فهرست مطالب

راهبردهای فنی در سامانه های آبی - پیاپی 2 (پاییز 1402)

نشریه راهبردهای فنی در سامانه های آبی
پیاپی 2 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهین مرادی، سرور صادقی *، سارا شریفی صفحات 101-113

    یک نانوجاذب جدید با استفاده از نانوذرات اکسید روی تثبیت شده بر اکسید گرافن جهت جداسازی مس از پساب صنعت آبکاری تهیه شد. اکسید گرافن با روش اصلاح شده هامر تهیه شد و مورفولوژی سطح آن با طیف سنجی FTIR و میکروسکوپ الکترونی روبشیSEM مشخص شد. یک مطالعه سیستماتیک از فرآیند جذب با تغییر pH، غلظت اولیه مس، زمان تماس، دوز جاذب و دما انجام شد. نتایج تجربی نشان داد که حداکثر ظرفیت جذب با راندمان 77/89 درصد در pHبرابر با 7 زمانی بدست آمده است که 5/0 گرم جاذب به مدت 30 دقیقه درتماس با 200 میلی گرم در لیتر محلول مس در دمای 20 درجه سانتیگراد بوده است. نانوجاذب ظرفیت جذب بالایی در نمونه های پساب صنعتی شبیه سازی شده و واقعی نشان داد و در حذف تا 99 درصد مس از نمونه های صنعتی موثر بود. مطالعات ایزوترم، جنبشی و ترمودینامیکی جذب برای توضیح مکانیسم جذب انجام شد. فرآیند جذب مطابق با مدل های مرتبه دوم شبه و ایزوترم فروندلیخ است. بررسی های ترمودینامیکی نشان داد که جذب یون های مس روی ZnO/GO یک واکنش خودبه خودی و گرمازا با مقدار انتالپی برابر باJ mol -1 21/6361- بوده است. این مطالعه نشان داد که نانو ZnO/GO می تواند به عنوان یک نانوجاذب موثر، کم هزینه و سازگار با محیط زیست برای تصفیه پسابهای آبکاری استفاده شود.

    کلیدواژگان: اکسید گرافن، نانو اکسید روی، مس، نانوجاذب، پساب آبکاری فلزات
  • محمد آقایی، یاسین آقایی شلمانی * صفحات 114-129

    امروزه یکی از موضوعات موردعلاقه پژوهشگران حوزه مهندسی سازه، روش های مبتنی بر بهینه سازی سازه ها با نام RBDO یا همان بهینه سازی برپایه قابلیت اعتماد سازه ها است. در این حوزه، مسایل بهینه سازی با توجه به قیود احتمالاتی، طراحی و بهینه می گردند. در پژوهش حاضر مسیله بهینه سازی مخزن دایروی آب، مورد طراحی بهینه قرار گرفته است. تابع هدف در این پژوهش، هزینه ساخت مخزن بتن آرمه بوده و قیود احتمالاتی آن شامل قیود مقاومتی و خدمت پذیری نظیر نسبت تقاضا به ظرفیت، میزان عرض ترک و تغییرشکل های سازه می باشد که آیین نامه مورداستفاده نیز برای بارگذاری، طراحی ضوابط مقاومتی و خدمت پذیری، آیین نامه 123 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور می باشد. در نهایت برای نشان دادن کارآیی و عملکرد مناسب روش شبیه سازی و بهینه سازی MCMCکه در این پژوهش، برای حل مسیله طراحی مخزن به کاررفته است به بررسی یک مخزن آب با حجم 113 m³ پرداخته شده است. همچنین مدل سازی این مخزن در نرم افزارSAP2000 و برنامه نویسی کامپیوتری به روش MCMC در نرم افزار MATLAB صورت گرفته است.

