مقالات مديريت منابع آب ايران

توزيع ناهمگون زماني و مكاني آب شيرين به لحاظ كمي از يك طرف و همچنين رشد سريع و روزافزون جمعيت جهان و به ويژه كشور ما ايران در دهه هاي اخير، سبب بروز مشكلات روزافزون در تامين منابع آب مورد نياز مصارف مختلف شده است. يكي از راهكارهاي نوين و موثر در دهه هاي اخير در بحث مديريت، استفاده تلفيقي بهينه از منابع آبهاي سطحي و زيرزميني مي باشد طوريكه در تمام حالات و شرايط بحراني بتوان كليه نيازهاي موجود را ارضا نمود. استفاده تركيبي از تكنيك هاي بهينه سازي و شبيه سازي يك روش مفيد و قدرتمند در تعيين استراتژي هاي مديريتي و طراحي براي توسعه بهره برداري تلفيقي بهينه از منابع آبهاي سطحي و زيرزميني مي باشد. در اين تحقيق از رويكرد درون گذاري براي وارد كردن مدل شبيه سازي درون مدل مديريتي استفاده شده است. همچنين براي حل مدل مديريتي، از تكنيك برنامه ريزي خطي صحيح مختلط (MILP) استفاده شده است. سپس مدل تهيه شده فوق براي مديريت بهينه تلفيقي از منابع آبهاي سطحي (شامل 5 مخزن آب سطحي) و منابع آبهاي زيرزميني دشت تهران شهريار مورد استفاده قرار گرفته است. نتايج به دست آمده زمان و مكان برداشت بهينه از منابع آبهاي سطحي و زيرزميني را نشان مي دهد.

در بسياري از شهرهاي كشور اغلب چاه هاي تامين آب شرب در داخل محدوده شهرها قرار داشته و در معرض آلاينده هاي شيميايي و ميكروبي هستند. محافظت از آب اين چاه ها با تعيين و اعمال حريم بهداشتي امكان پذير است. در اين مطالعه ابتدا به انواع ويروس ها در آب زير زميني، مدل تئوريك حركت ويروس و فاكتورهاي كنترل كننده در بقا ويروس در آب زير زميني پرداخته شده است. سپس كد كامپيوتري VIRALT براي حاسبه حريم بهداشتي چاه براي ويروس معرفي شده و ويژگي هاي مدل تشريح شده است. در پايان مثال موردي از محوه محاسبه حريم بهداشتي براي ويروس براي يك چاه ارايه شده و نتايج بدست آمده مورد بحث قرار گرفته است.

رودخانه امامه يکي از شاخه هاي رودخانه جاجرود بوده که به سد لتيان منتهي مي شوند. اين سد، قسمت اعظمي از نياز آبي شهر تهران را تامين مي کند، لذا مطالعات هيدرواقليمي روي اين رودخانه حايز اهميت است. در اين مطالعه جزئياتي از ميانگين هاي هيدرواقليمي در حوضه رودخانه امامه توصيف و تکامل تدريجي آنها از سال 1350 تا 1382 بررسي شده است که روند افزايشي معني داري در ميانگين دماي تمام فصول سال، مشاهده مي شود. ميزان افزايش دما در کل حوضه طي دوره 1350 تا 1382 از حدود 1.7 درجه سانتي گراد (در پاييز) تا حدود 3.8 درجه سانتي گراد (در زمستان) متغيير مي باشد. ميانگين بارندگي سالانه روي کل حوضه، گسترش واضحي را نشان نمي دهد. ميانگين رواناب سالانه، به شدت قابل تغيير است و روند مشخصي را در دوره مورد بررسي نشان نمي دهد. اما براي بيشينه رواناب روزانه، مي توان گسترشي به سمت افزايش مقادير، مشاهده نمود. اگر اين تغييرات در آينده ادامه داشته باشد، ممکن است تعداد و شدت سيل ها در رودخانه امامه، افزايش پيدا کند.

