فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی منابع آب
پیاپی 41 (تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/06/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • احمد جعفرزاده*، عباس خاشعی، علی شهیدی صفحات 1-16
    مدیریت منابع آب در مناطق خشک از اهمیت بالایی برخوردار است. از آنجا که در این مناطق بیشتر سهم مصارف متوجه منابع آب زیزمینی است، اطلاع از وضعیت کمی و کیفی این منابع ضروری است. خروجی های مدل های گردش عمومی ابزاری سودمند در جهت پیش بینی تغییرات متغیرهای اقلیمی به شمار می رود. در این پژوهش در ابتدا جهت بررسی پیامدهای کمی گرم شدن جهانی، با استفاده از بهترین خروجی مدل های گردش عمومی اثر تغییر اقلیم بر بارش براورد گردید، و در ادامه به منظور تحلیل وضعیت کمی آبخوان دشت بیرجند، از مدل مفهومی بیلان استفاده شد. واسنجی و صحت سنجی مولفه ها و اجزاء مدل مفهومی بیلان با استفاده از الگوریتم بهینه سازی چندهدفه MOPSO، و میانگین سطح آب زیرزمینی حدفاصل سال های 1390 تا 1393 (به عنوان ارتفاع مشاهداتی سطح آبخوان) انجام شد. از شاخص های R2 و RMSE به عنوان توابع هدف در این بهینه سازی استفاده شد. بازه ی تغییرات توابع هدف در مرحله ی واسنجی اعضای جمعیت نیز بین 0/96 تا 0/2 برای تابع RMSE، و بین 0/77 تا 0/97 برای تابع R2 رسید. همچنین میزان دقت توابع هدف در مرحله ی صحت سنجی برای تابع RMSE و R2به ترتیب برابر است با 0/84 و 0/91. در مرحله ی بعد، براورد سطح آب زیرزمینی آبخوان حدفاصل سال های 2015 تا 2030 میلادی انجام شد. نتایج مطالعه ی حاضر نشان داد که سطح آب زیرزمینی آبخوان دشت بیرجند در بازه مطالعه شده با روندی نزولی مواجه خواهد گردید. طبق شبیه سازی های مدل مفهومی در خصوص سطح آب زیرزمینی، انتظار می رود که حدودا افت تجمعی و ارتفاع سطح آب زیرزمینی در پایان دوره ی آتی به ترتیب به ارقام 7  و 1315/9متر برسد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، دشت بیرجند، مدل مفهومی بیلان، MOPSO
  • محمد دارند*، بهروز ابراهیمی صفحات 17-30
    یکی از پیامدهای گرمایش جهانی و تغییراقلیم جابه جایی در الگوهای زمانی- مکانی سنجه ی جوی مهم و آشوبمند بارش است. هدف از انجام این پژوهش شناختن تغییرات مدت زمان انتظار رخداد بارش استان کردستان طی دهه های اخیر است. بدین منظور داده های روزانه ی بارش162پیمونگاه همدید، اقلیمی و بارانسنجی بر روی پهنه ی استان کردستان و 26 پیمونگاه همدید، اقلیمی و بارانسنجی خارج از مرز استان مربوط به شرکت آب منطقه ای کردستان و سازمان هواشناسی طی بازه ی زمانی 1/1/1340 تا 11/10/1391(21/3/1961 تا31/12/2012) به کارگرفته شدند. با بهره گیری از روش زمین آماری کریجینگ مقادیر بارش بر روی سلول های 6×6 کیلومتر برای هر روز جداگانه میان یابی شدند. سپس داده های روزانه ی مربوط به 811 سلول که کل استان را پوشش می دادند، از نقشه های میان یابی استخراج شدند. یک پایگاه داده(گاه جای) در ابعاد811×18914 تهیه شد که بر روی سطرها روز(زمان) و بر روی ستون ها سلول ها(مکان) قرار داشتند. میانگین مدت زمان انتظار رخداد بارش برای هر سلول طی هر ماه از سال جداگانه حساب شد. جهت ارزیابی معناداری روند، آزمون ناپارامتریک من کندال در سطح اطمینان 90 درصد بر روی سری زمانی مقادیر مدت زمان انتظار رخداد برازش داده شد. نرخ تغییرات به کمک روش خطی حداقل مربعات براورد شد. یافته ها نشان دادند که طی ماه های سرد سال مدت زمان انتظار رخداد بارش طولانی تر شده است، درحالی که در ماه های گرم سال فاصله ی زمانی بین دو رویداد بارشی پیاپی کوتاهتر شده است. نرخ کاهشی دوره ی انتظار رخداد بارش دست کم دو برابر نرخ افزایشی آن است. پراکنش روند معنادار بر روی استان بیانگر آن است که در نیمه ی غربی و پربارش استان، مدت زمان انتظار رخنمود بارش طولانی تر شده است، برعکس در نیمه ی شرقی و کم بارش، فاصله ی بین دو رویداد بارشی پیاپی کوتاهتر شده است.
