فهرست مطالب

  • سال بیست و نهم شماره 4 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/10/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • فرشته بیرانوند*، داود فرسادی زاده، فرزین سلماسی صفحات 1-11

    در این تحقیق تاثیر اندازه زبری بستر تنداب بر میزان استهلاک انرژی بررسی گردید. ابتدا پس از شناسایی پارامترهای موثر، رابطه عمومی بدون بعد توسعه داده شد. آزمایش ها بر روی مدل های فیزیکی درشیب های 25 و 35 درجه با قرار دادن 4 نوع زبری با اندازه های متفاوت (38/3، 7، 7/12 و 1/38 میلی متر) و دانه بندی تقریبا یکنواخت بر روی بستر آن ها انجام شدند. میزان استهلاک انرژی سازه در این نوع تنداب با انجام 80 آزمایش مختلف با 10 دبی بین 4 تا 40 لیتر بر ثانیه و عدد فرود 5/4 تا 9 مورد بررسی قرار گرفت. همچنین رابطه کلی جهت پیش بینی میزان استهلاک انرژی در این نوع تنداب ارائه و با نتایج کارهای قبلی مقایسه گردید. استهلاک انرژی در واحد طول تنداب زبر شده حدود 7 تا 38 درصد نسبت به تنداب صاف (بدون زبری) افزایش نشان داد.

    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، تنداب، زبری بستر، شیب
  • وحید حسن زاده وایقان، میرعلی محمدی* صفحات 13-26

    خصوصیات هیدرولیکی جریان در آبراهه های عریض، به دلیل وجود نسبت بالای عرض به عمق جریان، b/h، شرایط متفاوت تری نسبت به کانال های کم عرض دارد. در این تحقیق، با استفاده از مدل فیزیکی یک کانال عریض با جداره ثابت به طول 60 متر و عرض 5/1 متر با نسبت عرض به عمق جریان 12 الی 56، مشخصه های هیدرولیکی جریان در کانال های عریض، شامل رابطه دبی-عمق، توزیع های سرعت و تنش برشی جریان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان می دهد که سرعت حداکثر در کانال های عریض در نزدیکی سطح جریان رخ می دهد. از بررسی توزیع قائم سرعت جریان آشکار می شود که این توزیع از قانون معروف لگاریتمی پیروی می کند. همچنین نتایج حاصل بیان می کند که تنش برشی حداکثر در محور میانی کانال عریض بوجود می آید و با افزایش نسبت عرض به عمق، b/h، تنش برشی بی بعد افزایش می یابد. در b/h های کمتر از 30، تنش برشی بی بعد کف کوچکتر از 9/0 و برای b/h های بزرگتر از 30، تنش برشی بی بعد کف بزرگتر از 9/0 می باشد. مقایسه نتایج کانال های عریض و کانال های با عرض بهینه به نسبت b/h=2 گویای آن است که در کانال های کم عرض، رابطه بین نسبت b/h با تنش برشی به صورت خطی است ولی در کانال های عریض رابطه توانی بر آنها حاکم است. همچنین در کانال های عریض، درصد سهم نیروی برشی دیواره ها (%SFW) به دلیل عمق کم جریان کمتر از 10 و ناچیز بوده و می توان برای منظورهای طراحی از سهم دیواره ها در تنش برشی صرفنظر نمود.

    کلیدواژگان: کانال عریض، مدل فیزیکی، جداره ثابت، دبی-عمق، توزیع سرعت، تنش برشی
  • پوریا فضلی فرد *، واحد بردی شیخ، امیر سعدالدین، بهزاد حصاری صفحات 27-41

    حوضه دریاچه اورمیه به دلیل اهمیت اقلیمی، اقتصادی، اکولوژیک و زیست محیطی یکی حوضه های مهم در شمال غرب ایران به شمار می رود. در این مطالعه به منظور بررسی علل افت سطح آب دریاچه، روند دو عامل دخیل در تغذیه آن، شامل بارش و دبی رودخانه ها مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور، داده های مربوط به ایستگاه های باران سنجی و هیدرومتری در سرتاسر حوضه در مقیاس فصلی و سالانه جمع آوری گردید. سری زمانی طولانی مدت متغیرها تهیه شد و روند زمانی آنها با استفاده از آزمون من کندال و کندال فصلی بررسی شد. نتایج نشان داد متغیر بارندگی سالانه در برخی نقاط روند افزایشی و در برخی روند کاهشی دارد اگرچه از نظر آماری روندهای مشاهده شده در اغلب ایستگاه ها معنی دار نیستند. علیرغم عدم وجود نشانه هایی از روند کاهشی یکنواخت بارندگی سالانه، در بیشتر ایستگاه های هیدرومتری متغیر دبی سالانه در سطح معنی داری 5 درصد روند کاهشی دارد. بنابراین، به طور آماری نمی توان افت چشمگیر آبدهی رودخانه های منتهی به دریاچه و در نتیجه افت سطح آب دریاچه را به کاهش مقدار بارندگی آن نسبت داد. در نتیجه عوامل دیگری از جمله افزایش روند تبخیر- تعرق ناشی از گرمایش اتمسفر، برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی، تغییر کاربری اراضی و یا حتی ذخیره آب در مخازن سدها و کاهش جریان های ورودی به مخزن دریاچه ممکن است باعث افت سطح آب دریاچه شده اند که نیازمند تحقیقات بیشتر است

    کلیدواژگان: دبی، دریاچه اورمیه، من کندال، ناپارامتریک، هیدروکلیما
  • سنیه مردمی، نصرت الله نجفی*، غلامرضا دهقان، عادل ریحانی تبار صفحات 43-56

