مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
پیاپی 6 (بهار 1388)

در این مطالعه روش IUDRN (اعداد تصادفی مستقل با توزیع یکنواخت) که در جهت تولید داده های مصنوعی به کار می رود به نام روش MIUDRN اصلاح گردید. روش توسعه داده شده یک روش تلفیقی است که شرایط هیدرولوژیکی را با اعداد تصادفی ترکیب نموده تا بتوان از آن در شبیه سازی استوکاستیکی آبدهی متوسط رودخانه استفاده کرد. سه شرط هیدرولوژیکی خشک، متوسط و مرطوب به عنوان یک سوم مقدار یک عدد تصادفی بین صفر و یک منظور می شود. به منظور صحت سنجی روش پیشنهادی، آبدهی متوسط سالانه رودخانه اریه در منطقه نیشابور خراسان رضوی با 52 سال آمار بکارگرفته شد. نتایج نشان می دهد که مقدار خطای محاسباتی روش پیشنهادی از 25 درصد در روش IUDRN به 17 درصد کاهش یافته است. با توجه به کاهش مقدار خطا، می توان روش توسعه داده شده در این تحقیق را به عنوان روش مناسبی در شبیه سازی استوکاستیکی آبدهی متوسط رودخانه ها به کار گرفت.

برآورد واکنش رواناب در حوزه های فاقد آمار همواره مورد توجه هیدرولوژیست ها و سازمان های مدیریت منابع آب در برنامه ریزی، توسعه و اجرای بسیاری از پروژه ها بوده است. این پژوهش با هدف کاربرد مدل آبشاری ناش در پیش بینی شکل، ابعاد و روند هیدروگراف سیل در آبخیز جنگلی جعفرآباد استان گلستان با مساحتی در حدود 109 کیلومترمربع، انجام شده است. پس از تهیه ی آمار دبی و بارش ساعتی ایستگاه های منطقه، با استفاده از روش گشتاور مقادیر و مدل ناش در 33 رویداد واقعی رگبار و سیل متناظر تعیین شد. با در نظر گرفتن میانگین پارامترهای واسنجی شده، نتایج مدل ناش برای چهار رویداد دیگر اعتبارسنجی شد. جهت ارزیابی نتایج از معیارهای آماری استفاده گردید. مقایسه ی هیدروگراف های شبیه سازی شده و معیار ارزیابی نش- ساتکلیف، به میزان میانگین 70 درصد نشان از تطابق مناسب نتایج مدل با داده های ثبت شده است. همچنین درصد خطای نسبی در دبی پیک، درصد خطای نسبی در زمان تا اوج و خطای برآورد حجم جریان به ترتیب برابر 7/10، 25/10 و 7/25 درصد بوده است و نیز میانگین مجموع مربعات باقیمانده ها 94/3 می باشد. بر اساس نتایج پژوهش، دقت روش گشتاور در برآورد پارامترهای و از داده های بارش و رواناب شایان توجه است. به منظور توسعه و کاربرد مدل ناش در آبخیز های فاقد آمار مشابه، برآورد منطقه ای پارامترهای و در این مدل هیدرولوژیک توصیه می شود.

مطالعه ی تغییرات بسترهای رسوبی در شناخت رفتار رودخانه، از جمله مسایل مورد توجه مهندسان رودخانه می-باشد. با توجه به این که در قوس رودخانه ها میزان آبشستگی و رسوبگذاری در مقایسه با مسیرهای مستقیم مشهودتر است، شناخت چگونگی تغییرات توپوگرافی بستر قوس ها و الگوی آبشستگی و رسوبگذاری از نکات جالب توجه مهندسان هیدرولیک می باشد. در این پژوهش با استفاده از داده های آزمایشگاهی در قوس90 درجه و همچنین قوس با آبشکن T شکل مستقر در ساحل خارجی قوس، به بررسی تغییرات توپوگرافی بستر پرداخته شده است. بدین منظور از روش های درون یابی کریجینگ (Kriging)، وزن دهی عکس فاصله (IDW) و اسپلاین کششی (Spline Tension) برای تبدیل برداشت های نقطه ای به سطوح پیوسته و برای ارزیابی دقت از روش اعتباریابی متقاطع (Cross Validation) استفاده شده است. نتایج نشان داد که روش کریجینگ بهترین دقت را در تعیین توپوگرافی بستر در کانال های قوسی دارد.

