فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال دوم شماره 1 (پیاپی 4، بهار 1385)

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال دوم شماره 1 (پیاپی 4، بهار 1385)

  • 113 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1385/06/21
  • تعداد عناوین: 11
|
  • مقالات علمی - پژوهشی
  • مدل عددی انتقال و تخلیه آلاینده ها از آبخوان ساحلی به دریا
    بهزاد عطایی آشتیانی، حمیدرضا حسین آبادی، سیداحسان فاطمی صفحه 1
    شبیه سازی انتقال و تخلیه آلاینده ها از آبخوانهای ساحلی به دریا به علت شرایط مرزی در سمت دریا پیچیده می باشد. مدل ModSharp که در این تحقیق توسعه داده شده است. مدلی قدرتمند و کارا برای مدل سازی انتقال آلاینده ها در آبخوانهای ساحلی در مقیاس بزرگ می باشد. این مدل معادله همرفتی - پراکندگی را به روش مشخصه ها حل می نماید. دقت و اعتبار مدل با حل چند مثال که جوابهای تحلیلی و عددی معلوم دارند، در زمینه پیشروی آب شور و انتقال آلاینده ها کنترل گردید. در ادامه اثر پیشروی آب شور بر انتقال و تخلیه آلاینده ها در آبخوانهای ساحلی شبیه سازی شد. نتایج نشان می دهد که پیش روی آب شور اثر قابل توجهی بر انتقال آلاینده در آبخوانهای ساحلی دارد. همچنین صرف نظر کردن از شرایط مرزی در سمت دریا به تخمینی کوچکتر از نرخ تخلیه آب آلاینده ها به دریا می انجامد.
    کلیدواژگان: انتقال آلودگی، پیشروی آب شور دریا، شبیه سازی عددی، آبخوان ساحلی، روش مشخصه ها
  • بهرام ثقفیان، حسن فرازجو، عادل سپهری، علی نجفی نژاد صفحه 18
    یکی از عوامل اصلی در تغییر روند رژیم سیلابی حوزه های آبریز، تغییر کاربری اراضی در سطح حوزه است. حوزه آبریز سد گلستان در سالهای اخیر شاهد سیل های ویرانگر بوده است که احتمال تشدید آنها در اثر تغییر کاربری اراضی مطرح می باشد. در این تحقیق با تلفیق سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و مدل هیدرولوژیک HEC-HMS اثرات تغییر پوشش گیاهی بر دبی اوج و حجم سیل حوزه آبریز سد گلستان بررسی و واکنش هیدرولوژیک حوزه به ازای سناریوهای مختلف کاربری اراضی نیز پیش بینی شده است. بدین منظور، پس از تهیه نقشه پوشش گیاهی حوزه مربوط به سالهای 1346 و 1375 و تلفیق با نقشه گروه های هیدرولوژیک خاک در محیط GIS، مدل هیدرولوژیک HEC-HMS با استفاده از روش نفوذ شماره منحنی (CN) و آبنمود واحد SCS در سطح زیرحوزه ها و نیز به روش روندیابی ماسکینگام در شبکه رودخانه ها در مقابل داده های بارش - رواناب مشاهده ای، واسنجی و اعتباریابی شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که به علت تغییرات کاربری اراضی و تخریب جنگلها و مراتع حوزه، دبی اوج سیل در دوره بازگشت 5 و 1000 ساله به ترتیب 31.7 و 17.8 درصد افزایش داشته است. بنابراین پوشش گیاهی به تنهایی نقش محدودی در کنترل سیلابهای مهیب با دوره بازگشت بالا ایفا می نماید. نتایج حاصل از پیش بینی آبنمود سیل در سناریوی کاربری اراضی بد بینانه (ادامه روند تخریب پوشش گیاهی) نیز نشان می دهد که در صورت تخریب بیشتر جنگلها و مراتع حوزه و توسعه اراضی کشاورزی، دبی اوج سیل با دوره بازگشت های 5 و 1000 سال به ترتیب به میزان 35 و 24 درصد افزایش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: دبی اوج، سیل، تغییرات کاربری اراضی، مدل هیدرولوژیک، حوزه آبریز سد گلستان
  • هدایت فهمی، علی دلیر عبدی نیا صفحه 29