    برای بررسی تاثیر فسفر (P) و آلودگی سرب (Pb) و روی (Zn) بر غلظت Pb، Zn و P ریشه و تشکیل کانی پیرومورفایت (Pb5(PO4)3Cl,F,OH) در یک خاک آهکی، آزمایشی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح پایه کاملا تصادفی و با عامل های Pb در چهار سطح (0، 200، 400 و 800 میلی گرم بر کیلوگرم خاک از منبع Pb(NO3)2)، Zn در سه سطح (0، 25 و 250 میلی گرم بر کیلوگرم خاک از منبع ZnSO4.7H2O) و P در سه سطح (0، 50 و 500 میلی گرم بر کیلوگرم خاک از منبع Ca(H2PO4).2H2O) و با سه تکرار در شرایط گلخانه ای و آزمایشگاهی اجرا شد. در پایان دوره رشد گیاه برنج، غلظت Pb، Zn و P ریشه اندازه گیری شد. تشکیل کانی پیرومورفایت در تیمار 800 میلی گرم Pb و 500 میلی گرم P و 250 میلی گرم Zn بر کیلوگرم خاک به روش تجزیه با پراش پرتو ایکس (XRD) بررسی شد. نتایج نشان داد که مصرف کود P، غلظت Pb و Zn ریشه برنج را به طور میانگین به ترتیب حدود 15 و 2 درصد کاهش داد. افزودن Zn غلظت Pb و P ریشه را به طور میانگین به ترتیب حدود 13 و 6 درصد کاهش داد. نتایج تجزیه XRD نشان دهنده تشکیل کانی کلروپیرومورفایت با بلورینگی کم در خاک بود. همچنین، در خاک های آلوده به Pb و Zn، مصرف کود P از طریق تشکیل رسوب ترکیب های مختلف Pb، Zn و P می تواند پویایی و زیست فراهمی این فلزها و جذب آن ها به وسیله گیاه را کاهش دهد.

    کلیدواژگان: برنج، پیرومورفایت، سرب، روی، فسفر
  • روزبه موذن زاده*، بیژن قهرمان، صالح ارشد، کامران داوری صفحات 57-70

    رواناب از مولفه های اصلی بیلان آب در سطح حوضه آبریز است که برآورد دقیق آن به شبیه سازی بهتر هیدرولوژیک حوضه آبریز کمک می نماید. در این پژوهش از مدل [1]SWAT برای شبیه سازی رواناب در حوضه آبریز نیشابور با مساحت 9500 کیلومتر مربع در حد فاصل سال های 1386 تا 1389 استفاده شد. بدین منظور مدل SWAT با استفاده از داده های اندازه گیری شده رواناب در سه ایستگاه هیدرومتری اندراب، خرو مجموع و حسین آباد در طی سال های 1376 تا 1386 واسنجی شد. برای واسنجی، بررسی عدم قطعیت و تحلیل حساسیت مدل از الگوریتم SUFI-2 استفاده شد. نتایج نشان داد که پارامترهایی نظیر تلفات انتقال آبراهه ای، شماره منحنی نفوذ و فاکتورهای مربوط به ذوب برف بیشترین حساسیت را در برآورد دبی رواناب از خود نشان دادند. واسنجی مدل در هر سه ایستگاه اندراب، خرو مجموع و حسین آباد به ترتیب با استناد به مقادیر 84/0، 77/0 و 92/0 برای ضریب کارایی (نش- ساتکلیف) مناسب ارزیابی شد، اگرچه کم برآوردی نقاط اوج هیدروگراف به صورت نسبی مشاهده شد. مقادیر همین معیار برای دوره اعتبارسنجی نیز به ترتیب 92/0، 66/0 و 71/0 به دست آمد. ریشه میانگین مربعات خطا نیز در مرحله واسنجی در بازه 46/0 تا 57/0 متر مکعب در ثانیه و در مرحله اعتبارسنجی در بازه 06/0 تا 19/0 متر مکعب در ثانیه برای ایستگاه های مذکور متغیر بود. نتایج نشان داد که در نظر گرفتن مفاهیم مدیریت گیاهی، تخمین مقادیر رواناب را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد.

    کلیدواژگان: تحلیل حساسیت، عدم قطعیت، کم برآورد، مدیریت گیاهی، واسنجی
  • ودود نادری *، چنگ لین، سوزان گاسکین، داودفرسادی زاده صفحات 71-83

    وقوع گرداب در سازه های هیدرولیکی مسئله ای طبیعی همراه با آثار منفی بر عملکرد این سازه ها به حساب می آید. برای شناخت بهتر این پدیده پیچیده علاوه بر مطالعات ماکروسکوپیک بر روی عمق استغراق بحرانی و سازه های ضد گرداب، انجام پژوهش های میکروسکوپیک جهت بررسی مشخصات هیدرولیکی گرداب نیز ضروری می نماید. در تحقیق حاضر یک جریان گردابی قوی با هسته هوا در حالت استغراق بحرانی بر روی آبگیر قائم در کانالی عریض ایجاد و مولفه های سه بعدی سرعت جریان با به کارگیری روش سرعت سنجی ردیابی ذرات اندازه گیری شد. با بررسی مولفه های سرعت گرداب با هسته هوا و پروفیل سطح آب، روند تغییرات خصوصیات هیدرولیکی گرداب در مسیر جریان گردابی مشخص شده و اطلاعات نوینی از ساختار سه بعدی گرداب با هسته هوا بدست آمد. بر اساس نتایج حاصل مشخص شد که روش سرعت سنجی ردیابی ذرات (PTV) می تواند اطلاعات مفید و نوینی از نحوه توزیع مولفه های سرعت در ساختار جریان گردابی ارائه دهد.

    کلیدواژگان: آبگیر قائم، استغراق بحرانی، سازه های هیدرولیکی، سرعت سنجی ردیابی ذرات، گرداب با هسته هوا
  • فروغ اشکان*، رسول دانش فراز، علیرضا غفاری نیک، علی قهرمان زاده، عمر مینایی صفحات 85-96

    دریچه های کشویی متوالی با هدف تحویل مقدار نسبتا ثابت دبی جریان برای دامنه ای از تغییرات سطح آب در بالادست کانال های توزیع آب، بکار برده می شوند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار FLOW-3D جریان از دریچه های کشویی متوالی در 4 مدل متفاوت برای 5 عمق جریان ورودی شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفت. با مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی ملاحظه گردید تفاوت دبی های خروجی همواره کمتر از 10 درصد بوده است. بنابراین دقت شبیه سازی مدل قابل قبول است.  پس از صحت سنجی مدل، دبی خروجی برای مدل ها محاسبه و با مقدار دبی طراحی مقایسه شد. مقایسه دبی خروجی مدل ها با دبی طراحی نشان داد در همه حالت های مورد بررسی، در حدود 8 درصد اختلاف وجود دارد. بنابراین سازه دریچه های کشویی متوالی در تحویل دبی جریان تقریبا ثابت به ازای تغییرات عمق آب در بالادست کانال با دقت قابل قبولی عمل می کند .همچنین بررسی میزان استهلاک انرژی در مدل ها نشان داد برای حالتی که تنها دریچه اول فعال است، اتلاف انرژی قابل صرف نظر کردن می باشد. ولی با افزایش عمق جریان ورودی و فعال شدن دریچه های بعدی، میزان استهلاک انرژی ناشی از جریان از دریچه های کشویی متوالی افزایش یافته و به حدود 15 تا 22 درصد می رسد. بنابراین این سازه علاوه بر تنظیم دقیق جریان، در استهلاک انرژی برای عمق های زیاد جریان ورودی نیز موثر می باشد.

