فهرست مطالب

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال دوم شماره 3 (پیاپی 6، زمستان 1385)

  • تاریخ انتشار: 1385/10/11
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مقالات علمی- پژوهشی
  • سید عباس جعفری صفحه 1
    در فرایند توسعه اقتصادی کشورها که همراه با رشد فزاینده جمعیت و توسعه بخش کشاورزی می باشد، دسترسی به منابع آب مطمئن ضرورت می یابد. طرحهای تامین و انتقال آب از منظر مسایل اقتصادی و اجتماعی از جمله ارزشها و هزینه های تامین و مصرف آب مهم تلقی می گردند. لذا این مقاله به مبانی نظری و مدل های عملیاتی برآورد هزینه و ارزش آب می پردازد. ارزشهای آب به بخشهای مستقیم و غیر مستقیم ناشی از مصرف آب، ارزشها و فواید اجتماعی و ارزش ذاتی و هزینه کامل آب نیز به بخشهای هزینه های تامین، پیامدهای اقتصادی و زیست محیطی تقسیم می شوند. نمونه منتخب مطالعاتی این تحقیق، سد علویان و شبکه پایاب آن در حوزه آبریز دریاچه ارومیه است. این سد دارای ظرفیت استحصال سالیانه برابر حجم 123 میلیون متر مکعب آب است که 101 میلیون متر مکعب آن از طریق شبکه آبیاری صوفی چای به بخش کشاورزی تخصیص یافته است. بر طبق محاسبات انجام شده هزینه کامل هر متر مکعب آب در پای سد و شبکه آبیاری به ترتیب برابر 92 و 182 ریال و بطور متوسط 174 ریال برآورد شده اند. از طرفی مجموع ارزش آب در مصارف مختلف بعلاوه ارزشهای اجتماعی اجرای طرح در شرایط ایده ال برابر 1622 ریال و ارزش ذاتی برابر 313 ریال برآورد گردیده است.
    کلیدواژگان: ارزش آب، ارزش ذاتی، ارزشهای اجتماعی، هزینه آب، پیامدهای زیست محیطی
  • آرمان گنجی، داور خلیلی، مهران همایون فر صفحه 13
    در شرایطی که یک سیستم پیچیده مورد مطالعه قرار می گیرد یا در مورد آن اطلاعات زیادی در دسترس نیست، طراحی، پیش بینی و ارزیابی راندمانها، نتیجه نهایی اجرای پروژه و سود و زیانهای حاصله از آن چندان دقیق نخواهند بود. در چنین شرایطی ارزیابی تاثیر عدم اطمینان، حتی بر شاخصهای خطرپذیری که خود زیر مجموعه ای از عدم اطمینان به حساب می آیند، ضروری است. هدف اصلی از این مقاله معرفی و بررسی تاثیر دو عامل بروز عدم اطمینان (عدم اطمینان آماری و عدم اطمینان پارامتری) بر معیارهای مخاطره مورد استفاده در شبیه سازی و بهینه سازی مخزن می باشد. در قسمت شبیه سازی، تاثیر عدم اطمینان آماری و پارامتری بر معیارهای متداول مخاطره (معیار اعتمادپذیری حجمی و معیار اعتمادپذیری شمارشی) و همچنین دو معیار دیگر مخاطره (آسیب پذیری و برگشت پذیری) بررسی می گردد. در قسمت بهینه سازی تاثیر وارد کردن عدم اطمینان بر کارایی قانون کاربری مخزن بررسی می شود. در این خصوص تاثیر عدم اطمینان آماری بر دو معیار مخاطره (قابلیت اعتماد پذیری شمارشی و هدرروی) مورد ارزیابی قرار می گیرد. برای این منظور دو مخزن در حال ساخت استان فارس برای مطالعه انتخاب می شوند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان خواهد داد که وارد کردن عدم اطمینان (آماری یا پارامتری) بسته به واریانس جریانهای ورودی به مخزن سد و مدیریت مخزن و آب رها شده از آن، تاثیرات و نتایج متفاوتی را بر شاخصهای مخاطره ایجاد می کند. نتایج چنین تحقیقاتی می تواند طراحان را در انتخاب شاخصهای مناسب مخاطره برای مدیریت مخزن یاری دهد.
