت به سایر مدل ها می باشد.

شبکه آبیاری و زهکشی مارون در جنوب شرق استان خوزستان واقع شده و در بیشتر بخشها دارای خاک های گچی است. در این تحقیق با توجه به تخریب های موجود در شبکه که در اثر زیرشویی و انحلال خاک رخ داده بود از محل های تخریب شده نمونه برداری گردید. با توجه به آزمایش های متعدد فیزیکی، شیمیایی و مقاومتی خاک، مشخص شد عمده ترین عوامل تخریب ناشی از شرایط ژئوتکنیکی خاکریز کانالها نظیر تورم و وجود املاحی نظیر گچ یا ماسه در آن می باشد. در این تحقیق با در نظر گرفتن ویژگی های آهک، از این ماده جهت بهسازی خاک مورد مطالعه، با عیارهای 50، 100 و 200 کیلوگرم در هر مترمکعب خاک استفاده و آزمایش تحکیم به منظور بررسی تاثیر آن بر خصوصیات مکانیکی و تحکیمی خاک رسی- گچی انجام گردید. نتایج به طور کلی نشان داد که تمام عیارهای ذکر شده در کاهش ضریب تحکیم خاک مورد مطالعه، تاثیر بسزایی داشته اند، به طوری که، در عیار 100 مشخص شد که ضریب تحکیم در بیشترین مقدار 50 برابر و در کمترین مقدار 4 برابر کاهش می یابد. به علاوه نتایج نشان داد که در عیار آهک 50 و 100 کیلوگرم در هر مترمکعب در اولین مرحله بارگذاری، زمان مورد نیاز برای 50 درصد تحکیم 26 برابر این زمان در نمونه شاهد خاک منطقه است. همچنین نتایج نشان داد که در عیار 50 کیلوگرم در هر مترمکعب، شاخص فشردگی، 180 برابر نسبت به نمونه شاهد کاهش یافته است. از طرفی، شاخص تورم پذیری در نمونه های بهسازی شده نیز از نمونه شاهد کمتر بدست آمد. در بیشترین میزان برای عیار آهک 50، این شاخص 7 برابر کاهش یافت.

امروزه خشکسالی و افزایش نیازآبی، منابع آب زیرزمینی را با چالش مواجه کرده است. از این رو نیاز به مدیریت بهینه منابع آب در این بخش اهمیت ویژه خود را نمایان می نماید. این تحقیق به منظور مدیریت بهره برداری از آبخوان دشت نورآباد در شرایط خشکسالی و با روش تفاضل محدود مدل سازی شده است. جهت تهیه مدل مفهومی دشت از لاگ زمین شناسی، چاه های مشاهده ای و اکتشافی، مقاطع زمین شناسی و هیدروگراف چاه استفاده و مدل تولید گردید، سپس وضعیت آبخوان برای مهر 1391 تا مهر 1393 پیش بینی شد. هیدروگراف پیش بینی دشت، افت سطح آب زیرزمینی را به میزان (1.55-) متر برای دو سال آینده نشان می دهد. اجرای مدل در شرایط خشکسالی، نشان داد سطح آب زیرزمینی به طور متوسط (2.05-) متر افت می کند که با کاهش 20 درصدی آبدهی چاه های بهره برداری این مقدار افت به (1.3-) متر کاهش می یابد و بیلان آبخوان به طور متوسط 3.5 میلیون متر مکعب بهبود پیدا می کند.

حوضچه های آرامش با بازشدگی ناگهانی از جمله سازه های مستهلک کننده انرژی است که با ایجاد پرش هیدرولیکی بخش مهمی از انرژی آب را با عمق مزدوج کمتر ولی با طول بیشتری مستهلک می کنند. این سازه ها در شبکه های آبیاری و زهکشی کاربرد فراوانی دارند. از طرفی چون زبری می تواند هم باعث کاهش عمق پایاب مورد نیاز و هم طول پرش گردد و میزان تاثیر این ترکیب تاکنون مورد مطالعه قرارنگرفته است، این تحقیق انجام شد. در این مطالعه با انجام آزمایش هائی در یک فلوم نسبتا بزرگ به عرض 0.8 و طول 12 متر تاثیر زبری های بستر بر مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش با واگرایی ناگهانی با نسبت بازشدگی 0.33 و در محدوده اعداد فرود بین 2 تا 10 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حوضچه آرامش واگرای ناگهانی زبر، باعث ایجاد پرش نامتقارن قوی تر نسبت به پرش واگرای صاف شده، عمق مزدوج را به طور متوسط به میزان 53 درصد کاهش و راندمان پرش را نسبت به پرش کلاسیک به طور متوسط به میزان 25درصد افزایش داد.

کاهش تلفات و افزایش راندمان آبیاری یکی از گام های اساسی در توسعه کشاورزی و افزایش بهره وری از منابع آب و خاک به حساب می آید. تحقیق حاضر درسال زراعی 1389 در سه دشت بروجن، خانمیرزا و شهرکرد با هدف ارزیابی سیستم آبیاری جویجه ای انجام گرفت. ارزیابی سیستم های آبیاری در مزارع تحت کشت گیاه سیب زمینی در دشت بروجن و ذرت در دشت های خانمیرزا و شهرکرد انجام گردید. نتایج نشان داد که متوسط راندمان های کاربرد، انتقال، کفایت و راندمان کل آبیاری در دشت بروجن به ترتیب، 49.27، 83.65، 98.22 و41.53  درصد، در دشت خانمیرزا، 55.41، 77.11، 60.2 و 41.58 درصد و در دشت شهرکرد، 61.41، 88.43، 84.24 و 54.67 درصد می باشد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که راندمان های کاربرد و کفایت سیستمهای آبیاری شیاری مزارع در این دشت ها درحد قابل قبول می باشند. همچنین پایین بودن راندمان انتقال باعث کاهش راندمان کل آبیاری شده است. استفاده از کانال های پوشش دار و ابنیه استاندارد برای مدیریت انتقال بهتر و کاربرد لوله های دریچه دار برای بهبود وضعیت توزیع جریان در سطح مزرعه می تواند مفید باشد.

