علوم و مهندسی آبیاری
سال:1393 | دوره:37 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

برای دستیابی به افزایش عملکرد، شناخت عمیق عوامل محیطی جهت حفظ یا افزایش بهره دهی و پایداری سیستم های کشاورزی ضرروی است و این مهم عملی نخواهد شد مگر آنکه سیستم پیچیده گیاه و نوع پاسخگوئی آن به نهاده ها و شرایط محیطی تا اندازه زیادی شناخته شود. از روش های نوین کشاورزی که در امر تحقیق، مدیریت، بهینه کردن بهره وری، شناخت کامل سیستم و تدوین یک استاندارد دقیق برای آن بسیار موثر است، بهره گیری از مدل های مختلف می باشد. به منظور شبیه سازی رطوبت خاک تحت شرایط مختلف آبی، تحقیقی در مزرعه مرکز تحقیقات کشاورزی اهواز در سال زراعی 85-1384بر روی گیاه گندم با سه تیمار آبیاری I 1 (بدون تنش آبی)،  I2(قطع آبیاری در مرحله ظهور سنبله) و I3 (قطع آبیاری در مرحله شیری شدن دانه) و پنج سطح نیتروژن با مقادیر N1 (بدون مصرف کود نیتروژن)N2=، 80=N3، 120=N4، 160= N5کیلوگرم در هکتار انجام شد. برای شبیه سازی رطوبت در خاک از مدل HYDRUS-1D استفاده گردید. نتایج تحلیل حساسیت مدل نشان داد که مدل نسبت به ضریب رطوبتی خاک در حالت اشباع (qs) بیش از دیگر ضرایب حساس است و با تغییر جزئی مقادیر این ضریب تغییرات به سزایی در خروجی های مدل مشاهده شد. کمترین تاثیر مربوط به ضرایب a، I و qr بود. همچنین نتایج آزمایش نشان داد مدل مقدار رطوبت را کمتر از واقعیت برآورد می کند. مقدار کارایی مدل که نشان دهنده کیفیت و چگونگی برازش داده های مشاهده ای و برآورد شده می باشد بین 0.67 تا 0.90 متغیر بود که این نشان دهنده کارایی بالای مدل در شبیه سازی رطوبت است.

پل ها از جمله مهمترین سازه های هیدرولیکی هستند که آب شستگی موضعی اطراف پایه های آن ها در طول جریان های سیلابی یکی از عوامل تهدید پایداری آن ها به شمار می آید. بنابراین طراحی پایه ای که بتواند در شرایط بحرانی مقاومت نماید به گونه ای که توجیه اقتصادی نیز به دنبال داشته باشد به تحقیقات گسترده ای نیاز دارد. یکی از روش های اقتصادی جدید مطرح شده در کنترل آب شستگی پایه پل ها استفاده از کابل پیچیده شده به دور پایه می باشد. در مطالعه حاضر تاثیر زاویه پیچش کابل به دور پایه و تاثیر قطر کابل درکنترل و کاهش آب شستگی بررسی و با نتایج دیگر محققین مورد مقایسه قرار گرفت. علاوه بر آن استفاده از شیارکه به صورت حلزونی به دور پایه پیچیده شده است به عنوان یک روش جدید در کنترل آب شستگی پیشنهاد شده و عملکرد آن با کابل مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش قطر کابل و کاهش زاویه پیچش، میزان آب شستگی کاهش می یابد، بیشترین میزان کاهش آب شستگی برای پایه محافظت شده با کابل برابر 13 درصد و 17 درصد به ترتیب در جلو و پشت پایه به دست آمد. این در حالی است که شیار میزان آب شستگی را 17 درصد و 25 درصد به ترتیب در جلو و پشت پایه کاهش داد. بنابراین از مقایسه عملکرد کابل و شیار می توان اذعان داشت میزان عملکرد شیار در کاهش آبشستگی بیشتر می باشد.