    کلیدواژگان: مدت زمان انتظار، بارش، روند، استان کردستان
  • سید امیر شمس نیا*، فرهاد ترابی صفحات 31-48
    خشکسالی یکی از مهمترین بلایای طبیعی است که زیان های فراوانی را بر بخش کشاورزی و منابع آبی وارد می سازد. به منظور پایش و سنجش خشکسالی در هر منطقه و تجزیه و تحلیل آماری این پدیده لازم است از شاخص هایی استفاده گردد. اخیرا، از یک شاخص خشکسالی قدرتمند به نام شاخص شناسایی خشکسالی[1]، استقبال وسیعی گردیده و به طور عمده در مناطق خشک و نیمه خشک آب و هوایی به کار گرفته شده است. از آنجا که شاخص RDI از دو فراسنج بارش و تبخیر-تعرق  بالقوه(PET)  تشکیل شده، ارزیابی روش محاسبهPET  و تاثیر آن برخصوصیات شدت خشکسالی به دست آمده  به وسیله ی شاخص RDI ضروری است. در این تحقیق مقایسه نتایج حاصل از شاخص RDI برای دوره های مختلف زمانی براساس پنج روش محاسبه تبخیر-تعرق  بالقوه با حداقل داده های لازم انجام شده است. این روش ها عبارتند از:  هارگریوز-سامانی، ترنت-وایت، بلانی- کریدل، جنسن- هیز و فائو-پنمن-مانتیث. روش فائو پنمن مانتیث به عنوان روش مرجع و مبنا جهت مقایسه استفاده شده است. از داده های ایستگاه های هواشناسی در استان تهران استفاده شده که نماینده آب و هوایی اقلیم های مختلف هستند. نتایج نشان دادند که روش های مختلف محاسبهPET  تاثیر قابل توجهی بر نتایجRDI  ندارند. در میان روش های مختلف تبخیر- تعرق بالقوه، در اکثر ایستگاه های هواشناسی مطالعه شده، روش بلانی-کریدل نزدیک ترین نتایج را با روش مرجع داشته و نسبتا مناسب تر است. این امر نشان می دهد کهRDI  شاخصی قوی برای ارزیابی شدت خشکسالی بوده و  شدت های خشکسالی محاسبه شده با کاربرد روش های مختلف محاسبه تبخیر-تعرق بستگی ندارد.
    کلیدواژگان: خشکسالی، شاخص شناسایی خشکسالی، تبخیر-تعرق بالقوه
  • روح الله آدینه وند* صفحات 49-62
    استفاده از قابلیت های سنجش از دور و سامانه اطلاعات مکانی در تهیه ی نقشه ی های موضوعی و تلفیق آنها در قالب نقشه های پهنه بندی، یکی از ابزارهای مهم در ارزیابی توان استعداد تغذیه ی آب زیرزمینی است. در این بررسی نقشه های موضوعی با استفاده از عوامل موثر در توان استعداد تغذیه از قبیل عوامل آب شناختی مانند تخلیه ی چشمه ها، زمین ساختاری مانند درزه و شکستگی ها، سنگ شناسی مانند جنس سازندها، پستی و بلندی مانند شیب سطح زمین و نمایه رطوبت پستی و بلندی، اقلیمی مانند بارش، دما و پوشش گیاهی در تهیه ی نقشه ی توان استعداد تغذیه ی آب زیرزمینی استفاده شد. بدین منظور نقشه های موضوعی با استفاده از اطلاعات رقومی سنجش از دور تهیه شد. سپس با استفاده از روش ارجاع دادن، مقایسه ی زوجی و با اعمال نظر کارشناسی که با بازدیدهای صحرایی در برخی نقاط منطقه صورت گرفت، سلول های هر نقشه و متعاقب آن کل نقشه با توجه به تاثیری که در توان استعداد تغذیه دارد، ارزش گذاری شد. پس ارزش گذاری هر کدام از نقشه های موضوعی تهیه ی شده، با بکارگیری روش هم پوشانی، نقشه ی نهایی توان استعداد تغذیه ی آب زیرزمینی تهیه گردید. برای برررسی صحت نسبی نقشه ی توان استعداد تغذیه از موقعیت چشمه های منطقه استفاده شد. اکثر حوضه ی آبگیر چشمه های بزرگ در مناطق با توان استعداد تغذیه ی بالا قرار گرفته اند که حاکی از صحت نسبی بالای نقشه ی موضوعی توان استعداد تغذیه برای منطقه ی مطالعه شده است.