    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، دبی خروجی، دریچه های کشویی کشویی متوالی، عمق جریان ورودی، نرم افزار Flow-3D
  • مرجان بهلکه، حامد روحانی*، ابو الحسن فتح آبادی، سیدمرتضی سیدیان صفحات 97-108

    در این پژوهش اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوضه آبخیز اراز کوسه با مدل هیدرولوژیکی HBV و نمایه های رواناب بررسی شده است. بدین منظور، بارش و دمای پیش بینی شده تحت  سه سناریوی اقلیمی RCP2.6، RCP4.5 وRCP8.5  برای دوره آینده اول (2051-2031) و دوره آینده دوم (2071-2051) در مدل واسنجی شده HBV  استفاده شد. پارامترهای مدل HBV که ورودی های آن بارش، پتانسیل تبخیر و تعرق و دما در مقیاس روزانه می باشند، با الگوریتم بهینه سازی DDS واسنجی شدند. داده های جریان روزانه در دوره زمانی 1999-1986 برای واسنجی ودر دوره  2009-2006 برای صحت سنجی مدل در نظر گرفته شد. مقادیر تبخیر و تعرق در دو دوره آتی با استفاده از مدل ماشین بردار پشتیبان شبیه سازی شد. با توجه به مقایسه رواناب دوره پایه و دو دوره آتی با استفاده از نمایه های رواناب مبتنی بر منحنی تداوم جریان، در دوره اول و دوم آتی در بیشتر ماه های سال روند کاهشی رواناب در سطح حوضه آبخیز ارازکوسه انتظار می رود. همچنین نتایج نشان داد که مقادیر دبی های اوج و کم آبی دوره های آتی نسبت به دوره پایه به ترتیب تا %60 و تا  %25 کاهش خواهد یافت. مقادیر دبی های متوسط آتی نسبت به پایه به غیر از کاهش جزیی در سناریوی RCP8.5  در دو سناریوی دیگر در دو دوره آتی تا %25 افزایش خواهد یافت.

    کلیدواژگان: ارازکوسه، تغییر اقلیم، دبی بیشینه، دبی کمینه، مدل بارش-رواناب
  • مریم میربیک سبزواری، حجت الله یونسی، حسن ترابی پوده* صفحات 109-120

    بهره برداری از مخازن تحت تاثیر اهداف فراوانی است و عموما بسیاری از این اهداف با یکدیگر در تناقض هستند. از طرفی جریان های ورودی به مخزن و حجم های ذخیره دارای عدم قطعیت هستند که باعث افزایش پیچیدگی های بهره برداری از مخازن شده است. استفاده از روش های بهینه سازی برای تعیین سیاست بهره برداری از مخازن، مسئله ای مهم در برنامه ریزی و مدیریت منابع آب است. روش های فراکاوشی به عنوان یک ابزار سودمند در بهینه سازی سیستم های پیچیده توسعه داده شده اند. در تحقیق حاضر، به منظور ارزیابی توانایی الگوریتم HS در حل مسئله بهره برداری مخزن و همچنین به منظور نشان دادن کارایی الگوریتم در حل مسائل با تعداد زیاد متغیرهای تصمیم، بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد دز برای یک دوره آماری بلند مدت (40 سال) در نظر گرفته شده است. هدف تامین نیاز کشاورزی پایین دست می باشد. مقدار بهینه مطلق تابع هدف با نرم افزار لینگو برابر 55/10 و با استفاده ازالگوریتم HSA برابر 78/19 محاسبه گردید. نتیجه حاصل از الگوریتم HSA با الگوریتم های HBMO و ACO مقایسه و معلوم شد که الگوریتم HSA جواب بهتری نسبت به الگوریتم های HBMO و ACO ارائه داده است. بنابراین، می توان استفاده از این الگوریتم را در بهره برداری بهینه از مخازن با توابع هدف پیچیده تر و تعداد مخازن بیشتر توصیه نمود.

    کلیدواژگان: الگوریتم جستجوی هارمونی، بهینه سازی، سد دز، فراکاوشی، لینگو
  • سحر بابایی حصار، رضا قضاوتی*، مریم حسن خواه صفحات 121-133

    شناخت تغییرات رژیم های بارش در مدیریت صحیح منابع آب اهمیت بسزایی دارد. در این تحقیق، به منظور تحلیل وضعیت بارندگی و دوره های خشک سالانه، روند تغییرات شاخص SPI سالانه و نیز دو شاخص حداکثر طول دوره خشک سالانه (AMDSL) و تعداد دوره های خشک سالانه (ANDSPs) مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار آمار روزانه بارندگی پنج ایستگاه سینوپتیک شمال غرب کشور (ارومیه، تبریز، اردبیل، خوی و مراغه) که دارای آمار 34 ساله (2014-1981) می باشند، مورد استفاده قرار گرفت. پس از بررسی همگنی و نرمال بودن داده ها، وجود خودهمبستگی معنی دار در هرکدام از سری ها مورد آزمون قرار گرفت و در صورت معنی دار بودن حذف گردید. اعمال آزمون من- کندال بر هریک از سری های مورد استفاده، نشان داد هر سه شاخص در اغلب ایستگاه ها دارای روند کاهشی هستند. روند نزولی دو شاخص AMDSL و ANDSPs بیانگر بهبود وضعیت تعداد و طول دوره های خشک در منطقه بوده، ولی سیر کاهشی شاخص SPI حاکی از کاهش میزان بارندگی می باشد. می توان نتیجه گرفت که علی رغم کاهش میزان بارش در منطقه، پراکندگی آن در طول سال بهبود یافته است. روند کاهشی دو شاخص SPI و ANDSP در ایستگاه مراغه معنی دار تشخیص داده شد که آماره من- کندال (Zm)آنها در سطح 05/0 به ترتیب 622/3- و 408/2- می باشد. به منظور شناسایی نقاط آغاز روند از تکنیک من- کندال دنباله ای استفاده شده است. نتایج نشان دهنده وقوع جهش های نزولی شاخص های SPI و ANDSP در ایستگاه مراغه می باشد. در سایر ایستگاه ها جهش معنی داری ملاحظه نشد.