    کلیدواژگان: خطرپذیری، عدم اطمینان، مدیریت مخزن سد
  • روح انگیز اختری، محمدحسین مهدیان، سعید مرید صفحه 27
    سیستم های پایش در تدوین طرح های مقابله با خشکسالی و مدیریت آن از اهمیت زیادی برخوردار هستند که بدین منظور از شاخص های خشکسالی برای بیان کمی این پدیده استفاده می گردد. اما معمولا این شاخص ها به صورت نقطه ای محاسبه می شوند و لازم است تا به صورت مکانی پردازش شده و نقشه های مربوط ارائه گردند. روش های زمین آمار از جمله تکنیک هائی می باشند که می تواند در این راستا مورد استفاده قرار گیرد و این در صورتی است که متغیر مورد بررسی یک متغیر مکانی باشد. تحقیق حاضر تلاشی است برای تحلیل مکانی شاخص های خشکسالی و تهیه نقشه های مربوط که در آن سعی شده ابتدا با توجه به استاندارد شدن بارندگی برای محاسبه این شاخص ها، متغیر مکانی بودن آنها مورد بررسی قرار گیرد. در مرحله بعد روش های مختلف زمین آماری شامل روش های کریجینگ، کوکریجینگ، TPSS با و بدون متغیر کمکی و میانگین متحرک وزن دار (WMA) برای تحلیل مکانی آنها مورد ارزیابی واقع شود. پایش خشکسالی براساس شاخص های SPI و EDI با استفاده از آمار و اطلاعات 43 ایستگاه در سطح استان تهران انجام و سپس نقشه های خشکسالی تهیه و ارزیابی شده است. نتایج تحقیق ضمن تایید متغیر مکانی بودن شاخص ها، نشان داد که هر چند روش کریجینگ از دقت بالاتری برخوردار بوده است ولی با لحاظ نمودن سرعت عمل و استفاده از این نتایج در سیستم های پایش فعال، روش میانگین متحرک وزن دار نیز دقت کافی را دارا است.
    کلیدواژگان: خشکسالی، زمین آمار، SPI، EDI، کریجینگ، میانگین متحرک وزندار، TPSS
  • علیرضا شکوهی، بهرام ثقفیان صفحه 39
    روش زمان - مساحت یکی از مناسب ترین و ساده ترین تکنیک های روندیابی حوضه ها میباشد و بالقوه می تواند به عنوان یک مدل توزیعی مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد روش زمان - مساحت با نرم افزارهای GIS به سهولت امکان پذیر است. در این مقاله روش های موجود برای تعیین موقعیت خطوط همزمان پیمایش (ایزوکرون) در مقایسه با روش تحلیلی موج سینماتیک مطالعه شده اند. در بسیاری از روش های موجود، زمان پیمایش با فرض تناسب زمان تمرکز با توانی از فاصله نقاط تا خروجی حوضه، تعیین می شود. در این تحقیق با بررسی طیفی از توانها نشان داده شده است که در صورت در نظر گرفتن جهت صحیح حرکت موج و تعیین موقعیت خطوط هم پیمایش از بالادست حوضه به سمت پایین دست، توان مناسب برای آنکه استفاده از روش زمان – مساحت نزدیکترین هیدروگراف را به راه حل تحلیلی موج سینماتیک بدست دهد کدام است. بدین ترتیب به کمک نتایج این تحقیق می توان از این پس بجای استفاده از روش های تجربی تولید خطوط همزمان پیمایش، از روشی مبتنی بر هیدرولیک امواج استفاده نمود.