    با استفاده از روش طبقه بندی (به طور خاص در این مطالعه، پهنه بندی) پیوسته، می توان ضمن نمایش تغییرات پدیده ها در طبیعت، پیوستگی این تغییرات را حفظ کرد. نظریه مجموعه های فازی، ابزار مناسبی برای مطالعه و نمایش این پیوستگی می باشد. به عنوان نمونه ای از کاربرد پهنه بندی پیوسته، خوشه سازی فازی که از جمله روش های تشخیص الگو می باشد، در مطالعه فرسایش پذیری حوضه آبریز تجن به کار برده شده است. ضمن اینکه نتایج حاصله با نتیجه بدست آمده از روش سنتی PSIAC، مقایسه شده است و در نهایت، نتیجه کار به کمک روش ترکیب ارزش پیکسل ها، به صورت نقشه بندی پیوسته فرسایش پذیری، نمایش داده شده است. این نقشه ها نشان می دهند که فرسایش حتی در مناطقی که یک کلاس غالب است قابل بررسی و مشاهده گردیده است. همچنین کلاس هایی که به طور واقعی وجود ندارند و فقط به علت محدودیت های حاصل از طبقه بندی گسسته بوجود آمده، حذف گردیده است و تغییرات تدریجی کلاس ها همانگونه که در طبیعت وجود دارد نمایش داده شده است.
    کلیدواژگان: خوشه سازی فاری، طبقه بندی (پهنه بندی) پیوسته، فرسایش پذیری، حوضه آبریز
  • ناصر رستم افشار، هدایت فهمی، علیرضا پیره صفحه 36
    مقاله حاضر به بررسی نحوه عملکرد شبکه های عصبی MLP در ارتباط با خروجی مدل فوریه، FSAM، می پردازد. مدل FSAM که مدل شبیه ساز بارش است، تحلیل مدل های کلاسیک را در قلمرو فرکانس، که توسعه نظریه طیفی فرآیندهای متداول نظیر طیف الگوهای ARIMA را در درون خود دارد، ارایه می دهد. کاربرد همزمان شبکه های عصبی MLP و مدل FSAM، امکان پیش بینی جریان ماه (i) ام را در ارتباط با پیش بینی بارش همان ماه، میسر می سازد. بدلیل اینکه یکی از متغیرهای مستقل توابع شبیه سازی دبی، دما می باشد شبیه سازی دما توسط دوازده شبکه عصبی MLP برای شبیه سازی دوازده ماه سال بطور مجزا انجام گردید، تا بدین ترتیب بتوان از این شبکه ها برای تخمین دما در ماده هایی که پیش بینی در آنها مد نظر است و داده های دما موجود نمی باشند، استفاده کرد. این مقاله نتایج و تحلیل علمی لازم را ارایه خواهد داد.
    کلیدواژگان: جریان رودخانه، شبکه عصبی، شبیه سازی، پیش بینی
  • حجت رضایی پژند، بیژن قهرمان صفحه 45
    هرشفیلد برآورد بارندگی حداکثر محتمل (PMP) را در سال 1961 به روش آماری پایه ریزی کرده است. این پژوهشگر روش اصلاح شده ای را برای 2645 ایستگاه با مطالعه بارندگی حداکثر 24 ساعته ارایه داده است. در سال های بعد بارندگی هایی رخ داد که بیش از PMP محاسبه شده به این روش است. در نتیجه روش هرشفیلد به زیر سوال رفت. الیاسون روش چند ایستگاهی را در سال 1997 ارایه داد. این روش از ادغام آمار کلیه ایستگاه های هم اقلیم یک منطقه استفاده می کند، زیرا PMP می تواند در هر نقطه این منطقه رخ دهد. بنیان ریاضی روش به توزیع گامبل نوع 1 و توزیع های منشعب از آن وابسته است. الیاسن پارامترها را تنها به روش گشتاورهای معمولی برآورد کرده و PMP را با این برآورد به دست آورده است. در مقاله حاضر برای برآورد پارامترها از سه روش برآورد دیگر به نام های حداکثر درست نمایی، حداکثر آنتروپی و گشتاورهای وزن دار احتمالی نیز استفاده شده است. برای مقایسه روش های برآورد از آمار 41 ایستگاه باران سنج هم اقلیم شمال خراسان استفاده شده. آزمونهای آماری برتری روش درست نمایی را نسبت به روش گشتاوری نشان می دهد. علاوه بر این، PMP این ایستگاه ها نیز به روش اصلاح شده هرشفیلد محاسبه و نتیجه با روش چند ایستگاهی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده برتری و ثبات روش چند ایستگاهی را تایید می کند.