منابع آلاينده متعددي در کنار چاه هاي آب شرب درشهرها وجود داردند که در صورت عدم مديريت صحيح مي توانند کيفيت آب زير زميني تامين کننده آب چاه ها را دستخوش تغيير کنند. با استفاده از اطلاعات هيدروژئولوژيک دشتي که چاه ها و منابع الاينده در آن مستقر هستند و با استفاده از يک مدل تئوريک مناسب، اندرکنش ناحيه حفاظتي چاه ها با پلوم آلودگي منابع آلاينده مي توانند مورد بررسي و تجزيه و تحليل قرار گيرد. نتايج حاصله مي تواند دست اندرکاران مديريت منابع منابع آب زير زميني منطقه را در جلوگيري از اندرکنش چاه ها با منابع آلاينده رهنمون سازد. در اين مقاله با استفاده از اطلاعات هيدروژئولوژيک دشست اروميه، ناحيه حفاظتي چاه آبرساني شماره 11 اروميه و پلوم آلودگي يک منبع آلاينده در شرايط مختلف با استفاده از کد کامپيوتري Visual Modflow محاسبه شده و اندرکنش ناحيه حفاظتي با پلوم آلودگي تحت تاثير پارامترهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است.

حالت اشباع و استغراق کوره قنات در حالتي اتفاق مي افتد که تونل قنات کاملا زير سطح ايستابي آب زيرزميني باشد. رابطه اي که در اين زمينه ارايه شده، رابطه Lei است. هر چند اين رابطه براي حالت خاص تونل در محيط اشباع بوجود آمده است، اما در اين حالت هم بسته به موقعيت سطح سفره و لايه غير قابل نفوذ داراي محدوديت است. بکارگيري مستقيم آن در ساير حالتهاي تره کار و يا خشکه کار قنات براحتي امکان پذير نيست. در اين تحقيق پس از ايجاد معادله توسعه يافته Ernst، به کمک مدل رياضي و حل عددي آن با استفاده از نرم افزار SEEP/W براي کنترل و مقايسه نتايج آن اقدام شده است. نتايج نشان مي دهد که محاسبه ميزان آب تراوش شده در کوره مستغرق قنات در سفره آب زيرزميني از روش توسعه يافته Ernst پاسخ صحيحي را ارايه مي کند.

بخش گسترده از پرتوگيري انسان از پرتوهاي يونساز درمحيط زيست، و دچار شدن به آثار آن، از منابع طبيعي، به ويژه مواد پرتوزا در پوسته زمين است. از جمله مهمترين اينمواد پرتوزا، سه زنجيره اصلي واپاشي، به ويژه عناصري مانند راديوم و رادن، و محصولات واپاشي کوتاه عمر گاز رادان است.
منابع گاز رادان، در کليه سازه ها و ساختمان ها، از جمله خاک زير ساختمان، مصالح ساختماني، سوخت هاي فسيلي، و آب مصرفي يافت مي شود. درجه اهميت هر يک از اين منابع در آزاد نمودن گاز رادان در هوا، بستگي تنگاتنگي با موقعيت ساختمان، غلظت گاز و نيز غلظت عنصر توليد کننده آن (راديوم - 226) در مکان ياد شده دارد. حدود 70% دز پرتوگيري داخلي از رادينوکليدهاي طبيعي و حدود 46% کل دز پرتوگيري انسان از منابع طبيعي متعلق به اين گاز و فراورده واپاشي آن است.
افزايش ابتلا به ريسک سرطان دستگاه هاي تنفسي و گوارشي، در اثر تنفس و يا آشاميدن آميخته در آب اين گاز ومحصولات واپاشي آن به اثبات رسيده اس. يکي ازمهمترين منابع گاز رادن در زندگي بشري، آب آشاميدني و مصرفي به ويژه آن دسته آب هايي که از منابع زير زميني (چشمه، گاه، کاريز) و به خصوص از بستر گرانيتي گرفته ميشوند، است.
در سازمان انرژي اتمي ايران، پژوهش هاي فراوامي در زمينه روش هاي اندازه گيري گاز رادن و محصولات واپاشي آن، به ويژه در آب آشاميدني و ساختمان هاي مسکوني انجام شده است.
همچنين مابين پيوند تنگاتنگ افزايش غلظت گاز رادان در هواي منطقه و احتمال رخداد زمين لرزه هم پروژه هايي در دست اجراست. هدف از اين مقاله بررسي گاز رادن، به عنوان يک ماده پرتوزاي سرطان زا، در آب هاي آشاميدني، به ويژه آب هاي زير زميني ايران و ارايه پيشنهادها و راه کارهاي عملي جهت کاهش غلظت گاز رادن در آن است.