    کلیدواژگان: توان استعداد تغذیه ی آب زیرزمینی، نقشه های موضوعی، سنجش از دور، سامانه اطلاعات مکانی
  • بهزاد قیاسی، عبدالرضا کرباسی، امین سارنگ، روح الله نوری* صفحات 63-78
    گام اساسی در مدل سازی کیفی محیط های آبی یک بعدی مانند رودخانه ها، تعیین ضریب انتشار طولی (LDC) برای معادله ی انتقال-پخش آلاینده ها است. در این مقاله برای پیش بینی LDC، مدل شبکه ی عصبی مصنوعی (ANN) بر مبنای الگوریتم های آموزشی با رویکرد عددی و همچنین رویکرد اکتشافی توسعه داده شده است. برای این منظور توابع آموزشی گرادیان مزدوج شامل توابع فلچر-ریوس، پولاک-ریبره، پاول-بیل و گرادیان مزدوج مقیاس دار از دسته الگوریتم های عددی و همچنین تابع پس انتشار ارتجاعی از دسته الگوریتم های اکتشافی برای بهینه سازی پارامترهای مدل ANN استفاده شدند. در مرحله ی بعد با استفاده از آماره های بررسی شده برای ارزیابی نتایج، بهترین مدل با ساختار شامل هر یک از توابع نامبرده انتخاب شدند و در ادامه از بین مدل های منتخب، مدلی که بهترین عملکرد را داشت، یعنی مدل با تابع آموزش پس انتشار ارتجاعی، با توجه به آماره ی نسبت تفاوت توسعه یافته (DDR)، به عنوان نتیجه نهایی این مقاله برگزیده شد. در پایان نیز برای ارزیابی بهتر نتایج تحقیق، رویکردی مقایسه ای بین نتیجه بهترین مدل توسعه داده شده با دیگر مطالعات انجام گرفته به وسیله مدل های هوشمند انجام شد که یافته ها حاکی از عملکرد برتر مدل پس انتشار ارتجاعی بود.
    کلیدواژگان: ضریب پخش طولی، آلودگی آب، مدل های هوشمند، الگوریتم آموزش
  • منوچهر شکریان*، محمود شفاعی صفحات 79-88
    درحوضچه های آرامش با شیب معکوس در پایین دست سطوح شیبدار، معمولا قسمتی از پرش بر روی سطح شیبدار منتقل می شود، و در عمل بیشتر پرش نوع B-F اتفاق می افتد. خصوصیات پرشB -F در سطوح شیبدار، از جمله نسبت عمق ها و طول غلتابی، می تواند کمک شایانی به طراحی مناسبت تر و ارزان تر حوضچه ی آرامش پایین دست باشد. دراین تحقیق ابتدا با استفاده از تحلیل ابعادی و انگاره خود- تشابهی ناقص معادله ی کلی جهت محاسبه ی نسبت عمق های مزدوج استخراج شد. آزمایش ها در مدلی با سه شیب مختلف برای نهر بالادست (13/5، 21/5و 29/5درجه) با حوضچه های آرامش در سه شیب (0/05-، 0/1- و 0/15- درصد) انجام شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش شیب حوضچه ی آرامش نسبت عمق های مزدوج کاهش می یابد بطوری که در شیب 15/0- درصد، و برای یک موقعیت پرش ثابت (E=0/05)، نسبت عمق های مزدوج حدود شصت درصد نسبت به شیب 05/0- کاهش پیدا کرد. طول غلتاب پرش نیز بررسی گردید و برای محاسبه ی آن رابطه ای کلی برحسب افت نسبی کارمایه درداخل پرش استخراج شد. نتایج نشان دادند که معادله طول غلتابی مستقل از شیب نهر بالادست وحوضچه ی آرامش است. در نهایت، با استفاده از داده های آزمایشگاهی این  تحقیق، ضرایب روابط کلی به دست آمد و درصد متوسط خطای معادله های کلی جهت محاسبه ی نسبت عمق ها و طول غلتابی به ترتیب 8/72 و 13/31درصد محاسبه گردیدند.
    کلیدواژگان: پرش آبی، استهلاک کارمایه، سطوح شیبدار، پرش B-F، حوضچه ی آرامش
  • مرتضی بختیاری*، اعظم اردلانی، مجتبی صانعی، سیدمحمود کاشفی پور صفحات 89-100
    یکی از روش های مهارکردن  آبشستگی اطراف پایه ی پل استفاده از شکاف در آنهاست. در تحقیق حاضر اثر شکل شکاف بر آبشستگی موضعی اطراف پایه با مقطع مستطیلی، بررسی شده  است. برای این منظور دو شکاف لوزی و مربع شکل با مساحت سطح برابر، در سه تراز قرارگیری نزدیک سطح آب، هم تراز بستر و زیر بستر و در چهار عدد فرود 0/3 و 27/ 0 و 24/0 و 19/0 آزمایش شدند. در ادامه دانه بندی بستر تغییر داده شد و پایه های شکافدار در دو تراز نزدیک سطح آب و هم تراز بستر در جریان با عدد فرود 0/24 آزمایش گردید. نتایج نشان دادند که در تمام حالت ها حضور شکاف موجب کاهش عمق آبشستگی حداکثر و حجم چاله ی آبشستگی گشته و عمق آبشستگی حداکثر و حجم چاله ی آبشستگی با تراز قرارگیری شکاف نسبت به بستر و عدد فرود جریان، رابطه ی مستقیم، و با اندازه ی متوسط دانه های بستر، رابطه ای عکس دارد. با مقایسه ی داده های به دست آمده  مشخص شد که با افزایش لنگر دوم سطح شکاف، عمق آبشستگی و حجم و ابعاد چاله ی آبشستگی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، شکاف، لنگر دوم سطح، پایه ی پل