    کلیدواژگان: زمان - مساحت، موج سینماتیک، زمان تعادل، خطوط همزمان پیمایش، طول جریان
  • سیدحمیدرضا صادقی، درعلی نجفی، مهدی وفاخواه صفحه 51
    تعداد کم ایستگاه های رسوب سنجی و محدودیت تعداد سال های دارای آمار و همچنین تعداد کم نمونه برداری ها در وقایع سیلابی بویژه در مناطق خشک و نیمه خشک کشور، تجزیه و تحلیل بار رسوب رودخانه ها را با مشکل مواجه کرده است. از این رو استفاده از ابزارهای تحلیل منطقه ای جهت دستیابی به مدل های مناسب برآورد بار رسوبی ضروری به نظر می رسد. با هدف دستیابی به چنین مدل هایی، این مطالعه در حوضه اصفهان و سیرجان واقع در منطقه مرکزی ایران با وسعت حدود 99300 کیلومتر مربع انجام شده است. در این تحقیق میانگین تولید رسوب روزانه زیرحوضه ها به عنوان متغیر وابسته و 49 ویژگی فیزیوگرافی، هیدرولوژیکی، کاربری اراضی، زمین شناسی و اقلیمی مربوط به 14 زیرحوضه منتخب با طول دوره مشترک آماری 11 سال به عنوان متغیرهای مستقل انتخاب شدند. جهت دستیابی به مناسب ترین شیوه تهیه مدل وایازی (رگرسیون) از روش های مختلف تجزیه و تحلیل چند متغیره نظیر تجزیه و تحلیل عاملی، خوشه ایو تفکیکی استفاده گردید. در نهایت دو مدل وایازی با حداکثر و میانگین خطای تخمین به ترتیب 19/35 و کمتر از10 درصد مربوط به دو منطقه همگن با بکارگیری روش تجزیه و تحلیل عاملی و انتخاب یک نماینده در هر محور و با در برداشتن متغیرهایی نظیر دبی پیک با دوره بازگشت 20 سال، درصد اراضی مرتعی و نمره ناهمواری به عنوان مناسب ترین مدل ها جهت برآورد میانگین تولید رسوب معلق روزانه زیرحوضه ها انتخاب گردید.
    کلیدواژگان: تجزیه و تحلیل منطقه ای، حوضه اصفهان و سیرجان، مدل رسوب، باتلاق گاوخونی
  • میراحمد لشته نشایی، ایوب متین سرشت، مرتضی منشی زاده، فرید حاتمی صفحه 66
    در این مقاله پدیده انتقال رسوب ساحلی در جهت عمود بر ساحل و تغییرات بستر سواحل در اثر تکرار این پدیده با استفاده از دو روش مدل فیزیکی و ریاضی بررسی شده است. نتایج آزمایش با استفاده از مدل فیزیکی ساخته شده نشان داد که در دانه بندی مصالح رسوبی، با افزایش مصالح مورد استفاده از شدت تخریب ساحل کاسته شده و پشته ایجاد شده به سمت ساحل متمایل گردیده و ارتفاع آن نیز کاهش یافته است. همچنین با افزایش شیب ساحل شبیه سازی شده، شدت تخریب ساحل شدیدتر و پشته ایجاد شده به سمت دریا متمایل گردیده و ارتفاع آن نیز کاهش یافته است. در بررسی دانه بندی مصالح و شیب ساحل نیمرخ های ساحلی زمستانه تشکیل گردید در حالیکه در تاثیر ارتفاع موج، نیمرخ تابستانه نیز تشکیل گردید. آزمایشها برگشت پذیری پدیده انتقال رسوب عمود بر ساحل را نیز تایید کردند. در مدل ریاضی از برنامه (Littoral Processes and Coastline Kinetics) Litpack موسسه DHI دانمارک استفاده شد که مقایسه نتایج آن با مدل فیزیکی نشان داد که این مدل شرایط واقعی را پیش بینی می نماید و دقت آن در شرایط مدل فیزیکی به دلیل تاثیرات ناشی از مقیاس بسیار کم است.
