کلیه مطالب این سایت فاقد اعتبار و از رده خارج است. تعطیل کامل

امروزه ردیابی در مسائل آب و خاک در مقایسه با گذشته كاربردی بسیار گسترده­تر یافته است. بررسی ارتباط هیدرولیكی و ویژگی­های هیدرودینامیكی سفره ­های آب زیرزمینی، ارزیابی منشاء و گسترش آلودگی از مهم­ترین كاربردهای این روش هستند. در كشور ما نیز همگام با فرایند توسعه و با رشد فزآینده صنعت سدسازی و مطالعات منابع آب و خاک در حوضه­های گوناگون، روش ردیابی در  آب­های سطحی و زیر سطحی نیز افزایش یافته است.

در گذشته كاربرد عمده ردیاب­ها در آب­های زیرزمینی در پی بردن به مواردی همچون جهت، مسیر، سرعت و زمان عبور آب بوده است. امروزه با توجه به روند رو به افزایش آلودگی منابع آب­های سطحی و زیرزمینی، افزون بر موارد فوق مواردی همچون پخشیدگی و انتقال آلاینده­ها نیز مورد توجه می­باشد. به منظور شناخت و حفاظت كیفی منابع آب داشتن اطلاعات دقیق از رفتار مواد آلاینده در درون این سیستم ضروری است كه به كمك روش­های ردیابی می توان این رفتار را تا حدود زیادی شبیه سازی نمود.

1-2- کلیات پژوهش

آزمایش­های ردیابی از جمله روش­های تكمیلی است كه در مراحل پایانی مطالعات سیستماتیک منابع آب و خاک و ژئوتكنیک به كار می­رود. در این مطالعات با توجه به گسترش منطقه مورد مطالعه ممکن است از ایزوتوپ­های محیطی و ردیاب­های مصنوعی (شیمیایی، رنگی) استفاده شود. باید توجه داشت اگر عملیات ردیابی مطابق دستورالعمل و با رعایت احتیاط­های لازم انجام نگیرد،  نه تنها مفید نبوده، بلكه نتایج گمراه­كننده­ای را نیز بدنبال خواهد داشت (بی­نام، 1388).

مطالعات ردیابی آب­های زیرزمینی همیشه بعد از انجام مطالعات كلاسیک هیدروژئولوژی و انجام بررسی­های ژئوفیزیكی و ژئوتكنیكی معمول انجام می­پذیرد، همچنین به كارگیری ردیاب­ها در منابع آب و خاک براساس ویژگی‌های محیط و خصوصیات ردیاب صورت می­گیرد. گاهی اوقات خصوصیات هیدرولوژیکی مکان مورد استفاده محدودیت­هایی را برای استفاده از برخی ردیاب­ها به وجود می­آورد. افزون بر ویژگی­های فوق عوامل دیگری مانند اثرات فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی نیز ممكن است بر نتایج ردیابی تأثیرگذار باشد.

در مناطق خشک و نیمه خشک منابع آبی با کیفیت مطلوب کمیاب هستند و این منابع بیشتر به تأمین آب شهری اختصاص داده شده اند .به همین دلیل در این مناطق ممکن است به مصرف آب­های زیرزمینی با کیفیت کم، پساب زهکشی و دیگر پساب­ها روی آورده شود (بلتران[1]،1999). کاربرد پساب­ها در مزارع ممکن است منجر به بهبود و پایداری تولیدات کشاورزی شود. در عین حال، آبیاری با پساب می ­تواند خطراتی برای تولیدات و محیط خاک داشته باشد.کمبود آب در مناطق خشک و نیمه خشک ممکن است خطر شوری خاک را در این مناطق تشدید کند. زیرا آب کافی برای آبشویی نمک وجود ندارد. کیفیت پایین آب­ها و پساب­های در دسترس در این مناطق خطر فوق را باز هم شدت می­بخشد. بنابراین به منظور جلوگیری از شوری ثانویه خاک به علت آبیاری با آب با غلظت نمک بالا، نمک­های اضافه شده باید به خارج از ناحیه بالایی ریشه که در جذب آب و مواد غذایی فعا ل­تر است، شسته شوند. نمک­های حل شده در آب نفوذ عمقی یافته می ­تواند در قسمت ­های عمیق تر خاک تجمع یابد و از طریق زهکشی طبیعی یا سیستم­های زهکشی زیر سطحی تخلیه شود (بلتران، 1999).

