فهرست مطالب

مهندسی منابع آب - پیاپی 57 (تابستان 1402)

فصلنامه مهندسی منابع آب
پیاپی 57 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/11
  • تعداد عناوین: 9
|
  • پریسا پاشاخواه، حسین بابازاده*، شهرام شاه محمدی کلالق، مهدی سرائی تبریزی صفحات 1-18
    مقدمه

    درک تغییرات مکانی و زمانی کیفیت آب زیرزمینی یک جنبه مهم برای اعمال مدیریت بهینه منابع آب زیرزمینی است. در تحقیق حاضر، هیدروژیوشیمیایی منابع آب زیرزمینی دشت میاندوآب در استان آذربایجان غربی، مورد بررسی قرار گرفت.

    روش

    بدین منظور، با استفاده از آمار و اطلاعات کیفی 51 حلقه چاه مطالعاتی، طی دوره آماری 1393-1397، پارامترهای کیفی، شامل یون های Mg2+، Ca2+،Na+ ، K+، Hco3-، So42-، Cl-، Co32- و شاخص های TH، TDS، SAR، PH و EC، براساس استانداردهای کیفی آب شرب، کشاورزی و صنعت مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند. با وارد نمودن لایه های توصیفی حاصل از تحلیل های کیفی در نرم افزار ArcGIS و انتخاب بهترین روش درون یابی بر اساس تکنیک اعتبارسنجی، نقشه های پهنه بندی کیفی آبخوان استخراج شدند.

    یافته ها

    تحلیل پارامترهای مختلف هیدروشیمیایی آب زیرزمینی بر اساس استانداردهای آب شرب وزارت نیرو، حاکی از وضعیت نسبتا قابل قبول آب زیرزمینی دشت دارد، که این امر در نتایج حاصل از تحلیل آب زیرزمینی با روش شولر نیز حاصل گردید. از دیدگاه کشاورزی، مشخص شد که بیشترین وسعت دشت دارای مناطقی با کیفیت آب زیرزمینی شور می باشد. از لحاظ صنعتی نیز خاصیت رسوب گذاری در دشت بیشتر از خورندگی نمایان شد.

    نتیجه گیری

    وضعیت کیفی آبخوان، حاکی از تنزل کیفیت آب زیرزمینی از سال 1393 تا 1396 و بهبود وضعیت آن در سال 1397، داشت. نقشه های پهنه بندی نشان داد که آبخوان میاندوآب از هر سه نظر شرب، کشاورزی و صنعت، در نواحی تغذیه دارای کیفیت و وضعیت های بهتری می باشد. به عبارتی با توجه به ژیوگرافی دشت، مناطق تغذیه آبخوان، در مقایسه با مناطق واقع در نواحی تخلیه، آسیب پذیری کمتری را داشته اند.

    کلیدواژگان: درون یابی، روش شولر، روش ویلکاکس، شاخص لانژیلر، کیفیت آب زیرزمینی
  • مهدی زینی وند*، سید محسن سجادی، مصیب حقیقی نژاد، سید امین اصغری پری، محمود شفاعی بجستان صفحات 19-32
    مقدمه

    پرش هیدرولیکی در انتهای شوت ها و بسیاری از سازه های هیدرولیکی ایجاد می گردد و در این پدیده جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی تبدیل می شود. وقوع پدیده پرش هیدرولیکی منجر به ایجاد افت انرژی در مجاری روباز می گردد. افزایش میزان افت انرژی می تواند به کاهش ابعاد حوضچه آرامش و صرفه اقتصادی منجر گردد.

    روش

    در تحقیق حاضر به منظور بررسی پارامترهای پرش هیدرولیکی، به صورت آزمایشگاهی اثر زبری و شیب معکوس در کاهش عمق ثانویه و طول پرش هیدرولیکی، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور اثر دو نوع زبری با شکل مثلث و لوزی در مقایسه با سطح صاف در شیب معکوس در بازه صفر تا 0.1 درصد و در اعداد فرود بین 1/4 تا 99/10 مورد ارزیابی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج آزمایشات نشان داد که زبر نمودن بستر با المان های لوزی و مثلثی به ترتیب 6/9 و 1/9 درصد در کاهش عمق نسبی پرش هیدرولیکی و 8/43 و 8/52 درصد در کاهش طول نسبی پرش هیدرولیکی موثر واقع شده است. همچنین شیب معکوس فقط در کاهش طول نسبی پرش هیدرولیکی موثر بوده و در شیب 1/0 درصد به میزان 2/17 درصد طول نسبی پرش هیدرولیکی کاهش یافت. در نهایت بکارگیری توامان زبری و شیب معکوس در بهترین حالت در شیب 75/0 درصد و با زبری مثلثی باعث کاهش 8/56 درصد طول نسبی پرش هیدرولیکی گردید.

