فهرست مطالب

راهبردهای فنی در سامانه های آبی - پیاپی 3 (زمستان 1402)

نشریه راهبردهای فنی در سامانه های آبی
پیاپی 3 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهران سرابی، عباس حسینی * صفحات 177-193

    ساخت پایه های پل یک کار پرهزینه بوده و آبشستگی در نزدیکی پایه های پل باعث ناپایداری آن ها و در صورت عدم اتخاذ راهکاری مناسب در نهایت موجب تخریب این سازه می گردد. بنابراین مطالعه دقیق جهت شناخت این پدیده و عوامل موثر بر آن الزامی است. لذا در این تحقیق، بر اساس مجموعه وسیعی از داده های صحرایی برای اندازه گیری عمق آبشستگی موضعی پایه های پل، معادله ای متشکل از پارامترهای موثر بر عمق آبشستگی پیشنهاد گردید، برای تعیین این رابطه یک مدل بهینه سازی تعریف شد و متغیرهای تصمیم این مدل را با الگوریتم فرا ابتکاری ترکیبی گرگ خاکستری- ازدحام ذرات (HPSGWO) برآورد گردید. برای این منظور روابط مختلفی برای تعیین عمق آبشستگی تعیین شد. بر اساس معادله های مختلف تعیین شده، عمق آبشستگی موضعی پایه های پل محاسبه شد. برای ارزیابی روابط از شاخص های اندازه گیری خطا RMSE، RSR، NSE، PBIAS و CC استفاده شد. با مقایسه شاخص های اندازه گیری خطا برای روابط بدست آمده، بهترین ترکیب ورودی از پارامترها و رابطه ریاضی بهترین مدل برای محاسبه عمق آبشستگی تعیین شد. این شاخص ها برای مدل برتر به ترتیب برابر m504/0، 52/0، 73/0، 7/7، 734/0 است. این مقادیر نشان می دهد معادله ارائه شده در این تحقیق برای محاسبه عمق آبشستگی مناسب و نسبت به روش های تجربی ارائه شده قابل اعتمادتر است. در رابطه پیشنهادی عمق آبشستگی با عدد فرود و نسبت عرض پایه به عمق آب نسبت مستقیم و با اندازه متوسط ذرات بستر نسبت به عمق آب نسبت معکوس دارد.

    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، الگوریتم ازدحام ذرات- گرگ خاکستری، پایه های پل، داده های صحرایی
  • شهاب موسوی، رامین ارفع نیا *، قاسم خسروی صفحات 194-207

    هدف از احداث شبکه های جمع آوری آب های سطحی فراهم آوردن امکان ایمن سازی شهر در مقابل حوادث غیرمترقبه (سیل) و بهبود بهداشت شهری و... است. در طی بارندگی ها سال های اخیر در بندر امام خمینی به دلیل نبود کانال ها و حتی جوی های انتقال روان آب های سطحی بیشتر معابر و خیابان ها دچار آبگرفتگی شدیدی شدند که خسارات عمده ای به زیرساخت های منطقه وارد شده است. هدف از این پژوهش مدیریت و دفع رواناب ها با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی در بندر امام خمینی بود. بدین منظور با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی در ابتدا لایه های رقومی منطقه شامل ارتفاع، شیب، جهت شیب و شبکه زهکشی شهر تهیه گردید. سپس با استفاده از روش منطق فازی فضاهای دارای پتانسیل تجمع رواناب در منطقه مورد شناسایی قرار گرفتند. یافته های تحقیق نشان دادند که تمرکز این فضاها در شرق، مرکز ، شمال شرق و جنوب شرق منطقه می باشد. با استفاده از تکنیک RiverTools و با توجه به نقشه شبکه زهکشی شهر، بهترین مسیرها برای احداث کانال های پیشنهادی تهیه گردید. این کانال ها شامل کانال های فرعی، کانال های اصلی درجه دو و سه بودند. کانال درجه یک کانال اصلی بود که جمع کننده ی آب های کانال های درجه دو و سه هم بود.