    کلیدواژگان: حداکثر بارش محتمل، چند ایستگاهی، توزیع مقادیر حدی، روش گشتاورها، حداکثر درست نمائی، حداکثر آنتروپی
  • شهرام کریمی گوغری، علیرضا سپاسخواه صفحه 54
    پیش دید میزان بارش، موفقیت در کشت دیم و مدیریت بهتر مراتع را تا حد زیادی تضمین می کند. در این تحقیق با تجزیه و تحلیل آمار بارندگی روزانه ایستگاه های مختلف هواشناسی استان کرمان که دارای آمار بارندگی روزانه طولانی مدت)حداقل 28 ساله(بودند، مشاهده گردید که فاصله زمانی وقوع 47.5 میلی متر باران تجمعی از ابتدای پاییز t47.5)، حسب روز(با میزان بارندگی سالانه Pa)، حسب (mm رابطه ای معنی دار دارد. همچنین جهت بالا بردن ضریب همبستگی رابطه فوق الذکر از مشخصات ایستگاه ها شامل میانگین دراز مدت بارندگی سالانه Pma)، حسب (mm، ارتفاع از سطح دریا و طول و عرض جغرافیایی استفاده شد که تاثیر معنی داری در رابطه ای که متغیرهای مستقل آن میانگین دراز مدت بارندگی سالانه و t47.5 بود ایجاد نکرد. در نهایت عوامل مستقل مربوط به دمای سطح آب خلیج فارس در رابطه آزمون شدند. در این بررسی مجموع دمای سه ماهه سطح آب خلیج فارس در پاییز Tau)، حسب درجه سانتی گراد(تاثیری هر چند کم، در افزایش ضریب همبستگی رابطه نهایی گذاشت. بدین ترتیب رابطه ای بین Tau و t47.5 و Pma و مقدار بارندگی سالانه به دست آمد. علامت ضریب Tau و t47.5 در این رابطه منفی می باشد. آزمون مدل های ساده ارایه شده در ایستگاه بافت سلطانی نشان داد که هر دو مدل روند سال های زراعی کم آب و پرآب را به خوبی دنبال می کند و میزان خطا در مدل ساده دوم کمتر از خطای مدل اول است.
