فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال هشتم شماره 1 (پیاپی 23، بهار و تابستان 1391)

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال هشتم شماره 1 (پیاپی 23، بهار و تابستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/05/17
  • تعداد عناوین: 9
|
  • نصرالله کلانتری، محمدحسین رحیمی، سعیده سامانی صفحه 1
    آبخوان آزاد اوان یکی از مخازن زیرزمینی قابل اطمینان در شمال غرب استان خوزستان است که با احداث سد کرخه و گسترش شبکه آبیاری تزریق آب به درون آن افزایش یافته است. این بررسی به منظور ارزیابی میزان بالا آمدگی سطح آب زیرزمینی، تعیین محدوده های در معرض خطر تبخیر و برآورد حجم آب ورودی از مخزن سد کرخه به آبخوان اوان صورت گرفته است. جهت بررسی تغییرات مکانی میزان بالا آمدگی سطح آب زیرزمینی، نقشه تغییرات سطح ایستابی در سال های قبل و بعد از آبگیری سد، و به منظور بررسی روند بالا آمدن سطح ایستابی، هیدروگراف پیزومترها ترسیم گردیده است. این بررسی ها نشان داد که بعد از بهره برداری از سد کرخه به طور متوسط تراز سطح آب زیرزمینی دشت حدود 5 متر بالا آمده و بیشترین مقدار آن در غرب و شمال غرب حدود 14 متر است. برای محاسبه میزان جریان ورودی از دریاچه سد کرخه به آبخوان دشت اوان از دو روش مقایسه کانال های جریان و بیلان شیمیایی استفاده شد که بر این اساس حجم آب ورودی به آبخوان دشت اوان از دریاچه سد کرخه با استفاده از هر دو روش یکسان و حدود 3/7 میلیون متر مکعب، برآورد گردید.
    کلیدواژگان: آبخوان اوان، سد کرخه، بالا آمدن سطح آب، بیلان شیمیایی
  • فاطمه فتحی، منصور زیبایی صفحه 10
    بهره برداری بی رویه از منابع آب های زیرزمینی به دلیل عدم موازنه میان کل برداشت و تغذیه منجر به کاهش سطح آب های زیرزمینی با نرخی سریعتر خواهد شد. به منظور برقراری تراز بین برداشت و تغذیه، راهکارهای عمده مشتمل بر تقویت مدیریت منابع آب های زیرزمینی، بکارگیری سیاستهای مدیریت تقاضا، بهبود راندمان آبیاری و افزایش عرضه آب می باشد. در این مطالعه با بهره گیری از روش برنامه ریزی آرمانی در جهت مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی، میزان انحراف از آرمان های کاهش در مصرف آب به اندازه 10، 20 و 30 درصد و رسیدن به سود ایده آل با وزن های مختلف ارائه گردید. اطلاعات لازم از طریق مصاحبه با 112 بهره بردار دشت فیروز آباد استان فارس در سال زراعی 86-87 جمع آوری شد. نتایج در سطح دشت نشان داد که پمپاژ سالانه آب های زیرزمینی با کنترل بهینه کمتر از پمپاژ کنونی آب با نرخ تنزیل کمتر از 18 درصد می باشد. بر اساس نتایج بدست آمده از برنامه ریزی آرمانی برای همه گروه های همگن درصد کاهش سود کمتر از درصد کاهش برداشت است. همچنین نتایج نشان داد که اتخاذ استراتژی های کم آبیاری و بکارگیری سیستم آبیاری بارانی منجر به کاهش برداشت از آب های زیرزمینی در مقایسه با شرایط