    کلیدواژگان: آبگرفتگی، بندر امام خمینی، روش فازی، سیستم اطلاعات جغرافیایی، مدیریت رواناب
  • سحر فائقی * صفحات 208-218

    مقاله پیش رو در پی فهم تفسیری تجارب زیسته ی شهروندان اصفهانی از کیفیت سبک زندگی اجتماعی- زیست محیطی شان در بحران کم آبی و خشکی زاینده رود بوده است. روش پژوهش کیفی از نوع پدیدارشناسی تفسیری و نحوه ی نمونه گیری مبتنی بر نمونه گیری هدفمند از نوع نامتجانس بود. 27 نفر از شهروندان زن و مرد اصفهانی در محدوده سنی 30 سال به بالا انتخاب و در طول مصاحبه عمیق نیمه ساختاریافته، تجربه زیسته ی خود راجع به کم آبی و خشکسالی زاینده رود را به طور کامل بیان کردند. در تجزیه و تحلیل اطلاعات از روش تحلیل مضمون و جهت تعیین اعتبار یافته ها از معیارهای قابلیت اعتبار، قابلیت اطمینان و مطابقت با عینیت داشتن، استفاده شد. یافته های این پژوهش در قالب 3 مقوله های فراگیر شامل 1- نارضایتی شهروندان از نزول سطح کیفی زندگی اجتماعی- محیط زیستی شان در قالب عدم احساس خوشبختی و عدم بهزیستی احساسی - هیجانی، 2- نارضایتی شهروندان از تغییر در سبک زندگی شان در قالب تغییر در نوع و نحوه گذراندن اوقات فراغت و تفریحات شان و 3- نارضایتی شهروندان از افزایش آلودگی های زیست محیطی دسته بندی شدند. در مجموع یافته ها بیانگر آن است که کم آبی و خشکی زاینده رود، کیفیت سبک زندگی اجتماعی- محیط زیستی شهروندان را تحت تاثیر قرار داده است، به علاوه مشارکت کنندگان بر این باور بودند که عنصر آب در این شهر نقش مهمی را در ارتقاء کیفیت سبک زندگی شان ایفا می کند.

    کلیدواژگان: کیفیت سبک زندگی، سبک زندگی اجتماعی، سبک زندگی زیست محیطی، رودخانه زاینده رود، بحران آب
  • بابک ابراهیمی، مهرداد پسندی*، هانیه نیل فروشان صفحات 219-233

    برنامه ریزی الگوی کشت و تسهیم حق آبه ها در اراضی آبخور سرچشمه خوانسار، مستلزم آگاهی از میزان آبدهی چشمه ها می باشد که در این تحقیق بر اساس مقادیر شاخص بارش اساندارد برآورد شده است. در این پژوهش، رابطه میان شاخص SPI، بارش و آبدهی چشمه های سرچشمه خوانسار در سه بازه زمانی مختلف، جهت برآورد منابع آب زیرزمینی و جریان ورودی به انهار مورد ارزیابی قرار گرفته است. انتظار می رود در یک سال با شرایط اقلیمی نرمال و نزدیک نرمال و میانگین بارش سالیانه در محدوده 295 تا 494 میلیمتر، میانگین آبدهی سالیانه چشمه های سرچشمه بین 8/12 تا 3/24 میلیون مترمکعب (میانگین 1/18 میلیون مترمکعب) باشد. احتمال وقوع این مقدار آبدهی چشمه ها بر اساس توزیع مقدار حدی 5/67 درصد با تواتر 5/1 سال خواهد بود. برای یک سال با شرایط اقلیمی خشک متوسط، میانگین بارش سالیانه 270 میلیمتر و میانگین آبدهی سالیانه چشمه های سرچشمه 9/11 میلیون مترمکعب پیش بینی می شود. بر اساس توزیع مقدار حدی، احتمال وقوع این مقدار آبدهی 9 درصد با تواتر 11 سال خواهد بود. انتظار می رود در سال های اقلیمی شدیدا خشک که تواتر وقوع آن 28 ساله می باشد، آبدهی چشمه های سرچشمه به کمتر از 1/10 میلیون مترمکعب در سال کاهش یابد. همچنین انتظار می رود در شرایط نرمال و نزدیک به نرمال که مقدار بارش متوسط شش ماهه اول در دامنه 236 الی326 میلیمتر است، میانگین آبدهی سالیانه (سال آبی) مجموعه چشمه های سرچشمه 5/18 میلیون مترمکعب (در دامنه 3/15 تا 8/21 میلیون متر مکعب با احتمال وقوع 5/67 درصد بر اساس توزیع مقدار حدی) باشد. بر اساس نتایج این تحقیق، بارش کمتر از 168 میلیمتر در نیمه اول سال آبی هشدار دهنده وقوع خشکسالی با درجه خشکی خشک متوسط تا شدیدا خشک با آبدهی سالیانه کمتر از 6/11 میلیون مترمکعب قابل توزیع در انهار می باشد. بارش های بیشتر از 394 میلیمتر در نیمه اول سال آبی نیز نویدبخش وقوع ترسالی با درجه مرطوب متوسط تا شدیدا مرطوب با آبدهی سالیانه بیشتر از 28 میلیون مترمکعب است.