    کلیدواژگان: خشکسالی، آزمون من- کندال، تحلیل روند، AMDSL، ANDSP، SPI
  • مجتبی صانعی، کیومرث روشنگر*، علی فرودی، حمید حاجی پور لیموئی صفحات 135-145

    سرریز اوجی قوس محور نسبت به سرریز با تاج خطی، دارای طول تاج بیشتری است. از این رو در یک تراز معین آن در دریاچه، قادر به تخلیه بده بالاتری نسبت به سرریز مستقیم است و به همین دلیل در طرح هایی که استفاده از آن ها میسر است، ارجحیت دارند. در مطالعه حاضر مدل فیزیکی سرریز سد گرمی چای با مقیاس 1:50 که از نوع اوجی قوس محور و دیواره های متقارب است در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری ساخته شده، تاثیر قرارگیری دیواره های هادی سرریز در زاویه های 60 و 90 درجه در دو حالت متقارن و نامتقارن، بر پارامترهای هیدرولیکی جریان شامل پروفیل سطح آب، عمق وتوزیع فشار پیزومتریک در کانال پایین دست سرریز بررسی گردید. آزمایش ها با دبی های مختلف از 30% تا 177% دبی طراحی انجام گردید. مطابق نتایج حاصله در پنجه سرریز و قسمت های انتهایی شوت سرریز، به دلیل تقرب دیواره های جانبی به سمت پایین دست، پدیده تداخل خطوط جریان و همگرایی اتفاق افتاد که در این شرایط پدیده دم خروسی به وضوح مشاهده گردید، همچنین نتایج حاصله نشان داد در زاویه های 90 درجه پدیده دم خروسی تا دبی معادل 118% دبی طراحی تشکیل می گردید، در حالی که در زاویه های 60 درجه این پدیده تا دبی معادل 147% دبی طراحی اتفاق می افتد. در ضمن مشاهدات تجربی تایید کرد به دلیل عدم تقارن دیواره ها دیواره نزدیک به جریان دم خروسی از فشار استاتیکی بیشتری برخوردار است.

    کلیدواژگان: زاویه تقرب، سرریز اوجی، عملکرد هیدرولیکی، کانال پایین دست، مدل فیزیکی
  • فریبا اسفندیاری درآباد، رئوف مصطفی زاده*، رضا شاهمرادی، علی نصیری خیاوی، الهامه عبادی صفحات 147-159

    هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثرات احداث سد بوکان بر روی شاخص های هیدرولوژیک مبتنی بر منحنی تداوم جریان (FDC) در رودخانه زرینه رود در دوره های قبل از احداث سد (1350-1334) و بعد از احداث آن (1391-1351) می باشد. برای این منظور نوزده شاخص هیدرولوژیک جریان در گروه های جریان حداکثر، تداوم جریان، جریان حداقل و تغییرپذیری جریان مورد محاسبه قرار گرفت. سپس FDC برای هر دو دوره ترسیم گردید. براساس نتایج، مقادیر شاخص های دبی حداکثر 1 روزه و دبی متوسط روزانه در دوره بعد از احداث سد به ترتیب، 13 و 5/7 درصد کاهش یافته است. در حالی که مقادیر شاخص دبی حداقل 1 روزه در دوره بعد از احداث سد 7/4 درصد افزایش داشته است. نتایج نشان داد که در 50 درصد زمان تداوم جریان در مدت پس از احداث سد میزان دبی 40 درصد بیش تر شده است که تاثیر سد حاضر بر روی دبی حریان رودخانه زرینه رود را نشان می دهد. مقدار متوسط شدت اوج گیری نسبت به دبی متوسط جریان در دوره های قبل و بعد از احداث سد به ترتیب، برابر 71/97 و 18/79 متر مکعب بر ثانیه است که نشان دهنده کاهش 18 درصدی اوج گیری دبی جریان رودخانه در دوره بعد از احداث سد می باشد. در دوره بعد از احداث سد، مقدار متوسط دبی در فصل تابستان افزایش یافته است. در مجموع احداث سد مذکور شاخص های Flow variability را کاهش و شاخص های Flow duration را افزایش داده است.

    کلیدواژگان: اثرسد، تداوم جریان، تغییرپذیری جریان، جریان کم، شاخص های هیدرولوژیک
  • فوزیه کوهنی، محمود رستمی نیا*، فاطمه ولی زاده کاخکی صفحات 161-173

