فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی منابع آب
پیاپی 20 (بهار 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/02/08
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمدهادی فتاحی، حسن جهانگیری صفحات 1-10
    همه ی پدیده های ژئوفیزیکی، شامل شبکه های رودخانه و سری های زمانی جریان، اصولا پدیده هایی برخال هستند و الگوهای برخال می توانند، در رفتارهای آنها بررسی گردد. یک سامانه ی غیرخطی، مثل یک حوضه ی آبخیز می تواند به خوبی به وسیله ی یک سنجش غیرخطی، مثل یک تحلیل برخال، بررسی گردد. یک تحقیق دوجانبه بر روی خواص برخال شبکه ی رودخانه و سری زمانی جریان در رودخانه انجام شده است. جهت مشاهده ی خواص برخال آنها، از روش پنجره ی متحرک استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که، هر دو این پدیده ها، از خط مشی یکسانی در رابطه با خواص برخالشان پیروی می کنند، بطوری که بعد برخال برای هردو پدیده، به سمت مقادیری ثابت متمایل می گردند.
    کلیدواژگان: سری های زمانی جریان رودخانه، برخال، شبکه ی رودخانه
  • رضا محمدپور، فرهنگ محمدپور صفحات 11-28
    به دلیل پیچیده بودن الگوی سه بعدی جریان در اطراف گوشواره ی پل ها، برآورد دقیق تغییرات عمق آبشستگی نسبت به زمان دشوار، و در برخی موارد غیر ممکن می باشد. در این تحقیق، ابتدا تغییرات عمق آبشستگی در اطراف گوشواره ها به صورت آزمایشگاهی تحت شرایط آب زلال مورد بررسی قرار گرفته است و سپس با استفاده از نتایج حاصل از سه روش، وایازی غیر خطی (NLR)، شبکه های عصبی (ANN) و سامانه ی منطق فازی-عصبی (ANFIS)، تغییرات آبشستگی در اطراف این سازه ها پیش بینی شده است. هر چند رابطه ی وایازی بدست آمده، نتایج بهتری را نسبت به روابط پیشین ارائه می کند (R2=0.957، RMSE=0.049 and MAE=0.035)، اما سامانه ی منطق فازی- عصبی دارای دقت بالاتری نسبت به رابطه ی وایازی ارائه شده و هم چنین روابط پیشین می باشد (R2=0.961، RMSE=0.041and MAE=0.025). نتایج حاصله از فراسنج های آماری نشان می دهد که، هر دو روش ANNو ANFIS می توانند به عنوان روش های قدرتمندی در پیش بینی عمق آبشستگی مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: آبشستگی گوشواره ها، سامانه ی منطق فازی، عصبی، شبکه های عصبی، گوشواره کوتاه و متوسط، زمان آبشستگی
  • شراره محمودی نیا، میترا جوان*، افشین اقبال زاده صفحات 29-42
    پیش بینی و مهارکردن سیلاب یکی از مسائل مهم و اساسی در مدیریت سامانه های منابع آب به منظور بهره برداری بهینه از توان های موجود می باشد. در علم آب نهر های باز و مهندسی رودخانه مطالعه و تحلیل این گونه مسائل با استفاده از روش های روندیابی سیلاب انجام می گیرد. یکی از بهترین و کاربردی ترین روش ها در روندیابی آبشناسی رودخانه ها، «شبیه ماسکینگام» است. برای تعیین و تخمین فراسنج های ماسکینگام روش های تجربی مختلفی برمبنای آزمون و خطا، روش حداقل مربعات و... ارائه شده است. یکی از روش های تخمین ضرائب ماسکینگام الگوریتم وراثتی می باشد. مقایسه نتایج روش های تجربی با روش الگوریتم وراثتی (GA) نشان می دهد که روش الگوریتم وراثتی روشی مناسب و بسیار سریع برای تخمین ضرائب ماسکینگام است. نکته ای که باید در مسائل بهینه سازی مورد توجه قرار گیرد تعیین تابع هدف با توجه به طبیعت مساله است که در تعیین عملکرد الگوریتم نقش ویژه ای دارد. در این پژوهش برای شبیه خطی و غیر خطی ماسکینگام با بهینه سازی چند تابع هدف متفاوت با استفاده از الگوریتم وراثتی و مقایسه نتایج حاصل از آنها، تاثیرات تابع هدف در پیش بینی مقادیر فراسنج های ماسکینگام و بده ی خروجی محاسباتی بررسی گردیده است. با توجه به آب نگار های بده ی خروجی محاسبه شده در مقایسه با آب نگار های بده ی خروجی مشاهداتی می توان اذعان داشت که به کارگیری توابع هدف متفاوت و در شبیه ماسگینگام خطی منجر به تغییر نتایج و افزایش دقت محاسبات می گردد در حالی که تغییرات ناشی از استفاده توابع هدف متفاوت در نتایج شبیه ماسگینگام غیرخطی چشمگیر نمی باشد.