خشکسالي پديده اي اقليمي است که اثرات آن را مي توان نه تنها در مناطق خشک و نيمه خشک بلکه گاهي در منطقه مرطوب نيز مشاهده کرد. کاهش اثرات خشکسالي و مديريت بهينه منابع آب متاثر از پيش آگاهي برنامه ريزان محلي و منطقه اي از مناطق تحخت تاثير ريسک ناشي از وقوع خشکسالي است. استان اصفهان با قرار گرفتن در منطقه خشک و نيمه خشک مرکزي ايران همواره تحت تاثير پديده خشکسالي بوده است. با اين وجود، هنوز مطالعات جامعي به منظور تعيين مناطق داراي احتمال وقوع خشکسالي براي مديريت بهتر منابع آب در استان انجام نشده است. در اين مطالعه با استفاده از زنجيره مارکف به عنوان يکي از مدلهاي استوکاستيک مورد استفاده درمنابع آب و تلفيق آن با شاخص دهک ها، مشخص گرديد احتمال وقوع خشکسالي در مناطق غربي استان اصفهان، با وجود اقليم مرطوب تر، بيشتر است. با اين وجود تجمع صنايع و زمين هاي زير کشت محصولات کشاورزي با نياز آبي بالا مانند برنج در مناطق داراي احتمال وقوع بالاي خشکسالي، نشاندهنده عدم توجه برنامه ريزان و مديران منابع آب به مديريت بهنيه بر پايه روش هاي علمي و عدم توجه به احتمال وقوع خشکسالي در مناطق مختلف استان اصفهان مي باشد.

در اين تحقيق به بررسي جامدسازي و تثبيت خاک معدني آلوده به فلزات سنگين با سيمان پرتلند به عنوان يکي از تکنيکهاي تصفيه در مديريت پسماندهاي خطرناک براي کاهش ميزان شسته شدن آلاينده ها توسط نزولات جوي، تماس با آبهاي سطحي و زير زميني يا شيرابه هاي خروجي از زمين دفنها پرداخته شد. نتايج آزمايش آب شويي که مطابق TCLP صورت گرفت حکايت از آن داشت که غلظت انواع فلزات در محلول استخراج که براي شبيه سازي شسته شدن آلاينده ها در مدت طولاني، اسيدي در نظر گرفته مي شود حتي در نمونه هاي با سن کم در مقايسه با مقادير حداکثر مجاز بمراتب کمتر بوده بگونه اي غلظت فلز سرب در محلول استخراج خاک آلوده تصفيه نشده از مقدار 57.2mg/l به 0.155mg/l در محلول استخراج نمونه هاي يکروزه جامدسازي و تثبيت کننده خاک آلوده کاهش يافت و راندمان تصفيه سرب بيش از ٩٧ درصد بدست آمد و در نتيجه بلحاظ زيست محيطي شرايط براي دفع ايمن پسماند فراهم گرديد.