کنونی می شود به طور مثال در حالتی که وزن یکسان به آب مصرفی و سود داده شود به آرمان کاهش مصرف آب به طور کامل می توان دست یافت. در این حالت محصولات با روش آبیاری بارانی همراه با استراتژی کم آبیاری در الگوی کشت حضور دارند. نهایتا اینکه نتایج مطالعه حاضر می تواند به کشاورزان در انتخاب الگوی کشت، استراتژی و روش آبیاری، به گونه ایکه درآمد زارعین و برداشت آب از سفره های زیرزمینی همزمان بهینه گردند، کمک نماید.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی آرمانی، راندمان آبیاری، استراتژی های کم آبیاری، الگوی کشت
  • محمد مهدی جوادیان زاده صفحه 20
    باغات سنتی قزوین با قدمتی طولانی نقشی با اهمیت در گذشته شهر قزوین داشته اند. ولیکن امروزه به علت دو مشکل عمده کمبود آب و توسعه شهر به سمت این باغات وضعیت چندان مناسبی ندارند. در این مقاله با استفاده از روش تحقیق در عملیات تلاش گردیده تا یک برنامه منسجم مدیریتی با دو سیاست محوری حیات بخشی باغات در افق کوتاه مدت و شکوفایی باغات در افق بلند مدت ارائه گردد. با استفاده از مدل بهینه سازی تهیه شده که بر مبنای برنامه ریزی خطی عمل می کند برنامه عمل سیاست گذاران در جهت نیل به توسعه پایدار در مجموعه باغات مشخص می شود. نتایج به دست آمده از این مدل نشان می دهد که در چارچوب سیاست های ذکر شده، توزیع آب و هزینه های مربوطه در کلیه مناطق باغات مورد مطالعه به صورتی عادلانه خواهد بود. همچنین راندمان آبیاری در مجموعه باغات از 33 درصد وضع موجود به 38 درصد در افق کوتاه مدت و 59 درصد در افق بلند مدت ارتقاء یافته است.
    کلیدواژگان: راندمان آبیاری، مدل بهینه سازی، تحقیق در عملیات، برنامه ریزی خطی
  • فروغ حمیدی زاده، نصرالله کلانتری، محمدرضا کشاورزی، عباس چرچی صفحه 30
    در منطقه شیرین بهار تاقدیس های شلار و چاله منار با پوشش آهک آسماری (km2160) به شدت تحت تاثیر فرآیندهای تکتونیکی قرار گرفته و منجر به توسعه قابل توجه اشکال ساختمانی همچون گسل، درزه و شکستگی شده است. رخنمون وسیع سنگ های کربناته، گسترش این ساختار ها و ویژگی های آب و هوایی مناسب (بارندگی سالانه mm 815)، شرایط خوبی را جهت ایجاد پدیده های کارستی در منطقه شیرین بهار فراهم کرده است. بررسی های ساختاری این منطقه نشان می دهد که علاوه بر گسل های بزرگ مقیاس، گسل های محلی نیز وجود دارد و تراکم درزه های طولی بیش از عرضی می باشد. در این تحقیق ویژگی های ساختاری و خصوصیات هیدروژئولوژیکی چشمه دره اناری با آبدهی حدود m3/sec 8/2 در منطقه شیرین بهار مورد بررسی قرار گرفته است. برای شناسایی ویژگی های هیدروژئولوژیکی چشمه دره اناری در دوره مطالعاتی از آنالیز هیدروگراف چشمه استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که رژیم جریان غالب آبخوان کارستی چشمه دره اناری، کانالی- انتشاری است و مساحت حوضه آبگیر این چشمه حدود 154 کیلومتر مربع برآورد می-شود.