    کلیدواژگان: خشکسالی، چشمه، شاخص بارش استاندارد، شهرستان خوانسار
  • هانیه حیدریان، سرور صادقی *، سارا شریفی صفحات 234-243

    حذف مقایسه ای سرب (II) از محیط های آبی با استفاده از Rhodococcus erythropolis در دو حالت مختلف جذب زیستی و تجمع زیستی مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی جاذب زیستی و گروه های عاملی سطحی به ترتیب توسط SEM و FT-IR مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایشات در سیستم ناپیوسته به عنوان تابعی از زمان تماس، غلظت یون های سرب و دوز زیست توده انجام شد. تجمع زیستی توسط سلول های زنده باکتری و جذب زیستی توسط سلول های غیرفعال و غیرزنده انجام شد. فرایند جذب زیستی سریع بود و تعادل در 15 دقیقه به دست آمد درحالیکه تعادل در تجمع زیستی در 60 دقیقه به دست آمد. غلظت اولیه فلز و مقدار زیست توده به طور قابل توجهی بر عملکرد جذب زیستی و زمان تماس بر تجمع زیستی تاثیر زیادی گذاشت. حداکثر راندمان جذب زیستی با استفاده از 1/0 گرم زیست توده غیرفعال پس از 15 دقیقه زمان تماس 55/97 درصد بود. با توجه به اینکه بازیابی فلز از توده سلول غیرفعال ساده تر و با سرعت جذب بالاتر است و میزان جاذب کمتری مورد نیاز است، لذا در مجموع استفاده از زیست توده غیرزنده به عنوان جاذب زیستی کارامدتر و قابل توجه تر است.

    کلیدواژگان: جذب زیستی، تجمع زیستی، ردوکوکوس اریتروپولیس، سرب، محیط های آبی
  • فرزاد بخشندگان مقدم *، پریسا حسینی صفحات 244-254

    افزایش جمعیت و افزایش مصرف غیر اصولی از منابع آبی، مشکلات بسیاری را در راستای تامین آب لازم جهت ادامه حیات بشری ایجاد نموده‏ است. لذا جهت تامین بخشی از آب مورد نیاز کشاورزی، استفاده مجدد از آب‏های خاکستری توصیه می‏شود. اغلب روش‏های رفع آلودگی به دلیل هزینه بالا و مشکلات دفع لجن ‏های تجمع یافته بعد از فرایند تصفیه سازی مقرون به صرفه نیستند. هدف از این پژوهش امکان سنجی جذب سطحی نیترات توسط جاذب پوکه معدنی از محلول نیتراته است. پژوهش حاضر به صورت آزمایش فاکتوریل دو عاملی در قالب طرح کامل تصادفی و در سه تکرار با نمونه‏ برداری از پوکه معدنی با قطرهای 1 سانتی‏متر، 5 سانتی‏متر و دانه بندی 1 تا 5 سانتی‏متر در 45 روز انجام شد. نمونه‏ ها با روش اسپکتروفتومتری در طول موج 470 نانومتر واسنجی شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که پوکه معدنی در جذب نیترات از محلول تاثیر داشته است. میزان نیترات تیمار شاهد 88/0 گرم در لیتر در روز اول بود. بیشترین جذب در روز بیستم برای دانه ‏بندی 1 سانتی‏متر مشاهده شد. بدین گونه که در پایان روز بیستم میزان نیترات به 62/0 گرم در لیتر کاهش یافت که این میزان بیانگر 36/0 گرم در لیتر جذب نیترات بود. ولی برای دانه ‏بندی ‏های بزرگتر روز سی‏ ام بیشترین جذب را نشان داد. تیمارهای 5 سانتی‏متر و دانه ‏بندی 1- 5 سانتی متر به ترتیب کاهش (جذب) 19/0 و 27/0 گرم در لیتر نیترات را نسبت به تیمار شاهد نشان دادند. با توجه به نتایج به دست آمده می‏ توان از این منبع ارزان قیمت برای جذب نیترات از محلول نیتراته استفاده کرد. پوکه معدنی مصرف شده، بعنوان اصلاح کننده بافت خاک یا کود، می ‏تواند در سایر مزارع مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: جذب سطحی، آلودگی آب، پومیس، محلول نیتراته
|
  • Mehran Sarabi, Seyed Abbas Hosseini * Pages 177-193