    کلیدواژگان: الگوریتم وراثتی، بهینه سازی، روندیابی، سیلاب، ماسکینگام
  • مهدی ابراهیمی*، احسان جباری، هادی عباسی صفحات 43-50
    پدیده ی تغذیه گرایی، از مهمترین چالش های کیفی آبهای ذخیره شده در مخازن سدها می‍باشد که اثرات نسبتا نامطلوبی بر کیفیت آبهای خروجی از آبگیرها دارد. در این پژوهش، با کاربرد نرم افزار CE-QUAL-W2 در سه حالت کم آبی، بهنجار و پرآبی، شرایط کیفیت آب مخزن سد بافت از نظر تغییرات ماهانه فراسنج های فسفات و نیترات مورد ارزیابی قرار گرفت. اگرچه نتایج شبیه سازی نشان دهنده ی غلظت پایین فسفات و نیترات در مخزن سد بافت است، اما همین غلظت های پایین با توجه به شاخص های تغذیه گرایی مختلف (شاخص کارلسون و نمودار والن وایدر)، مخزن مذکور را در ناحیه ی مغذی قرار می دهد. هم چنین، از نظر غلظت نیترات، مخزن در ناحیه ی بینابینی قرار دارد. بنابراین، مخزن سد بافت، از جهت مصارف شرب و کشاورزی مشکلی ندارد. با این وجود، چاره اندیشی برای جلوگیری از ورود مخزن سد به ناحیه ی مغذی شدید که می تواند کیفیت آب را به شدت تحت تاثیر قرار دهد ضروری می باشد. با توجه به بروز اوج لایه بندی حرارتی در اواخر مرداد و اوایل شهریورماه و نیز شروع اختلاط مخزن در بهمن ماه، برای جلوگیری از ورود مخزن به ناحیه ی مغذی شدید می توان به راهکارهای مناسبی اشاره کرد که مهمترین آنها عبارتند از: کاهش زمان ماند آب در مخزن با تخلیه ی نسبتا سریع و آبگیری از لایه های تحتانی در اواخر مرداد و اوایل شهریورماه، آبگیری از لایه های تحتانی در اوایل دی ماه، جلوگیری از ورود فاضلاب های روستایی و زه آب های کشاورزی از بالادست مخزن سد.