    کلیدواژگان: قابلیت اعتماد، بهینه سازی، قیود احتمالاتی، RBDO، MCMC
  • پانته آ لطفی، مژگان احمدی ندوشن *، علی اصغر بسالت پور صفحات 130-140

    آب به عنوان یکی از اساسی ترین نیازهای زندگی در حال حاضر برای ادامه حیات و گستردگی موارد استفاده در مسایل شرب، کشاورزی، صنعت، اقتصادی - اجتماعی و امنیتی - سیاسی ما را شامل می شود. با توجه به اهمیت این موضوع، مدیریت و بهره برداری اصولی از منابع آب به یکی از موضوعات مهم جهانی تبدیل شده است. تکنیک سنجش از دور امروزه در کشاورزی کاربردهای فراوانی از جمله تعیین سطح زیرکشت و پیش بینی عملکرد محصول دارد، در این پژوهش، ارزیابی روش تشخیص پهنه ها، سطوح آبی و رودخانه ها با شاخص آب تفاضلی نرمال شده با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 9 در بازه زمانی 1401-1363 جهت تفکیک پوشش آب استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که روند محسوسی در کاهش سطح آب در نقاط موردنظر مشاهده می شود که می تواند ارتباط مستقیمی با برداشت آب برای مصارف کشاورزی در نقاط مختلف مسیر وجود داشته باشد. به عبارت دیگر، مقدار آبی که شاخص NDWI در هر ایستگاه نشان می دهد تفاوت معنی داری با سایر ایستگاه ها دارد که نمایانگر استحصال آب معنی دار آب در تمام نقاط رودخانه زاینده رود است. بنابراین در مطالعه حاضر مشخص شد که شاخص آب تفاضلی نرمال شده به راحتی قادر به استخراج آب از تصاویر ماهواره ای بوده است و شاخص مناسبی برای پیش بینی وضعیت حوضه زاینده رود است.

    کلیدواژگان: تغییرات زمانی - مکانی، سنجش از دور، لندست، شاخص آب تفاضلی نرمال شده
  • الهام خسروی پور * صفحات 141-151

    کشورهای زیادی در سراسر دنیا با مشکلات مهمی در زمینه مدیریت منابع آب روبه رو شده اند. کشورهای در حال توسعه به دلایلی مانند فساد، فقدان جامعه مدنی و ناکارایی ساختار اداری و در کشورهای صنعتی یا توسعه یافته مسایلی مانند الگوی مصرف ناپایدار، استفاده بیش از حد از منابع و... نظام حکمرانی آب را با چالشهایی روبه رو ساخته است. در ایران نیز مشکل کم آبی به شکلی بحرانی، جدی و فراگیر شده که بسیاری از بخش ها اعم از اقتصاد، اجتماع، محیط زیست، کشاورزی و... را درگیر ساخته است. از آنجا که حکمرانی آب به همه ی فعالیت هایی که در فرایند سیاست گذاری و تصمیم گیری درباره ی توسعه و مدیریت منابع آب نقش دارند اطلاق می شود و بیانگر یک تغییر در مناسبات دولت - جامعه در کشورهایی است که فعالیت های مرتبط با آب را به شکل اساسی توسعه داده اند، باتوجه به شرایط موجود و بحران آب جهانی، ضرورت یک تغییر اساسی در مدیریت منابع آب اجتناب ناپذیر است. نتایج تحقیقات نشان می دهد بحران آب در ایران خصوصا در مورد رودخانه زاینده رود در کنار سایر عوامل، ناشی از عدم مدیریت آب و بی توجهی به نقش حکمرانی آب است. از سویی حکمرانی خوب به عنوان نوعی از حکمرانی که رفاه عمومی و حقوق فردی را توامان تضمین می کند شاخص هایی دارد که به عنوان پایه های اساسی موردنیاز ارزیابی وضعیت حکمرانی آب در هر منطقه به شمار می روند. پرآب ترین رودخانه ی فلات مرکزی ایران، رودخانه ی زاینده-رود اصفهان، هرسال بیشتر از سال قبل دچار تشدید روند خشک شدن بوده که پیامدهای متعددی داشته و چاره ی بحران آب در این منطقه، گذار به حکمرانی خوب، کارآمد و سازگار با شرایط تاریخی، فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی منطقه است. هدف مقاله حاضر که به روش مروری و با کمک منابع کتابخانه ای و اینترنتی تهیه شده، بررسی نقش حکمرانی خوب در مدیریت بحران آب رودخانه زاینده رود اصفهان است.