با توجه به محدودیت منابع آبی در مناطق خشك و نیمه خشك، علیرغم مسئله شوری استفاده از منابع آبی با كیفیت پایین­تر امری لازم است ولی باید ضمن استفاده از منابع آبی با كیفیت پایین به آلودگی محیط زیست و حركت املاح و مواد شیمیایی در خاك و مسئله­ شوری خاك توجه شود و امر فوق جزء با اعمال مدیریت آبیاری صحیح امكان پذیر نمی ­باشد. مدیریت آبیاری می ­تواند نقش مهمی درحركت املاح و آلاینده­ها به اعماق خاك و به طرف آب­های زیرزمینی و همچنین نقش مهمی در شوری خاك بویژه درناحیه توسعه ریشه­ گیاهان داشته باشد، بهترین مدیریت آبیاری باید مقدار شوری در آب آبیاری، درخاك و در ناحیه ریشه­ گیاهان و حركت آلاینده­ها به طرف آب­های زیرزمینی را در نظر بگیرد (ذکری[2]، ۲۰۰۵).

در بیشتر مطالعات انجام شده درمورد حركت املاح و شبیه سازی آن با بهره گرفتن از مدل به عناصر سنگین از قبیل كادمیم و سرب و حركت آفتكش­ها و علفكش­ها درخاك

خرید اینترنتی فایل کامل :

 پرداخته شده است. این تركیبات درخاك در معرض پدیده های تولید و تخریب و رسوب وجذب سطحی كلوئیدهای خاك قرار می­گیرند. در مطالعات دیگر به بررسی حركت آنیون­ها درخاك، كه كمتر در معرض پدیده های تولید و تخریب درخاك هستند و سریع­تر همراه آب درخاك حركت می­كنند به ویژه كلر و برم پرداخته شده است.  از برماید به دلیل پایین بودن مقدار زمینه آن در خاک مناطق خشک و نیمه خشک نسبت به کلر، غیر فعال بودن در خاک و سادگی تعیین غلظت آن در خاک بیشتر استفاده می­ شود.

ردیاب­ها انواعی از ماده یا انرژی هستند كه به منظور تعیین توزیع زمانی و مكانی آب و مواد آلاینده آن در منابع آب و خاک به كار می­روند.

از جمله ویژگی­های عمده ردیاب­ها عبارتند از (بی­نام، 1388):

− پایداری ردیاب در طول مدت عملیات ردیابی

− بی خطر بودن برای محیط زیست حتی در غلظت كم

− امكان استفاده توام از ردیاب­های مختلف

− امكان آشكارسازی با دقت بالا در غلظت كم

− انحلال پذیری در آب

− قابلیت جدایش از محیط زیست

1-3- ضرورت انجام پژوهش

از آنجا که امکان بررسی دقیق و شناخت قسمت ­های مختلف و لایه ­های زیر سطحی خاک برای ما مقدور نیست. از این رو، استفاده از روش­های زود یافت کمک شایانی به تشخیص مسیر اصلی حرکت جریان آب می­نماید. روش­های ردیابی دقیق­ترین روش برای شناسایی جریان­های زیرسطحی می­باشند، که بر اساس اصول فیزیکی حرکت ماده ردیاب و اندازه ­گیری زمان پیمایش خصوصیات جریان مانند سرعت را به دست می­دهد. در بحث تراوش جریان از لایه ­های زمین­­شناسی، سدهای خاکی و انتقال املاح از مزارع کشاورزی استفاده از مواد ردیابی می ­تواند نتایج سودمندی به دست آورد. استفاده از ردیاب­های جدید با اهداف اقتصادی و مقرون به صرفه بودن از یک طرف و از طرف دیگر بی­خطر بودن برای محیط زیست همواره دغدغه اصلی مهندسان و پژوهش­گران بوده است.

