بررسی تأثیر شکل صفحات پلی‌پروپیلن بر میزان تبخیر از سطح آزاد آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، خوزستان، ایران.

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، خوزستان، ایران.

3 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، خوزستان، ایران.

4 استادیار گروه مهندسی طبیعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، خوزستان، ایران.

چکیده

در حال حاضر جهت کاهش میزان تبخیر از مخازن آب روش‌های مختلفی ارائه گردیده است که می‌توان آن‌ها را به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم‌بندی کرد. در روش فیزیکی با به‌کارگیری پوشش‌های فیزیکی ازجمله توپ‌های شناور و صفحات فلزی و پلیمری و یا برگ‌های درختان و با پوشاندن سطح آب، هدرروی تبخیر به میزان زیادی کاهش می‌یابد. پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر میزان پوشش و شکل صفحات پلی‌پروپیلن بر کاهش میزان تبخیر و تأثیر متغیرهای هواشناسی بر کارایی این صفحات صورت پذیرفت. این تحقیق در دو بخش صورت پذیرفت که در بخش اول کارایی صفحات مربع و مثلث پلی‌پروپیلن در مقایسه با توپ‌های شناور موردبررسی قرار گرفت و در بخش دوم راندمان پوشش‌های 100، 70، 50 و 30 درصدی صفحات پلی‌پروپیلن ارزیابی شد. بررسی اختلاف بین تیمارهای مختلف موردبررسی نشان داد که کاربرد صفحات مربع و مثلث پلی‌پروپیلن و توپ‌های شناور به ترتیب باعث کاهش 71/30 درصدی، 86/14 درصدی و 7/48 درصدی تبخیر نسبت به تشت شاهد گردید. نتایج تحلیل واریانس دوطرفه بر روی متغیرهای مختلف هواشناسی نشان داد که درصد رطوبت نسبی که مهم‌ترین عامل در تبخیر از تشت شاهد بوده است، با حضور توپ‌های شناور و صفحات پلی‌پروپیلن در سطح آب، معناداری خود را ازدست‌داده است. مقایسه پوشش‌های مستطیلی با تراکم‌های مختلف نشان داد که با افزایش تراکم به ترتیب از 30، 50 و 70 درصد به 100 درصد باعث کاهش تبخیر به میزان 3/2، 5/1 و 8/0 برابر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