    کلیدواژگان: سنگ آهک، سیمای ساختاری، کارست، چشمه، هیدروگراف
  • محمد خسروی، علی سلاجقه، محمد مهدوی صفحه 43
    به منظور بررسی دقت روش های رگرسیونی چاو و استوکاستیک برای برآورد دبی حداکثر سالیانه در منطقه البرز مرکزی با استفاده از آمار دبی های حداکثر روزانه اقدام به بازسازی دبی های حداکثر سالیانه شد. در این تحقیق از روش همبستگی برای بازسازی دبی های حداکثر سالیانه استفاده شد. پس از بررسی و تکمیل آمار، داده های 23 ایستگاه هیدرومتری موجود در منطقه با طول دوره آماری مشترک 20 ساله برای بررسی و تجزیه و تحلیل انتخاب شدند. روش بررسی به این ترتیب بود که داده های هر ایستگاه به سری های آماری 10، 15 و 20 ساله تقسیم شدند که در مجموع 414 سری آماری برای کل منطقه به دست آمدند. برای به دست آوردن بهترین توزیع آماری برای داده های موجود از نرم افزار 1HYFA استفاده و از روی بهترین توزیع آماری به دست آمده دبی های حداکثر در دوره بازگشت های 2، 5، 10، 15، 20، 25، 30، 50، 100، 500، 1000 ساله به دست آمدند. با استفاده از روش های رگرسیونی چاو و استوکاستیک هم در هر سری آماری دبی های با دوره بازگشت های مذکور به دست آمدند سپس نتایج این روش ها با استفاده از شاخص های آماری میانگین مربعات خطا 2(MSE) و میانگین قدر مطلق خطا 3(MBE) با نتایج توزیع های آماری مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان می داد که روش رگرسیونی چاو (گمبل اصلاح شده توسط چاو) در بیشتر دوره بازگشت های مورد بررسی نسبت به روش استوکاستیک برای برآورد دبی حداکثر سالیانه در البرز مرکزی روش بهتری می باشد. همچنین مقایسه برآوردهای روش های مورد مطالعه با توزیع های آماری برازش یافته به داده ها با استفاده از آزمون تجزیه واریانس و در سطح 5 درصد تفاوت معنی داری را نشان ندادند.
    کلیدواژگان: حداکثر دبی سالیانه، روش رگرسیونی چاو، روش استوکاستیک، سری های زمانی، منطقه البرزمرکزی
  • محسن سعیدی، حجت حسین زاده صفحه 51
    مسائل مربوط به طراحی بهینه احیای آبهای زیرزمینی بسیار پیچیده، غیرخطی و از نظر محاسباتی پر هزینه هستند. روش های فراکاوشی مختلفی برای طراحی بهینه این مسائل مورد استفاده قرار گرفته که نتایج مناسبی را به همراه داشته است، اما اکثر آنها از نظر زمان اجرای محاسبات بسیار پرهزینه بوده اند. در این تحقیق برای اولین بار از الگوریتم جامعه مورچگان برای حل مسائل تصفیه آلودگی آبهای زیرزمینی استفاده شده است و کارایی آن با الگوریتم ترکیبی نورد شبیه سازی شده و الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است. در مسئله موردی بررسی شده محل چاه ها و مقادیر تزریق و تخلیه از این نقاط، به عنوان متغیرهای تصمیم در نظر گرفته شده اند و شبیه سازی جریان کمی و کیفی آبهای زیرزمینی با استفاده از نرم افزار BIOPLUMEII انجام یافته است. با توجه به خصوصیات الگوریتم مورچه ها، با گسسته سازی مقادیر دبی های پمپاژ و تخلیه تعداد فراخوانی شبیه ساز به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا می کند. خطای ناشی از گسسته سازی متغیرهای تصمیم در حدود 8/1 درصد است و این در شرایطی است که کاهش زمان محاسبات و تعداد فراخوانی شبیه ساز در حدود 56 درصد است. با پیچیده تر شدن مشخصات آبخوان و گسترش ابعاد مسئله، کاهش زمان ناشی از این رویکرد اهمیت بیشتری خواهد داشت.