    در بین عوامل خاک سازی، اقلیم با تاثیر بر شدت هوادیدگی و تخریب مواد مادری نقش اساسی را در تکامل خاک بازی می کند. به منظور بررسی اثرات اقلیم بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی و تکامل خاک ها در استان ایلام، دو منطقه از یک ردیف اقلیمی انتخاب شد. هدف این پژوهش مقایسه میزان تکامل خاک در ردیف اقلیمی مدنظر بر اساس شاخص های مقادیر رس، آهن، آلومینیوم و منگنز خاک بوده و5 خاکرخ در هر یک از واحد های اراضی دشت های صالح آباد و ایلام  حفر، تشریح و نمونه برداری شد. نتایج آنالیز ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاکرخ ها در دو منطقه، متفاوت بوده و تفاوت معنی دار در تمام پارامترهای فیزیکوشیمیایی بغیر از pH و سیلت مشاهده گردید. بعلاوه، افزایش قابلیت هدایت الکتریکی در خاک های صالح آباد با رژیم رطوبتی یوستیک و رژیم حرارتی هایپرترمیک نسبت به اراضی منطقه ایلام با رژیم رطوبتی زریک و رژیم حرارتی ترمیک بیانگر تاثیر اقلیم بوده و تغییر رده خاک از اینسپتی سول ها در صالح آ باد به مالی سول ها در ایلام مرتبط با تغییر رژیم های رطوبتی و حرارتی می باشد. رده بندی خاک ها نشان داد که خاک های منطقه صالح آباد و ایلام به ترتیب در زیرگروه های Gypsic Calciustepts، Gypsic Haplustepts و Typic Calcixerolls و Typic Haploxerolls قرار می گیرند. بر اساس نتایج حاصله مقادیر آهن، آلومینیوم و منگنز در خاکرخ های ایلام نسبت به  صالح آباد بیشتر بوده و هوادیدگی کمتر در منطقه صالح آباد به دلیل اقلیم خشک تر، رطوبت کمتر و درجه حرارت بیشتر صورت گرفته است. علاوه بر این نتایج نشان دادند که افق های حاوی ژیپسم یا گچ، پتانسیل نگهداری رس و اکسیدهای فلزی را نداشته و تکامل خاک ها بر اساس توزیع و مقادیر آهن، آلومینیوم و منگنز، درک بهتری از خاک ها و تشکیل آن ها را ارائه می دهد و خاک های منطقه ایلام تکامل بیشتری را نشان می دهند.

    کلیدواژگان: آهن پدوژنیک، افق جیپسیک، رژیم های رطوبتی و حرارتی، شاخص های تکامل خاک، هوادیدگی
  • نوال آزم*، فرزین سلماسی، محمدعلی لطف الهی یقین، جواد پارس، علیرضا مجتهدی صفحات 175-188

    برای طراحی موثر و کارای یک صفحه موج تخمین دقیق فشار دینامیکی و نیروی موج ضروری می باشد. این مطالعه به بررسی فشار دینامیکی وارده بر اجزای سازه ی یک صفحه موج متشکل از لوله های افقی که با فاصله ثابت کنار هم قرار می گیرند، می پردازد. این صفحه موج می تواند برای انتقال و تبادل آب دریا در ناحیه بندری مفید باشد و امکان جذب موثر انرژی موج را فراهم نماید. به این منظور آزمایش های فیزیکی بر روی صفحه موج تحت تابش امواج منظم در 3 ارتفاع و 6 پریود از موج با عمق آب ثابت 6/0 متر انجام گرفت. هم چنین 3 قطر متفاوت برای لوله های صفحه موج در نظر گرفته شد. توزیع فشار دینامیکی وارد بر لوله های صفحه موج در امتداد عمقی و پیرامون آن توسط مبدل فشار اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد افزایش تخلخل موجب کاهش تغییرات فشار دینامیکی موج می گردد و با افزایش ارتفاع موج تابشی نوسانات فشار برای تخلخل های مختلف افزایش می یابد. هم چنین بیشینه تغییرات فشار دینامیکی موج در زاویه های بیش تر از 45 درجه ایجاد گردید.

    کلیدواژگان: امواج منظم، تخلخل، صفحه موج، فشار دینامیکی، موج شکن
  • امیر علیزاده، فریبرز یوسف وند*، احمد رجبی صفحات 189-201

    معمولا تبدیل سریع رژیم فوق بحرانی جریان به زیر بحرانی با پرش هیدرولیکی همراه است. این پدیده به طور کلی بعد از سازه های هیدرولیکی از قبیل سرریز اوجی به وقوع می پیوندد. یکی از مهمترین پارامترهای پرش هیدرولیکی که در تعیین ابعاد حوضچه های آرامش استفاده می شود، طول پرش هیدرولیکی است. در مطالعه حاضر، یک روش ترکیبی برای پیش بینی طول پرش هیدرولیکی بر روی بستر زبر شیب دار توسعه داده شد. به عبارت دیگر، روش حاضر با ترکیب روش های سیستم استنباط فازی عصبی تطبیقی با الگوریتم ژنتیک (ANFIS-GA) ارائه شده است. در این مطالعه، به منظور سنجش عملکرد مدل های ANFIS- GA از شبیه سازی مونت کارلو استفاده شده است. در ابتدا، پارامترهای موثر بر روی طول پرش هیدرولیکی که شامل عدد فرود جریان در بالادست پرش هیدرولیکی، نسبت زبری بستر، نسبت اعماق مزدوج و شیب بستر بود شناسایی شد. سپس با توجه به پارامترهای مذکور پنچ مدل ANFIS-GA تعریف می شود. در ادامه، نتایج مدل های پنج گانه ANFIS-GA مورد بررسی قرار گرفت و مدل برتر معرفی شد. مدل برتر، مقادیر آزمایشگاهی را با دقت قابل قبولی پیش بینی می کند. به عنوان مثال مقادیر درصد میانگین مطلق خطا، خطای جذر میانگین مربعات برای این مدل به ترتیب مساوی 520/4 و 781/0 محاسبه گردیده است. همچنین نتایج مدل سازی نشان می دهد که عدد فرود جریان در بالادست پرش هیدرولیکی موثرترین پارامتر در مدل سازی طول پرش هیدرولیکی بر روی بستر زبر شیب دار با استفاده از مدل ANFIS-GA است.

    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، بستر زبر شیب دار، سیستم استنباط فازی- عصبی تطبیقی، طول پرش هیدرولیکی، مدل ترکیبی
|
  • F Beiranvand*, F Salmasi, D Farsadizadeh Pages 1-11

    In this study the effect of chute bed roughness height on energy dissipation has been investigated. First effective parameters were identified and then a general dimensionless relationship was developed. A series of tests were conducted by a physical model using the bed slopes of 25 and 35 degrees and four different uniform roughness heights (3.38, 7, 12.7 and 38.1 mm) having uniform particle sizes on the bed. Total of 80 tests were conducted with flow discharges range between 4 and 40 L s-1 and Froude number between 4.5 and 9. A relationship was developed for prediction of energy slope on this type roughened bed chutes and the results obtained were compared with the results of previous works. Energy dissipation per unit length of the roughened chute was 7 to 38% greater than that of the smooth chute (without roughness).