در برخورد توده جریان غلیظ با توده سیال ساکن، جریان غلیظ به درون سیال ساکن نفوذ نموده و مکان غوطه وری ایجاد شده و عمق غوطه وری در بدو آن تشکیل می شود. با توجه به این که در محل غوطه وری مرز بین جریان غلیظ با سیال پیرامون مشخص می گردد، برآورد ارتفاع این نقطه از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این تحقیق پارامترهای هیدرولیکی جریان غلیظ و همچنین شیب بستر سیال ساکن که بر نقطه غوطه وری تاثیر گذار است، بررسی شده است. برای نیل به اهداف این تحقیق ابتدا یک مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران ساخته شد و آزمایش های مختلف در آن انجام گردید. در تمامی آزمایش ها ارتفاع غوطه وری در دبی های مختلف از جریان غلیظ و تفاوت چگالی 6، 9، 13 و 16 کیلوگرم بر مترمکعب برای سه شیب 8، 12 و 16 درصد اندازه گیری شد. سپس با استفاده از مدلریاضی Flow-3D ارتفاع نقطه غوطه وری برای شرایط آزمایشگاهی موجود شبیه سازی شد. بررسی مقایسه ای نشان داد که عمق غوطه وری برآورد شده با استفاده از Flow-3D نسبت به مقادیر اندازه گیری شده بیشتر بوده به گونه ای که به طور متوسط برای شیب 12 درصد مدل ریاضی حدود 30 درصد نتایج را بیشتر پیش بینی نموده و این در حالی است که برای کلیه شیب ها به طور متوسط نتایج حاصل از مدل، 27 درصد بیشتر از مقادیر اندازه گیری شده می باشد. همچنین بررسی های آماری انجام شده نشان داد که نسبت مقادیر اندازه گیری شده به مقادیر پیش بینی شده به طور متوسط در حدود 0.8 می باشد.

یکی از پتانسیل های مهم و در حال رشد در بسیاری از مناطق بزرگ شهری، کمبود زمین برای دفع زباله می باشد. سایت های دفن زباله ممکن است دارای اثرات منفی اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی باشند. بنابراین لازم است این مناطق با در نظر گرفتن مقررات و محدودیت های موجود انتخاب گردند. انتخاب عوامل مختلف منجر به ایجاد تنوع از لایه اطلاعاتی می گردد. لذا سیستم اطلاعات جغرافیایی با توجه به توانایی در مدیریت حجم عظیمی از داده ها با منابع مختلف برای این امر مناسب می باشد. هدف اصلی این تحقیق تعیین محل مناسب برای دفن زباله با تاثیر کمتر بر محیط زیست می باشد، لایه های اطلاعاتی و نقشه های مورد استفاده در این مطالعه شامل، نقشه های شیب، کاربری زمین، خاک، عمق آب زیرزمینی و لایه های مربوط به فاصله از مراکز تولید زباله (رامهرمز)، مراکز جمعیت (روستا)، منابع آب سطحی، منابع آب زیرزمینی (چاه، چشمه)، شبکه جاده ها می باشد. نتایج این تحقیق نشان داد که شرایط اعمال شده در روشفرآیند سلسله مراتبی، با توجه به عدم محدودیت های قطعی که در آن اعمال می شود، از عدم اطمینان کمتری برخوردار می باشد و مناطق مکان یابی شده نسبت به روش های مبتنی بر منطق ترکیب خطی وزنی فرآیند سلسله مراتبی فازی دارای تعداد پارامتر بیشتری می باشد. اما در بررسی ترکیب خطی-وزنی و فرآیند سلسله مراتبی فازی مشخص گردید که روش ترکیب خطی-وزنی علی رغم سادگی دارای معایبی می باشد، از جمله اینکه در این روش نسبت به فرآیند سلسله مراتبی فازی مناطق زیادی مکان یابی می گردند که ممکن است مناسب نباشد. منطق فرآیند سلسله مراتبی این قدرت را به تصمیم گیرنده می دهد که عوامل مهمتری را که از نظر کارشناسی وی مساله مکان یابی را بیشتر تحت تاثیر قرار می دهند با همان اهمیت در مساله قرار دهد. در اثر این برتری، نتیجه حاصل از مکان یابی به روش فرآیند سلسله مراتبی فازی دارای قدرت تفکیک بهتری بین طیف های موجود می باشد.