  • محمد فاریابی* صفحات 101-114
    آب زیرزمینی یگانه منبع تامین آب در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک دنیا است. بهره برداری بیش از حد، خشکسالی و تغییر اقلیم در دهه های اخیر باعث افت کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی شده اند. یکی از نتایج افت سطح آب زیرزمینی، کاهش آبدهی چاه ها است. افزایش عمق چاه های بهره برداری به عنوان یکی از گزینه های مهم برای جبران این مشکل مطرح شده است. هدف از این تحقیق تعیین عمق بهینه ی چاه های بهره برداری در دشت کاشان است، به طوری که آب باقی مانده در آبخوان پاسخگوی نیازهای آبی شرب و صنعت در یک افق پانزده ساله (سال 1405) باشد. به این منظور اطلاعات زمین شناسی و داده هائی مانند تراز سطح آب زیرزمینی در چاه های مشاهده ای، ارتفاع سنگ کف، ضرایب آب پویایی آبخوان و داده های کیفیت شیمیایی آب زیرزمینی استفاده شده اند. با استفاده از داده های سطح آب زیرزمینی در چاه های مشاهده ای، معادلات ریاضی تغییر سطح آب با زمان استخراج گردیده، و از این معادلات برای پیش بینی سطح آب زیرزمینی در سال های آینده استفاده شده است. کیفیت آب زیرزمینی نیز با استفاده از داده های کیفی چاه های معرف در سال های آینده پیش بینی شده است. تغییرات کمی و کیفی آب موجود در آبخوان نیز با درنظر گرفتن نمایشنامه های مختلف افزایش افت سطح آب زیرزمینی نسبت به روند بهنجار آن بررسی شده است. با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق، نمایشنامه افزایش افت 25 درصدی نسبت به افت بهنجار افق طرح به عنوان مناسب ترین راهبرد برای تعیین عمق بهینه ی چاه های بهره برداری در دشت کاشان در نظر گرفته شد. البته با توجه به اینکه عمق اغلب چاه های منطقه مطالعه شده بیش از مقدار پیشنهاد شده در این نمایشنامه است، بنابراین افزایش عمق و کف شکنی چاه های بهره برداری پیشنهاد نمی شود.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، چاه های بهره برداری، عمق بهینه، دشت کاشان
  • بهزاد قربانی*، سیدعلی اصغر هاشمی صفحات 115-126
    زیر حوضه‏ی کوهرنگ یکی از سرچشمه های اصلی کارون شمالی است. متغیرهای اقلیمی، از جمله بارندگی‏ و دما، می‏توانند در این زیر حوضه تاثیر قابل توجهی را بر بده رودخانه کارون شمالی داشته باشند. برای بررسی چگونگی تاثیر متغیرهای اقلیمی برآورد کوهرنگ از داده‏های هواشناسی ایستگاه کوهرنگ در طول 27 سال آماری استفاده شد. برای این منظور، متوسط ده سال اخیر هشت متغیر اقلیمی شامل میانگین دمای سالانه، میانگین بیشینه و میانگین کمینه دمای سالانه، تعداد روزهای برفی، تعداد روزهای بارانی، میزان بیشینه‏ی شدت بارش روزانه، مقدار بارندگی سالانه کوهرنگ و متوسط بده سالانه رودخانه در ایستگاه آب‏سنجی دزک آباد، نسبت به متوسط سال های گذشته، با استفاده از آماره های آزمون من-کندال[1] و تخمینگر سن[2] تجزیه و تحلیل شدند. آماره های فوق در سطح اطمینان 95 درصد نشان ‏دادند گرچه داده‏های میانگین دمای سالانه برابر با 1/5 درجه‏ی سانتی گراد نسبت به میانگین سال های قبل افزایش داشته است ولی بیشینه و کمینه‏ی دمای سالانه هیچگونه روند معنی داری را نشان نمی دهند. هر چند بیشینه‏ی شدت بارش روزانه، تعداد روزهای بارانی و تعداد روزهای برفی طی دوره‏ی آماری روند کاهشی داشته اند، ولی آزمون های آماری فوق این روند را معنی دار نشان نمی دهند. آزمون های آماری یادشده روند نزولی بارندگی سالانه را به مقدار 11 درصد (4/155میلی متر)، و روند کاهشی داده های بده را در ایستگاه دزک آباد به میزان 7/19 درصد تایید می کنند.  