    کلیدواژگان: تغذیه گرایی، سد بافت، نرم افزار CE، QUAL، W2
  • غلامحسین اکبری، محمدرضا کاویانپور اصفهانی، احسان سلطانی سامانی* صفحات 51-65
    به منظور بررسی تاثیر تغییرات دبی واحد عرض و عمق پایاب بر ابعاد حفره آبشستگی آزمایش هایی در مرکز تحقیقات آب، برای پنج دبی و چهار عمق پایاب مختلف انجام شده است. در این آزمایش ها از مدل هیدرولیکی سیستم تخلیه سیلاب سد آزاد کمک گرفته شده است. بعد از اتمام هر آزمایش ابعاد حفره آبشستگی از قبیل حداکثر عمق آبشستگی، فاصله محل وقوع حداکثر عمق آبشستگی از محل جام، بیش ترین طول حفره آبشستگی و بیش ترین عرض حفره اندازه گیری گردید. با استفاده از رگرسیون های چند متغیره غیر خطی روابط مناسبی برای پارامترهای حفره آبشستگی بدست آمد. برای بررسی توانمندی مدل های بدست آمده در این پژوهش، مجموعه ای از داده های محققان دیگر نیز جمع آوری و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاکی از توانایی نسبی مدل های ارائه شده در این پژوهش می باشد. عرض حفره و موقعیت طولی بیش ترین عمق با استفاده از روابط توسعه داده شده در این پژوهش به خوبی پیشگویی شدند. بیش ترین عمق پیشگویی شده توسط رابطه رگرسیونی با روابط مشهور عمق آبشستگی مقایسه شد و عملکرد ضعیف تری را نشان داد. بهترین پیشگویی برای تخمین آبشستگی توسط مدل مارتینزB ارائه شد.
    کلیدواژگان: جت پرتابی، مدل هیدرولیکی، آبشستگی، رگرسیون غیر خطی
  • فردین بوستانی، حمید محمدی، زینب معین الدینی صفحات 65-78
    کمبود آب یک مشکل جهانی رو به تزاید است و افزایش جمعیت، بهبود سطح زندگی و تقاضای درحال افزایش برای کیفیت محیط زیست، دولت ها را برانگیخته تا برای مدیریت بهتر منابع آب موجود، راه کارهای بهتری را ارائه نمایند. افزون بر آن، علائق سیاسی در حال رشدی برای کاهش آب مورد استفاده در بخش کشاورزی وجود دارد که منافع محیطی کافی و افزایش رفاه دیگر مصرف کنندگان آب را به دنبال دارد. این موضوع، موجب افزایش بیشتر تجزیه تحلیل های اقتصادی، برای بررسی رفتار کشاورزان با استفاده از روش های برنامه ریزی ریاضی، به خصوص برنامه ی ریاضی مثبت[1] را در پی داشته است. در مطالعه ی حاضر، از روش برنامه ریزی ریاضی مثبت تصحیح شده، که برای روش های کم آبیاری که در دوره ی مرجع مشاهده نشده کاربرد دارد، استفاده شد. این مطالعه در شهرستان مرودشت که با کمبود آب و کاهش سطح سفره های آب زیر زمینی مواجه است، در سال 91 انجام شد. سیاستهای اعمال شده شامل افزایش 5، 10، 15، 20 و 30 درصدی در قیمت آب آبیاری و کاهش 5، 10، 15 و 25 درصدی در مقدار آب آبیاری دردسترس بود. نتایج نشان دادند که، افزایش هزینه ی آبیاری و کاهش آب دردسترس، در پذیرش کم آبیاری موثر است. افزون بر آن، تاثیر سیاست کاهش آب دردسترس نسبت به سیاستهای افزایش قیمت، بر تغییر الگوی کشت بیشتر بود. لذا توصیه می شود که از سیاستهای کاهش آب در دسترس استفاده شود.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی ریاضی مثبت، کم آبیاری، کاهش آب در دسترس، سیاست
  • علیرضا نسیمی، ضرغام محمدی صفحات 79-90