    کلیدواژگان: پیش دید، بارندگی سالانه، دمای سطح آب، فاصله زمانی وقوع
  • محمد ریاحی، حسن خالقی، مسعود منتظری نمین، علی حسن زاده دلویی صفحه 61
    محیط های ساحلی به جهت حضور توام امواج و جریانات دریایی دارای ساختاری نسبتا پیچیده هستند که این امر مانع حصول شناخت کافی پدیده ها در این ناحیه گردیده است. توسعه مدل های عددی یکی از ابزارهای بسیار کارآمد جهت شبیه سازی پدیده های هیدرودینامیکی بوده و بطور گسترده ای در حل مسایل دریایی کاربرد دارند. در تحقیق حاضر نیز به منظور شبیه سازی شرایط امواج و جریانات در مجاورت سواحل، با مد نظر قرار دادن پدیده شکست موج و در حضور دیواره ساحلی، نسبت به توسعه مدل عددی دو بعدی در قائم اقدام گردیده است. در مدل مزبور با انتخاب روش های مناسب جهت منفصل سازی جملات انتقال و پخشیدگی و نیز با بکارگیری روش پروجکشن، معادلات دو بعدی در قائم ناویر استوکس به کمک روش عددی احجام محدود مورد حل قرار گرفته و ضمن بررسی دقت برخی از روش های شناخته شده سطح آزاد، روش Young به منظور محاسبه شکل سطح آزاد محیط آبی انتخاب شده است. جهت اعمال اثرات آشفتگی جریان، شبیه سازی دقیق این پدیده با استفاده از مدل استاندارد k-? در برنامه حاضر صورت گرفته که توانسته است نتایج قابل قبولی را در این زمینه به همراه داشته باشد. در پایان ضمن بررسی صحت نتایج حاصل از اجرای برنامه بر روی نمونه مساله حل شده در تحقیقات قبلی، خروجی های مدل عددی مورد نظر، با اطلاعات برداشت شده از شبیه سازی آزمایشگاهی برای شرایط مشابه ایجاد شده در فلوم امواج مورد مقایسه قرار گرفته است که نتایج این مقایسه حکایت از همخوانی مناسب فیمابین خروجی های مدل عددی و اطلاعات برداشت شده از نمونه آزمایشگاهی دارد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، روش پروجکشن، روش احجام محدود، مدل آشفتگی k، شکست امواج، دیوار ساحلی
  • گزارش فنی
  • حمیدرضا سالمی*، نادر حیدری صفحه 72
    حوزه آبریز زاینده رود در منطقه مرکزی ایران یکی از حوزه های آبریز تحت تنش آب می باشد. توسعه منابع آب حوزه به طور عمده از طریق احداث سد مخزنی چادگان و سه تونل انحراف آب بین حوزه ای در فازهای مختلف و در 50 سال اخیر صورت پذیرفته است. این سه تونل در مجموع 867 میلیون متر مکعب)بیش از آورد طبیعی رودخانه زاینده رود یعنی 800 میلیون مترمکعب(آورد آبی دارد. به محض توسعه منابع آب جدید و به دلیل عدم مدیریت جامع و مناسب آب در حوزه، مصارف آب از طریق احداث شبکه های آبیاری جدید، افزایش ناگهانی یافته)بیش از 1500 میلیون متر مکعب در سال(به نحوی که از میزان تامین آن تجاوز نمود. این افزایش در مصرف آب سبب گردیده تا حوزه تحت تنش آبی مداوم قرار گرفته، آب کمی وارد خروجی حوزه یعنی باتلاق گاوخونی شود تا حدی که در سال های اخیر این منطقه زیست محیطی کاملا خشک شده و خسارات زیست محیطی زیادی به منطقه و کشور وارد گردیده است. بررسی سناریوهای مختلف بیلان آب نشان دهنده آن است که مادام که مصرف آب در بخش های کشاورزی، شرب، و صنعت با روند فعلی رشد نماید تا سال 1400 منابع آب حوزه قادر به تامین تقاضا برای آب نمی باشد. نتیجه آن است که هر گاه که تقاضا از تامین آب تجاوز نموده و حتی 10 درصد کاهش در منابع آب حوزه داشته باشیم حوزه دچار تنش آبی خواهد گردید. مصارف آب در حوزه گاها از تامین آن فراتر می رود که نشان دهنده استفاده بی رویه از منابع آب زیرزمینی است. تمامی موارد ذکر شده نشان دهنده آن است که نیاز به یک مدیریت جامع و مبتنی بر حوزه آبریز و همچنین برنامه ریزی های درازمدت تخصیص منابع آب به منظور مقابله با بحران آب می باشد.