    نتیجه گیری

    نوع زبری در افزایش میزان افت انرژی پرش هیدرولیکی موثر می باشد.تاثیر همزمان اعمال زبری بستر و ایجاد شیب معکوس می تواند میزان افت انرزی در پدیده پرش هیدرولیکی را افزایش دهد. لذا با کاربرد توامان زبری بستر و شیب معکوس می توان با ایجاد افت انرژی بیشتر، صرفه اقتصادی ایجاد نمود.

    کلیدواژگان: پرش هیدرولیکی، زبری، شیب معکوس، طول پرش هیدرولیکی، عمق ثانویه
  • پریسا علی نوری، محمد بی جن خان* صفحات 31-46
    مقدمه

    مطالعات آزمایشگاهی و نظری بسیاری با در نظر گرفتن ضریب زبری مانینگ در رودخانه ها توسط محققان برای برآورد منحنی دبی- اشل صورت گرفته است. در رودخانه های طبیعی در شرایط سیلابی با افزایش دبی جریان آب از کانال اصلی خارج شده و وارد سیلاب دشت ها می گردد در نتیجه شکل مقطع کانال تغییر پیدا می کند و موجب تغییر ضریب مانینگ می شود. ولی همچنان تعمیم پذیری این منحنی ها به رودخانه های طبیعی به عنوان یکی از مسایل اصلی هیدرولیک رودخانه می باشد. 

    روش

    در این تحقیق، با استفاده از مطالعات 9 مدل آزمایشگاهی و 6 رودخانه طبیعی و همچنین با استفاده از 6 روش روش مختلف محاسبه منحنی دبی=اشل رودخانه به محاسبه ضریب زبری برای کانال های آزمایشگاهی و آبراهه های طبیعی پرداخته شد. در روند این تحقیق، ابتدا به محاسبه ضریب مانینگ با استفاده از روش های مختلف و داده های آزمایشگاهی گوناگون پرداخته شده است.  همچنین جهت بررسی تغییر ضریب زبری نسبت به تغییرات سطح مقطع از 6 روش فوق استفاده شده است.

    یافته ها

    با توجه به اینکه سطح مقطع رودخانه ها در طول مسیر در شرایط سیلابی می تواند به شکل قابل توجهی تغییر کند، بر این اساس روشی که کمترین حساسیت را نسبت به تغییرات شکل مقطع داشته باشد از قابلیت تعمیم پذیری بیشتری برخودار است. پس از بررسی نتایج روش های فوق، روش های  SC-SEV,SC-SIV,SC-SIH دارای حساسیت کمتری نسبت به تغییرات سطح مقطع برای تعیین ضریب زبری می باشد.

    نتیجه گیری

    ضریب تغییرات در کانال های مستقیم و بدون زبری در روش SC-SIV از تمام روش های دیگر کمتر است. در نتیجه، این روش به تغییرات شکل مقطع حساسیت کمتری دارد و گزینه مناسبی برای یافتن منحنی های دبی-اشل با قابلیت تعمیم پذیری بیشتر می باشد. روش های SEV,SED,SIV دارای نتایج بهتری در تخمین ضریب مانینگ دارند و روش SC-SID نتایج غیر قابل قبولی را اریه می دهد و حساسیت زیادی نسبت به تغییرات سطح مقطع دارد.

    کلیدواژگان: ضریب زبری مانینگ، شکل مقطع، سیلابدشت، روش DCM
  • هدی نادری، امیرحسین جاوید*، سید مهدی برقعی، محسن اسلامی زاده صفحات 47-60
    مقدمه

    کیفیت آب در  منابع آبی تامین کننده  آب شهرها، تهدید بالقوه برای سلامت جامعه به حساب می آید و مدیریت موثر این منابع آبی و درک جامع از الگوی مکانی و زمانی کیفیت آب مورد نیاز می باشد.

    روش

    در این مطالعه، از مدل دینامیکی زیست محیطی سه بعدی EFDC، جهت ارزیابی و شبیه سازی دما و پارامترهای کیفی مخزن سد ماملو استفاده شده است. اطلاعات مورد نیاز، جهت واسنجی و صحت سنجی مدل در12 ماه از سال 2019 میلادی، از 6 نقطه از مخزن سد برداشت شده است.