در این مقاله نتایج اندازه گیری مولفه های سه بعدی سرعت جریان در اطراف تکیه گاه پل با و بدون نصب صفحه مستغرق ارائه شده است.مطالعات قبلی نشان داده است که نصب صفحه مستغرق در گوشه بالادست تکیه گاه با زاویه 40درجه می تواند کاهش دهنده عمق آبشستگی در اطراف تکیه گاه باشدترسیم بردارهای افقی سرعت در رقوم های مختلف نشان داد که نصب صفحه مستغرق باعث می شود تا خطوط جریان در لایه های پائینی از محل تکیه گاه دور شود و این امر باعث کاهش شدید تنش برشی موضعی اطراف تکیه گاه و در نتیجه کاهش عمق آبشستگی گردد. فشرده شدن خطوط جریان در لبه صفحه باعث افزایش تنش برشی موضعی در این مکان و در نتیجه افزایش عمق آبشستگی در اطراف صفحه می شود.مقایسه بردارهای سرعت در دو حالت بدون و با صفحه نشان داد که صفحه مستغرق بر خلاف صفحه غیر مستغرق، به استناد تحقیقات سایر محققین، باعث فشردگی خطوط جریان بیش از حد که تنگ شدگی اضافی در محل تکیه گاه بکند ایجاد نمی کند و تغییرات تراز اندازه گیری شده سطح آب بسیار جزئی و در جهت محافظه کارانه است.ترسیم بردار های مولفه عمودی سرعت نشان داد که مولفه عمودی رو به پائین از محدوده تکیه گاه در حالت بدون صفحه به لایه پائینی جریان در لبه صفحه منتقل شده است.

هدف این مطالعه مقایسه و واسنجی چهار روش مختلف تخمین تبخیر- تعرق گیاه مرجع مبتنی بر درجه حرارت هوا در مقیاس ماهانه در حوضه دریاچه ارومیه می باشد. روش های انتخاب شده شامل هارگریوز، تورنت وایت، بلانی کریدل و لیناکر بودند. برای این منظور از اطلاعات پارامترهای هواشناسی ده ایستگاه در دوره آماری 1986 تا 2010 استفاده شد. نتایج روش های مذکور با خروجی روش فائو پنمن-مانتیث مقایسه شدند. واسنجی روش ها در دو حالت متمایز انجام شد. در حالت اول تنها یک ضریب واسنجی برای ایستگاه ها تخمین زده شد. در حالت دوم ضریب واسنجی هر ایستگاه برای یکایک ماه های سال محاسبه شد. ارزیابی روش های مورد مطالعه با آماره های، RMSE، MBE و MAE انجام شد. میزان اثر بخشی عمل واسنجی روش ها با آماره ارزیابی شد. نتایج نشان داد که قبل از واسنجی نتایج روش های مختلف اختلاف زیادی با روش فائو پنمن-مانتیث داشت و واسنجی روش ها در عملکرد آنها بهبود قابل ملاحظه ای ایجاد کرد، همچنین نتایج نشان داد که واسنجی روش ها در حالت دوم بسیار مناسب تر از حالت اول است. برای حوضه مورد مطالعه قبل و بعد از واسنجی (درحالت اول) روش هارگریوز به عنوان بهترین روش شناخته شد. پس از هارگریوز روش های لیناکر و بلانی کریدل به ترتیب به عنوان روش های مناسب تخمین تبخیر- تعرق گیاه مرجع (پس از واسنجی در حالت اول) تشخیص داده شدند. روش تورنت وایت خطای زیادی داشته و برای تخمین تبخیر- تعرق گیاه مرجع در منطقه مورد مطالعه مناسب تشخیص داده نشد. بعد از واسنجی (در حالت دوم) روش لیناکر به عنوان بهترین روش برای تخمین تبخیر- تعرق گیاه مرجعدر حوضه دریاچه ارومیه شناخته شد. روش های هارگریوز، بلانی کریدل و تورنت وایت به ترتیب در رده های دوم تا چهارم قرار گرفتند.