    کلیدواژگان: زاینده رود، اصفهان، بحران آب، حکمرانی آب
  • فاطمه ولایی اصفهانی*، زهرا ولایی اصفهانی، مهران ایرانپور صفحات 156-168

    تحلیل فراوانی سیل و اطلاع داشتن از احتمال وقوع و دوره بازگشت این پدیده در چگونگی بهره برداری از مخزن حایز اهمیت است. این پدیده، ذاتا چند متغیره است و استفاده از توابع چند متغیره کلاسیک برای تحلیل این پدیده با محدودیت همراه است. بنابراین توصیه شده است که از توابع کاپولا جهت تحلیل فراوانی چند متغیره سیلاب استفاده کرد. این توابع با در نظر گرفتن نوع همبستگی متغیرها از تابع توزیع تک متغیره تابع توزیع توام می سازد. معمولا برای تحلیل فراوانی این پدیده از متغیرهای دبی اوج، حجم و تداوم سیلاب استفاده می شود. این مطالعه بر روی 52 سال داده آماری ورودی سد زاینده رود واقع در استان اصفهان انجام شده است. بر اساس معیارهای نیکویی برازش بر روی متغیرهای دبی اوج، حجم و تداوم سیلاب به ترتیب توابع گوسین، نمایی، پارتو برازش داده شده است. ابتدا همبستگی هر جفت متغیر محاسبه شده است و تابع کاپولا بر اساس معیار آکاییکه، NSE و RMSE انتخاب شده است. برای دبی پیک-حجم سیلاب تابع کاپولا جو و برای دبی پیک- تداوم و حجم سیلاب-تداوم تابع علی-میکاییل-حق انتخاب شده است. پس از آن دوره بازگشت تک متغیره و توام به دست آمده با هم مقایسه شده و نمایش داده شده است از این نتایج می توان برای برآورد ریسک سیلاب استفاده کرد.

    کلیدواژگان: احتمالات شرطی، تحلیل فرواوانی دو متغیره، توابع کاپولا، دوره بازگشت دو متغیره، سد زاینده رود
  • شیماء عزالدین ابراهیم، علی خوش فطرت * صفحات 169-176

    سرریزهای کلیدپیانویی، دارای طول تاج بیشتر نسبت به سرریزهای خطی است. افزایش طول تاج سرریز در عرض محدود، باعث افزایش ضریب آبگذری می گردد. سرریزهای کلیدپیانویی حدود 24 سال پیش برای افزایش عبوردهی جریان، پی سبک و راندمان بالاتر نسبت به دیگر سرریزهای غیر خطی، ساخته شدند. با توجه به اهمیت این سرریزها و راهکار برای افزایش اتلاف انرژی و در نهایت کاهش آبشستگی در آن ها؛ لذا در این تحقیق سعی شد از یک سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه ای نوع C استفاده شود. از چهار دبی 025/0، 03/0، 035/0 و 04/0 متر مکعب بر ثانیه نیز استفاده شد. از سه مانع با ارتفاع های 01/0، 03/0 و 05/0 متر در انتهای کلیدهای خروجی سرریز نیز استفاده شد. نتایج چنین است که با افزایش ارتفاع موانع، میزان اتلاف انرژی نیز افزایش می یابد. همچنین با افزایش دبی جریان، از میزان اتلاف انرژی کاسته می شود. در موانع 01/0، 03/0 و 05/0 متر، میزان اتلاف انرژی نسبت به سرریز بدون مانع به ترتیب 20/1، 13/2 و 53/2 درصد افزایش می یابد. میانگین اتلاف انرژی در سرریزهای با موانع 0، 01/0، 03/0 و 05/0 متر در انتهای کلیدهای خروجی، به ترتیب برابر 8/57، 5/58، 06/59 و 3/59 است. در انتها رابطه ای برای محاسبه میزان اتلاف انرژی در سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه ای نوع C همراه با مانع در انتهای کلیدهای خروجی با ضریب همبستگی 9/98 درصد، به دست آمد.