    Keywords: Bed roughness, Chute, Energy dissipation, Slope
  • V Hasanzadeh Vayghan, M Mohammadi* Pages 13-26

    Hydraulic characteristics of wide channels differ from narrow channels due to the higher ratios of width to depth, b/h. In this research, using a physical model of a rigid boundary channel having 60m length, 1.5m width and a bed slope of 0.001 with b/h ratio of 12 to 56, hydraulic characteristics of wide channels including: stage-discharge relationship, velocity and shear stress distributions were experimentally considered. The results indicate that the maximum velocity in the wide channel was occurred nearby the water surface. Investigation of the vertical velocity distribution reveals that the flow velocity follows the well-known logarithm distribution law. The also results show that the shear stress was maximized in the centerline of channel section, and the dimensionless shear stress was increased by increasing the ratio of b/h. In ratios of b/h less than 30, the dimensionless bed shear stress value is less than 0.9 and in case of b/h greater than 30, it is greater than 0.9. A comparison of the results for wide channels and channels with an optimal width of b/h=2, reveals that the relationship between b/h and shear stress in narrow channels is linear, while in wide channels a power relationship is governing. Moreover, in wide channel sections, the percentage of shear force on the walls (%SFW), due to the low depth of flow which is less than 10 and negligible, so that to contribute the walls to the shear stress can be ignored for design purposes.

    Keywords: Wide channel, Physical model, Rigid boundary, Stage-Discharge, Velocity distribution, Shear stress
  • P Fazli Fard*, V Sheikh, A Sadoddin, B Hessari Pages 27-41

    The Lake Urmia basin in North West of Iran is one of the important basins of this country due to its climatological, economical, ecological and environmental condition. In this study in order to discover the likely causes of the lake shrinkage, trends of the two effective factors on its inflows (precipitation and rivers discharge), were investigated. For this purpose, rain gauges and hydrometric stations data at seasonal and annual scale across the basin were collected. Long time-series of variables were prepared and their trends were analyzed using the Mann-Kendall and seasonal Kendall test. According to the results although annual precipitation indicated decreasing or increasing trends at some stations, but most of them were not significant at 0.05 probability level. Despite lack of significant, decreasing trend for annual precipitation across the basin, the majority of hydrometric stations showed significant decreasing trend in the annual stream flow data at 0.05 probability level. Therefore, from statistical point of view, the significant decline at annual discharge of the streams draining into the lake and the shrinkage of the lake cannot be attributed to decline at annual precipitation. Therefore, some other causes such as increase in evapotranspiration due to atmospheric warm-up. Over-extraction of aquifers, extensive landuse changes, impoundment of water behind numerous dams and decline at the lake inflows might be effective on the Lake Urmia shrinkage.

    Keywords: Discharge, Hydro climate, Mann Kendall, Non-Parametric, Urmia lake
  • Saniye Mardomi, Nosratollah Najafi*, Adel Reyhanitabar, Gholamreza Dehgan Pages 43-56

    In order to evaluate the effects of phosphorus (P) fertilizer and contaminations of lead (Pb) and zinc (Zn) on root Pb, Zn, and P concentrations, pyromorphite (Pb5(PO4)3Cl,F,OH)) formation in a calcareous soil, an experiment was conducted as factorial on the basis of completely randomized design with three replications under greenhouse and laboratory conditions with three factors of Pb at four levels (0, 200, 400, and 800 mg kg−1 soil as Pb(NO3)2), Zn at three levels (0, 25, and 250 mg kg−1 soil as ZnSO4.7H2O) and P at three levels (0, 50, and 500 mg kg−1 soil as Ca(H2PO4).2H2O). At the end of the rice growth period, root Pb, Zn, and P concentrations were measured. The treatment of Pb800P500Zn250 was subjected to X-ray diffraction (XRD) analysis for pyromorphite formation. The results showed that application of P fertilizer resulted in reducing the average root Pb and Zn concentrations by 15 and 2%, respectively. The application of Zn fertilizer resulted in reducing the average root Pb and P concentrations by 13 and 6%, respectively. The XRD results showed the formation of poorly crystalline chloropyromorphite. Also, in Pb and Zn polluted soils, application of P fertilizer could decrease mobility and bioavailability of these metals and restrict their uptake by plant.

    Keywords: Lead, Phosphorous, Pyromorphite, Rice, Zinc
  • R Moazenzadeh*, B Ghahraman, S Arshad, K Davary Pages 57-70

    Runoff is a main component of water balance in the watershed scale which its accurate estimation helps to better hydrological simulation of watershed. In this study, the SWAT (Soil Water Assessment Tool) model was used to simulate runoff in Neyshabour watershed with area of 9500 km2 for the 2007 to 2010 period. To this means, SWAT model was calibrated based on measured runoff data at three hydrometric stations (Andarab, Kharve Majmoo and Hossein Abad) during 2000-2007. Calibration, uncertainty and sensitivity analysis were done using SUFI-2 algorithm. According to the results, parameters such as fraction of transmission losses, moisture condition curve number and factors related to snowmelt showed the greatest sensitivity to run off estimation. The model calibration in all three stations; Andarab, Kharve Majmoo and Hossein Abad, was evaluated as appropriate by referring the values of 0.84, 0.77 and 0.92 for the Nash-Sutcliff efficiency coefficient, respectively, although underestimations for the peak amounts of hydrographs were observed relatively. The values of the mentioned coefficient were obtained as 0.92, 0.66 and 0.71 for the validation period at the stations of Andarab, Kharve Majmoo and Hossein Abad, respectively. Also root mean square error values varied between 0.46 to 0.57 m3/s and 0.06 to 0.19 m3/s in the same three hydrometric stations for the calibration and validation periods, respectively. The results showed that considering the crop management concepts significantly improved runoff estimation.

  • V Naderi*, D Farsadizadeh, Ch Lin, S Gaskin Pages 71-83

    Occurrence of the vortex in hydraulic structures as a natural problem has negative effects on the performance of the intakes. In order to better understanding this complex phenomenon, in addition to macroscopic studies on critical submergence and anti-vortex devices, microscopic studies are also employed to investigate the hydraulic properties of a vortex. In the present study, a strong air-core vortex under critical submergence condition was created on a vertical bottom intake at a wide flume then the three-dimensional velocity components of the flow were measured by a particle tracking velocimetry method. By analyzing the velocity components and water surface profile, the changes of the hydraulic characteristics of the vortex in the flow path were identified and a new information from a 3D vortex structure with the air core was obtained. Based on the results, it was found that the Particle Tracking Velocimetry (PTV) method can provide useful and new information about distribution of the velocity components in the vortex structure.