با توجه به نیاز روز افزون جوامع بشری به منابع آب زیرزمینی به ویژه در مناطق خشک، حفاظت و جلوگیری از آلودگی این منابع امری ضروری می باشد. ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی نقش حیاتی در حفاظت و بهره برداری از این منابع دارد. یکی از متداول ترین مدل های ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی، مدل دراستیک است. سلیقه ای بودن نرخ بندی پارامترهای به کار رفته در این مدل، مشکل اصلی آن به شمار می رود. در مطالعه حاضر، وزن دهی پارامترهای مدل دراستیک با روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) اصلاح گردید. جهت تعیین مدل بهینه، ضریب همبستگی بین شاخص آسیب پذیری و غلظت نیترات آب زیرزمینی با استفاده از روش تحلیل رگرسیون خطی ساده محاسبه گردید. نتایج این تحلیل نشان داد که مدل دراستیک بهینه نسبت به مدل دراستیک نرمال از همبستگی بهتری با غلظت نیترات برخوردار می باشد. همچنین برای ارزیابی خطرپذیری آبخوان به آلودگی، پارامتر کاربری اراضی به پارامترهای قبلی افزوده و بدین ترتیب نقشه آسیب پذیری ویژه آبخوان تهیه گردید. نتایج حاصل نشان داد که حدود 65 درصد از آبخوان دشت اندیمشک از خطرپذیری آلودگی خیلی کم و 35 درصد مابقی، دارای خطرپذیری آلودگی کم می باشد.

تعیین خصوصیات هیدرولیکی خاک غیراشباع، در تشخیص و فهم بسیاری از فرآیندها بسیار مهم می باشد.ازآن جمله می توان به نفوذ رواناب، بارندگی، انتقال املاح، آلودگی ها و مواد غذایی در خاک و جذب املاح توسط ریشه گیاه اشاره نمود. به تازگی دستگاه نفوذسنج دیسک به عنوان یکی از رایج ترین ابزار اندازه گیری صحرایی خصوصیات هیدرولیکی سطحی خاک غیراشباع شناخته شده است. در این تحقیق، به منظور بررسی رابطه بین منحنی جذب و هدایت هیدرولیکی غیر اشباع خاک آزمایش های صحرایی در شش تکرار به فواصل یک متر از همدیگر در سه ناحیه (ناحیه اول با بافت سیلتی لوم و ناحیه دوم و سوم با بافت لوم) انجام گرفت. در کلیه تکرارها، سرعت های نفوذ پایدار در سطح خاک درپنج مکش متوالی 15، 10، 6، 3 و صفر سانتی متر اندازه گیری شد. سپس جهت تخمین ضریب جذب در همان مکش ها، از روش مشتق گیری (تحلیل ناپایدار) و تحلیل پایدار، استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که منحنی جذب )(S(h) ، همانند منحنی هدایت هیدرولیکی غیراشباع ((h)(k، از یک تابع نمایی تبعیت نموده و این فاکتور با مکش رابطه عکس دارد به طوری که با افزایش فشار (کاهش مکش)، میزان جذب افزایش می یابد. همچنین مشاهده شدکه روش تحلیل ناپایدار مقادیر جذب را در تمامی مکش ها بیشتر از روش تحلیل پایدار تخمین می زند و این تفاوت ها در مکش های 3- و صفر سانتی متر معنی دار است. نتایج این تحقیق بیانگر رابطه عکس فاکتور جذب خاک با پارامتر a و رابطه عکس پارامتر α با درجه استحکام و پایداری ساختمان خاک می باشد. هم چنین مشاهده شد که حساسیت فاکتور جذب به ساختمان خاک بیشتر از هدایت هیدرولیکی می باشد