در کشور ما ايران که جزء مناطق خشک و نيمه خشک محسوب ميشود، مساله کمبود آب و موضوع بهره برداري صحيح و حفظ و حراست از منابع آب يکي از مسايل مهم و حياتي است. در حال حاضر با توجه به محدوديت هاي کمي و کيفي منابع آبرفتي، منابع کارستي يکي از منابع آب شرب برخي از شهرهاي بزرگ و در بعضي از مناطق نيز تنها منبع تامين کننده آب شرب به شمار مي روند که به دليل شرايط خاص حاکم بر اين منابع، مديريت آنها با آبهاي زير زميني آبرفتي تمايزاتي را بخصوص از لحاظ اکتشاف، حفاظت و بهره برداري دارد و اگر به نحوه موثري مديريت نشوند، در عمل شاهد از دست رفتن ذخاير قابل توجهي ازمنابع چه به لحاظ کمي و چه به لحاظ کيفي خواهيم بود و لذا در حالحاضر بازنگري وضعيت موجودبه يک ضرورت بدون ترديد تبديل شده و فکر اين مساله که چگونه بتوان اين منابع را مديريت نماييم تا دچار سرنوشت بحران منابع آبرفتي نشويم و بتوانيم اين منابع را براي آيندگان حفظ کنيم و تصميم گيري نماييم که چه مقدار از اين منابع را در چه زماني، در کدام مکان و به چه وسيله اي فراهم آوريم، مهمترين انگيزه و علت انتخاب موضوع اين مقاله مي باشد.
در اين مقاله سعي شده است که ابتدا مشکلات وضعيت موجود مديريت منابع آب کاستي در زمينه اکتشاف، حفاظت و بهره برداري با مثالهايي از شمال شرق ايران طرح گردد. مرحله دوم و در مقايسه با وضعيت مطلوب و همچنين با استفاده از تجربيات شخصي و مصاحبه با مديران و کارشناسان اين صنعت، عوامل موثر در اعمال مديريت جامع و يکپارچه نظام منابع آب کارستي بيان گرديده و در انتها نيز الگويي مناسب در هر يک از زمينه هاي فوق الذکر ارايه شده است.

اصلاح مسير رودخانه روشي است که ارتفاع آب در رودخانه در مقطع موردنظر را کاهش داده و به عنوان يکي از روش هاي کنترل سيل محسوب مي شود. د ر اين مقاله رودخانه نکا در استان مازندران با توجه به سيل گير بودن آن انتخاب شد. ابتدا با استفاده از قابليت نرم افزار HEC-RAS، اصلاح مسير آبراهه انجام شد سپس بعد از کاليبره کردن مدل حمل رسوب FLUVIAL-12، تاثير اصلاح آبراهه بر پارامترهايي نظير رسوب دهي، پرو فيل بستر و رقوم سطح آب، و تغي يرات ژئومتري آبراهه مورد بررسي قرا ر گرفت. نتايج نشان دادند که براي سيلي با دورهي بازگشت 100 سال رقوم سطح آب نسبت به شرايط پيش از سامان دهي به طور قابل ملاحظه اي کاهش يافت. تغيير در رقوم بستر ناچيز و تنها در کيلومتر 1.2 فرسايش در بستر به علت افزايش در سرعت جريان مشاهده مي شود. رسوب دهي از بالادست رودخانه تا کيلومتر 1.2 نسبت به شرايط اوليه رودخانه کم تر مي باشد که به علت ناچيز بودن فرسايش از مرز آبراهه است و پس از آن فرسايش بستر در کيلومتر 1.2 به سمت پايين دست افزايش مي يابد.