    [1] Mann - Kendall

    [2]Sen’s Estimator
    کلیدواژگان: بارندگی، بده، دما، شدت بارش، متغیرهای اقلیمی
  • محمود خسروی*، فائزه شجاع، هاجر پاکباز صفحات 127-144
    بارش های شدید و رگباری در دوره ی گرم و کم بارش تابستان در مرزهای جنوب شرقی ایران از چالش های پایه ای در حوزه ی پژوهش های اقلیمی محسوب می شوند. هدف این مطالعه بررسی شرایط همدیدی و پویائی الگوهای گردشی، جهت تحلیل و شناسایی منابع رطوبتی، نیز نحوه ی انتقال رطوبت از نواحی اطراف به این منطقه است. بدین منظور ابتدا بخشی از جنوب شرقی کشور به مختصات جغرافیایی 59 تا 61 درجه ی طول شرقی و 23 تا 28 درجه ی عرض شمالی به عنوان محدوده ی مطالعه انتخاب شد، سپس داده های لازم شامل دو گروه داده های محیطی و داده های جوی از پایگاه های مرتبط برای بازه ی زمانی 13 ساله (2013-2000) استخراج گردیدند. جهت بررسی های سینوپتیکی نیز نقشه های فشار سطح زمین و ارتفاع زمین توان سطح 850 و 500 هکتوپاسکال، امگا، نم ویژه، نقشه های ترکیبی فشار تراز دریا و بارش و نقشه های وزش رطوبتی تهیه گردیدند. نتایج نشان دادند که در بیشتر روزهای مطالعه شده، بارش در خشکی زودتر از دریا رخ داده است. همچنین، وقوع بارش های سنگین در بیشتر مواقع به علت اختلاف فشار حاصل شده بین کم فشار پاکستان و پرفشار تبت بوده است. به علاوه، در زمان هایی که کم فشار پاکستان شدت و گسترش فراوانی داشته، مسیر حرکت رطوبت از طریق دریاهای گرم عرب و عمان به سمت شبه قاره ی هند بوده و ازآنجا با حرکت غرب سو، جنوب شرقی ایران را نیز در برگرفته است، اما در شرایطی که از وسعت و گستره ی فروبار پاکستان کاسته شده و پرفشار آزور در جهت غربی-شرقی گسترش پیدا کرده، مسیر جریان رطوبت از دریای عمان به نواحی داخلی ایران تغییر کرده است.
    کلیدواژگان: بارش تابستانه، جنوب شرق ایران، انتقال رطوبت، الگوهای همدید، دریای عمان
  • هوشنگ قمرنیا*، فاطمه روشن دل صفحات 145-160
    این پژوهش بر روی آبخوان آب زیرزمینی دشت چاردلی، حد فاصل استان های کردستان و همدان واقع در غرب ایران صورت گرفته است. برای این منظور از داده های کیفیت آب زیرزمینی آبخوان در سال های 87- 1381 بهره گرفته شده و اقدام به بررسی تغییرات پارامترهای کیفی آبخوان در طی این سال ها، در مقایسه با استانداردهای کیفی مربوط به آب شرب، کشاورزی، خورندگی و رسوب گذاری شده است. تحلیل کیفی آب زیرزمینی براساس نتایج حاصل از اطلاعات تجزیه شیمیایی 25 حلقه چاه در محدوده مورد نظر انجام پذیرفت. پارامترهای کیفی مورد تحلیل شاملpH, HCO3-, SO42-, Cl-, Mg2+, TH, Ca2+, K+, Na+ TDS, Co32-و هدایت الکتریکی می باشند.  نتایج حاصل از تحلیل های کیفی در محیط نرم افزار GIS، تحت لایه های توصیفی وارد شده و درون یابی با استفاده از روش کوکریجینگ بر اساس کمترین خطای میانیابی، جهت تهیه نقشه های پهنه بندی کیفی انجام گرفت. وضعیت کیفی آبخوان، نشان دهنده کاهش کیفیت آب زیرزمینی در سال های 1383 تا 1385 و سپس بهبود وضعیت تا سال 1387 است. نقشه های پهنه بندی کیفی آبخوان آب زیرزمینی نیز نشان دهنده افت کیفیت بین سال های 1381 تا 1384 در مناطق خروجی آبخوان بوده و پس از آن تا سال 1387 رو به بهبود نهاده اند. این تغییرات منطبق با افت تراز آب زیرزمینی دشت در سال 1384 می باشد و این موضوع متاثر از وضعیت بارندگی کم منطقه در این دوره و حفر بی رویه چاه بوده است. به طور کلی نتایج حاکی از آن است که مناطق واقع در شمال دشت و نزدیک به خروجی آبخوان از کیفیت پایین تری برخوردار می باشند.
    کلیدواژگان: دشت چاردلی، کیفیت آب زیرزمینی، ArcGIS
  • ساناز فتحی*، علی مراد رشیدی، روشنک رضایی کلانتری، عبدالرضا کرباسی صفحات 161-171
    هدف از این مطالعه جداسازی سریع و راحت نیکل از محلول آبی با صرف هزینه ی کم و زمان کوتاه بوسیله جاذب نانو گرافن متخلخل مغناطیس شده(NPG@Fe3O4) است. جداسازی از بخش جامد از آب به وسیله ییک آهنربای دستی از ایجاد آلودگی ثانویه جلوگیری می کند.  ریخت شناسی و سایر مشخصات جاذب NPG@Fe3O4 با استفاده از روش  SEMو  XRD    تعیین گردید. تعداد 96 آزمایش به منظور بررسی میزان بهینه عوامل موثر بر فرآیند جذب انجام شد که اثر فراسنجهای مختلف همچون  pHمحلول ،زمان جذب، مقدار لازم جاذب، دما و غلظت اولیه نیکل در روند کاهش غلظت آلاینده مورد بررسی و مقادیر بهینه هر کدام از عامل ها مشخص شد. نتایج نشان داد که میزان pH بهینه جاذب 6، مدت زمان بهینه تماس 30 دقیقه و مقدار لازم بهینه جاذب50 میلی گرم در لیتر بود. خطوط هم دمای جذب با استفاده از دو نمونه خطوط هم دما لانگمایر و فروندلیش  و معادلات جنبشی سینتیک شبه درجه اول و دوم بررسی شدند.  نتایج نشان دهنده هم خوان بودن میزان جذب با نمونه خطوط هم دما فروندلیش و معادله جنبشی سینتیک شبه درجه دوم بوده است. بررسی ترمودینامیک نشان داد که فرایند جذب با افزایش بی نظمی همراه و گرماگیر بوده است. حداکثر ظرفیت جذب برابر با 25/82 میلی گرم بر گرم بوده که نشان از جذب مطلوب نیکل از آب با استفاده از جاذب ساخت شده از گرافن بوده است.