رزاقی، فاطمه.، رجب­پور، رسول.، لیانی­سنگ­نیشتی.، قاسم و میرزایی، عباس. (1401). برآورد ارزش اقتصادی آب جهت مصارف شهری و کشاورزی: مطالعه موردی سد کوثر. فصلنامه علمی -پژوهشی تحقیقات اقتصاد کشاورزی، 14(1)، 91-76. https://doi.org/10.30495/jae.2022.22251.2057
سپاسخواه، علیرضا. (1397). کاهش تبخیر از مخزن آب سدها. دوفصلنامه  پژوهش‌های راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی. 3 (1)، 26-13. https://doi.org/10.22047/srjasnr.2018.110633
ظهیری، جواد.، و مرادی، عادل. (1402). بررسی تأثیر متقابل پارامترهای هواشناسی بر تبخیر از سطح آب با استفاده از تحلیل واریانس. پژوهش­های خشکسالی و تغییراقلیم، 1(3)، 104 – 87. https://dx.doi.org/10.22077/JDCR.2023.6498.1028
علیزاده، امین. (1394). اصول هیدرولوژی کاربردی. انتشارات آستان قدس رضوی، دانشگاه امام رضا، مشهد. https://www.gisoom.com/book/1775360
فرزین، سعید.، و علیزاده صنمی، فروغ. (1394). توپ سایه، تدبیری برای کاهش تبخیر آب مخازن سد. سومین کنگره بین‌المللی عمران، معماری و توسعه شهری، تهران، ایران. https://civilica.com/doc/470523
قزوینیان، حمیدرضا.، فرزین، سعید.، کرمی، حجت. و موسوی، سید فرهاد. (1399). بررسی اثر استفاده از لایه‌های پلی‌استایرن بر کاهش تبخیر مخازن ذخیره آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک (مطالعه موردی: شهر سمنان). نشریه آب و توسعه پایدار. 7(2): 52-45. https://doi.org/10.22067/jwsd.v7i2.81748
مددی، محمدرضا.، کوهستانی، شاپور.، جداوی، محمد.، و ذکریایی، سیدمحمد. (1399). مقایسه عملکرد دو نوع پوشش طبیعی و مصنوعی در کاهش تبخیر از مخازن آبی (مطالعه موردی: منطقه جیرفت). نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 14(4)، 1459-1448. https://dorl.net/dor/20.1001.1.20087942.1399.14.4.27.6
نجاتیان، امیر. (1399). تخمین تبخیر از دریاچه چیتگر و تأثیر پوشش های شیمیایی بر کاهش مقدار آن. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
هاشمی منفرد، سید آرمان.، رضاپور، مهدی.، و ژیان، تهمینه. (1397). بررسی اثر استفاده از دیوار‌‌های بادشکن در کاهش تبخیر از سطح دریاچه‌ها و مخازن با استفاده از مدل عددی فلوئنت (مطالعۀ موردی: چاه نیمۀ شمارۀ 4 سیستان و بلوچستان). نشریه اکوهیدرولوژی، 5(1)، 278-265. https://doi.org/10.22059/ije.2017.236320.652
Abdallah, A. M., Parihar, C. M., Patra, S., Nayak, H. S., Saharawat, Y. S., Singh, U., Parihar M. D., Kakraliya, S. K., Nassar, I. N., Ugolini, F., Zohir, W.F., & Shalaby, M. M. (2021). Critical evaluation of functional aspects of evaporation barriers through environmental and economics lens for evaporation suppression- A review on milestones from improved technologies. Science of Total Environment, 788. https://doi.org//10,1016j.scitotenv.2021.147800
Alam, S., & AlShaikh, A. A. (2013). Use of palm fronds as shaded cover for evaporation reduction to improve water storage efficiency. Journal of King Saud University– Engineering Sciences, 25(1), 55–58. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2012.01.003
Assouline, S., & Narkis, K. (2021). Reducing evaporation from water reservoirs using floating lattice structures. Water Resourses Research, 57, e2021WR029670.                                 https://doi.org/10.1029/2021wr029670
Assouline, S., Narkis, K., & Or, D. (2011). Evaporation suppression from water reservoirs: Efficiency considerations of partial covers. Water Resourses Research, 47, W07506. https://doi.org/10.1029/2010WR009889
Chowdhury, S., & Al-Zahrani, M. (2015). Characterizing water resources and trends of sector wise water consumptions in Saudi Arabia. Journal of King Saud University– Engineering Sciences, 27, 82-68. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2013.02.002
Chowdhury, S., Al-Zahrani, M., & Abbas, A. (2016). Implications of climate change on crop water requirements in arid region: An example of Al-Jouf, Saudi Arabia. Journal of King Saud University– Engineering Sciences, 28, 21–31. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2013.11.001
Craig, I. P. (2005). Loss of storage water due to evaporation. NCEA publication, University of Southern Queensland, Australia, Literature review. https://research.usq.edu.au/item/9y39x/loss-of-storage-water-due-to-evaporation-a-literature-review
Elsebaie, I. H., Fouli, H., & Amin, M. (2017). Evaporation reduction from open water tanks using palm-frond covers: Effects of tank shape and coverage pattern. KSCE Journal of Civil Engineering, 21, 2977–2983. https://doi.org/10.1007/s12205-017-0539-4
Friedrich, K., Grossman, R. L., Huntington, J., Blanken, P. D., Lenters, J., Holman, K. L. D., Gochis, D., Livneh, B., Prairie, J., Skeie, E., Healey, N. C., Dahm, K., Pearson, C., Finnessey, T., Hook, S. J., & KowaLsKi, T. (2018). Reservoir evaporation in the Western United States. Bulletin of the American Meteorological Society (BAMS), 99, 167–187. https://doi.org/10,1175/BAMS-D-15-00224.1
Gallego-Elvira, B., Baille, A., Martin-Gorriz, B., Maestre-Valero, J. F., & Mart´ınez Alvarez, V. (2011). Energy balance and evaporation loss of an irrigation reservoir equipped with a suspended cover in a semiarid climate (southeastern Spain). Hydrolgy Process, 25, 1694–1703. https://doi.org/10.1002/hyp.7929
Haghighi, E., Madani, K., & Hoekstra, A. Y. (2018). The water footprint of water conservation using shade balls in California. Nature Sustainability, 1, 358–360. https://doi.org/10.1038/s41893-018-0092-2
Hammadi, S. H. (2020). Integrated solar still with an underground heat exchanger for clean water production. Journal of King Saud University - Engineering Sciences, 32, 339–345. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2019.04.004
Han, K. W., Shi, K. B., Yan, X. J., & Cheng, Y. Y. (2019). Water savings efficiency of counterweighted spheres covering a plain reservoir in an arid area. Water Resour. Manag, 33, 1867–1880. https://doi.org/10.1007/s11269-019-02214-x