برآورد دوره بازگشت و ريسک پديده هاي پيچيده نظير خشکسالي از موضوعات مهم مطالعات منابع آب است. هدف از اين مطالعه، ارزيابي دوره بازگشت و ريسک تداوم خشکسالي در ايستگاه هاي قديمي ايران (واجد بيش از يکصد سال آمار بارندگي سالانه) مي باشد. نگرش مطالعه بر موضوع دوره بازگشت و ريسک خشکسالي، برگرفته از روابط و تعاريف ارايه شده براي ارزيابي ريسک شکست سازه هاي هيدروليک در مقابل سيلاب T - ساله در طول عمر پروژه (دوره برنامه ريزي) است. در تعيين دوره بازگشت و ريسک خشکسالي در ايستگاه هاي مورد بررسي مراحل زير دنبال گرديد: 1) با فرض استقلال و ايستايي سريهاي زماني بارندگي سالانه (که فرض تقريبا درستي است)، بهترين توزيع آماري قابل برازش از بين 14 تابع توزيع احتمال تعيين گرديد، 2) مقادير بارندگي در هفت سطح احتمال (يا آستانه) از 0.1 تا 0.7 (با گام 0.1) استخراج گرديد، 3) با در نظر گرفتن بارندگي مربوط به هر يک از سطوح احتمال و کسر آن از مقادير بارندگي سالانه، سالهاي کمبودمشخص و تداوم هاي خشکسالي بازاي سطوح احتمال مذکور در طول دوره خشکسالي تعيين گرديد و 4) با استفاده از روابط مربوطه، دوره بازگشت و ريسک خشکسالي بازاي سطوح مختلف احتمال خشکسالي و تداوم هاي مربوطه محاسبه گرديد. نتايج اين مطالعه بر اساس سري هاي زماني بارندگي سالانه در چهار ايستگاه بوشهر، اصفهان، تهران و مشهد نشان داد :1) براي يک تداوم معين خشکسالي با افزايش احتمال وقوع خشکسالي، دوره بازگشت کاهش مي يابد، و چنانچه احتمال وقوع خشکسالي ثابت بماند، با افزايش تداوم، دوره بازگشت نيز افزايش مي يابد، 2) در احتمال وقوع 30 درصد خشکسالي، ايستگاه اصفهان خشکساليهاي با تداوم شش ساله را با دوره بازگشت 2000 ساله و ساير ايستگاه ها، خشکساليهاي سه ساله را با دوره بازگشت 51 ساله تجربه مي نمايند، 3) بازاي يک احتمال معين وقوع خشکسالي، با افزايش دوره برنامه ريزي، ريسک خشکسالي افزايش مي يابد. بعنوان نمونه، مشخص گرديد که بازاي 50 درصد احتمال وقوع خشکسالي، ريسک خشکسالي در ايستگاه بوشهر و تهرن بيشتر از اصفهان و مشهد است.

برنامه ريزي و مديريت بهينه منابع آب در سطح حوضه آبريز داراي مشکلات و پيچيدگيهاي خاص خود مي باشد و در اين راستا استفاده از مدلهاي رياضي موثر از نظر محاسباتي و نيز دقيق در نيل به جوابهاي مطلوب امري اجتناب ناپذير مي نمايد. در اين مقاله، با درونگذاري مدل شبيه سازي جامع MODSIM، با قابليت لحاظ نمودن انواع مشخصات و ملزومات برنامه ريزي آب در سطح حوضه آبريز، در يک مدل بهينه سازي تکاملي مبتني بر هوش جمعي (PSO)، مساله تعيين سيماي بهينه منابع آب سيستم بالادست حوضه سيروان مطالعه شده است. مدل تهيه شده قادر به تعيين ابعاد بهينه سيستمهاي ذخيره (سدهاي) گاوشان و ژاوه و بني در (آزاد) و سيستمهاي پمپاژ و انتقال آب به حوضه هاي مجاور همراه با بهره برداري و تخصيص بهينه آب بين مصارف درون و برون حوضه با هدف مينيمم سازي هزينه خالص کل، شامل هزينه احداث سدها و ايستگاه هاي پمپاژ و خسارت مخزن سدها و همچنين سود حاصل از تخصيص آب به محلهاي مصرف مي باشد. همچنين با استفاده از قابليتهاي مدل شبيه ساز، تاثير لزوم اجراي سيستم پمپاژ و انتقال آب به قروه - دهگلان بر عملکرد سيستم مورد بررسي قرار گرفته است.