    کلیدواژگان: آبهای زیرزمینی، هاله آلودگی، احیای بیولوژیکی، الگوریتم جامعه مورچه ها
  • علی مهدوی، غلامرضا رخشنده رو صفحه 64
    موج ناشی از شکست سد پدیده ای است که در اثر رها شدن ناگهانی آب در یک آبراهه بوجود می آید. با هدف بررسی این موضوع از دیدگاهی عددی، در نوشتار پیش روی یک مدل حجم محدود مبتنی بر معادلات آب کم عمق ارائه می-گردد که در آن از الگوی عددی شار متوسط وزن دار برای تخمین شار بین سلولی استفاده شده است. این الگوی عددی دارای خاصیت تسخیر شوک بوده و برای شبیه سازی انتشار امواج بر روی بستر خشک به تمهید خاصی نیاز ندارد. با ارائه نیمرخ سطح آزاد جریان برای حالات مورد مطالعه، مراحل مختلف انتشار امواج مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. همچنین با طرح چندین آزمون محاسباتی و مقایسه نتایج عددی با حل تحلیلی و یا داده های موجود آزمایشگاهی، کارآیی مدل ارائه شده در شبیه سازی جریان ناماندگار ناشی از شکست سد به اثبات رسید.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، شکست سد، معادلات آب کم عمق، خاصیت تسخیر شوک، شار متوسط وزن دار
  • یادداشت فنی
  • امین شیروانی، سید محمد جعفر ناظم سادات صفحه 81
    برای گروه بندی بارش ماهانه ایران به نواحی همگن از تحلیل مولفه های اصلی و خوشه ایاستفاده شد. چنین گروه بندی به عنوان مرحله اول و مهم در پیش پردازش فرو مقیاس نمودن خروجی های مدل های عمومی جو در نظر گرفته می شود. داده های بارش ماهانه 42 ایستگاه همدیدی برای دوره 2003-1967 (37 ساله) تشکیل یک ماتریس 42 در 444 داد که به عنوان فایل ورودی تحلیل مولفه های اصلی بکار برده شد. با استفاده از تحلیل مولفه-های اصلی این ماتریس به یک ماتریس 42 در 33 که 96% از کل واریانس در سری های زمانی مشاهده شده را توجیه کرد، کاهش یافت. ماتریس کاهش یافته به عنوان فایل ورودی تحلیل خوشه ایاستفاده شد. نتایج نشان داد که کشور به شش ناحیه مختلف پهنه بندی می شود.
    کلیدواژگان: تحلیل مولفه های اصلی، تحلیل خوشه ای، بارش، ایران
  • مجید طایی سمیرمی، احمد فاتحی مرج، سیدخلاق میرنیا صفحه 86
    خشکسالی هیدروژئولوژیکی از جمله مخاطرات طبیعی است که به دلیل متاثر شدن سامانه آب زیرزمینی از خشکسالی بوجود می آید. در این خشکسالی ابتدا مقدار تغذیه تنزل یافته، سپس افت تراز سطح ایستابی و در نهایت کاهش و یا توقف تخلیه ناشی از رودخانه ها و چشمه ها را به دنبال دارد. در این تحقیق اثرات تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی بر توزیع زمانی و مکانی خشکسالی های هیدروژئولوژیکی دشت گربایگان با استفاده از شاخص حالت پیزومتریک (PSI) مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد، اثر بخشی سامانه پخش سیلاب در کاهش افت ناشی از خشکسالی ها تنها در سال های اولیه بوده به طوری که از 1376 تا سال 1387، محدوده واقع در پایین دست پروژه پخش سیلاب به تدریج متحمل خشکسالی های هیدروژئولوژیکی شدیدی شده است.
    کلیدواژگان: خشکسالی هیدروژئولوژیکی، تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی، شاخص حالت پیزومتریک
|
  • N. Klantari, M. H. Rahimi, S. Samani Page 1
    The Avan unconfined aquifer is one of the reliable groundwater storages in the west of Khuzestan province.The great Karkheh dam and the irrigation network development resulted in more water injection into the Avan aquifer. The purpose of this investigation is to evaluate uprising of groundwater table, to demarcate zones most affected by the water level and evaporation, and to estimate annual volume of water from the Karkheh dam storage into the Avan aquifer. In order to assess the spatial spreading of the groundwater level in different parts, pre- and post-dam water level maps were prepared. To understand the general trend of water level, unit hydrograph of the plain was also prepared. The collected results indicated that in average the water level risen about 5 meters and the most up coning was about 14 meters in the west and north. Two methods including flow channel and chemical balance was used to compute the flow input from the Karkheh dam into the aquifer. The annual water inflow from the Karkheh dam storage into the aquifer using the average data was 7.3 MCM.