    شاخص بارش معیار، شاخصی است که به طور وسیعی در مناطق مختلف جهان مورد استفاده قرار می گیرد. این شاخص، عمدتا با استفاده از مقیاس های زمانی 3، 6، 9، 12، 18، 24 و 48 ماهه به ارزیابی وضعیت خشکسالی می پردازد. با توجه به تشخیص مقیاس زمانی12 ماهه از این شاخص، به عنوان شاخص خشکسالی مناسب استان یزد در مطالعات گذشته، در این تحقیق صرفا از مقیاس زمانی 12ماهه شاخص بارش معیار برای ارزیابی وضعیت خشکسالی در استان یزد استفاده شده است. شاخص خشکسالی SPI 12 برای طول دوره ی آماری 30 ساله در 28 ایستگاه باران سنجی و سینوپتیک استان یزد محاسبه شده است. برای بررسی توزیع مکانی شاخص بارش معیار 12 ماهه در استان یزد، از روش های زمین آماری معکوس فاصله، کریجینگ ساده و کریجینگ معمولی استفاده شده و این روش ها با استفاده از روش صحت سنجی متقاطع ارزیابی شده اند. نتایج نشان دادند که، برای رسم نقشه ی توزیع مکانی SPI 12 در سال های 79-1378، 78-1377 و 77-1376 به ترتیب شبیه های واریوگرام گوسی، گوسی و کروی روش درون یابی کریجینگ معمولی کم خطاترین شبیه ها هستند. با توجه به نقشه های پهنه بندی شدت خشکسالی، در کمترین بارش سالانه دهه ی 70 (سال آبی 79-1378)، بیش از 98 درصد سطح استان در وضعیت خشکسالی و در بیشترین بارش سالانه دهه ی 70 (سال آبی 78-1377)، بیش از 99 درصد سطح استان در وضعیت ترسالی قرار گرفته است. هم چنین در بارش سالانه متوسط (سال آبی 77-1376)، شهرهای یزد، تفت، مهریز، بافق، نایبندان و خرانق در وضعیت خشکسالی قرار دارند و به عنوان مناطق آسیب پذیر استان در برابر خشکسالی شناخته می شوند.
    کلیدواژگان: پایش خشکسالی، پهنه بندی شدت خشکسالی، شاخص بارش معیار12 ماهه (SPI 12)، کریجینگ ساده، کریجینگ معمولی
  • پریوش رئیسیان فرد دشتکی، سید حسن طباطبایی*، علیرضا حسین پور، سونیا زبردست صفحات 91-102
    تراوایی یکی از فراسنجهای موثر در آبیاری سطحی است که لزوم اندازه گیری آن کاملا مشهود است. عوامل بیشماری از جمله شیب، بده، سطح مقطع و ضریب زبری مانینگ بر تراوایی موثر است. در این تحقیق از معادله ی کوستیاکف-لوئیز برای تراوایی، و از روش دو نقطه ای برای اندازه گیری سرعت تراوایی پذیری خاک استفاده شده است. این مطالعه در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد انجام گرفته و شامل سه تیمار و سه تکرار در قالب طرح بلوک کامل تصادفی انجام شده است. تغییرات شیب و شکل جویچه در تیمارها و اثر آنها بر توزیع رطوبت در عمق خاک، سرعت تراوایی و روند تراوایی تجمعی در خاک بررسی شده و با استفاده از آزمون LSD تجزیه آماری صورت گرفته است. نتایج نشان دادند که کمترین سرعت تراوایی (00052/0 مترمکعب در دقیقه) و کمترین مقدار تراوایی تجمعی (05/0 مترمکعب در متر) در تیمارهای مربوط به تغییرشیب مشاهده شده اند. تغییر شیب روی تراوایی پذیری، سرعت تراوایی و سرعت تراوایی پایه (fo) اثر گذار بوده و در سطح آماری 1 درصد دارای تفاوت آماری است. تغییر سطح مقطع جویچه تفاوت معنی داری بر روی سرعت تراوایی پایه ایجاد نکرده و بر روی ضریب (k) و توان (a) معادله کوستیاکف-لوئیز، تغییرات سطح مقطع و شیب تفاوت معنی داری ایجاد نشده است. با تغییر سطح مقطع توزیع رطوبت، یکنواختی بیشتری نسبت به تغییر شیب در برداشته است.