    کلیدواژگان: موج، جریان ساحلی، رسوب ساحلی، نیمرخ زمستانه، نیمرخ تابستانه
  • مهدی یاسی، بهزاد عزیزپناه صفحه 78
    کاربرد مدل های ریاضی در طرح های مهندسی رودخانه اجتناب ناپذیر است. با این وجود، نیاز حداقل به اطلاعات صحرایی، حجم محاسباتی اندک و درجه اعتماد مدل های ریاضی در رودخانه ها باید مورد نظر قرار گیرد. هدف اصلی در تحقیق حاضر، مقایسه نتایج شبیه سازی جریان پایدار از مدل های ریاضی شناخته شده با نتایج نظیر از یک مدل فیزیکی رودخانه ای بوده است. برای این منظور، مدل فیزیکی بستر ثابت یک بازه از رودخانه نازلو (با مقیاس افقی 1:100 و قائم 1:20) طراحی، ساخته و مطالعه گردید. برای شبیه سازی جریان، مدل ریاضی یک بعدی HEC-RAS، مدل شبه دو بعدی BRI-STARS، و مدل دو بعدی سطح افق FAST-2D انتخاب گردید. پارامترهای مشترک جریان برای پنج شدت جریان مختلف، در سه زیر بازه رودخانه ای (پایین دست پل، پل نازلو، و بالادست پل)، در شرایط اولیه و مرزی مشترک مقایسه گردید. بطورکلی در بازه مورد مطالعه، این سه مدل بترتیب تطابق بهتری را با مدل فیزیکی داشته اند. متوسط خطای نسبی برآورد جریان از سه مدل فوق بطور نمونه برای ارتفاع سطح آب بترتیب 8/1، 2/2 و 5/5 درصد؛ و برای سرعت متوسط 2/10، 0/9 و 6/12 درصد بوده است. در طرح های رودخانه ای، کاربری هریک از سه مدل فوق با توجه به محدوده اطمینان ارائه شده در این بررسی توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: مدل فیزیکی، مدل HEC، RAS، مدل BRI، STARS، مدل FAST، 2D
  • گزارش فنی
  • رضا مدرس صفحه 90
    در تحلیل فراوانی منطقه ای متغیرهای هیدرولوژیک، اطلاعات یک یا چند ایستگاه به یک ناحیه تعمیم داده می شود. در این حالت فرض بر این است که تغییرات این اطلاعات در منطقه با ضریب مشخصی صورت می گیرد که به آن مقیاس گفته می شود. در این مطالعه ویژگی های مقیاس بندی جریان های کم 7 روزه در 19 حوزه استان مازندران مورد بررسی قرار گرفت. مقیاس بندی بیانگر نسبت ویژگی های احتمالی جریان های کم با مساحت است. اگر این نسبت که توان مقیاس خوانده می شود، با مساحت رابطه خطی داشته و رابطه معنی داری با رتبه گشتاور های وزنی احتمال نداشته باشد، جریان کم دارای مقیاس بندی ساده خواهد بود. در این مطالعه مشخص شد رابطه لگاریتم مساحت و لگاریتم گشتاورهای وزنی احتمال رتبه 1 تا 10 خطی بوده و تغییرات توان مقیاس رابطه معنی داری با گشتاورهای وزنی احتمال ندارد و بنابراین جریان های کم 7 روزه در استان مازندران دارای مقیاس بندی ساده هستند.
    کلیدواژگان: مقیاس بندی، جریان های کم، توان مقیاس، هیدرولوژی ناحیه ای، ضریب تغییرات
|
  • S. A. Jafari Page 1
    In the process of economic development of countries facing population growth and agricultural development, the availability of safe water is of great importance. It is also crucial to consider the social and economical concerns about water exploitation and conveyance. This paper provides an overview of the theoretical issues and operational models for estimating the value and cost of water. The value of water is divided into three major factors: value in use which could be direct or indirect, social benefits, and intrinsic value. The full cost of water is composed of three items: exploitation costs, economic externalities, and environmental externalities. Alavian Dam and its irrigation system is located in the Lake Orumieh Basin. The mean annual release from the dam is 123 million cubic meters, of which around 101 million cubic meters is diverted to the Soufichai irrigation network. According to the results, the full cost of water for the dam and the irrigation network would be 92 and 182 Rial/m3, respectively with an average of 174 Rial/m3. Besides, the sum of both factors of value in use and social value is estimated to be 1622 Rial/m3. Thus the intrinsic value is estimated to be 313 Rial/m3.