در معرفی ردیاب­های جدید در مقیاس آزمایشگاهی قابلیت آشکار­سازی ردیاب در غلظت­های کم، یک هدف مهم و اساسی است و دیگر اینکه نسبت به عوامل بیرونی مانند نور خورشید، دما، رطوبت و سایر عوامل اقلیمی کمترین حساسیت را داشته باشد. لذا تحقیق حاضر به دنبال ارائه و معرفی ردیاب­های جدیدی است که معایب ردیاب­های قدیمی را نداشته باشد و از نظر فنی، اقتصادی و کاربردی قابل استفاده باشند.

1-4- سوالات اساسی تحقیق

1-آیا می­توان ردیاب­های جدیدی با قابلیت آشکارسازی قابل توجه و خطرات زیست محیطی کمتر برای حرکت

ردیاب­ها درون خاک در مقیاس آزمایشگاهی شناسایی و معرفی کرد؟

   2-آیا ردیاب جدید قابلیت کاربرد در محیط­های مختلف را دارا می­باشد

1-5-اهداف تحقیق

1-.ارائه ماده جدید و سهل الوصول در بحث انتقال املاح  با توجه به قابلیت آشکارسازی بالا در غلظت­های کم.

2-  محاسبه پارامترهای مربوط به انتقال املاح برای ردیاب­های جدید.

3- مقایسه کاربرد ردیاب معرفی شده با ردیاب های رایج و آشکارسازی نقاط ضعف و قوت آنها.

4- مقایسه نتایج حاصل از مدل­سازی عددی حرکت جریان و ردیاب با یافته­ های آزمایشگاهی

………………………………….. 5-2 جمع‌بندی فصول و نتایج اخذ شده …………………………………………….. 5-3 پیشنهادات و كارهای آتی ……………………………………………… مراجع ………………………………………….

   1-1  تئوری آشوب و تاریخچه آن

«آشــوب» در لغت به معنای هرج و مرج و بی­نظمی است. ریشه لغوی آشوب به كلمه رومی «كائــوس»^[1] برمی­گردد، كه مفهوم آن متعلق به شاعر روم باستان به نام «اویــد» ^[2]می­باشد. به نظر او كائوس، بی­نظمی و ماده بی­شكل اولیه­ای بود كه دارای فضا و بعد نامحدودی بوده است. به­ طوری كه فرض شده قبل از این كه جهان منظم شكل بگیرد این ماده وجود داشته است، كه سپس خالق هستی، جهان منظم را از آن ایجاد نمود (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390). از لحاظ تاریخی دانشمند انگلیسی به نام «آیزاک نیوتن» مجموعه ­ای موجز از اصول و قوانین را آن­چنان کشف کرد که طبق آن­ها ادعا می­شد، حرکت را درمحدوده­ای متنوع و گسترده از پدیده ­ها و سیستم­ها می­توان با درجه­ای بالا و مطمئن از دقت و حساسیت پیش ­بینی کرد ( هاشمی گلپایگانی، 1388). این باور هم­چنان پا برجا بود تا این که در حدود سال 1900 یک ریاضیدان فرانسوی به نام «هانــری پوانكاره»^[3] که علاقه­مند به معادلات ریاضی توصیف کننده حرکت سیارات اطراف خورشید بود، مشخص کرد که سیستم­های نجومی، معین و قطعی به نظر نمی­رسد که کاهش عدم­ قطعیت در شرایط اولیه همیشه کاهش خطای پیش ­بینی نهایی را به دنبال داشته باشد. پوانکاره نشان­ داد که برای این­گونه سیستم­ها یک بی­دقتی خیلی ریز در شرایط اولیه، در طول زمان با نرخی عظیم رشد خواهد کرد و بنابراین دو مجموعه شرایط اولیه تقریباً غیر­قابل تفکیک و بسیار نزدیک به هم، برای یک سیستم مشابه، دو پیش ­بینی نهایی را که تفاوت کلانی با هم دارند به دنبال خواهد داشت. این مسئله نمودی از رفتار آشوبی بود که در آن زمان شناخته شده نبود.