    Keywords: Air-core vortex, Critical submergence, Hydraulic structures, Particle tracing velocimetry, Vertical Intake
  • F Ashkan*, R Daneshfaraz, AR Ghaffarinik, A Qahramanzadeh, O Minaei Pages 85-96

    Successive sluice gates are utilized to deliver a relatively constant amount of flow rate for a range of water levels variations at the upstream of the water distribution channels. In this study, the flow through successive sluice gates in four different models with five input flow depths were simulated and investigated using FLOW-3D software. Comparison between the numerical and experimental results indicated that the differences of the output flow rates were less than 10%. Therefore, the accuracy of simulated models was desirable. After validation of models, the output flow rate was calculated for each model and compared with design flow rate. Comparing the output flow rates of models with the design flow rate indicated that in the all investigated cases, there was an approximate difference of 8 percent. Therefore, the successive sluice gates showed acceptable accuracy in delivery of constant flow rate during variation of water depth at upstream of the channel. Also, the evaluation of energy dissipation in the models showed that the energy dissipation was negligible when just the first gate was active. But by increasing the depth of input flow and utilization of the next gates, the rate of energy dissipation caused by the flow through successive sluice gates was increased to about 15-22 percent. Therefore, in addition to precise flow regulation, this structure was also effective in energy dissipation if input flow depths were high.

    Keywords: Energy dissipation, Flow-3D software, Input flow depth, Output flow rate, Successive sluice gates
  • M Bahleke, H Rouhani*, AH Fathabadi, SM Seyedian Pages 97-108

    In this study the HBV hydrological model and runoff indices have been applied to investigate the impacts of climate change on runoff in the ArazKoose watershed. Therefore, the projected future temperature and precipitation under the three representative concentration pathways (RCPs) 2.5, 4.5 and 8.5 scenarios for the first future epoch (2031-2051) and the second future epoch (2051-2071) were incorporated into the calibrated HBV model. The Dynamic Dimension Selection (DDS) optimization technique was used to calibrate the HBV model’s input data of precipitation, potential evapotranspiration and temperature in daily scale. Daily flow data from 1986 to 1999 and from 2006 to 2009 were used to calibrate and validate the model, respectively. The Support Vector Machine (SVM) model projected the evapotranspiration in two future epochs. Future runoff simulations compared to the base period with respect to hydrological indices of flow duration curves indicating a decreasing trend in monthly runoff of ArazKoose watershed. Furthermore, projected extreme events resulted in decreasing high flow and low flow by 60% and 25%, respectively, in the future when compared to the baseline period. While, the annual mean flow projected to increase by 25% than that of historical period in two scenarios except in RCP8.5.

    Keywords: Arazkoose, Climate Change, High flow, Low flow, Rainfall-runoff model
  • M Mirbeyk Sabzevari, H Torabi Podeh*, H Younesi Pages 109-120

    Operation of reservoirs is influenced by lots of goals and generally many of these objectives are inconsistent with each other. The inflows of reservoir and storage volumes are uncertain, which lead to increase the complexity of the operation of the reservoirs. Utilization of optimization methods to determine the operational policy of the reservoirs is an important issue in the planning and management of water resources. Heuristic techniques have been developed as a tool in the optimization of complex systems. In this study, in order to evaluate the ability of the HSA in solving the problem of reservoir operation, and also to present the algorithm's efficiency in solving the problems with a large number of decision variables, optimization of the Dez dam reservoir operation is considered for a long time period (40 years). The goal is supplying the agricultural water demand of downstream. The global optimum value of the objective function was calculated 10.55 by application of the Lingo software and 19.78 by use of the HAS algorithm. The results of HSA were compared with HBMO and ACO algorithms and it was revealed that the HSA could present a better solution than HBMO and ACO algorithms. So, the use of this algorithm for optimal operation of reservoirs with more complex objective function and a greater number of reservoirs, could be recommended.

    Keywords: Dez dam, Harmony Search Algorithm, Lingo, Meta- heuristic, optimization
  • S Babaei, R Ghazavi*, M Hosseinkhah Pages 121-133

    Study of the changes in precipitation regimes is very important in proper water resources management. In this research, in order to analyze the state of precipitation and annual dry spell periods, the trends of SPI, Annual Maximum Dry Spells length and Annual Number of Dry Spell Periods indices were studied. For this purpose, daily precipitation data of five synoptic stations in northwest of Iran (Urmia, Tabriz, Ardebil, Khoy and Maragheh) having a 34-year data record (1981-2014), were used. After examining the homogeneity and normality of the data, the significance of autocorrelation in each of the time series was tested. According to outcome of Mann-Kendall test, all three indices had a decreasing trend in the most of stations. Decreasing trend in the two AMDSL and ANDSPs indices reflects improvement of spell and number of dry periods, and decreasing trend of SPI index indicates reduction of precipitation. So, we can conclude that despite of the reduction in precipitation in the region, rainfall distribution has improved over the years. Decreasing trend of the two SPI, and ANDSP indices is significant in Maragheh and Mann-Kendall test criteria (Zm) for SPI, and ANDSP indices were -3.622 and -2.408 respectively (P<0.05). In order to identify the change points of the trends of series, sequential Mann-Kendall technique were used. The results indicated the occurrence of significant jump in Maragheh station.

    Keywords: AMDSL, ANDSPs, Drought, Mann-Kendall Test, SPI, Trend Analysis
  • M Saneie, KRoshangar*, A Foroudi, H Haji Pour Limueie Pages 135-145

    The ogee spillway with a curve axis has a longer crest length than the spillway with linear crest. Therefore, in a specific reservoir water level, it can discharge higher flow rate compared to a straight one and due to this reason is preferred in applicable plans. In this study, physical model of Germi-Chai spillway which include an ogee crest with a curve axis and converging training walls was constructed in scale of 1:50. The SCWMRI Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, has led a research effort on it. For each of the convergence angles, including 60 and 90 ̊ in both symmetrical and asymmetrical situations, flow characteristics such as discharge, water surfaces, depths and distributions of pressure were investigated in the downstream channel of the spillway. Experiments conducted in varying flow discharge from 30% to 177% of  design discharge. Based on visual observation, at the toe and the end of straight portions of the spillway face, due to converging training walls, interference streamlines occurred which led to generate a rooster tail phenomenon. It was observed that in the convergence angle of 90°, rooster tail had been witnessed up to slightly more than 118% Qd. However, it saw nearly 147% Qd in 60° convergences. Moreover, it should be emphasized that due to asymmetric angles, closest wall to the rooster tail had more static pressure.