    یافته ها

    لایه بندی حرارتی در مخزن چندین ماه در سال ادامه یافته است. لایه بندی پایدار، مانع ازانتقال اکسیژن به لایه های پایین تر شده و غلظت اکسیژن محلول در زیرلایه، به کمتر از 2 میلی گرم بر لیتر رسیده است. در تمامی فصول سال بیشترین غلظت سبزینه  آ مربوط به منطقه آفتاب  (با حداکثر غلظت 6/35 میکروگرم بر لیتر در مرداد ماه) می باشد. در مخزن سد ماملو فسفر عامل محدود کننده رشد جلبک ها در مخزن می باشد و رابطه معناداری میان تغییرات غلظت فسفر کل و تغییرات غلظت سبزینه آ در مخزن مشاهده گردید. روند تغییرات نیتروژن کل در مخزن نشان دهنده کنترل غلظت آن توسط بارهای خارجی ورودی به مخزن می باشد.

    نتیجه گیری

     به طور کلی، نتایج به دست آمده از مقایسه مقادیر شبیه سازی شده و واقعی دهنده آن می باشد که مدل EFDC به صورت قابل قبولی قادر به شبیه سازی پارامترهای کیفی مخزن می باشد. همچنین، شاخص های آماری مقادیر نسبتا مناسبی را در شبیه سازی تراز آب (72/0= , R2 15/0RMSE=) نشان دادند.

    کلیدواژگان: مخزن سد، پارامترهای کیفی آب، لایه بندی حرارتی، شکوفایی جلبکی، مدل EFDC
  • امیرمحمد هوشمند، سید عباس حسینی*، باقر قرمزچشمه صفحات 61-74
    مقدمه

    از جمله راهکارها برای مدیریت سیل، پهنه بندی سیلاب در دوره بازگشت های مختلف است که می تواند ابزاری اساسی در تعیین راهبردهای توسعه و کاهش خسارت سیلاب باشد. محاسبه خسارت سیلاب در کاربری های موجود اطلاعات مفیدی برای سازمان های مختلف همانند بیمه قرار می دهد تا از میزان خسارت در کاربری های مختلف در صورت وقوع سیلاب مطلع شوند.

    روش

    روش مورد استفاده در این مقاله استفاده از نمودارهای جهانی است که تعیین خسارت بر اساس عمق سیل می باشد. منطقه مورد مطالعه واقع در حوضه رودک می باشد. در این راستا ابتدا نقشه ها، داده های هیدرولوژیکی مورد نیاز و DEM منطقه مورد مطالعه تهیه شد. در ادامه با توجه به داده های دبی حداکثر لحظه ای سالانه در ایستگاه هیدرومتری رودک با توزیع لوگ نرمال (به عنوان بهترین توزیع) برازش داده شده و میزان دبی در چهار دوره بازگشت به دست آمد سپس هیدروگراف واحد به روش SCS  برای دوره بازگشت های مختلف حاصل شد. در ادامه با استفاده از مدل HEC-RAS2D پهنه سیل با دوره بازگشت های مذکور به دست آمده و در نهایت بر اساس توابع جهانی خسارت-عمق میزان شدت خسارت وارده در دوره بازگشت های مختلف بر اساس کاربری های مختلف اعم از مسکونی، تجاری، کشاورزی، حمل و نقل محاسبه شد.

    یافته ها

    با مقایسه نتایج نقشه های پهنه بندی سیلاب و خسارت وارده که با افزایش دوره بازگشت سیلاب میزان خسارت وارده و مساحت پهنه پرخطر افزایش می یابد. میزان پهنه سیلاب در دوره بازگشت های 5، 25، 50 و 100 ساله به ترتیب تقریبا برابر با 9/17، 9/18، 4/19، 9/19 هکتار می باشد. بیشترین خسارت وارده مربوط به اراضی کشاورزی و سپس اراضی با کاربری تجاری می باشد. میزان افزایش خسارت وارده به منطقه بین سیلاب 5 و 25 حدود 47 درصد، بین سیلاب 25 و 50 ساله حدود 6 درصد، و بین سیلاب 50 و 100 ساله حدود 15 درصد می باشد.

    نتیجه گیری

    بر اساس توجیهات اقتصادی و فنی می توان سیلاب 50 ساله برای تعیین طرحهای حفاظت سیلاب منطقه پیشنهاد نمود و حتما باید طرحهای حفاظت مورد توجه جدی قرار گیرد.

    کلیدواژگان: هیدرولیک، دبی، خسارت سیل، سیلاب، پهنه بندی سیلاب
  • شیدا یوسفی، سید مهدی میردامادی*، سید جمال فرج الله حسینی، فرهاد لشگرآرا صفحات 75-90
    مقدمه

    سوء مدیریت و برداشت بی رویه از منابع آب بویژه در بخش کشاورزی و اختصاص بیش از 90٪ آب مصرفی در این بخش، بحران آب را تشدید کرده و ادامه این روند، در آینده فاجعه آور خواهد بود. تحقیق حاضر به بررسی تاثیر تغییر الگوهای کشت بر پایداری منابع آب و تولیدکشاورزی در استان آذربایجان غربی پرداخته است.