در طی سالیان دراز یكی از اصلی­ترین عقاید تمامی علوم این بود كه رفتار سیستم­های معین^[4] با داشتن مدل توصیفی سیستم و معلوم بودن شرایط اولیه­^[5] آن برای هر زمانی قابل پیش ­بینی خواهد بود. در این راستا نوع سیستم معین از نظر خطی یا غیرخطی بودن دارای اهمیت نیست. همچنین به سادگی هرگونه رفتار پیچیده­ سیستم كه با رفتار پیش ­بینی شده آن سازگار نباشد، نویز فیزیكی اطلاق می­شد كه فشار و علت آن نامعلوم بوده ولی بدون هیچ شبه­ای در خارج از ساختار سیستم معین قرار دارد. این اساس تعیین هویت رفتار سیستم به همراه روش­ها و تكنیك­های كاهش نویز از حوزه های تحقیق به ­شمار می­آمدند كه در هنگام بررسی سیستم و پیاده­سازی آن مورد توجه قرار می­گرفتند. سیستم­­های پیچیده­ای بر این اساس ساخته شد و مورد استفاده قرار گرفت. آن­ها عمدتاً دارای معادلات غیر­خطی پیچیده­ای بودند و بعضاً از حساسیت و اهمیت بالایی برخوردار بودند؛ ولی در سال 1963 با كشف اولین سیستم آشوبی توسط آقای «ادوارد لورنز»^[6] تحولی بزرگ در زمینه نگرش به سیستم­ها و به خصوص تجزیه و تحلیل سیستم­های غیرخطی پدید آمد. نظرها به ­سوی سیستم­های غیر­خطی و بررسی خواص و رفتار آن­ها معطوف گردید و ارزش و اهمیت دید واقع ­بینانه، كلی و همه ­جانبه به سیستم­های تحت مطالعه مشخص شد. در همین نقطه بود كه به ­طور قاطع و برای همیشه خط بطلانی بر این عقیده كه در یک سیستم معین، معلوم بودن معادلات حاكم و شرایط اولیه آن­ها به همراه تعدادی متناهی حافظه برای انجام محاسبات، كافی است تا رفتار آن­ را پیش ­بینی كرد، كشیده شد و در پس این واقعیت بود كه می­شد علت وقوع صدها حادثه و اشكال هزاران آزمایش شكست­خورده را دید. به­ طور ساده یک سیستم آشوبی یک سیستم غیرخطی و معین است، كه رفتار اتفاقی از خود نشان می­دهد (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390). تقریبــاً اولیــن تحقیقات عددی كه به معرفی فراگیر آشوب انجامید توسط «ادوارد لورنز» ارائه شد.

انگاره اصلی و کلیدی تئوری آشوب این است که در هر بی­نظمی، نظمی نهفته است؛ به این معنا که نباید نظم را تنها در یک مقیاس جستجو کرد. پدیده ای که در مقیاس محلی، کاملاً تصادفی و غیرقابل پیش ­بینی به­ نظر می­رسد چه بسا در مقیاس بزرگ­تر، کاملاً پایا^[7] و قابل پیش ­بینی باشد.

خرید اینترنتی فایل کامل :