    کلیدواژگان: تامین آب، تقاضای آب، بیلان آب، کمبود آب، تنش آب
  • رضا اردکانیان صفحه 77
  • چکیده های تفصیلی
    صفحه 79
  • مقاله انگلیسی
  • بررسی میدان فشار دینامیک در پائین دست هواده های مستقر در تونل های دایروی
    محمدرضا کاویانپور، الهام طلوعی صفحه 99
|
  • Numerical model of Transport and Contaminant Discharge from Coastal Aquifers into Seaward
    B. Ataie, Ashtiani, H. R. Hosseinabadi, E. Fatemi Page 1
    Transport and contaminant discharge Simulation from coastal aquifers into seaward is complex due to boundary condition in seaward. In this research, ModSharp, a numerical model has been developed that is able to simulate contaminants transport in large scale in coastal aquifers. This model solves Advection-Dispersion equation with method of characteristics. The accuracy of the model was evaluated for several idealized problems for which analytical and numerical solution, in field of seawater intrusion and contaminant transport could be obtained. Effect of seawater intrusion on contaminants transport in coastal aquifers was simulated. Simulation results show that seawater intrusion has significant effect on solute transport in coastal aquifers. Neglecting the influence of seawater intrusion leads to a lower estimate for rate of contaminant discharge to sea.
    Keywords: Contaminant Discharge, Seawater Intrusion, Numerical Simulation, Coastal Aquifer, Characteristics Method
  • B. Saghafian, H. Farazjoo, A. Sepehry, A. Najafinejad Page 18
    One of the major governing factors in flood trends is the changes in land use. Golestan Dam basin in North-East of Iran has recently experienced devastating floods. Land use changes are believed to be partialy reponsible for this flood intensification. In this paper, using GIS tools and HEC-HMS model, the effects of changing vegetation cover on flood hydrographs in Golestan Dam basin are assessed. The flood condition corresponding to two limiting land use scenarios are then evaluated. Landuse maps from 1967 and 1996 along with the soil map were overlaid using GIS tools to produce CN maps. HEC-HMS hydroloigc model was calibrated and validated based on three methods; curve number (CN) method for infiltration, SCS unit hydrograph for subwatershed rainfall-runoff routing, and Muskingum method for river routing. The results show that recent changes in land use has caused upward trend in flood magnitudes of different frequencies, e.g., 31.7 and 17.8 percent increase in flood peak corresponding to 5-yr and 1000-yr return periods, respectively. This impact reduces as return period increases. Also, the results of deteriorating land use in the pessimistic scenarios show that loss of forests and rangelands increases flood peaks of 5 and 1000-yr by as much as 35 and 24 percent, respectively.
    Keywords: Peak discharge, Flood, Land use changes, Hydrologic model, Golestan Dam Drainage Basin
  • H. Fahmi, A. D. Abdinia Page 29
    Using continuous classification (specifically zonation in this study) it is possible to save continuity of changes in natural phenomena while representing them. Fuzzy Sets Theory is a proper tool to study and represent this continuity. As a case study in application of Continuous Zonation, fuzzy clustering among many other pattern recognition methods was applied to study erodability of Tajan river watershed. The results have been compared with traditional PSIAC method and have been represented as continuous erodability maps by using pixels value combination method. The maps show that even in area that a class is dominant, changes in erodability are visible. Also classes, which do not really exist and are only the artifacts of crisp boundary classification, are omitted. Transitional changes can be modeled similar to real gradual ones in nature.
    Keywords: Fuzzy Clustering, Continuous Classification, Watershed
  • N. Rostam Afshar, H. Fahmi, A. R. Pireh Page 36
    This paper shows concurrent application of The Artificial Neural Network (ANN) model with Fourier Series ARIMA Model (FSAM).The FSAM model represent spectral analysis of precipitation of Barandooz river basin in west of Lake Urmia for simulation of river flow. Neural network are applied for simulation and forecasting of Barandooz river based on FSAM forecasts in the absence of precipitation data. Because temperature is one of the independent variables in the simulation model, generation of temperature data was carried out by twelve MLP Neural networks, one for each month. The analysis and results are presented in this paper.