    روش

    این تحقیق با استفاده از رویکرد سیستم های پویا دو زیرسیستم تاثیرگذار هیدرولوژی و اقتصادی رامدل سازی کرده است و با استفاده از داده های آماری سالهای1370 تا 1398 متغیرهای اصلی تحقیق تا افق 1430 شبیه سازی شدند. پس از کالیبراسیون مدل بوسیله الگوریتم ژنتیک ساده و آزمون مدل در شرایط حدی، سناریوهای الگوی کشت کنونی، الگوی کشت کم مصرف و الگوی کشت اقتصادی به مدل وارد شد و تاثیر سناریوها با استفاده از دو شاخص ارزشیابی، پایداری منابع آب زیرزمینی (SUI) و بهره برداری آب (WEI+)، ارزیابی گردید.

    یافته ها

    نتایج نشان داد ادامه الگوی کشت کنونی سبب کاهش 34/93 درصدی حجم آب های زیرزمینی و 20 درصدی موجودی آب های سطحی تا افق 1430 خواهد شد. درحالیکه الگوی کشت کم مصرف  با کاهش 88/52 درصدی تقاضای آب کشاورزی با حذف محصولاتی با نیاز آبی بالا مثل (چغندر) و اختصاص سطح کشت به محصولاتی با نیاز آبی کمتر (جو و کلزا) و افزایش 10٪ آیش اراضی، علاوه بر بهبود 72/53 درصدی بهره وری آب، پتانسیل آب های زیرزمینی را تا 69/13 برابر و آب های سطحی موجود را تا 45/2 برابر افزایش خواهد داد. که در نهایت با تاثیر مثبت بر شاخص پایداری (SUI) و شاخص بهره برداری آب (WEI+) سبب پایداری آب های زیرزمینی شده و کمترین استرس آبی را در افق 1430 ایجاد می کند.

    نتیجه گیری

    لازم است سیاست های تغییر الگوی کشت، ضمن تداوم کشت محصولات استراتژیک در جهت کاهش بهره برداری و پایداری منابع آب بر الگوی کشت محصولات کم مصرف آب تمرکز داشته باشد.

    کلیدواژگان: پایداری منابع آب، تغییرالگوی کشت، تولید، مدل سازی سیستم های پویا
  • اشکان ابراهیمی وند، فرهاد هوشیاری پور*، هادی رجبی صفحات 91-102
    مقدمه

    تغییرات کاربری اراضی یکی از فاکتورهای مهم در تغییر جریان هیدرولوژیک حوضه و انهدام تنوع زیستی می باشد. در اینجا هدف اصلی از بررسی تغییرات کاربری، بررسی روند تغییرات الگوی کشت در بخش کشاورزی به عنوان بزرگترین مصرف کننده آب استان بوده است.

    روش

    در این پژوهش با استفاده از تکنیک سنجش از دور و استفاده از دو روش طبقه بندی حداکثر احتمال و تصمیم گیری درختی، تغییرات کاربری اراضی استان قم در 30 سال گذشته بررسی شده است.

    یافته ها

    نتایج نشان می دهد که در روش حداکثر احتمال، سطح زیر کشت محصولات زراعی با 29 درصد افزایش از 81/30546 هکتار در سال 1368 به 39255 هکتار در سال 1398 رسیده است و در همین مدت سطح زیر کشت محصولات باغی از 57/3903 هکتار به 84/6306 هکتار رسیده است که رشدی 61 درصدی را نشان می دهد. در روش تصمیم گیری درختی، میزان افزایش سطح زیر کشت محصولات زراعی 34 درصد است  و سطح زیر کشت محصولات باغی نیز با افزایش 60 درصدی همراه بوده است.

    نتیجه گیری

    این افزایش سطح زیر کشت در یک استان با محدودیت های آبی بسیار که وابسته به منابع آب انتقالی از حوضه های مجاور است، می تواند یک هشدار برای تصمیم گیران و برنامه ریزان توسعه باشد.

    کلیدواژگان: سنجش از دور، کاربری اراضی، استان قم، درخت تصمیم، حداکثر احتمال
  • زهرا ابراهیمی، محمدرضا غلامیان*، مهسا عربی صفحات 103-120
    مقدمه

    گسترش شهرنشینی، افزایش جمعیت کره زمین، بهره برداری بی رویه از منابع آبی و رهاسازی فاضلاب در طبیعت تاثیرات منفی و جبران ناپذیری بر محیط زیست برجا گذاشته است. تحقیق حاضر به منظور  بهینه سازی مدل بازطراحی شبکه سبز آب و فاضلاب انجام گرفته است.