Hogeboom, R. J., Knook, L., & Hoekstra, A. Y. (2018). The blue water footprint of the world’s artificial reservoirs for hydroelectricity, irrigation, residential and industrial water supply, flood protection, fishing and recreation. Advances in Water Resources, 113, 285–294. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2018.01.028
Karimzadeh, M., Zahiri, J., & Nobakht, V. (2023). Efficiency of monolayers in evaporation suppression from water surface considering meteorological parameters. Environmental Science and Pollution Research, 30, 17, 50783-50794. https://doi.org/10.1007/s11356-023-26149-4
Lehner, B., Liermann, C. R., Revenga, C., Vörömsmarty, C., Fekete, B., Crouzet, P., Döll, P., Endejan, M., Frenken, K., Magome, J., Nilsson, C., Robertson, J. C., Rödel, R., Sindorf, N., & Wisser, D. (2011). High-resolution mapping of the world’s reservoirs and dams for sustainable river-flow management. Frontiers in Ecology and the Environment, 9, 494–502. https://doi.org/10.1890/100125
Maestre-Valero, J. F., Martínez-Alvarez, V., Gallego-Elvira, B., & Pittaway, P. (2011). Effects of a suspended shade cloth cover on water quality of an agricultural reservoir for irrigation. Agricaltural Water Management, 100, 70–75. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2011.08.020
Morsy, S. M., Elbasyoni, I. S., Abdallah, A. M. & Baenziger, P. S. (2021). Imposing water deficit on modern and wild wheat collections to identify drought-resilient genotypes. Journal of Agronomy and Crop Science, 1–14. https://doi.org/10.1111/jac.12493
Mozafari, A., Mansouri, B. & Chini, S. F. (2019). Effect of wind flow and solar radiation on functionality of water evaporation suppression monolayers. Water Resources Management, 33, 3513–3522. https://doi.org/10.1007/s11269-019-02313-9
Rezazadeh, A., Akbarzadeh, P., & Aminzadeh, M. (2020). The effect of floating balls density on evaporation suppression of water reservoirs in the presence of surface flow. Journal of Hydrology, 591, 125323. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125323
Rost, S., Gerten, D., Bondeau, A., Lucht, W., Rohwer, J., & Schaphoff, S. (2008). Agricultural green and blue water consumption and its influence on the global water system. Water Resourses Research, 44, W09405. https://doi.org/10.1029/2007WR006331
Ruskowitz, J. A., Suárez, F., Tyler, S. W. & Childress, A. E. (2014). Evaporation suppression and solar energy collection in a salt-gradient solar pond. Solar Energy, 99, 36–46. https://doi.org/10.1016/j.solener.2013.10.035
Yao, X., Zhang, H., Lemckert, C., Brook, A., & Schouten, P. (2010). Evaporation reduction by suspended and floating covers: Overview, modelling and efficiency. Urban Water Security Research Alliance, 2, 14-26. http://hdl.handle.net/10072/37724
Youssef, W. Y., & Khodzinskaya, A. (2019). A Review of evaporation reduction methods from water surfaces. In: E3S Web of Conferences, 97, 05044. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199705044
Zhang, H., Gorelick, S. M., Zimba, P. V., & Zhang, X. (2017). A remote sensing method for estimating regional reservoir area and evaporative loss. Journal of Hydrology, 555, 213-227. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2017.10.007
Zhao, G., & Gao, H. (2019). Estimating reservoir evaporation losses for the United States: Fusing remote sensing and modeling approaches. Remote Sensing of Environment, 226, 109-124. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.03.015
Sepaskhah, A. (2018). Evaporation Reduction from Water Reservoir of Dams. Strategic Research Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 3(1), 13-26.                                                   https://doi.org/10.22047/srjasnr.2018.110633 [In Persian]
Razzaghi, F., Rajabpour, R., Layani, G., & Mirzaei, A. (2022). Estimation of the economic value of water for urban and agricultural use: A case study for Kowsar dam. Agricultural Economics Research, 14(1), 76-91. https://doi.org/10.30495/jae.2022.22251.2057 [In Persian]
Alizadeh, A. (2014). Principles of applied hydrology. Astan Quds Razavi Publishing House, Imam Reza University, Mashhad. https://www.gisoom.com/book/1775360 [In Persian]
Farzin, S., & Alizade Sanami, F. (2014). Shadow ball, a measure to reduce water evaporation of dam reservoirs. Third International Congress on Civil Engineering, Architecture and Urban Development, Tehran, Iran. https://civilica.com/doc/470523 [In Persian]
Nejatian, A. (2019). Estimation of evaporation from Chitgar Lake and the effect of chemical coatings on its reduction. Master's thesis, Sharif University of Technology, Tehran, Iran. [In Persian]
Madadi, M. R., Kouhestani, S., Jadavi, M., & Zakariayi, M. (2020). Performance Comparison of Two Types of Natural and Artificial Covers in Reducing Evaporation from Water Reservoirs: A Case Study (Jiroft). Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 14(4), 1448-1459.                             https://dorl.net/dor/20.1001.1.20087942.1399.14.4.27.6 [In Persian]
Hashemi Monfared, S. A., Rezapoor, M., & Zhian, T. (2018). Investigation of the Effect of Wind Breaks in Decreasing Reservoir Evaporation Using Fluent (Case Study: Chahnimeh of Sistan). Iranian journal of Ecohydrology, 5(1), 265-278. https://doi.org/10.22059/ije.2017.236320.652 [In Persian]
zahiri, J., & Moradi-Sabzkouhi, A. (2023). Investigating the Interaction Effects of Meteorological Parameters on Evaporation from the Water Surface Using Variance Analysis. Journal of Drought and Climate change Research, 1(3), 87-104. https://dx.doi.org/10.22077/JDCR.2023.6498.1028 [In Persian]