    کلیدواژگان: اتلاف انرژی، سرریز کلیدپیانویی، مطالعه ی آزمایشگاهی، مانع، نوع C
|
  • Mahin Moradi, Soroor Sadeghi *, Sara Sharifi Pages 101-113

    A new nano adsorbent was prepared using zinc oxide nanoparticles supported on graphene oxide to separate copper from electroplating industry wastewater. Graphene oxide was synthesized via Hummer's modified method, and its surface morphology was characterized through FTIR spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). A systematic study of the adsorption process was conducted, varying pH, initial copper concentration, contact time, adsorbent dosage, and temperature. The experimental results revealed that the maximum adsorption capacity, with 89.77% efficiency, was achieved at a pH of 7 when 0.5 g of adsorbent was in contact with a 200 mg/L copper solution at 20°C for 30 minutes. The nano adsorbent exhibited a high adsorption capacity in both simulated and real industrial wastewater samples, effectively removing up to 99% of copper from industrial samples. Adsorption isotherm, kinetic, and thermodynamic studies were performed to elucidate the adsorption mechanism. The adsorption process followed pseudo-second-order models and the Freundlich isotherm. Thermodynamic studies indicated that the adsorption of copper ions on ZnO/GO was a spontaneous and exothermic reaction with an enthalpy of -6361.21 J/mol. This study demonstrates that nano ZnO/GO can be utilized as an effective, low-cost, and environmentally friendly nano adsorbent for electroplating wastewater treatment.

    Keywords: Graphene oxide, Nano zinc oxide, Copper, Nano-adsorbent, Electroplating wastewater
  • Mohammad Aghaee, Yasin Aghaee-Shalmani * Pages 114-129

    Today, one of the favorite subjects of structural engineering researchers is the methods based on the optimization of structures called RBDO, or the optimization based on the reliability of structures. In this field, optimization problems are designed and optimized according to probabilistic constraints. In the current research, the problem of optimizing the circular water tank has been optimally designed. The target function in this research is the cost of building a reinforced concrete tank, and its possible limitations include resistance and serviceability limitations such as the ratio of demand to capacity, the amount of crack width, and deformations of the structure. Designing resistance and serviceability criteria is Regulation 123 of the country's management and planning organization. Finally, to show the efficiency and proper performance of the MCMC simulation and optimization method used in this research to solve the problem of tank design, a water tank with a volume of 113 m³ has been investigated. Also, the modeling of this reservoir has been done in SAP2000 software and computer programming by MCMC method in MATLAB software.

    Keywords: Reliability, optimization, probabilistic constraints, RBDO, MCMC
  • Pantea Lotfi, Mozhgan Ahmadi Nadoushan * Pages 130-140

    Water, as one of the most basic needs of life, currently includes our drinking, agriculture, industry, economic-social and security-political issues for survival and expansion. Due to the importance of this issue, the basic management and exploitation of water resources has become one of the important global issues. Nowadays, remote sensing technique has many uses in agriculture, such as determining the area under cultivation and predicting crop yield. In this research, the evaluation of the detection method of zones, water levels and rivers with Normalized Difference Water Index (NDWI) using Landsat 9 satellite images in the period of 1984-2022 was used to separate the water cover. The obtained results showed that there is a noticeable trend in reducing the water level in the desired points, which can be directly related to water harvesting for agricultural purposes in different parts of the route. In other words, the amount of water that the NDWI index shows in each station has a significant difference with other stations, which indicates significant water extraction in all parts of the Zayandeh-Rood. Therefore, in the present study, it was found that the normalized differential water index was easily able to extract water from satellite images and is a suitable index for predicting the condition of the Zayandeh-Rood Watershed

    Keywords: temporal-spatial changes, remote sensing, Landsat
  • Elham Khosravipour * Pages 141-151