    روش

    در این تحقیق یک مدل بهینه سازی دو هدفه جهت بازطراحی سبز شبکه آب و فاضلاب شامل مکان یابی حوضچه های ذخیره و نیز امکان تخصیص بهینه پساب تصفیه شده به مناطق کشاورزی و شهرک های صنعتی با رویکرد کاهش اثرات ویرانگر تخلیه فاضلاب های صنعتی واردشده به تصفیه خانه شهری و درنهایت ورود این گونه آلاینده ها به محیط زیست ارایه شده است. مدل ارایه شده به کمک روش به کمک روش اپسیلون محدودیت حل گردیده است.

    یافته ها

     بر این اساس، هزینه کل سیستم حداقل گردیده، تقاضا پاسخ داده شده و هم زمان مسایل زیست محیطی در طول بازطراحی شبکه رعایت شده و  بار آلودگی زیست محیطی شبکه به حداقل میزان خود می رسد. هم چنین، تحلیل حساسیت بر روی برخی پارامترهای مهم انجام شده است.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که مدل پیشنهادی می تواند به طراحان در این حوزه جهت طراحی شبکه توزیع کمک شایانی کند، چراکه علی رغم افزایش هزینه ها با نصب COD متر و انجام گندزدایی، آلودگی محیط زیست کاهش می یابد. ضمن آنکه در این مدل سعی شده بخشی از افزایش هزینه ها را با فروش لجن فعال جبران نمود.

    کلیدواژگان: شبکه آب و فاضلاب، زنجیره تامین سبز، بهینه سازی چندهدفه، روش اپسیلون محدودیت، کیفیت بازگشتی ها
  • سهیلا حیدریان، آتوسا فردوسی*، محمدحسن شاه حسینی، طاهر محمدیان صفحات 121-130
    زمینه وهدف

    در نتیجه رشد روزافزون جمعیت جهان پیش بینی می شود که آب به عنوان یکی از کمیاب ترین منابع در قرن بیست و یکم مطرح باشد .با وجود پیشرفت های فراوان در زمینه تصفیه آب و فاضلاب ،بیماری های ناشی از آب هنوز یک تهدید برای سلامت مردم دنیا محسوب می شود.باکتری لیستریا مونوسیتوژنز یک پاتوژن است که باعث لیستریوزیس میگردد. همچنین این پاتوژن می تواند باعث مننژیت، سپتی سمی و وقوع سقط جنین در انسان شود. یکی از راه های انتقال این میکروارگانسیم آب ومواد غذایی است. شناسایی سریع و دقیق آن در پیشگیری از موارد عفونت نقش بسزایی دارد.وهمچنین با توجه به اهمیت کمپیلوباکتر ججونی درآب و صنایع غذایی و ایجاد عفونت و مسمومیت و مشکلات گوارشی در انسان، شناسایی این باکتری می تواند گامی موثر در جلوگیری از آلودگی آب به کمپیلوباکتر ججونی باشد.هدف ازاین مطالعه شناسایی باکتری های لیستریا مونوسیتوژنز وکمپیلوباکترججونی باروش کشت وPCR ومقایسه دوروش درمنابع تامین کننده آب شهر کرمانشاه میباشد.

    روش کار

    نمونه ها شامل1چشمه 1سراب و1سدو124حلقه چاه عمیق از منابع تامین کننده آب شهر کرمانشاه که در 18مخزن ذخیره جمع آوری شد ه استخراج DNA از باکتری استاندارد کمپیلوباکتر ججونی وهمچنین لیستریا مونوسیتوژنزبا استفاده از کیت DNG-Plus انجام گرفت واکنش زنجیره ایی پلیمراز با استفاده از آغازگرهای اختصاصی بهینه شد. پس از تعیین اختصاصیت و حد تشخیص واکنش زنجیره ایی پلیمراز نمونه های جمع آوری شده آب مورد برسی قرارگرفت وهمزمان هم نمونه ها کشت داده شد.ومورد برسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: : لیستریا مونوسیتوژنز، کمپیلوباکترججونی، واکنش زنجیره ایی پلیمراز، آب شرب
|
  • Parisa Pashakhah, Hossein Babazadeh *, Shahram Shahmohammadi-Kalalagh, Mahdi Sarai Tabrizi Pages 1-18
    Introduction

    Knowing the spatial and temporal changes in groundwater quality is one of the important issues for optimal management of groundwater resources. In this study, the hydro geochemical properties of groundwater resources in Miandoab plain (West Azerbaijan province of Iran) were investigated.