    Construction of bridge piers is expensive, and scouring near them can lead to instability. Without a suitable solution, it can ultimately result in the structure’s destruction. Therefore, a detailed study is required to understand this phenomenon and the factors affecting it. This research entails utilizing extensive field data to measure the local scour depth around bridge piers. It proposes an equation comprising scour-affecting parameters and defines an optimization model to establish this relationship. The decision variables of this model were determined using a meta-heuristic algorithm called the hybrid gray wolf-particle swarm (HPSGWO). For this purpose, various relationships were established to ascertain scour depth, and subsequently, the local scour depth of the bridge piers was calculated, based on these equations. Root Mean Square Error (RMSE), Relative Square Root (RSR), Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), Percent Bias (PBIAS), and Correlation Coefficient (CC) were employed as error measurement indices to evaluate the relationships. Upon comparison of the error measurement indices for the obtained relationships, the best input parameter combination and mathematical relationship for calculating scour depth were determined. These indices for the superior model are equal to 0.504 m, 0.52, 0.73, 7.7%, and 0.734 for RMSE, RSR, NSE, PBIAS, and CC, respectively. These values show that the equation presented in this research is suitable for calculating scour depth and is more reliable than the presented experimental methods. In the proposed relationship, scour depth is directly proportional to the Froude number and the ratio of base width to water depth while inversely proportional to the average size of bed particles to water depth.

    Keywords: Local scour, Gray wolf - particle swarm algorithm, Bridge Pier, Field data
  • Shahab Mosavi, Ramin Arfania*, Ghasem Khosravi Pages 194-207

    The purpose of building surface water collection networks is to enhance the resilience of cities against unexpected events such as floods and to improve overall urban health. Recent rainfalls in Bandar Imam Khomeini have exposed vulnerabilities, leading to severe flooding in roads and streets due to the absence of canals and surface drainage systems. The problem has caused significant damage to the infrastructure of the region. The research aims to implement a runoff management system using the Geographic Information System in Bandar Imam Khomeini. For this purpose, digital layers of the area, including elevation, slope, direction of slope, and drainage network of the city were prepared using the Geographic Information System. The fuzzy logic method was then employed to identify areas with the potential for runoff accumulation in the region. The research findings indicate that these areas are concentrated in the east, center, northeast, and southeast of the region. Then, using the RiverTools technique and according to the map of the city's drainage network, the best routes for constructing proposed canals were determined. These canals include sub-canals, second-order main canals, and third-order main canals. The first-order canal is the main conduit that collects the water of the second and third order canals.

    Keywords: Flooding, Bandar Imam Khomeini, Fuzzy method, Geographic Information System, Run off manage-ment
  • Sahar Faeghi * Pages 208-218

    In recent years, Iran has grappled with escalating environmental crises, especially concerning water-related issues. This study aims to comprehensively understand the lived experiences of Isfahan citizens amid the city's water crisis. The methodology employed for this study was qualitative research, utilizing thematic analysis for data interpretation. A total of 27 Interviews were conducted with Isfahan citizens, focusing on their subjective experiences regarding the water crisis in the Zayande-Rood river. Data collection utilized a non-homogeneous sampling method. Predetermined criteria concerning credibility, reliability, and objec-tivity were applied to validate the findings. Data coding and theory-based analysis were performed simul-taneously during interviews. The data interpretation comprised basic, organizing, and inclusive coding stages. Analyzing the data revealed key categories, notably the impact on citizens’ quality of life under socio-environmental conditions, considered as an inclusive category. The subjective feeling of happiness derived from environmental conditions (the sense of citizens' happiness and satisfaction through the envi-ronment) and changes in the lifestyle of citizens were reconstructed as organizing categories. The main sub-organizing categories reconstructed in this study include changes in citizens’ lifestyle, alterations in leisure activities, social interactions, extending citizens' environmental concerns, Citizens' dissatisfaction with government performance, changes in sense of emotional well-being of citizens, Citizens' dissatisfaction with weather conditions, and decreasing satisfaction with Urbanization. Primarily, citizens consider drought and water shortage to be the main reasons for the reduced quality of (socio-environmental) lifestyle in Isfahan.

