حل تحلیلی تعیین نقطه شکست نمودار محیط تر شده – دبی در روش هیدرولیکی تعیین حداقل جریان زیست محیطی

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین

2 دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین

چکیده

در مقاله حاضر برای حل معادلات پایه روش هیدرولیکی محیط تر شده به‌منظور تعیین دبی زیست محیطی، روشی تحلیلی توسعه داده شده است. روش‌های عددی (روش‌های نیمه تحلیلی – نیمه ترسیمی) مورد استفاده برای حل توابع غیرخطی و پیچیده روش هیدرولیکی تحت تأثیر عواملی  همچون روش حل، بزرگی تغییرات جزئی در نظر گرفته شده برای متغیر مستقل، مشخصات هندسی مقطع مورد استفاده برای استخراج پارامترها و حجم زیاد عملیات تا حصول نتیجه‌ای دقیق می‌باشند. عدم تحصیل مستقیم جواب و نیاز به حل معکوس معادله حاصله برای تعیین دبی زیست محیطی را نیز باید بر این مشکلات افزود. روشی که در این مقاله ارائه می‌شود از ضریب معادله تغییرات دبی - محیط تر شده استفاده کرده و مقدار دبی حداقل را مستقیماً به‌دست  می‌دهد. روش مرسوم استفاده از مقطع معرف و یا متوسط گیری از مقاطع مختلف، که می‌توانند شبهه عدم صحت نتیجه حاصل از روش هیدرولیکی را برای کل بازه مورد مطالعه بوجود آورد، در روش تحلیلی ارائه شده بکار گرفته نمی‌شود. مطالعه موردی انجام شده بر روی رودخانه کاظم‌رود که یک رودخانه دائمی در غرب مازندران است، انطباق کامل روش جدید و راه حل عددی را نشان می‌دهد. در حالی که روش هیدرولیکی، دبی زیست محیطی را در حد دبی متوسط دراز مدت رودخانه کاظم رود به‌دست می‌دهد، روش هیدرولوژیکی مورد استفاده در ایران یعنی روش تنانت (مونتانا) تنها 10 درصد این دبی را به عنوان دبی حداقل معرفی می‌کند. استفاده از مقادیر به‌دست  آمده از روش هیدرولوژیکی در برنامه‌ریزی منابع آب این رودخانه تهدیدات زیست محیطی به دنبال خواهد داشت. اگر سهولت استفاده و زمان ناکافی برای مطالعات دلیل استفاده از روش‌های هیدرولوژیکی نظیر تنانت می‌باشد، روش پیشنهادی در این مطالعه، با دارابودن مزیت های روش هیدرولوژیکی از دقت بالاتری برخوردار است.

کلیدواژه‌ها


آب انرژی محیط، مهندسان مشاور a-(1388). گزارش هیدرولوژیکی طرح جامع مهندسی رودخانه­های غرب مازندران، مشارکت خزر آب-آب انرژی محیط، شرکت سهامی آب منطقه­ای مازندران، وزارت نیرو.

آب انرژی محیط مهندسان مشاور b-(1388). گزارش محیط­زیست طرح جامع مهندسی رودخانه­های غرب مازندران. مشارکت خزر آب - آب انرژی محیط، شرکت سهامی آب منطقه­ای مازندران، وزارت نیرو.

استاندارد صنعت آب و آبفا (1390). راهنمای تعیین حداقل آب مورد نیاز اکوسیستم های آبی، وزارت نیرو، معاونت امور آب و آبفا، دفتر مهندسی و معیار‌های فنی آب و آبفا، ص. 127.

شکوهی، علیرضا و هانگ، یانگ (1390). استفاده از مشخصه‌های مرفولوژیکی رودخانه در رودخانه­های دایمی برای تعیین حداقل نیاز آبی محیط اکولوژیکی. محیط شناسی، سال سی و هفتم، شماره 58، ص.ص. 117- 128.

شکوهی، علیرضا. (1394). تحلیل حساسیت روش‌های هیدرولیکی نسبت به روش‌های تأمین اطلاعات هیدرومورفولوژیکی برای تعیین نیاز زیست محیطی. آب و فاضلاب. قرار گرفته برای نوبت چاپ سال 94، به نشانی wwcerd.com.

وزارت نیرو (1386). ابلاغیه شماره 31/8349/م مورخ 28/11/86.

Annear, T.C. and Conder, A.L. (1984). "Relative bias of several fisheries instream flow methods", North American Journal of Fisheries Management, 4, pp. 531–539.

Arthington, A.H., Brizga, S.O., Choy, S.C., Kennard M.J., Mackay S.J., Cosker, R.O., Ruffini, J.L. and Zalucki, J.M. (2000). Environmental flow requirements of the Brisbane river downstream of Wivenhoe dam, Published by South East Queensland Water Corporation Ltd. and Centre for Catchment and In-Stream Research, p. 539.