    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، شکل مقطع، شیب جویچه، تراوایی
|
  • M.H. F., H. J. Pages 1-10
    All the geophysical phenomena including river networks and flow time series are fractal events inherently and fractal patterns can be investigated through their behaviors. A non-linear system like a river basin can well be analyzed by a non-linear measure such as the fractal analysis. A bilateral study is held on the fractal properties of the river network and the river flow time series. A moving window technique is utilized to scan the fractal properties of them. Results depict both events follow the same strategy regarding to the fractal properties. Both the river network and the time series fractal dimension tend to saturate in a distinct value.
    Keywords: river flow time series, fractal, river networks
  • R. M., F. M. Pages 11-28
    Time-variation of scour depth around abutments is more complicated due to the three-dimensional vortex flow. In this study، variation of the scour depth with time around abutments was investigated experimentally under clear-water conditions. The Nonlinear Regression (NLR)، neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and artificial neural networks (ANN) were employed to predict the time variation of scour depth at intermediate and short abutment. Statistical analysis showed that، although the presented regression method (R2=0. 957، RMSE=0. 049 and MAE=0. 035) provided a better prediction compared to previous equations but the ANFIS (R2=0. 961، RMSE=0. 041and MAE=0. 025) produces a more accurate result. Statistical measurements showed that ANFIS as well as ANNs can be considered as a robust technique to predict the temporal scour depth at the short and intermediate abutment.
    Keywords: Abutment scour, ANFIS, artificial neural networks, scour time, short, intermediate abutment, time variation
  • Sh. M., M. J.*, A. E. Pages 29-42
    Prediction and control flood is essential in water resource management. Studying and analysis on this problem is done using flood routing methods in hydraulic science. The Muskingum model is one of the best methods in the hydrologic flood routing rivers. In order to estimate of the Muskingum parameters have been used experiential methods as trial and error method، least squares. Genetic algorithm is one of the estimation methods of the parameters. Comparison between experiential methods results and genetic algorithm show that Genetic algorithm method is benefit and easy method for estimated the Muskingum parameters. The determining of objective function is most important in this method (GA). In this paper، different objective functions have been selected for linear and non-linear Muskingum models and are optimized using genetic algorithm then the effects of objective function are investigated on prediction of Muskingum parameters and computational output discharge. Comparison between computational hydrograph of output discharge and experimental result show that the effects of objective function on result prediction predominate in the linear Muskingum model whereas these are virtually negligible in non-linear Muskingum model.
    Keywords: flood, Genetic algorithm, routing, optimize, Muskingum
  • M. E.*, E. J., H. A. Pages 43-50
    Eutrophication is one of the most important problems which affect quality of the reserved waters in dams. In this research، using CE-QUAL-W2 software in three states of low water، normal and high water، water quality condition of Baft dam reservoir was measured in terms of monthly changes in phosphate and nitrate. Although the results of the simulation indicate low concentration of phosphate and nitrate in the Baft dam reservoir، these low concentrations given the different eutrophication indices (Chapra Index، Meybeck Index، Carelson Index، and Vollenweider diagram) places Baft dam reservoir in the nutritive area. In addition، in terms of nitrate concentration، Baft dam reservoir is positioned in the interstitial area. And in terms of drinking and agricultural consumptions، the Baft dam reservoir has no problem، yet finding a solution to prevent the Baft dam reservoir from entering the nutritive area which may strongly affect the water quality is necessary. Considering the thermal stratification peak in late August and start of the dam reservoir mixing in February، for preventing the Baft dam reservoir from entering the extremely nutritive area، some suitable solutions can be proposed including: reducing water stay in the dam by quick impoundment from lower layers in late August and impoundment from the lower layers in late December، preventing entry of rural sewages and agricultural waters from upstream of the Baft dam reservoir.
    Keywords: Eutrophication, Baft dam, CE, QUAL, W2 software
  • Gh. A., M.R. K, E. S.* Pages 51-65
    Some Experiments were conducted in water research center، for five specific discharge and four tail water depth to investigate effects of parameters like specific discharge and tail water depth. To carry out the experiments we made use of the hydraulic model of Azad dam. Measured parameters are: Maximum depth of scour، distance of maximum scour depth from bucket، the maximum length of scour hole and maximum width of scour hole. By using nonlinear regression analysis to predict the scour hole dimensions some relations were achieved. These relations were tested by applying experimental data from other investigators. in this research The results have showed the relative ability of the presented relations. Scour wide and the place of maximum depth are estimated appropriately by using of these relations. The relation of maximum depth is compared with another famous relations and showed weaker results. The best results was for Martins B relation.