در اين تحقيق مساله بهينه سازي طراحي و بهره برداري از سدهاي برقابي با استفاده از الگوريتم بهينه سازي مبتني بر هوش جمعي (PSO) در دو مساله بهينه سازي طراحي با سياست بهره برداري معلوم و مساله بهينه سازي توام طراحي و بهره برداري مورد مطالعه قرار گرفته است. در مساله اول متغيرهاي ارتفاع نرمال و رقوم حداقل بهره بر داري سد و ظرفيت نيروگاه بعنوان متغيرهاي طراحي سيستم مخزن برقابي بهينه سازي مي شوند. در مساله دوم متغيرهاي ارتفاع نرمال سد، رقوم حداقل بهره برداري و ظرفيت نيروگاه به عنوان متغيرهاي طراحي و متغيرهاي جريان خروجي از مخزن در هر دوره زماني به عنوان متغيرهاي بهره برداري بصورت توام بهينه سازي مي شوند. نتايج مدلهاي طراحي بهينه و طراحي و بهره برداري بهينه توام در مطالعه موردي سد بختياري و در سطح اعتمادپذيري 90% براي توليد بده انرژي قابل استحصال (انرژي مطمئن) حکايت از نزديکي بسيار زياد جوابهاي دو نوع مساله فوق و به عبارتي عدم تاثير قابل ملاحظه بهينه سازي متغيرهاي بهره برداري دارد. عليرغم آن در شرايط احتساب بزرگي کمبود و زماني که بزرگي شکستهاي رخ داده در دوره هاي خشک، که در آنها سيستم در تامين بده انرژي مطمئن مورد نياز ناتوان است، در ساختار مدل هاي بهينه سازي لحاظ مي شود، تفاوت بين مدلهاي طراحي بهينه با سياست بهره برداي معلوم و طراحي و بهره برداري بهينه توام ظهور مي نمايد. همچنين نتايج نشان مي دهد که الگوريتم PSO در شرايط مختلف و انواع مدلهاي توسعه يافته از توفيق قابل توجهي در نيل به جوابهاي مطلوب برخودارمي باشد.

مهم ترين اثر مستقيم خشکسالي بر منابع آب کشور است. طبق آمار منتشره 36 کشور جهان که جمعيتي بالغ بر 230 ميليون نفر دارند با مساله کم آبي روبرو هستند.
براي جلوگيري از بروز خشکسالي و يا کاهش اثرات مخرب آن، پر اهميت ترين موضوع مديريت صحيح منابع آبي مي باشد. در اين راستا اهميت تعريف و تعيين شاخص ها براي استفاده پايدار از منابع آب امري بديهي مي نمايد. آن چه که امروز مسلم است، وجود راه کارهاي مختلف تجربي و علمي است که در سايه ارتباطات جهاني اطلاع از آن ها کاري سخت نمي باشد. اما به عقيده نگارنده نارسايي اصلي در انتقال مفاهيم تئوري به صور عملي است که جز در سايه ارتباط ارکان مختلف جامعه ميسر نمي گردد. اين مقاله به بررسي راه کارهاي مديريتي نوين براي مصرف بهينه آب در بخش هاي مختلف مي پردازد و اهميت ديالوگ پايدار بين اين بخش ها رابيان مي دارد.

بهره برداري مناسب و بهينه سيستم مخازن (سدها) يکي از دغدغه هاي مهم متخصين و کارگزاران صنعت آب در نقاط مختلف دنيا به شمار مي رود. در اکثريت سيستم مخازن ذخيره دنيا، منحني هاي کنترل بعنوان الگوي اصلي بهره برداري شناخته شده و بطور سنتي منحني هاي کنترل بر اساس شبيه سازي سيستم مخازن ذخيره بازاي داده هاي تاريخي جريان رودخانه اي و بدون اعمال شاخص هاي عملکرد سيستم انجام مي پذيرد. استفاده از داده هاي تاريخي بر اين فرض استوار بوده که داده هاي تاريخي در طول دوره بهره برداري نيز تکرار خواهد شد. در صورتيکه در دوره بهره برداري امکان وقوع دوره خشکسالي شديدتر از داده هاي تاريخي وجود خواهد داشت. در اين مطالعه براي رفع دو نقيصه بالا از روش مونت کارلو استفاده شده است. بدين منظور دو سد مخزني بوکان و مهاباد در استان آذربايجان غربي انتخاب و بازاي داده هاي مصنوعي جريان رودخانه با استفاده از روش SPA اصلاح شده و اعمال شاخص هاي عملکرد مخزن، شبيه سازي و منحني فرمان استخراج گرديده است.