    Many countries around the world are facing important problems in the field of water resources manage-ment. Due to reasons such as corruption, lack of civil society and inefficiency of the administrative structure in developing countries, and issues such as unsustainable consumption patterns, excessive use of resources, etc., have made the water governance system face challenges in industrialized or developed countries. In Iran, the problem of water shortage has become critical, serious and widespread, which has involved many sectors, including economy, society, environment, agriculture, etc. Because water govern-ance refers to all the activities that are involved in the policy-making and decision-making process regarding the development and management of water resources, and It also represents a change in gov-ernment-society relations in countries that have fundamentally developed water-related activities, There-fore, according to the current conditions and the global water crisis, the necessity of a fundamental change in the management of water resources is inevitable. The results of the research show that the water crisis in Iran, especially in the case of the Zayandeh River, is caused by the lack of water management and neglect of the role of water governance. On the other hand, good governance, as a type of governance that guarantees public welfare and individual rights, has indicators that are considered as the basic foun-dations needed to evaluate the state of water governance in each region. The Zayandeh River of Isfahan, has experienced an intensification of the drying process every year more than the previous year, which has had several consequences, and the solution to the water crisis in this region is to transition to good governance, efficient and compatible with historical, cultural, social and economic conditions of the region. This article was prepared in a review method with the help of library and internet sources, and its purpose is to examine the role of good governance in manageming the water crisis of the Zayandeh Rood River in Isfahan.

    Keywords: Zayandeh Rood, Isfahan, Water Crisis, Water governance
  • Zahra Valaei Esfahani, Fatemeh Valaei Esfahani *, Mehran Iranpoor Pages 156-168

    Analyzing the frequency of floods and understanding the probability of their occurrence, as well as the return period of this phenomenon, is crucial for reservoir management. Flood occurrences are inherently multivariate, and the use of classical multivariate functions for their analysis is limited. Therefore, it is recommended to employ copula functions for multivariate flood frequency analysis. These functions combine the distribution functions of univariate variables while considering the correlation between them. In the case of this phenomenon, the variables of peak discharge, flood volume, and flood duration are utilized. This study was conducted using statistical data from the Zayandehrood dam. The best function for each variable was determined based on goodness-of-fit criteria. The correlation between each pair of variables was calculated, and the copula function was selected using Akaike, NSE, and RMSE criteria. For the peak dischargeflood volume relationship, Joy's copula function was chosen, while the peak discharge-flood duration and flood volume-flood duration relationships used the AMH function. Subsequently, the univariate and combined return periods were calculated and can be used for risk estimation.

    Keywords: Joint distribution, Flood frequency, Return period, Probabilities
  • Shimaa Ezzaldine Ibrahim, Ali Khoshfetrat * Pages 169-176

    Piano key weirs have a longer crown length than linear weirs. Increasing the length of the weir crest in a limited width increases the water flow coefficient. Considering the importance of these weirs and the solution to increase the energy loss and finally reduce scour in them; therefore, in this research, it used a C-type trapezoidal piano key weir. Four flow rates of 0.025, 0.03, 0.035 and 0.04 cubic meters per second were also used. Three barriers with heights of 0.01, 0.03 and 0.05 meters were also used at the end of the overflow output keys. The results show that with the increase in the height of the obstacles, the amount of energy loss also increases. Also, by increasing the flow rate, the amount of energy loss is reduced. In barriers of 0.01, 0.03 and 0.05 meters, the amount of energy loss increases by 1.20, 2.13 and 2.53%, respectively, compared to the weir without obstacles. The average energy loss in weirs with barriers of 0, 0.01, 0.03 and 0.05 meters at the end of the outlet switches is equal to 57.8, 58.5, 59.06 and 59.3, respectively. At the end, a relationship was obtained to calculate the amount of energy loss in the C-type trapezoidal piano key weir along with the barrier at the end of the output keys with a correlation coefficient of 98.9%.

    Keywords: Energy loss, Experimental study, Obstacle, Piano key weir (PKW), Type C