    Keywords: jet, hydraulic model, scour, nonlinear regression
  • F. B., H. M., Z. M. Pages 65-78
    Water scarcity is a growing global problem and increasing population pressures، living standards and the growing demand for environmental quality have evoked all the governments to represent better solutions about water resources management. In addition، there are growing political ties for reducing water use in agriculture that follow enough environmental benefits and increase the welfare of other water consumers. This further increases the economic analysis to check the behavior of farmers using mathematical programming techniques and has been followed the application of Positive Mathematical Programming (PMP) especially. Despite. The method used in this study is one of the PMP methods that used for deficit irrigation technique that haven’t been observed in the reference period. This method applied in Fars province that faces water shortages and the reduction of groundwater levels to evaluate the price increase and quantity reduction of available irrigation water. Applied policies include increased 5، 10، 20 and 30 percent in water irrigation prices and reduced 10، 15، 25 and 30 percent in the amount of available irrigation water policies. The results showed that increased costs and reduced available irrigation water are effective in accepting deficit irrigation. Additionally، the impacts of quota policies are more than price increase policies
    Keywords: deficit irrigation, Water price policy, Reduction of available water, Positive Mathematical Programming
  • A. N., Z. M. Pages 79-90
    Standardized Precipitation Index (SPI) has been widely used for evaluation of drought. Different time scales of SPI could be used e. g.، 3، 6، 9، 12، 18، 24 and 48-months. SPI 12-month is used for evaluation of drought condition and vulnerability of drought in the study area. SPI 12-month was computed in 28 stations based on 30 years of data period in the study area. Spatial distribution of SPI 12-month was analyzed using different interpolation techniques of geostatistics. The precise interpolation technique was selected based on the cross-validation criteria. In order to access vulnerability of the study area in drought، two years were selected as end-members (1378-79 and 1377-78 for minimum and maximum precipitation، respectively) and 1376-77 was selected as average climatological condition due to annual precipitation values. The results show that in extreme year (1377-78)، more than 99٪ of the study area leave from the drought condition. However in minimum condition of annual precipitation (1378-79)، more than 98٪ of the study area belongs to drought. As a results، Yazd، Taft، Mehriz، Bafgh، Naibandan and Kharanagh show high vulnerability to drought in the Yazd Province.
    Keywords: Monitoring drought, ordinary Kriging, simple kriging, zoning intensity of drought, 12, month Standardized Precipitation Index
  • P. R., S.H. T*, A. H., S. Z. Pages 91-102
    Infiltration is one the most important parameters in surface irrigation which its accurate measurement is obvious. It could potentially affected by different parameters such as bed slope، discharge، cross section and roughness coefficient. In this research، Kostiakov-Louis equation (KLE) was employed using two-point method، in order to measure the soil infiltration rate. This study was carried out in research field of Shahrekord University، Shahrekord، Iran. A completely randomized block design was employed with three treatments and three replications. The effect of changes in furrow bed slope and shape is evaluated on the soil moisture distribution، soil infiltration rate and cumulative infiltration. Statistical analysis was performed using the LSD test. The results show that the lowest infiltration rate (0. 00052 cubic meters per minute) and cumulative infiltration value (0. 5 cubic meters per meter) were observed in variable furrow bed slope. The changes in the slope were significant (P<0. 01) on soil infiltration rate and soil basic infiltration rate (). There is no correlation between cross section variation and KLE parameters including k، a and (P<0. 01). The result shows that soil moisture distribution was more uniform in variable cross sections than other treatments
    Keywords: Furrow Irrigation, Cross section, Furrow bed slope, Infiltration