    Methods

    For this purpose, the data of 51 study wells during the time period (from 2014 to 2018) were used. The qualitative parameters such as the amount of Mg2+, Ca2+, Na+, K+, HCO3-, SO42-, Cl-, CO32- and the indexes such as TH (Total Hardness), TDS (Total Dissolved Solids), EC (Electrical Conductivity), SAR (Sodium Absorption Ratio) and pH were evaluated based on drinking, agriculture and industry water quality standards. Aquifer qualitative zoning maps were extracted by entering the descriptive layers obtained from the qualitative analysis in ArcGIS software and selecting the best interpolation method based on the validation technique.

    Results

    The groundwater hydro chemical analysis based on the drinking water standards of the Energy Ministry indicated that the groundwater of the plain is in a relatively acceptable condition. This was also obtained from groundwater analysis by the Schoeller method. It was found that the largest areas of this plain had saline groundwater, in terms of agriculture. Industrially, sedimentation in the plain was more pronounced than corrosion.

    Conclusion

    Results showed that the aquifer quality declined from 2014 to 2017 and improved in 2018. Zoning maps showed that Miandoab aquifer has better quality and condition in the feeding areas in terms of drinking, agriculture and industry. In other words, according to the geography of the plain, the aquifer feeding areas were less vulnerable than the areas located in the evacuation areas.

    Keywords: Groundwater quality, Interpolation, Langelier Index, Schoeller Method, Wilcox Method
  • Mehdi Zeinivand *, Seied Mohsen Sajadi, Mosaieb Haghighi Nejad, Seyed Amin Asghari Pari, Mahmood Shafaei Pages 19-32
    Introduction

    Hydraulic jump is created at the end of shoots and many hydraulic structures. The occurrence of a hydraulic jump phenomenon leads to a decrease in the amount of energy in open channels. In the present study, in order to simultaneously evaluate the effect of roughness and the effect of reciprocal slope on reducing the secondary depth of the hydraulic jump, as well as reducing the length of the hydraulic jump.

    Methods

    In this study, two types of roughness in the form of rhombuses and triangles were compared in a laboratory with a reverse slope of zero to 0.1% compared to a flat surface. The results of experiments related to the effect of roughness in reducing the relative second depth of hydraulic jump showed that rhombic and triangular roughness (in the horizontal plane) were effective in reducing the relative depth of hydraulic jump by 9.6 and 9.1%, respectively. Also, the results related to the effect of reverse slope (at the surface without roughness) on controlling the relative second depth of hydraulic jump showed that creating and increasing the reverse slope in the tested interval alone will not have an effect on reducing the relative second depth of hydraulic jump.

    Findings

    After examining the effect of roughness and reverse slope in controlling the relative length of hydraulic jump, it was observed that at the highest rate, the relative length of hydraulic jump was reduced by 0.075% and the roughness of rhombic and triangular, by 52.8 and 56.8% was observed. Therefore, as a result of this research, it can be stated that if the goal is to reduce the secondary depth of the hydraulic jump, the best option to reduce the secondary depth of the hydraulic jump is to roughen the bed using triangular roughness.

    Keywords: Hydraulic jump, Roughness, reverse gradient, energy loss, hydraulic jump length
  • Parisa Alinouri, Mohamad Bijankhan * Pages 31-46
    Introduction

    Researchers have performed many Experimental and theoretical studies to estimate river-stage-discharge curves using the manning roughness coefficient. In natural rivers, in flood conditions, with increasing flow rate, water flows out of the central canal through the floodplains, thus the shape of the river and roughness coefficient change.

    Methods

    In this research, nine laboratory models and six natural rivers data were used to examine the accuracy of different Divided Channel Methods, DCMs, of rivers’ stage-discharge formulas to calculate the roughness. The cross section of rivers along the route would change significantly, therefore, the method with the least sensitivity to cross-sectional shape changes has the more generalizability. In the process of this research, the Manning coefficient was calculated using different methods and various laboratory data.

    Findings

    After reviewing the results of the different DCM methods, SC-SEV, SC-SIV, SC-SIH techniques were found as the less sensitive methods to cross-sectional changes to determine the roughness coefficient.

    Keywords: Manning roughness coefficient, cross sectional shape, floodplain, DCM method
  • Hoda Naderi, Amir-Hosein Javid *, Seyed-Mehdi Borghei, Mohsen Eslamizadeh Pages 47-60
    Introduction

    So as to conserve and manage reservoirs effectively, a comprehensive awareness is necessary for the spatial and temporal pattern of water quality.  

    Methods

    . In this research, a three-dimensional EFDC dynamic environmental model has been utilized, for the assessment and simulation of the thermal-regime and quality parameters of the Mamloo-Dam Reservoir. The information required for the calibration and validation of the model in the 12 months of the year of 2019, has been taken from 6 stations.