    Keywords: Quality of Lifestyle, Social Lifestyle, Environmental Lifestyle, River of Zayande-Rood, Water Crisis
  • Babak Ebrahimi, Mehrdad Pasandi٭, Haniye Nilforoushan Pages 219-233

    Planning the cultivation pattern and water rights allocation in the irrigated lands by the Khansar Sarcheshmeh springs requires knowledge of the discharge of the springs, estimated based on the Standard Precipitation Index (SPI) in this research. The relationship between the SPI index, precipitation, and discharges of Khansar Sarchesmeh springs has been evaluated over three different periods to estimate the groundwater resources and inflow to the streams. In a year with normal or near-normal climatic conditions and average annual rainfall between 295 to 494 mm, the average annual discharge of Sarcheshmeh springs is expected to be between 12.8 and 24.3 million cubic meters (average of 18.1 million cubic meters) with 67.5% probability and a frequency of 1.5 years based on the extreme value distribution. For a year with average dry climatic conditions (270 mm average annual rainfall), the predicted average annual discharge of Sarcheshmeh springs is 11.9 million cubic meters with a 9% probability and a frequency of 11 years. In extremely dry climatic years (with an occurrence frequency of 28 years), the discharge of Sarcheshmeh springs is expected to decrease to less than 10.1 million cubic meters per year. In normal and close to normal conditions, with average rainfall in the range of 236 to 326 mm in the first six months, the average annual (water year) discharge of Sarcheshmeh springs is expected to be 18.5 million cubic meters (ranging from 15.3 to 21.8 million cubic meters with a 67.5% probability based on the extreme value distribution). According to the results of this research, rainfall of less than 168 mm occurred in the first half of the water year is a warning of the occurrence of a moderate to extremely dry drought with an annual discharge of less than 11.6 million cubic meters that can be distributed in the streams. Precipitations of more than 394 mm during the first half of the water year also indicate the likelihood of a moderate to extremely wet year, with an annual rainfall of more than 28 million cubic meters. Results of the research indicate that less than 168 mm of rainfall in the first half of the water year signals the potential for a moderate to extremely dry drought, with an annual discharge of less than 11.6 million cubic meters that can be distributed in the streams, while more than 394 mm of precipitation during the same period suggests the possibility of a moderate to extremely wet year with an annual rainfall of more than 28 million cubic meters.

    Keywords: Drought, Spring, SPI, Khansar city
  • Haniye Heidarian, Soroor Sadeghi*, Sara Sharifi Pages 234-243

    The comparative removal of lead (II) from water environments was investigated using Rhodococcus erythropolis in two modes of biosorption and bioaccumulation. The morphology of the biosorbent and its surface functional groups was investigated by SEM and FT-IR, respectively. Experiments were performed in discontinuous systems as a function of contact time, lead ion concentration, and biomass dose. Bioaccumulation by living bacterial cells and biosorption by inactive and non-living cells, were done. Biosorption was rapid, and equilibrium was reached in 15 min, while equilibrium in bioaccumulation was reached in 60 min. Initial metal concentration and amount of biomass significantly affected biosorption performance and contact time on bioaccumulation. The maximum biosorption efficiency using 0.1 g of inactive biomass after 15 minutes of contact time was 97.55%. Since metal recovery from inactive cell biomass is easier and can be performed with a higher absorption rate with a lower amount of biosorbent, the use of non-living biomass as a biological adsorbent is more efficient and significant.

    Keywords: Aquatic environments, Bioaccumulation, Biosorption, Lead, Rhodococcus erythropolis
  • Parisa Hosseini, Farzad Bakhshandegan Moghaddam* Pages 244-254

    The surge in population and imprudent consumption of water resources have created many challenges in securing sufficient water for sustaining human life. To supply part of the water demand for agriculture, the reuse of gray water is recommended. However, many decontamination methods are cost-prohibitive and pose challenges in sludge disposal after purification. The purpose of this research is to evaluate the feasibility of nitrate absorption by a mineral pumice adsorbent from nitrate solutions. The present study was conducted as a two-factor factorial experiment and complete randomized design with three replications. The study involved sampling mineral pumice with diameters of 1 cm, and 5 cm and gradation ranging from 1 to 5 cm over 45 days. The samples were calibrated by spectrophotometric method at a wavelength of 470 nm. Results showed that mineral pumice influenced nitrate absorption from the solution. The amount of nitrate in the control treatment was 0.88 grams per liter on the first day. The highest absorption occurred on the 20th day for the 1 cm soil gradation, resulting in a decrease to 0.62 grams per liter, which indicated 0.36 grams per liter of nitrate absorption. Larger gradations, however, showed the highest absorption on the 30th day. The 5 cm treatments and 1-5 cm gradation showed a reduction (absorption) of 0.19 and 0.27 grams per liter of nitrate, respectively, compared to the control treatment. According to the results, mineral pumice, an economical resource, can be used to absorb nitrate from nitrate solutions. Moreover, the used mineral pumice could find applications as a soil texture modifier or fertilizer in various fields beyond nitrate absorption.

    Keywords: Surface absorption, Water pollution, Pumice, Nitrate solution