    Keywords: River flow, Neural network, Simulation, Forecasting
  • H. Rezaee, Pazhand, B. Ghahraman Page 45
    In 1961 Hershfield introduced a statistical method to estimate probable maximum precipitation (PMP). His method was based on the data of maximum daily precipitation of 2645 stations. Occurrences of rainfalls greater than PMP in the upcomming years, questioned Hershfield’s method. Eliason (1997) presented a multi-station method. Since PMP can occur at every point within a homogen region, this method was based on a combination of data from all stations in such a region. Gumble type 1 and its derived distributions were used as a mathematical tool. For parameter estimation however, Eliason used method of moment. In this paper, three other methods are used, namely maximum likelihood, maximum entropy, and probability weighted moments. Data of 41 homogen stations from North of Khorasan Province in Iran was utilized for comparison purposes. The performance of maximum likelihood was proved via statistical analysis. In addition, PMP is compared for all stations using modified Hershfield method. Results were compared with multi-station methodand showed the performances of the former.
    Keywords: PMP, Multi, Station, Extreme Value Distributions, Method of Moments, Maximum Likelihood, Maximum Antropy
  • Sh. Karimi, Googhari, A. R. Sepaskhah Page 54
    Prediction of annual precipitation usually guarantees success in dry-farming and promises a better pasture management. In this research, the long-term observed daily precipitation for 28 different stations in Kerman province was analyzed. Starting from the first day of autumn, a good linear relationship is obtained between the days with 47.5 mm precipitation (t47.5, day), and the amount of annual precipitation (pa, mm). Furthermore, to increase the correlation coefficient of this relation-ship, long-term mean annual precipitation (Pma, mm), elevation, longitude, and latitude for each station were also used in the multiple regression analysis. The results showed that none of these factors (i.e., elevation, longitude and latitude) could improve the correlation coefficient. The independent variables were Pma and t47.. As another independent variable, temper-ature of the water in Persian-Gulf (south of region) in the water-air frontage were added. The three–month cumulative surface temperatures in autumn (Tau, ºC), improved the correlation coefficient of the multiple regression. These final equations were used to predict the annual rainfall in Baft-soltanee station. The results showed that the both simple models could predict wet and dry years sufficiently well but the error of estimation in the second model was lower.
    Keywords: Prediction, Annual Rainfall, Sea Surface Temperature, Recurrance Interval
  • M. Riahi, H. Khaleghi, M. M. Namin, A. H. Daloui Page 61
    The complicated structure of the surf zone with a strong unsteadiness has prevented us to fully understand its internal structure. Numerical models are one of the best tools to study hydrodynamic phenomena in this zone. In this paper, a two-dimensional vertical (2DV) model is proposed to study breaking waves in front of seawalls. The numerical model consists of an unsteady hydrodynamic module in which the fully Navier-Stokes equations in vertical plain are solved using the projection method. Finite volume method is employed to discrete convection and diffusion terms of governing equations with Froum and Crank Nicolson methods, respectively. The free surface water is tracked by using the Young technique. Using standard model to simulate turbulence effects showed reasonable results. Finally, the numerical results are compared with wave flume measurements for the same conditions. The result of the proposed model shows close agreement with experimental measurements in terms of surface elevations, horizontal and vertical velocity and flow pattern in front of the seawall.
    Keywords: Numerical Simulation, Projection Method, Finite Volume Method, Turbulence Model, Breaking Waves, Seawalls
  • H. R. Salemi *, N. Heydari Page 72
    The Zayandeh-Rud Basin (ZRB) is expriencing water stress. It has been the situation for the past 50 years. Basin development is considered normally a three-stage process with a relatively smooth transition between overdraft, water supply management, and optimal allocation. In the ZRB however, five phases of water resources developments (WRD) may be identified, including the trans-basin projects. The Situation in the ZRB does not show an encouraging picture. Increased water supply on each phase of development still fall behind the demand growth. That is the reason why for the past 50 years, the basin remained more or less under water stress. There is no inter-basin integrated water management that shares out the shortages uniformly between different uses, or even within a particular water use. Without trans-basin water transfers, the ZRB basin is unable to meet existing water demands. However, several scenarios also show that even then, the basin will be unable to meet water demands before 2020 as long as the urban, industrial and agriculture sectors continue to grow with the current rate.
    Keywords: Water Supply, Water Demand, Water Balance, Water Shortage, Water Stress