موضوع جالب دیگری که در تئوری آشوب وجود دارد، تاکید آن بر وابستگی یا حساسیت به شرایط اولیه است. بدین معنی که تغییرات بسیار جزیی در مقادیر اولیه­ یک فرایند می ­تواند منجر به اختلافات چشمگیری در سرنوشت فرایند شود. نقاط تشابهی بین تئوری آشوب و علوم مختلف چون فیزیک، آمار، علوم انسانی و غیره وجود دارد. به فرض اگر مسافری 10 ثانیه دیر به ایستگاه اتوبوس برسد نمی­ تواند سوار اتوبوسی شود که هر 10 دقیقه یک بار از این ایستگاه می­گذرد و به سمت مترویی می­رود که از آن هر ساعت یک بار قطاری به سوی فرودگاه حرکت می­ کند. برای مقصد مورد نظر این مسافر، فقط روزی یک پرواز انجام می­ شود و لذا تاخیر 10 ثانیه­ای این مسافر باعث از دست دادن یک روز کامل می­ شود. بسیاری از پدیده ­های طبیعی دارای چنین حساسیتی به شرایط اولیه هستند. قلوه سنگی که در خط الراس یک کوه قرار دارد، ممکن است تنها بر­اساس اندکی تمایل به سمت چپ یا راست به دره شمالی یا جنوبی بلغزد، در حالی که چند میلیون سال بعد که توسط فرایندهای زمین­ شناسی و تحت نیروهای باد و آب و غیره چند هزار کیلومتر انتقال می­یابد،  می­توان فهمید که آن تمایل اندک به راست و چپ به چه میزان در سرنوشت این قلوه سنگ تاثیر گذار بوده است. مثال بسیار آشنای دیگر، وابستگی­های جسمی و روانی انسان­ها به شرایط لقاح و مسائل ژنتیکی است.

اگر چه چنین وابستگی آشوبناک^[8] به شرایط اولیه را می­توان در بسیاری از وقایع جامعه ­شناسی (از جمله انقلاب­ها) و روانشناسی و غیره پی­جویی کرد، اما تا کنون توجه خاصی بدین مسئله صورت نگرفته است. به این معنا که اغلب برای تمام طول حیات یک پدیده وزن یکسانی از نظر تاثیرگذاری عوامل درونی و بیرونی در نظر گرفته می­ شود، در حالی که تئوری آشوب نقش کلیدی را در شرایط و المان­های مرزی اولیه می­داند.

باید دانست كه تاكنون تعریف كلی پذیرفته شده برای آشوب ارائه نشده است، اما تعریف زیر از جمله تعاریف مطرح در باب فرایندهای آشوبی می­باشد: «آشــوب، یک رفتــار طولانی مدت غیر پریــودیک در یک سیستم دینامیک قطعی^[9] است كه وابستـگی با حساسیت بالا به شــرایط اولیــه رانشان می­دهد ».

1-2 تاریخچه کاربرد آشوب در ارسال داده ­ها

پس از معرفی و مطالعه بر روی فرایندهای آشوبی و ویژگی­های آن­ها، تنها پس از آنکه برای اولین بار در سال 1990 توسط پوانکاره و همکاران وی، امکان همزمانی بین دو فرایند آشوبی اثبات شد، طرح­های مخابراتی  آنالوگ و دیجیتال مبتنی بر سیگنال­های آشوبی ارائه گردید. به همین دلیل با وجود قدمت نظریه­ی آشوب در ریاضی و فیزیک، این نظریه و کاربردهای آن در ارسال داده یک عرصه  تحقیقاتی کاملاً جدید به شمار می ­آید (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390).

در سال­های اخیر کاربردهای متفاوتی از سیگنال­های آشوبی معرفی و بعضاً پیاده­سازی شده است. از دیگر مزایای سیگنال­های آشوبی که می­توان به آن اشاره نمود، پهن­باند بودن ذاتی آن است که موجب گسترده شدن طیف اطلاعات را می­ شود. بنابراین بدون دانستن نوع دینامیک آشوبناک که ارسال بر­اساس آن صورت می‌گیرد، برای کاربر غیر­مجاز آگاه از ارسال، بسیار مشکل است تا به اطلاعات دسترسی پیدا کند (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390).