    Keywords: Convergence angles, Downstream channel, Hydraulic performance, Ogee spillway, Physical model
  • F Esfandyari Darabad, R Mostafazadeh*, R Shahmoradi, A Nasiri Khiavi, E Ebadi Pages 147-159

    The aim of this study was investigating the impacts of Bukan's Dam construction on hydrological indices based on the Flow Duration Curves (FDCs) of the Zarrinehrood River during the pre (1955-1971) and post-dam (1972-2011) construction periods. For this aim, nineteen hydrologic indices were calculated in four groups of Peak Flow, Flow Duration, Low Flows and Flow Variability. In this regard, the Flow Duration Curves were plotted for both pre and post-dam construction periods. Based on the results, the values of 1-day maximum flow and the average of daily flow in the post-dam construction period decreased by 13% and 7.5%, respectively. However, the values of the index for 1-day minimum flow in the post-dam period increased by 4.7 percent. The results showed that at 50% of the flow duration time in post dam construction period the amount of discharge was increased 40%, which related to the impact of the dam on the flow of the Zarrinehrood River. The average magnitude of the rising rate relative to the average flow discharge in the pre and post periods of the dam were 97.71 and 79.18 cubic meters per second respectively, which indicated a 18% decrease in the flow of river flooding during the period after the dam construction. In the post-dam period, the average amount of discharge increased in summer season. In conclusion, the construction of the dam had reduced the flood variation related indices and increased the indices of the flow related to the duration components.

    Keywords: Dam effect, Flow duration, Flow variability, Hydrological indicators, Low flow
  • F Kohani, M Rostaminia*, F Valizadeh Kakhki Pages 161-173

    Among the soil forming factors, climate by effect on weathering severity and parent material degradation plays a basic role on soil evolution. In order to investigate the effects of climate on soil physicochemical properties and evolution in Ilam province, two regions from a climosequence were selected. The purpose of this study was to compare soil evolution in a climosequence according to the soil indices of clay, iron, aluminum, manganese, and 5 profiles in each land units of Salehabad and Ilam plains were dug, described and sampled. The results of physicochemical analysis of Salehabad and Ilam soil profiles in two regions were different and significant difference were observed within the all parameters except pH and silt. In addition, electrical conductivity increases in Salehabad soils with ustic moisture regime and hyperthermic temperature regime comparing to Ilam soils with xeric moisture and thermic temperature regimes revealed the climate effect on them and changes in soil orders from Inceptisols in Salehabad to Mollisols in Ilam were related to the changes in moisture and temperature regimes. Soil classification showed that Salehabad soils were placed in Gypsic Haplustepts and Ilam soils were placed in Gypsic Calciusteps, Typic Calcixerolls and Typic Haploxerolls subgrops. Based on obtained results the iron, aluminum and manganese amounts in Ilam soil profiles were higher than those in Salehabad ones and less weathering in Salehabad region were happened by drier climate, lower humidity and higher temperature. Additionally, the results showed that the horizons with gypsum did not have potential to store clay and metal oxides, and the soil evolution according to the distribution and amount of iron, aluminum and manganese offered a better understanding of the soils and their forming conditions and the Ilam soils showed further evolution.

    Keywords: Pedogenic iron, Gypsic horizon, Moisture, temperature regimes, Soil evolution indices, Weathering
  • N Azam*, F Salmasi, MA Lotfollahi Yaghin, J Parsa, A Mojtahedi Pages 175-188

    For a cost-effective design of wave screen, an accurate estimation of dynamic pressure and wave force is needed. This study investigates the dynamic pressure action on elements of wave screen. The wave screen consists of several horizontal pipes with constant distance between them. This wave screen provides convection, interchanges of seawater within the harbor district, and makes available wave energy absorption effectively. The experimental were done on regular waves with 3 heights and 6 periods of waves at a constant water depth of 0.6 m. Also 3 difference diameters were considered for wave screen pipes. Dynamic pressures distribution along and around the pipes were measured by the pressure transducers. The results indicated that with increasing of the porosity, the pressure difference was decreased and with increasing of the incident wave height, pressure fluctuation for different porosity was increased. Furthermore, the maximum dynamic pressure fluctuation occurred at the angle more than 45°.

    Keywords: Breakwater, dynamic pressure, Porosity, Regular Wave, Wave Screen
  • A Alizadeh, F Yosefvand*, A Rajabi Pages 189-201

    In general, rapid transformation of supercritical flow regime into subcritical flow is accompanied with hydraulic jump. The phenomenon usually occurs at downstream of the hydraulic structures such as ogee spillway. The length of hydraulic jump is one of the most important parameters used to determine the dimension of stilling basins. In current study, a hybrid method for predicting the hydraulic jump length on sloping rough bed was developed. In the other words, the hybrid method (ANFIS-GA) was presented using combination of Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems (ANFIS) and Genetic Algorithm (GA). In this study, to examine the performance of ANFIS-GA models, the Monte Carlo simulation (MCs) was used. At first, the effective parameters on length of hydraulic jump such as; Froude number in upstream of the hydraulic jump, the ratio of bed roughness, sequent depth ratio, and bed slope, were identified. Next, regarding these parameters, five ANFIS-GA models were defined. Then, the results of the ANFIS-GA models were examined and the superior model was introduced. The superior model predicted the experimental measurements with acceptable accuracy. For example, the Mean Absolute Percentage Error (MAPE) and Root Mean Square Error (RMSE) were respectively computed 4.520 and 0.781. In addition, the results of modeling revealed that the Froude number at upstream of hydraulic jump was the most effective parameter in modeling the length of hydraulic jump on sloping rough bed using ANFIS-GA method.

    Keywords: ANFIS, genetic algorithm, Hybrid method, Length of hydraulic jump, Sloping rough bed