    Keywords: Avan aquifer, Karkheh dam, Water level uprising, Chemical balance
  • F. Fathi, M. Zibaei Page 10
    Overexploitation of groundwater resources may result in lowering the groundwater table at a faster rate. In order to balance groundwater exploitation with recharge, the major remedial measures suggested are to strengthen groundwater management, to adopt water demand policies, to raise water use efficiency, and to increase water supply from other sources. The relationship between farmers’ income and the withdrawal was then examined using goal programming with 10, 20 and 30 percent deficit from water consumption target. The needed data were obtained from a random sampling. 112 farmers were chosen in the selected villages. The results at plain level showed that annual groundwater pumping; with optimal control is less than current groundwater pumping at discount rate less than 18 percent. The decrease percentage on benefit was less than that of the withdrawal for all representative farmers, based on the result obtained from goal programming. For example with the equal weight assigned to the water consumption and to the benefit objective, the water consumption target can be fully achieved. In this case products with deficit irrigation strategies and sprinkler irrigation method are used in the crop pattern. This study also revealed that the application of deficit irrigation strategies and sprinkler irrigation method lead to a decrease in extracting groundwater compared to the current status. Finally, the results can help farmers to choose crop pattern, irrigation strategies and irrigation method in such a way that both farmers’ income and withdrawal are simultaneously optimized.
    Keywords: Goal programming, Water efficiency, Deficit irrigation strategies, Crop pattern
  • M. M. Javadianzadeh Page 20
    Qazvin’s traditional gardens have had important roles in the history of Qazvin. But today because of two major problems, water shortage and city expansion, these gardens are in an improper situation. In this paper using the Operational Research method, it is tried to develop a management inclusive plan with two fundamental policies: gardens vitalize in a short-term horizon and gardens flourish in a long- term horizon. The action plans are determined for the policy makers in order to achieve sustainable development in the garden complex. According to the results of this study, in the framework of policies mentioned, water distribution andrelated expenses over the gardens would be fair. Also the irrigation efficiency in the garden complex would be improved from 33% in current situation to 38% in short-term horizon and 59% in long-term horizon.
    Keywords: Irrigation efficiency, Optimization model, Operational research, Linear programming
  • F. Hamidi Zadeh, N. Kalantari, M. Keshavarzi, A. Charchi Page 30
    In the study area Chaleh Monar and Shelar anticlines covered by the Asmari formation (160km2), are heavily affected by tectonic processes. As a result a variety of structural features such as fracture, folding and faulting has been developed. The extensive exposure of carbonate rocks and suitable climatic condition (815 mm annual rainfall) created good conditions for karst phenomena in the Shirin Behar area. The structural study indicated that in addition to large scale faults, local faults have been developed. Besides, thefracture’s longitudinal density is more than the lateral density. The aim of this study was to determine hydrogeological characteristics of the Dreh-e-Anari spring with discharge of 2.8 m3/s in Shirin Bahar area. To assess hydrogeological characteristics of the Dreh-e-Anari spring, spring’s hydrograph was analyzed. Analyses of the Darah-e- Anari recession curve showed that the dominant flow regime was conduitdiffuse. The catchment area of the spring was estimated to be about 154 km2.