ساحل خارجی خم رودخانه ها به دلیل نحوه شکل-گیری الگوی جریان به ویژه جریان های ثانویه در خم، در معرض فرسایش شدید می باشد. از این رو ضروری است تا حفاظت گردد. روش های حفاظتی باید با در نظر گرفتن بیشینه ی عمق فرسایش طراحی و اجرا شوند. روش های کاهش عمق آبشستگی باعث کاهش هزینه های روش های حفاظتی می گردد. در این مقاله کاربرد تیغه ی افقی به منظور بررسی میزان تاثیر آن در کاهش عمق آبشستگی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور خم 90 درجه در آزمایشگاه هیدرولیک ساخته شد و اثر تیغه ی افقی را که در طول قوس خارجی در برابر جریان جلو آمده بر کاهش فرسایش و توپوگرافی بستر در آبراهه های روباز بررسی گردید. نتایج آزمایش ها نشان داد که این روش در کاهش آبشستگی و یکنواخت نمودن توپوگرافی بستر کاملا موثر است. آزمایش ها برای تیغه به عرض 75 میلیمتر در چهار عمق کارگذاری 0، 20، 40 و 60 درصد، بیشینه ی عمق آبشستگی برای حالت بدون تیغه انجام شد و نتیجه گیری شد که قرار گیری تیغه در 40 درصد بیشینه-ی عمق آبشستگی حالت بهینه را دارا بوده و باعث 5/44 درصد کاهش در بیشینه ی عمق آبشستگی نسبت به حالت بدون کارگذاری تیغه می شود.

بهینه سازی بهره برداری از سدهای مخزنی تاکنون بیشتر با تاکید بر اهداف تامین نیازهای آبی و انرژی، مهار سیلاب و بهبود شرایط زیست محیطی صورت گرفته و در این توابع هدف به مسئله ی خروج رسوبات ورودی توجهی نشده است. بیشتر مطالعاتی که برای رسوب زدایی از مخازن سدها انجام می شود، فاقد ارتباط مناسب با مدل های بهره-برداری از مخرن سد هستند که این امر منجر به ناهماهنگی بین تصمیم های مرتبط با رسوب زدایی و سایر اهداف بهره-برداری می شود. در این مقاله با دیدگاه نوین، یک مدل بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد ارائه شده که در آن دو تابع هدف تامین نیاز پایین دست و خروج رسوبات از مخزن سد، استفاده شده است. به منظور تدوین تابع هدف خروج رسوبات از مخزن، از روش برنامه ریزی عملیات فلاشینگ استفاده شده است. با وزن دادن به دو تابع هدف تامین نیاز و خروج رسوبات، عملکرد مدل بهینه سازی در سناریوهای گوناگون بررسی شده است. برای حل مدل بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک با طول کروموزوم متغیر (VLGA) استفاده شده است. در مطالعه ی موردی سد سفیدرود، عملکرد مدل بهینه سازی با نتایج واقعی بهره-برداری از این مخزن در یک دوره ی پنج ساله مقایسه و راهکارهای اجرایی مناسب برای دست یابی به راندمان رسوب زدایی بالاتر و تامین بهتر نیازهای پایین دست، ارائه شده است.

منابع طبیعی از جمله جنگل، مرتع، خاک، آب و روی هم رفته عناصر اکوسیستم ها به عنوان بستر حیات طبیعی و اقتصادی هر کشور به شمار می آیند و به دلیل این که رودخانه ها نیز یکی از اجزاء منابع آبی محسوب می شوند، حفاظت و بهره برداری بهینه از آنها و همچنین حراست از بستر و حریم آنها ضروری است. رودخانه در ضمن حرکت خود باعث فرسایش بستر و کناره ها می شود. بدین منظور یکی از سازه های جلوگیری از آبشستگی کناره ها، آب شکن می باشد که وظیفه ی اصلی این سازه ها حفاظت از کناره های رودخانه است. طول آب شکن از پارامترهای مهم در کنترل آب شستگی و محافظت از کناره است و پایداری آب شکن در اثر آب شستگی هنگام برخورد جریان به ویژه نوک آبشکن دارای اهمیتی فراوان است. با توجه به این که سیلابدشت در شرایط عادی خشک بوده و در مواقع سیلابی مستغرق است، رسوبگذاری و فرسایش آن نیز در اندرکنش با کانال اصلی دارای اهمیت می باشد. بدین منظور برای بررسی رفتار آب شکن و اثر شکل دماغه آن با مدل سازی فیزیکی؛ از سه شکل آب شکن در سیلابدشت و با طول های 10 و 20 سانتی متر؛ در یک سمت کانال مرکب؛ طراحی و آزمایش شد. نتایج نشانگر آن است که در یک دبی ثابت؛ آبشستگی در دماغه مستطیلی نسبت به آبشستگی دماغه دایره ای شکل 26 درصد بیشتر است. همچنین افزایش 8 درصدی دبی در کانال مرکب، میزان بیشینه ی عمق آبشستگی 5/17تا 23 درصد در دبی ها وطول های گوناگون آبشکن افزایش می یابد.