    Findings

    The thermal stratification has prolonged, for several months. Stability in stratification has obstructed the transfer of oxygen to the lower layers and the dissolved oxygen (DO) concentration in the hypolimnion, decreases intensely, in to less than 2 mg/L. In the entire seasons of the year, the highest concentration of Chlorophyll is relative to photic zones (with highest concentration 35.6 µg/L in august). The phosphorous factor restricts the growth of algae in the reservoir; and a high correlation between the modifications in total phosphorous concentration and chlorophyll was observed. The trend of modifications in total nitrogen illustrates its control by external input loads. Furthermore, the results attained in comparing the simulated and real values (R2 and RMSE values), display that the EFDC model has the capacity to simulate the hydrodynamic and qualitative parameters of the Mamloo-Dam Reservoir. Moreover, provided appropriate statistical indicators (RMSE=0.15, R2=0.72) in water level simulation.

    Keywords: Reservoir, Water quality parameters, Thermal stratification, Algae bloom, EFDC model
  • Amir Mohammad Hooshmand, Seyed Abbas Hosseini *, Bagher Ghermezcheshmeh Pages 61-74
    Introduction

    One of the solutions for flood management is flood zoning in different return periods, which can be an essential tool in determining development strategies and reducing flood damage. Calculating flood damage in existing uses provides useful information for various organizations such as insurance to be aware of the amount of damage in different uses in the event of a flood.

    Methods

    The study area is located in Rudak basin. In this regard, first maps, required hydrological data and DEM of the study area were prepared. Then, according to the flow data, the maximum annual moments in Rudak hydrometric station were fitted with normal log distribution (as the best distribution) and the flow rate was obtained in four return periods. Then, a single hydrograph was obtained by SCS method for different return periods. Then, using the HEC-RAS2D model, the flood zone with the mentioned return period is obtained and finally, based on the global damage-depth functions, the amount of damage in the return period is based on different uses, including residential, commercial, agricultural, roads was calculated.

    Findings

    By comparing the results of flood zoning and damage maps, which with increasing flood return period, the amount of damage and the area of ​​high-risk zone increases. The amount of flood zone in the return periods of 5, 25, 50 and 100 years is equal to 17.9, 18.9, 19.4, 19.9 hectares, respectively. Most of the damage is related to agricultural lands and then lands with commercial use. The rate of increase in damage to the area between floods 5 and 25 return period is about 47%, between floods 25 and 50 return period is about 6%, and between floods 50 and 100 years is about 15%. Therefore, a 50-year flood can be proposed to determine the flood protection plans of the region.

    Keywords: Hydraulics, run off, Damage, flood, Inundation map
  • Sheida Yousefi, Seyed Mehdi Mirdamadi *, Sayed Jamal F Arajoallah Hosseini, Farhad Lashgarara Pages 75-90
    Introduction

    Mismanagement and uncontrolled abstraction of water resources, especially in the agricultural sector, with the allocation of more than 90% of water consumption, will exacerbate the water crisis and the continuation of this process will make it catastrophic in the future.The present study investigates the effect of changing cultivation patterns on the sustainability of water resources and agricultural production in West Azerbaijan province.

    Methods

    This research has modeled two effective water resources subsystems hydrology and economic by using statistical data from 1991 to 2017, and the main variables were simulated up to the horizon of 1430. After calibration by simple genetic algorithm and verification under extreme condition tests, the scenarios of the current cropping pattern, low-consumption cultivation pattern and economic cultivation indicators, groundwater sustainable index (SUI) and water Exploitation index (WEI+), the impact of scenarios was evaluated.

    Findings

    The results indicated that the continuation of the current cultivation pattern reduces the volume of groundwater by 93/34% and the available surface water by 20% to the horizon of 1430; While the low-consumption cultivation pattern with a reduction of 52.88% in agricultural water demand by eliminating crops with high water requirements (beets) and allocating the cultivation area to crops with low water requirements (barley and canola) and increasing fallow by 10%, in addition on 53.72% improvement of water productivity, it  increases the potential of groundwater 13.69 times and the available surface water 2.45 times, and with a positive effect on the sustainability Index (SUI) and water Exploitation Index (WEI+) Groundwater stability and creates the least water stress in the horizon of 1430. Therefore, in order to sustain water resources, cropping pattern policies should focus on low-use cropping pattern.