    Keywords: Value of Water, Intrinsic value, Social benefits, Cost of water, Environmental externalities
  • A. Ganji, D. Khalili, M. Homayoun, Far  Page 13
    As a result of system complexity and incomplete information, the planning process, the “with” and “without” conditions, the project's performance and impacts, and the benefits and costs are never certain. Accordingly, the valuation of uncertainty is a “must”, even on the risk indices as a sub set of uncertainty. This paper focuses on the effects of two main sources of uncertainty; i.e. data and parameter uncertainty, on the risk indices in reservoir simulation and optimization. In reservoir simulation, the effects of uncertainties in simple/disaggregated time series models are studied on the well-known reservoir efficiency indices; i.e. volumetric and occurrence reliabilities. Two additional risk indices; i.e. vulnerability and resilience are also studied. A stochastic dynamic programming model (DPR) is used to study the effects of data continuity uncertainty on reservoir operation rule. In this case the effects of data continuity uncertainty on two indices of Reliability and Losses have been evaluated. Two reservoirs under construction in Fars province, IRAN, have been selected for case study. The results show that the incorporation of uncertainty (i.e. data/parameter uncertainty) in simulation and optimization impact the risk indices differently as the flow variability condition and reservoir storage and operation changes. These results can help the designer to select the appropriate risk indices for reservoir operation.
    Keywords: Risk, Uncertainty, Reservoir management
  • R. Akhtari, M. H. Mahdian, S. Morid  Page 27
    Drought monitoring is quite important in planning for drought mitigation schemes. Drought indices are normally used for monitoring purposes. However, the indices are calculated at sites and it is required to estimate the spatial distribution of drought in the forms of maps. Geostatistical methods are among such tools that may be applied for preparing spatial distribution maps. In this research, several geostatistical methods including Kriging, Cokriging, TPSS with and without secondary variables as well as weighted moving average (WMA) were assessed with respect to derivation of drought index maps. Drought monitoring and mapping was conducted based on SPI and EDI indices using data of 43 rain gauge stations within Tehran province. The results indicated that although Kriging was the most accurate method, WMA provided reasonable accuracy blended with more efficient computer time, a major consideration in monitoring systems.
    Keywords: Drought, Geostatistics, SPI, EDI, Kriging, WMA, TPSS
  • A. Shokoohi, B. Saghafian Page 39
    The Time–Area method is a suitable technique for watershed routing and can be potentially used as a distributed model. As an advantage, it can also be used as a GIS-based method. The performance of the existing methods for deriving isochrone locations is compared in this study with that of the kinematic wave theorem. In most methods, travel time is proportional to the distance-to-outlet of any point raised to a power. Investigating the numerical value of powers, it is shown that exponent 1.5 of Laurenson’s method yields the closest time-area hydrograph to that of the kinematic wave solution. Therefore, this paper showed that certain empirical isochrone delineation methods could be applicable provided that the travel length is measured towards the outlet.
    Keywords: Time, Area, Isochrones mapping, Kinematics wave, Time to equilibrium, Travel length
  • S.H.R. Sadeghi, D.A. Najafi, M. Vafakhah Page 51
    Limited number of sediment stations and recorded data, together with the inaccurate and insufficient sediment samples in flood events have doubted the river sediment load analysis especially in dry and semi-dry areas. Accordingly the regional analysis seems to be a useful tool aiming appropriate models for estimating sediment loads. In this study the model results are compared for sediment load estimatin in Esfahan and Sirjan watersheds, located in central Iran and comprise 99300 Km2 in area. For 14 sub-watersheds having 11 years of compatible data records the mean daily suspended sediments and 49 physiographic, hydrologic, land use, geologic and climatic characteristics were used respectively as criterion and predictor variables. The multivariable regression techniques were applied with the help of factor analysis, clustering, and discriminant analysis to access the most suitable regression models. The results revealed that two regression models developed for two homogeneous regions could acceptably model the variations. The respective maximum and mean relative error of these models were 35.19 and less than 10%, respectively, obtained from factor analysis technique and selecting one representative variable in every component. The most suitable variables for estimation of mean daily suspended sediment yield of sub-watersheds are the peak discharge with 20 years return period, rangeland percentile, and ruggedness number.