در این پژوهش میزان اثر شدت های چرا در شرایط گوناگون مرجع (بدون چرا)، کلید (چرای متوسط) و بحرانی (چرای شدید) بر ویژگی های شیمیایی خاک از جمله نیتروژن، فسفر، پتاسیم و مواد آلی در طی دو سال متوالی 1384 و 1383 در منطقه ی ساوجبلاغ اندازه گیری شد. داده های به دست آمده از طرح به صورت کرت های دو بار خرد شده در قالب بلوک کامل تصادفی در چهار تکرار انجام شد که در آن مناطق مورد مطالعه به کرت های اصلی، زمان نمونه گیری به کرت های خرد شده و عمق نمونه گیری به کرت های دو بار خرد شده اختصاص یافتند. در قالب طرح آماری تجزیه و تحلیل داده ها به وسیله ی نرم افزار Spss (نسخه- 12) انجام شد و در صورت معنی دار بودن اختلاف بین تیمارها، برای مقایسه ی میانگین ها و گروه بندی از آزمون دانکن استفاده گردید. نتایج نشان داد که در دو سال مطالعه بین مقدار N.P.K اختلاف معنی دار بود. میزان مواد آلی، نیتروژن و فسفر در سال دوم افزایش و پتاسیم خاک کاهش یافت. چرای دام بر ویژگی های شیمیایی خاک در مناطق گوناگون (مرجع، کلید و بحرانی) تفاوت معنی دار داشت. عامل عمق خاک بر میزان مواد آلی، نیتروژن، فسفر خاک موثر بود و این ویژگی ها در بین دو عمق دارای اختلاف معنی دار و میزان آنها در عمق نخست بیش تر بود.

تاثیر الگوی توزیع زمانی بارش در طراحی تمامی سازه های آبی و مطالعات فرسایش خاک از اهمیتی ویژه برخوردار است. برای تعیین الگو در ایران از گراف های باران نگاری 146 ایستگاه باران نگاری استفاده شد. عمق بارش در فاصله های زمانی مشخص از گراف های باران نگاری به ازای هر پایه ی زمانی استخراج و بارش به چهار چارک تقسیم شد. با اعمال روش رتبه بندی، الگو در پایه های زمانی کمتر از 3، 3 تا 6، 6 تا 12 و بیشتر از 12 ساعت به دست آمد. با میانگین گیری از رتبه های دریافتی توسط چارک ها و درصد عمق بارش رخ داده در هر رتبه، ضمن تعیین رتبه ی شاخص، الگوی نهایی هر تداوم مشخص شد. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار بارش در 35 درصد بارش های ایران در چارک دوم رخ می دهد. کمترین تعداد بارش ها، در چارک چهارم دارای بیشترین مقدار بارش بودند. با استفاده از روش وارد 5، 9، 9 و 8 ناحیه ی همگن به ترتیب برای زمان های تداوم بارش های کوتاه مدت (3>)، میان مدت (3-6) و بلند مدت (6-12و ساعت 12<) به دست آمد. برای هر ناحیه ی همگن یک الگوی توزیع زمانی بارش استخراج شد. تعدد این الگوها خطر استفاده از الگوهای تیپ سازمان حفاظت خاک و مهندسین ارتش آمریکا را که به گونه ی گسترده ای در نرم افزارهای یارانه ای بارش- روان آب استفاده می شود را خاطر نشان می کند.