پیش بینی دقیق جریان رودخانه با استفاده از مدل های رایج سری های زمانی، فیزیکی- مفهومی و رگرسیونی در مدیریت علمی منابع آب های سطحی اهمیت به سزایی دارد. در این مطالعه دبی جریان روزانه و ماهانه رودخانه باراندوزچای ارومیه در دوره آماری 88-1352، با استفاده از مدل های سری زمانی خطی آرما و غیرخطی دوخطی مدل سازی شد. برای بررسی ایستایی سری های جریان از آزمون ADF استفاده گردید. نتایج آین آزمون نشان داد که با حذف عوامل ناایستایی، سری های جریان رودخانه ایستا می شوند. برای بررسی شدت غیر خطی بودن سری های ماهانه و روزانه جریان از آزمون BDS استفاده شد. نتایج نشان داد که سری ماهانه جریان، خاصیت غیرخطی خفیفی دارد اما سری روزانه جریان به شدت غیر خطی می باشد. مدل های AR (8) و BL ( 8،0،1،1) مدل های منتخب جریان ماهانه بوده که ضریب همبستگی و جذر میانگین مربعات خطا در مدل خطی به ترتیب 0.906 و 2.892 مترمکعب در ثانیه و برای مدل غیرخطی 0.930 و 2.436 متر مکعب در ثانیه محاسبه گردیدند. برای جریان روزانه، مدل خطی AR (25) و مدل غیرخطی BL (25،0،1،1) انتخاب گردید که ضریب همبستگی و جذر میانگین مربعات خطا در مدل خطی به ترتیب برابر 0.873 و 4.116 متر مکعب در ثانیه و برای مدل غیرخطی معادل 0.923 و 3.085 متر مکعب در ثانیه به دست آمد. طبق نتایج حاصله، استفاده از مدل دوخطی در مقیاس روزانه سبب کاهش مقدار خطا به میزان 33 درصد شد و ضریب همبستگی را 5.7 درصد افزایش داد. افزایش دقت مدل دوخطی در مقایسه با مدل خطی به دلیل خاصیت غیرخطی شدید مقیاس روزانه می باشد.

حداقل جریان زیست محیطی در رودخانه سطح مطمئنی از حفاظت را برای محیط زیست وابسته به آب تهیه می کند. در کشور ما استفاده از روش هیدرولیکی محیط خیس شده می تواند گامی رو به جلو در این زمینه باشد. در این روش نحوه تشخیص نقطه بحرانی در منحنی دبی-محیط خیس شده همچنان با ابهاماتی رو به رو است. در این زمینه روش های شیب، انحنا و نقطه ایده آل توسط محققین مختلف ارائه شده است. در مقاله حاضر ضمن بیان روش محیط خیس شده، جریان زیست محیطی رودخانه بشار با استفاده از پارامترهای هیدرولیکی محاسبه گردید. متوسط نتایج روش های شیب، انحنا و نقطه ایده آل به ترتیب معادل 23 درصد، 8.4 درصد و 20.6 درصد متوسط جریان سالانه رودخانه است. نتایج روش های شیب و نقطه ایده آل در محدوده قابل قبول حاصل از نتایج کار تنانت قرار گرفتند ولی روش نقطه ایده آل به دلیل استفاده مستقیم از نقاط نمودار و سرعت بیشتر در محاسبات به عنوان روش برتر انتخاب شد.