    Keywords: Regional Analysis, Esfahan, Sirjan Watershed, Sediment Modeling, Gavkhuni Swamp, Iran
  • M. A. Lashteh Neshaei, A. Matin Seresht, M. Monshizadeh, F. Hatami  Page 66
    Efforts have been made to estimate the sediment transport and beach profile evolution during storm conditions based on surf zone hydrodynamics. This study compensates, to some extent, for the lack of information describing the coastal processes, particularly cross shore sediment transport and short term beach profile evolution in response to storm events. In this regard, following extensive series of experiments, the Litpack model is used to predict the beach profile evolution in an artificial beach. The profile evolution results predicted by the model compared to those found in the experimental measurements are illustrated clearly. The accuracy of the model is still to be improved; nevertheless, the results illustrate the feasibility of the Litpack model to predict the beach profile evolution in coastal regions. The main objectives of these experiments were to undertake a quantitative comparison of cross shore sediment transport and beach profile evolution with different sizes of sand. Increasing the size of beach material results in reduction in cross shore sediment transport and beach profile evolution for coarse beaches. The results obtained from the model compared to the experimental results are promising and encouraging for further modeling developments. Comparison of the results obtained from experiments and numerical models show that the Litpack program can predict the full scale behavior of beaches with reasonable accuracy, however, due to the scale effects its prediction for the laboratory conditions is not very decisive.
    Keywords: Wave, Current, Shoreline, Coastal Sediment Transport, Winter profile, Summer profile
  • M. Yasi, B. Azizpanah Page 78
    Numerical models are being used widely in river engineering projects. However, the reliability of these models, minimum field data requirement, and the optimal computational processes are of major concern. This study compares the simulated steady flow parameters from a well-known numerical models with that of a true river physical model. A fixed-bed model is developed for the Nazloo River, IRAN, with horizontal scale of 1:100 and vertical scale of 1:20. Results from HEC-RAS (1D), BRI-STARS (quasi 2D), and FAST-2D (2D) were compared for corresponding flow parameters under similar initial and boundary conditions. This was made for five different flows in three sub-reaches along the river (i.e. downstream of a bridge, bridge reach, upstream of the bridge). The best adapted results were produced by HEC-RAS. BRI-STARS and FAST-2D models took the next ranks respectively. The averaged predictive errors were rated 1.8, 2.2, and 5.5 percent for water surface elevations and 10.2, 9, and 12.6 percent for mean velocities, respectively. The application of each model is recommended in river projects subject to the inclusion of the degree of certainties provided by the present study.
    Keywords: Physical model, HEC, RAS model, BRI, STARS model, FAST, 2D model
  • R. Modarres Page 90
    In hydrologic regional frequency analysis, information of one or more stations are generalized for a region. In this case, the variation of this information is assumed to have a defined coefficient called scale. In this study, scaling properties of 7-day low flow of 19 basins in Mazandaran province in northern Iran were investigated. Scaling implies the relationship between probabilistic features and the area of the basin. If this exponent (called scaling exponent) has a linear relationship with drainage area and does not include a significant relationship with probability weighted moments, low flow is called “simple scaling”. The study showed that the logarithm of the drainage area and the logarithm of the probability weighted moments of order 1 to 10 are linear and the scaling exponent did not have a significant relationship with probability weighted moments. Acordingly the 7-day low flows of Mazandaran province are simple scaling.
    Keywords: Scaling, Low flows, Scaling exponent, Regional hydrology, Coefficient of variation
  • Page 1