    کلیدواژگان: نیکل، دورگه، نانو جاذب، محلول آبی
|
  • Ahmad Jafarzadeh *, Abbas Khashei Pages 1-16
    Water resource management in arid and regions has high importance. Since in these regions most of demands are programmed based on groundwater so inform of quantity and quality situation of groundwater is very necessary. General Circulation Models (GCMs) outputs are useful instrument for forecast of variations of hydrological parameters. In this study to assessment of global warming impacts variations of rainfall patterns which has been influenced by climate change effects were first evaluated by using of best GCMs outputs and in continue balance conceptual model was examined to analysis of quantity situation of Birjand Aquifer. Calibration and validation of balance conceptual model was performed by using of Multi-objective Particle Swarm Optimization and observation water table (from 1390 to 1393). Fitness functions in this optimization were RMSE and R2. Results of optimization showed that ranges of fitness function in calibration period reached from 0.96 to 0.2 and from 0.77 to 0.97 for RMSE and R2 respectively. Also value of these indices reached 0.84 and 0.91 for RMSE and R2 respectively in validation period. In after step estimation of aquifer water table performed by input of rainfall predicted into balance conceptual model. Relying of conceptual simulations it is expected that cumulative head loss and groundwater table will reach to 7 and 1315.9 m in end of future period respectively.
    Keywords: Optimization, Birjand Plain, Balance Conceptual Model, MOPSO
  • Mohammad Darand *, Behroz Ebrahimi Pages 17-30
    One of the consequences of global warming and climate change is shifts in tempospatial of important atmospheric parameter precipiation. The aim of this study is detection changes in precipitation waiting time duration in Kurdistan province during recent decades. To doing this research daily precipitation data from 162 synoptic, climatic and rain gauge stations in and out of province during 1/1/1340 to 11/10/1391 extracted from Kurdistan Regional Water Company and meteorology organizations. By geostatistic Kriging method daily precipitation interpolated on 6 6 kilometer and one digital map has been created for each days. Then data over province on the 811 pixels that covers whole of province extracted. One data base in 18914*811 dimensions has been created that locate days on the rows and on the columns pixels. The average waiting time duration calculated for each pixels during different months. The Mann Kendal nonparametric statistics test fitted on the average waiting time duration time series at 90% confidence level. The chages rate estimated by linear least square method. The results showed that waiting time duration has been longer in cold seasons while shorter in warm seasons. The decrease rate of waiting time duration is twice waiting time duration increse. The distribution of significant trend over Kuridstan province show that waiting time duration is longer in semiwestern parts. In contrast in semieastern parts precipitation waiting time duration is shorter.
    Keywords: Waiting Time Duration, precipitation, Trend, Kurdistan Province
  • Seyed Amir Shamsnia *, Farhad Torabi Pages 31-48
    Drought is one of the most common natural events that has a great negative impact on agriculture and water resources. Using the indices is necessary in order to monitor, evaluate and statistically analyze drought in each area. Recently, a powerful drought index, the Reconnaissance Drought Index (RDI), is gaining wide acceptance mainly in the arid and semiarid climatic regions. Since RDI is based both on precipitation and potential evapotranspiration (PET), it is interesting to assess the effect of the PET calculation methods on the drought severity characterization obtained by the RDI. This paper compares the results of the RDI for various reference periods using some popular empirical PET methods with minimum data requirements. The selected methods are: Hargreaves-Samani, Thornthwaite, Blaney-Criddle, Jensen-Haise and FAO Penman-Monteith. The FAO Penman-Monteith method is used as reference method. The data used are from meteorological stations in thr Tehran Province representing different climatic conditions. No significant influence on RDI was detected by using the selected PET methods. However, the Blaney-Criddle method performed relatively better. This supports the conclusion that the RDI is a robust drought index not dependent upon the PET calculation methods.