یکی از روش های تعیین تبخیر و تعرق روش سطح شار صفر است که بر اساس رطوبت و مکش موجود در خاک، تبخیر و تعرق را تخمین می زند. از این روش در اندازه گیری و تخمین مقدار تبخیر، تبخیر و تعرق و تغذیه آب زیرزمینی استفاده می شود. در این تحقیق که در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد، از انواع مالچ های چوبی، سنگی و تراشه های لاستیکی با ضخامت های 2.5 و 5 سانتی متر در مقایسه با چمن و خاک بدون پوشش به منظور تاثیر در میزان تبخیر و تعرق از پروفیل خاک توسط مدل مزرعه ای سطح شار صفر، به صورت طرح فاکتوریل (38) در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی که فاکتور اول شامل انواع مالچ، چمن و تیمار بدون پوشش و فاکتور دوم عمق خاک بود استفاده شد. مدت انجام آزمایش های مزرعه ای 44 روز بود و همچنین نتایج روش مذکور در مقایسه با مدل های کامپیوتری Ref-ET و OPTIWAT مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد عمقی که سطح شار صفر در آن تشکیل می گردد در حضور مالچ های مختلف متفاوت است. بیشترین عمق سطح شار صفر در کرت بدون پوشش در 38 سانتی متری از سطح خاک و کمترین عمق در 32 سانتی متری از سطح خاک در کرتی تشکیل گردید که پوشش سنگی به ضخامت پنج سانتی متر داشت. طبق معادله های روش سطح شار صفر، در طول آزمایش، کرتی که بدون پوشش بود بیشترین میزان تبخیر و تعرق (178 میلی متر) را داشت و پس از آن به ترتیب چمن، مالچ چوبی به ضخامت 5 سانتی متر، مالچ لاستیکی به ضخامت 5 سانتی متر، مالچ لاستیکی به ضخامت 2.5 سانتی متر، مالچ سنگی به ضخامت 2.5 سانتی متر، مالچ چوبی به ضخامت 2.5 سانتی متر و مالچ سنگی به ضخامت 5 سانتی متر بیشترین میزان تبخیر و تعرق را داشتند. نتایج مقایسه روش سطح شار صفر با دو مدل Ref-ET و OPTIWAT نیز نشان داد که مقدار تبخیر و تعرق به دست آمده در کرت بدون پوشش توسط روش سطح شار صفر (178 میلی متر) که در آن از پارامترهای خاک استفاده شده، با نتایج مدل های Ref-ET و OPTIWAT که از پارامترهای هواشناسی در آنها استفاده گردیده، تفاوت دارد. در مدل Ref-ET میزان تبخیر و تعرق به دست آمده توسط روش بلانی- کریدل اصلاح شده (159 میلی متر) و در مدل OPTIWAT روش جنسن- هیز اصلاح شده (161.4 میلی متر) نزدیک ترین مقدار به تبخیر و تعرق محاسبه شده توسط روش سطح شار صفر را داشتند.

در این تحقیق پرش اسکی نوع مثلثی که دارای ماهیتی مشابه سرریزهای جامی شکل، ولی با هندسه متفاوت است، مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا عملکرد هیدرولیکی سرریز با باکت مثلثی شکل به جای باکت دایره ای، از نظر میزان اتلاف انرژی جنبشی مورد مقایسه قرار گرفت. برای نیل به اهداف این تحقیق، یک مدل فیزیکی از سرریز اوجی در آزمایشگاه مدل های فیزیکی هیدرولیکی ساخته شد و در چهار دبی و به دنبال آن در اعداد فرود مختلف آزمایش ها انجام شد. همچنین برای هر دبی، 3 عمق پایاب به کار گرفته شد، به طوری که، در هر حالت پرتاب کننده دایره ای و مثلثی با زوایای مختلف منظور گردید. نتایج نشان داد که در حالت مقایسه کلی عملکرد پرتاب کننده مثلثی 45 درجه به طور قابل توجهی در استهلاک انرژی بهتر از پرتاب کننده جامی می باشد، به طور مثال، برای عدد فرود 3.13 در حالت جت آزاد این مقدار در پرتابه مثلثی و جامی به ترتیب 66.4 و 54.8 درصد می باشد. کمترین درصد استهلاک انرژی برای پرتاب کننده مثلثی با زاویه 22.5 درجه و بیشترین استهلاک انرژی در پرتاب کننده مثلثی با زاویه 45 درجه و طول دسترسی 7 سانتی متر می باشد. در حالت مثلثی شکستگی خطوط جریان در برخورد با شیب مثلث رخ داده و این در حالی است که برای حالت معمولی این شکستگی به مراتب کمتر است. در نهایت با توجه به هندسه و اجرای راحت تر پرتاب کننده های مثلثی و عملکرد بهتر آن در میزان استهلاک انرژی استفاده از این نوع پرتاب کننده توصیه می شود.