    Keywords: Changing crop patterns, Dynamic system modeling, Production, Water resources sustainability
  • Ashkan Ebrahimivand, Farhad Hooshyaripor *, Hadi Rajabi Pages 91-102
    Introduction

    Land-use change is an important factor in changing the hydrologic processes and biodiversity. It has significant environmental consequences at local, regional, and global scales. Although many studies have been conducted for revealing the land-use change worldwide, its impact on the hydrologic processes, water resources, water supply, and water consumption is poorly understood.

    Methods

    The present research is an effort to use remote sensing techniques for investigating land-use change in Qom province during the last three decades. Qom province, located in the west of the Dasht-e-Kavir desert with vulnerable water resources, has been subject of a rapid development process in recent decades so water resources require more attention. Here, Maximum Likelihood Classification (MLC) and Decision Tree Classification (DTC) were used to show the role of the classification method in the results.

    Findings

    The results showed that “drought” and “increasing number of farmers”, with an average score of 3.56 and 3.45 respectively on a scale of 1 to 5, are considered as the main causes of agricultural water conflict. From the farmers’ view, the priority for reducing water conflicts was the participation of farmers in managing water wells and negotiating with farmers around the water. On a scale of 13 to 65 with an average of 38.51, the perceived agricultural water conflict was at the medium level. By increasing farm distance from the well, area of agricultural rental land, and annual income from non-agricultural activities, the perception of agricultural water conflict increased. However, by increasing owned agricultural land area and agricultural income, the perception of agricultural water conflict decreased. The main strategy used by farmers to manage agricultural water conflict was “control”, in which coercion and force are used to manage conflict. The “problem-solving” and “avoidance” strategies were the second and third priorities respectively.

    Keywords: Remote sensing, land-use, Qom province, decision tree, Maximum Likelihood
  • Zahra Ebrahimi, Mohammad Reza Gholamian *, Mahsa Arabi Pages 103-120
    Introduction

    Expansion of urbanization, increasing in the population of planet, excessive exploitation of water resources and wastewater release in nature have negative and irreversible impacts on the environment. The present research has been carried out in order to optimize the redesign model of the green water and wastewater network.

    Methods

    In this research, a bi-objective optimization model for the green redesign of the water and wastewater network is proposed. The model includes locating the optimal place of storage ponds and also optimally allocating the treated wastewater to agricultural areas and industrial settlements in order to mitigate the devastating effects of discharging industrial wastewater into the municipal wastewater treatment plants and eventually mitigating the entry of such pollutants into the environment. The proposed model, has been solved using the - constraint method.

    Findings

    Accordingly, the total system cost is minimized, the demand is met and simultaneously the environmental issues are met and the environmental pollution load of the network is minimized, because of network redesign. Also, a sensitivity analysis is performed on some important parameters.

    Conclusion

    The results showed that the proposed model can help the designers in this field to design the distribution network, because despite the increase in costs the environmental pollution is reduced by installing COD meters and performing environmental disinfection. In addition, in this model, it has been tried to compensate part of the increased costs by selling activated sludge.

    Keywords: Water, Wastewater Network, Green Supply Chain, Multi-Objective Optimization, -Constraint Method, Quality of Returns
  • Soheila Haydarian, Atousa Ferdousi *, Mohammad-Hassan Shahhosseiny, Taher Mohammadian Pages 121-130
    Introduction

    As the world population grows, it is predicted that freshwater supplies will be rare in the 21st century. Despite abundant advances in water and wastewater treatment, waterborne diseases still threaten the health of the people of the world. Listeria monocytogenes bacterium is a pathogen that causes listeriosis. This pathogen can also cause meningitis, poisonous sepsis, and abortion in humans. One way of transmitting this microorganism is water and foodstuffs. Quick and accurate identification plays an important role in preventing infections. Also, due to the importance of Campylobacter jejuni in water and food industries and causing infection, toxication, and digestive problems in humans, the identification of this bacterium can be an effective step in preventing water contamination with Campylobacter jejuni. The aim of the present study was to identify Listeria monocytogenes and Campylobacter jejuni through culture and PCR and compare them in the water supply of Kermanshah city.

    Methods

    18 samples were collected from different water supplies of Kermanshah. DNA was extracted from standard Campylobacter jejuni and Listeria monocytogenes using a DNG-Plus kit. PCR reaction was optimized using specific primers. After determining the specificity and PCR detection limit, the collected water samples were examined and at the same time, the samples were cultured and examined.

    Findings

    From 18 samples of water supply sources in Kermanshah by PCR, Campylobacter jejuni was isolated from all samples, and Listeria monocytogenes was isolated from 17 samples, and also 4 cases of Campylobacter jejuni and 2 cases of Listeria monocytogenes were isolated by culture method. The results showed that PCR has a better performance than culture for detecting Listeria monocytogenes and Campylobacter jejuni.

    Keywords: Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni, PCR, drinking water