    Keywords: Drought, Reconnaissance Drought Index (RDI), Potential evapotranspiration
  • Rouhollah Adinehvand * Pages 49-62
    Application of remote sensing and geographic information system to the preparation of thematic maps and their integration in the form of zoning maps provide an important tool for assessing the potential of groundwater recharge sites. Thematic maps using effective factors in recharge activities namely the hydrogeological factors such as spring discharge and structural factors such as joint and fractures; lithological factors such as formation type; topography such as slope, slope aspect and topographic wetness index; and climatological factors such as rainfall, temperature, and also land use were applied in preparation of the groundwater recharge potential map. Thematic maps were prepared using remote sensing and by a referring approach and pair-wise and applying an expert view and also by field observations. Every thematic map was weighted and rated with respect to its effect on recharge. Finally, differently weighted maps were rated to prepare groundwater recharge site map. To verify the relative accuracy of groundwater recharge potential map, discharge of springs in the study area was used. The results show that most of the catchment area of the large springs located in the areas of high recharge potential, indicating the relatively high accuracy of the above-mentioned method.
    Keywords: Groundwater recharge potential, thematic maps, remote sensing, geographic information system
  • Roohollah Noori *, Behzad Ghiasi Pages 63-78
    Determining the longitudinal dispersion coefficient (LDC) for Advection-Diffusion equation is the first step in water quality modeling for one-dimensional water bodies such as rivers. In this research, an artificial neural network (ANN) model has been developed based on the standard numerical optimization algorithms and heuristic techniques to determine the LDC. In this regard, conjugate gradient (CG) training functions including Fletcher-Reeves, Polak-Ribiére, Powell-Beale and scaled conjugate gradient functions from the standard numerical optimization algorithms category and resilient back-propagation (Trainrp) training function from the heuristic algorithms, have been applied to optimizing ANN parameters. Then, the best model has been selected for each of the training functions according to indices that are used to evaluate results. Among the selected models, the ANN model with the Trainrp training function has been selected as the best model to predict the LDC due to DDR statistic. Finally, a comparison has been undertaken between the selected model and other suggested artificial intelligent methods by the researchers. According to the implemented comparisons, the Trainrp function acquired the best performance.
    Keywords: Longitudinal Dispersion Coefficient, Water Pollutant, Intelligence Models, Training Algorithm
  • Manochehr Shokrian* Pages 79-88
    Beacause of the hydraulic jump unstable behavior in adverse-slope stilling basins downstream of sloping beds, the jump toe is transmitted on sloping bed. Therefore, formation of the B-F jump is common in practice. In this research, using dimensional analysis and Incomplete Self-Similarity (ISS) theorem, a general equation was derived to computation of the sequent depth ratio of a B-F jump on smooth sloping bed. The experiments were conducted in a physical model for three different slopes of upstream channel (13.5, 21.5 and 29.5 degree) and downstream stilling basin (-0.05, -0.1 and -0.15 %). The results showed that the sequent depth ratio decreases as the slope of stilling basin increases so that for the stilling basin with the slope of 0.15 % and for the constant position of the jump (E0=0.5), the sequent depth ratio decreases about 60% compared with the slope of 0.05% . Then, the roller length was investigated and based on relative energy loss in the jump a general equation was derived to calculate the roller length of a B-F jump. The results showed that the equation of roller length is independent of upstream channel and stilling basin slopes. Finally, using all of the experimental data the required coefficients were calculated and the mean percentage errors were obtained 8.71 and 13.31 % for the sequent depth and roller lenghth equations respectively
    Keywords: Hydraulic jump, energy dissipation, sloping bed, B-F jump, Stiling basin
  • Azam Ardalani, Mojtaba Sanee, Seyed Mahmood Kashefipour Pages 89-100
    One of the scour-control methods around the bridge's pier is use a slot. In the present study the effect of the shape of slot, on local scour around bridge piers have been studied. In order to achieve the study objectives, two sizes, diamond and square with an equal surface area slot, on three levels near the water surface, bed level and under bed level at four Froude number (0.19, 0.24, 0.27, 0.3) tested and then the bed grading were changed and four shape of slot at two level near the water level and on bed level at Froude number 0.24 are tested. The result show that the maximum scouring and The volume of the scour hole with slot level relative to bed Froude number has direct relationship and with area of slot and The average grain size bed has inverse relationship. With compare of data, increasing in second moment of area, depth of scour, volume and dimension of scour hole is increased.
    Keywords: local Scour, slot, pier, moment of area
  • Mohammad Faryabi * Pages 101-114
    Groundwater is the sole source of water for many of arid and semi-arid regions in the world. Groundwater overexploitation, drought and climate change have deteriorated the groundwater quantity and quality in recent decades. The decrease of well discharges is one of the main results of the falling the groundwater level. Increasing the depth of abstraction wells has been proposed to remedy this problem. This study aims to determine the optimal depth of wells in Kashan plain such that the remaining groundwatercan supply the water demands in a 15 years period. For this purpose, geological information along with data such as groundwater level in observation wells, aquifer bedrock, aquifer hydrodynamic coefficients and groundwater chemical quality data were used. Also, the prediction of the future status of groundwater quantity and quality were carried out on the basis of this data. Changes in the groundwater quality and quantity also were studied with considering the various scenarios of groundwater levels decline compared to its normal trends. According to the achieved results, The scenario of a decline of 25 percent compared to the normal trend were considered as the most appropriate management strategy to determine the optimal depth of water wells in the Kashan plain. Since the depth of the many of the existing wells is more than the proposed amount in this study, the increasing the depth of abstraction wells is not recommended in the study area.