    Keywords: Limestone, Structural features, Karst, Spring, hydrograph
  • M. Khosravi, A. Salajegheh, M. Mahdavi Page 43
    In this research the level of accuracy for Chow regression and stochastic methods is compared for estimating annual peak flood in central Alborz region. The annual peak flood data in this region were incomplete, and regression method was used for data completion. 23 gauge stations with 20 years common data were selected for the analysis. The observed data at each station was divided into time series of 10, 15 and 20 years preparing 414 time series of annual peak floods for the analysis. Using 7 important frequency distributions including, Normal, 2 parameters Log Normal, 3 parameters Log Normal, 2 parameters Gama, Pearson type 3, Log Pearson type 3, and Gumbel lthe probabilities were accounted for each of these time series. Then the best distribution was chosen and the annual peak floods for 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 50,100,500, and 1000 years return periods were estimated. Peak discharges for these return periods were estimated using chow’s regression and Stochastic methods, and then compared using probability indices such as, MSE and MBE. This research showed that Chow’s regression method gives better results for estimating annual peak flood in the central Alborz region.
    Keywords: Annual peak flood, Chow's regression method, Stochastic method, Time series, Central Alborz region
  • M. Saeedi, H. Hosseinzadeh Page 51
    Optimal groundwater bioremediation formulation are often complex, nonlinear, and involve intensive computations. Population-based optimization techniques allow solution of more complex nonlinear problems compared to the traditional gradient-based approaches, but computationally they are more intensive. For the first time, this study, proposed ant colony optimization (ACO) algorithm for groundwater bioremediation problems. Performance is compared to the hybrid genetic algorithm and simulated annealing. Rates of injection and extraction pumping and well locations are decision variables. The BIOPLUMEII is used as simulation model. Results showed the phenomenal capability of ACO algorithm in cutting calculation cost, in comparison to Hybrid simulated annealing and genetic algorithm, with a minor calculation error of 1.8%. Optimization results showed that ACO note worthily reduces computational time (56%) compared to the hybrid genetic algorithm and simulated annealing. ACO can be used as an alternative method for solving larger-scale groundwater remediation problems.
    Keywords: Groundwater, Contaminant plume, Bioremediation, Ant colony optimization
  • A. Mahdavi, G. R. Rakhshandehroo Page 64
    Dam break wave is a phenomenon resulting from sudden release of water in a channel. Aiming at a numerical study on such waves, this paper presents a finite volume model based on shallow water equations which utilizes the Weighted Average Flux (WAF) scheme to estimate inter-cell numerical fluxes. The model has a shock capturing feature, and requires no special treatment to handle waves propagating over dry beds. Different stages of wave propagation were analyzed by offering free surface profiles for the cases studied. Furthermore, several computational tests, including comparison with the existing analytical solution as well as experimental data, are provided to confirm the performance of the model in simulating unsteady flow due to the dam break.
    Keywords: Numerical simulation, Dam break, Shallow water equations, Shock capturing feature, Weighted average flux
  • A. Shirvani, S.M.J. Nazemosadat Page 81
    Principal components and cluster analysis were used for grouping the monthly precipitation over Iran into somehomogeneous regions. Such grouping is considered as an essential and primary step for pre-process in downscaling of the general circulation models outputs. The monthly precipitation data of 42 stations for the period of 1967-2003 (37 years) forming a 42×444 matrix was used as input file of the principal components analysis. Using PCA, this matrix was reduced into a 42×33 matrix that accounted for about 96% of total variance in the observational time series. The reduced matrix was used as the input file of the Cluster analysis. The results regionalized the country into six different regions.
    Keywords: Principal components analysis, Cluster analysis, Precipitation, Iran
  • M. Taie Semiromi, A. Fatehi Marj, S.K. Mirnia Page 86
    Hyrogeological drought is a natural hazard that develops when groundwater systems are affected by drought., First the groundwater recharge is decreased. Then the groundwater levels and finally, groundwater discharge by rivers and springs are decreased or stopped. This research analysed the effects of artificial recharge of groundwater on temporal and spatial distribution of hydrogeological droughts using Piezometric State Index (PSI) in Garbaygan plain. The results of this study showed that the efficiency of flood spreading systems for reduction of groundwater level drop caused by droughts, limited to the initial years exclusively andsevere hydrogeological droughts have gradually been initiating since 1376 to 1387 in the south of the implemented flood spreading project.
    Keywords: Hydrogeological drought, Artificial recharge of groundwater, Piezometric state index