یکی از بخش­های ثابت بسیاری از سیستم­های پردازش دیجیتال، مولدهای تصادفی شبه­نویز بکار رفته در آن­ها می­باشند؛ که بطور عمده­ای بر مبنای سیستم­های غیرخطی بنا نهاده شده ­اند. ساختار­های آشوبی در این زمینه نیز جایگزین­های مناسبی برای مولدهای معمول به نظر می­رسند. علاوه بر این، چنین سیگنال­هایی مقاوم در برابر کاستی‌های کانال مخابراتی مانند انتشار چند ­مسیره^[10] و جمینگ^[11] می­باشند و در ضمن به خاطر حساسیت بالا به شرایط اولیه، سیستم‌­های آشوبناک توانایی تولید مجموعه بزرگتری از سیگنال‌های ناهمبسته را دارند. اما شاید پرکاربردترین زمینه کاری، مربوط به معرفی و طراحی انواع مدولاسیون­های آنالوگ و دیجیتال آشوبی بوده است. در اوایل دهه 90 ابتدا چند مدولاسیون آنالوگ آشوبی معرفی شدند که در این میان مدولاسیون­های پوشاندن با آشوب^[12] و  پارامترهای آشوبی^[13] مهم­ترین آن­ها به حساب می­آیند. اما با توجه به اینکه اکثر ساختارهای مخابراتی مدرن امروزه بر مبنای سیستم­های دیجیتال طراحی می­شوند، این ساختارها به سرعت جای خود را به مدولاسیون­های دیجیتال دادند که در این میان خانواده مدولاسیون­های CSK و بعد از آن DCSK توجه بیشتری را به خود معطوف نموده ­اند (Thilagam and Jayanthi, 2012; Salih, 2010; Abdullah and Valenzuela) در چند سال اخیر نیز تلاش­ هایی برای طراحی و حتی پیاده­سازی طرح­های آشوبی چند کاربره برای کاربردهای شبکه­ های بی­سیم نسل آینده صورت گرفته و هنوز نیز در حال انجام است (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390).

در این فصل هدف بررسی بعضی از ساختارهای بهبود یافته آنتن­های فرکتالی چند بانده می­باشد. این فصل را با معروفترین آنتن فرکتالی چند بانده، یعنی آنتن سرپینسکی [9](SG- MSA) شروع می­کنیم.

امروزه با افزایش کاربرد آنتن­های فرکتالی چند بانده، با پهنای باند زیاد در سیستم­های مخابرات سیار و سایر سیستم­های مخابراتی مانند RFID[10]، روش­های متنوعی جهت افزایش پهنای باند و بهبود خواص چندبانده این آنتن­ها معرفی شده است. از جمله این روش­ها می­توان به پشته­سازی کردن[11] آنتن­های فرکتالی، ایجاد اختلال در صفحه زمین، تغییر مقیاس آنتن در تکرارهای مختلف، ایجاد اتصالات بین پیچ و صفحه زمین در مکان­های مشخص، استفاده از ساختارهای سرپینسکی دایره­ای و چندین روش دیگر اشاره کرد که در ادامه این فصل مورد بررسی قرار می­گیرند.

2-2- آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق[12]

 یکی از روش­هایی که به منظور بهبود خواص تشعشعی مانند پترن و تطبیق ورودی، برای آنتن­های سرپینسکی معرفی شده است، استفاده از آنتن­های سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق می­باشد. ساختار کلی آنتن سرپینسکی مرتبه دوم که توسط روش فوق بهبود یافته است، در شکل (2-1) نشان داده شده است.

شکل 2-1 : ساختار کلی آنتن سرپینسکی مرتبه دوم، بهبودیافته با بازوهای تطبیق [1]

در ادامه ضمن بررسی خواص این ساختار، نتایج شبیه­سازی این ساختار نرم IE3D بیان می­گردد. نوع        زیرلایه­ای که در این ساختار مورد استفاده قرار گرفته است، PTFE[13] می­باشد که دارای 6/2  و 0018/0  ضخامت 1.2  می­باشد. در این ساختار تغذیه از نوع کابل هم­محور واقع در مرکز ساختار می­باشد. محل تغذیه با F مشخص

خرید اینترنتی فایل کامل :

 شده است. در این ساختار امپدانس ورودی دیده شده از محل تغذیه، توسط دو پارامتر  که به ترتیب عرض هر بازو و زاویه انحراف بین دو بازو می­باشد، قابل کنترل می­باشد.