    Keywords: Groundwater, abstraction wells, optimal depth, Kashan plain
  • Behzad Ghorbani Pages 115-126
    Kohrange sub-catchment is one of the main sources of North Karoun River. Climate variables, such as precipitation and temperature might have considerable impact on discharge of North Karoun River. To evaluate the impact of these variables, 27 years climate data were used. For this purpose, the mean of last ten years of 8 variables including, annual mean, max and min temperatures, number of snowy and rainy days, amount of annual rainfall, max daily rainfall intensity at Kohrang station and discharge of Dezak hydrometric station over mean previous years were evaluated and analyzed using Mann-Candall and Sen’s estimator methods. The above statistical methods showed that the mean annual temperature has increased by 1.5 degrees Celsius compared to mean of previous years at the level of 95 percent confidence interval, but the max and min annual temperatures did not show a statistically significant trend. Although, the max daily rainfall intensity and the number of snowy and rainy days have reduced annually, but these tests did not show a statistically significant trend either. The above mentioned statistical tests confirmed decreasing trends in annual precipitation by 11 percent (155.4 mm/year) and 19.7 percent in discharge at Dezak hydrometric station.
    Keywords: discharge, precipitation, rainfall intensity, temperature
  • Mahmood Khosravi * Pages 127-144
    . to evaluate the synoptic and dynamic conditions of atmospheric circulation patterns to identify resources of moisture that transfer from surrounding areas to the study area.For this purpose at first, the southeast of the Iran were selected as the study area. Then the data required consists of two group environmental data and atmospheric data from the database to the desired timeframe for 13 years (1974-2000) was extracted. The data required consists of two group environmental data and atmospheric data from the database to the desired timeframe for 13 years was extracted.These data includes sea level pressure maps, geopotential height at 850 and 500hpa, Omega, moisture flux , specific humidity and a composite map of sea level pressure and humidity, were used for synoptic analysis.The results showed that on most days of precipitation in lands occurred earlier from the sea. The results also suggestion that the occurrence of heavy precipitations, mostly due to the difference in pressure between the Pakistan's low pressure and Tibetian high-pressure systems. In addition, at the periods that the Pakistan low pressure intensity and broadened considerably, track the transfer of moisture through the Arabian sea and the Gulf of Oman warm waters to the Indian subcontinent, and since moving to the west and then effected the South-East of Iran.when the area and intensity of Pakistan low pressure decreased and the Azore high-pressure system were spread from west to east of the Middle east , moisture from the Gulf of Oman to Iran's internal regions has changed.
    Keywords: Summer Precipitation, South-east Iran, Gulf of Oman, Synoptic Patterns
  • Hoshang Ghamarnia* Pages 145-160
    This research was conducted on Chardoly groundwater aquifer located between Kurdistan and Hamadan provinces in the west part of Iran. For this purpose, the aquifer groundwater data qualities were used from year 1381 to 1387. During all years of investigation, different water quality parameters were analysied and compared to different drinking water, agriculture, corrosion and sedimentation standards. The analysis were completed based on 25 wells groundwater data qualities. In this study the selected groundwater quality parameters for comparison were as pH, HCO3-, SO42-, Cl-, Mg2+, TH, Ca2+, K+, Na+ TDS, Co32- and EC. Finally, the results of quality analysis was entered in GIS software under descriptive layers and Co-Kriging interpolation method based on the minimum interpolation error, and detected to produce quality maps. The results of groundwater quality investigation showed a decrease on groundwater quality from year 1383 to 1385 and an improve and recovery quality from year 1387. These changes were in agreement with a drop in groundwater levels in 1384 because of low rainfall and extra groundwater use, because of extra wells drilling in the resigon. Moreover, the results showed a lower groundwater quality for northern and near the exit part of Chardoley plain aquifer.
    Keywords: Chardoly plain, Groundwater quality, Arc GIS
  • ROSHANAK REZAEI Pages 161-171
    The purpose of this study was a quick and easy separation  of Ni(II) from an aqueous solution by a hand-held magnet to prevent secondary pollution. Morphology and other structures of NPG@Fe3O4 were characterized by the  SEM and XRD techniques. The amount of optimal adsorption factors determined by carrying out 96 tests. The effect of various parameters on the absorption processes such as pH, contact time, adsorbent dosage, temperature and initial concentration in the reduction of contaminant concentrations were considered. The results showed that the optimum pH was 6.0, the optimal contact time was 30 minutes and the optimum adsorbent dosage was 50 mg/L. Adsorption isotherm models studied by both the Langmuir and the Freundlich isotherms was also followed by both the pseudo-first and second order models. The results also indicated that the showed adsorption process best fitted to Freundlich isotherm and pseudo-second order kinetic models. The Thermodynamic studies reviled that the adsorption process was endothermic and spontaneous. The maximum absorption capacity 82.25 mg/g indicated the optimal absorption of nickel from water by the synthesized nano adsorbent from graphene oxide.
    Keywords: nickel, hybrid, nano adsorbent, aqueous solution