Bergkamp, G., McCartney, M., Dugan, P., McNeely, J. and Acreman, M. (2000). "Dams, ecosystem functions and environmental restoration", WCD Thematic Review Environmental Issues II.1, Final Report to the World Commission on Dams. Secretariat of the World Commission on Dams: Cape Town, South Africa, p. 199.

Gippel, C.J. and Stewardson, MJ. (1998). "Use of wetted perimeter in defining minimum environmental flows", Regulated Rivers: Research and Management, 14, pp. 53–67.

Goodman, A.W. (1980). Analytical Geometry and the Calculus, 4th (ed.), Macmillan Publishing Co. Inc., New York, p. 997.

Hudson, H.R., Byrom, A.E. and Chadderton W.L. (2003). "A critique of IFIM—instream habitat simulation in the New Zealand context", Department of Conservation Wellington, New Zealand A Project report for  SCIENCE FOR CONSERVATION No. 231.

Jowett, I.G. (1997). "Instream flow methods: A comparison of approaches", Regulated Rivers: Research & Management, 13, pp. 115-127.

Kelly, M., Munson, A.B., Morales, J. and Leeper, D.A. (2007). Proposed Minimum Flows and Levels for the Upper Segment of the Braden River, from Linger Lodge to Lorraine Road", Southwest Florida Water Management District, p. 170.

King, J.M., Tharme, R.E. and Brown, C.A. (1999). "Definition and implementation of instream flows", Thematic Report for the World Commission on Dams. Cape Town, SA, Southern Waters Ecological Research and Consulting, 63 pp.

Marchand, M.D. (2006). "Enviromental flow Requirements for Rivers: an integrated approach for river and coastal zone management", report No. Z2850 Wl/,Delft Hydraulics.

McCully, P. (1996). "Silenced Rivers: The Ecology and Politics of Large Dams", ZED books: London and New Jersey, p. 359.

Petts GE. (1996). "Water allocation to protect river ecosystems. Regulated Rivers", Research & Management, 12, pp. 353–365.

Richardson B.A. (1986). "Evaluation of instream flow methodologies for freshwater fish in New South Wales", In Campbell I.C. (eds.), Stream Protection, the Management of Rivers for Instream Uses. Water Studies Centre, Chisholm Institute of Technology, Caulfield, pp. 143–167.

Richter BD, Baumgartner JV, Wigington R. and Braun OP. (1997). "How much water does a river need?" Freshwater Biology, 37, pp. 231–249.

Shokoohi, A. and Hong, Y. (2011). "Using hydrologic and hydraulically derived geometric parameters of perennial rivers to determine minimum water requirements of ecological habitats (case study: Mazandaran Sea Basin—Iran)", Hydrological Processes, 25, pp. 3490-3498.

Shkoohi, A. and Amini, M. (2014). "Introducing a new method to determine rivers’ ecological water requirement in comparison with hydrological and hydraulic methods", Int. J. of Environ. Sci. Technol., 11(3), pp. 747-756. Doi: 10.1007/s13762-013-0404-z.

Smakhtin VU, Shilpakar RL. and Hughes DA. (2006). "Hydrology-based assessment of environmental flows: an example from Nepal", Hydrological Sciences Journal, 51(2), pp. 207–222.

Smakhtin VU. (2001). "Low flow hydrology: a review", Journal of Hydrology, 240, pp. 147–186.

Tennant, D.L. (1976). "Instream flow regimes for fish, wildlife, recreation and related environmental resources", Fisheries, 1(4), pp. 6–10.

 

Tharme, R.E. (1996). "Review of international methodologies for the quantification of the instream flow requirements of rivers", Water law review final report for policy development for the Department of Water Affairs and Forestry, Pretoria. Freshwater Research Unit, University of Cape Town, South Africa, p. 116.

Tharme, R.E. (2003). "A global perspective on environmental flow assessment: Emerging trends in the development and application of environmental flow methodologies for rivers". River Research and Applications, 19, pp. 397-442.

Tharme, RE. and King, J.M. (1998). "Development of the building block methodology for instream flow assessments, and supporting research on the effects of different magnitude flows on riverine ecosystems", Report to Water Research Commission, 576/1/98, Cape Town, South Africa, pp. 452.

Thomas, G.B. and Finney, R.L. (1996).Calculus and analytic geometry, 9th (edn), Addison-Wesley Publishing Company, p. 1264.

Waddle, T. (2001). PHABSIM for windows: User's manual and exercise, Fort Collins, CO, U.S, Geological Survey, p. 288.

World Commission on Dams (WCD). (2000). "Dams and development. A new framework for decision-making", The report of the World Commission on Dams , Earthscan Publications, London, p. 17.