رفتار رسوبات چسبنده به دلیل خاصیت فلوکوله شدن، به عوامل متعدد فیزیکی و شیمیائی وابسته است. دراین تحقیق، به منظور بررسی تاثیر شوری بر ته نشینی رسوبات چسبنده معلق آزمایش هایی در فلوم دوار انجام شد. رسوبات مورد استفاده متشکل از 63.2 درصد رس، 36.1 درصد سیلت و 0.7 درصد ماسه بود. پروفیل سرعت و تنش برشی جریان با استفاده از دستگاه سرعت سنج ADV اندازه گیری شد. مدت هر آزمایش  360دقیقه و زمان لازم برای رسیدن به غلظت تعادلی برای آزمایش های مختلف بین 40 دقیقه تا 2ساعت بود. نتایج نشان می داد که سطوح مختلف شوری تقریبا نقش یکسانی درمیزان ته نشینی رسوبات دارند و به طورکلی روند ته نشینی رسوبات را تحت تاثیر قرار می دهند. در تنش برشی بالا (N/m2 0.593) اعمال شوری در به تعادل رسیدن غلظت رسوبات معلق تاثیر ندارد و همانند آزمایش های انجام شده در آب غیر شور بین بستر و جریان حاوی رسوب به لحاظ ته نشین شدن رسوبات و جدا شدن رسوبات ته نشین شده از بستر تعادل به وجود آمد. اما در تنش برشی های پایین (N/m2  0.299و 0.109) تاثیر شوری بیشتر نمایان بود. همچنین نتایج نشان داد در فرآیند ته نشینی پارامتر غالب تنش برشی است و تاثیر املاح موجود در آب به دلیل خصوصیات الکتروشیمیایی در تنش های برشی کوچک نمایان گردیده است.

اکثر فرآیندهای مربوط به آب و خاک در مزرعه در وضعیت غیر اشباع صورت می گیرند. عوامل هیدرولیکی خاک را می توان با اندازه گیری رطوبت حجمی و بار فشار آب خاک در زمان های مختلف با روش معکوس برآورد کرد. از طرفی، اندازه گیری توام رطوبت حجمی و بار فشار آب خاک در مزرعه مشکل، وقت گیر و پرهزینه می باشد. در این مقاله، امکان برآورد عوامل هیدرولیکی خاک با اندازه گیری رطوبت حجمی و یا بار فشار آب خاک به تنهایی و یا اندازه گیری توام آن ها بررسی گردیده است. برای تعیین این امر، از مدل کامپیوتری ESHPIM2با روش معکوس استفاده شده است. در این مدل عوامل هیدرولیکی خاک با استفاده از الگوریتم ژنتیک و با حداقل نمودن تابع هدف بهینه می شوند. در این راستا، عوامل هیدرولیکی چهار سری از خاک های اراضی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیرازدر سه حالت ارزیابی گردیده است. در حالت اول از مدل ESHPIM2 با تابع هدف بر اساس اندازه گیری بار فشار آب خاک و در حالت دوم از مدل ESHPIM2 با تابع هدف بر اساس اندازه گیری رطوبت حجمی خاک استفاده شده است. همچنین در حالت سوم پارامترهای هیدرولیکی خاک با اندازه گیری توام رطوبت حجمی و بار فشار آب خاک برآورد گردیده اند. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که برای خاک های مورد مطالعه، با اندازه گیری بار فشار آب خاک جهت تعیین عوامل هیدرولیکی خاک با روش معکوس برای مدل ESHPIM2 نسبت به اندازه گیری رطوبت حجمی خاک به تنهایی و اندازه گیری توام رطوبت حجمی و بار فشار آب خاک، جواب های مناسب تری حاصل می گردد.

امواج ضربه ای عمدتا در هنگام عبور جریان فوق بحرانی در کانال های غیر منشوری به وجود می آیند. در تحقیق حاضر مقادیر ارتفاع و سرعت لحظه ای در نقاط مختلف امواج ضربه ای به ازای چهار عدد فرود مختلف در دو تبدیل با نسبت همگرایی ثابت و با زوایای همگرایی 7.6 و 21.3 درجه (مدل های یک و دو)، اندازه گیری شد. همچنین به منظور شبیه سازی سه بعدی از مدل های آشفتگی RNGk-e و RSM استفاده گردید. میانگین خطای نسبی محاسبه پروفیل سطح موج توسط مدل های آشفتگی مذکور به ازای عدد فرود 7 در مدل یک به ترتیب 1.82 درصد و 1.06 درصد و در مدل دو به ترتیب 3.46 درصد و 2.67 درصد بدست آمد. همچنین میانگین خطای نسبی محاسبه سرعت موج به ازای شرایط فوق در مدل یک به ترتیب 2.35 درصد و 1.44 درصد و در مدل دو به ترتیب  5.75درصد و 3.23 درصد حاصل شد. نتایج حاکی از آن بود که مدل آشفتگی RSM در شبیه سازی امواج ضربه ای عملکرد بهتری به همراه دارد.