کمبود و محدودیت منابع آب، خصوصاً در ایران شرایطی را میطلبد که از آب حداکثر استفاده صورت گرفته و تا حد امکان از تلفات آن جلوگیری به عمل آید. یکی از اساسیترین گامها در صرفه جویی و حفاظت بیشتر منابع آب در کشاورزی، به کارگیری سیستمهای آبیاری بارانی، با پتانسیل به دست آوردن راندمان و یکنواختی بالا میباشد. یکنواختی آبیاری به این معنی است که مقدار یکسانی آب در تمام قسمتهای زمین توزیع شود. عملاً یکنواختی صددرصد در آبیاری امکان پذیر نیست، زیرا عوامل غیر قابل کنترلی در آن نقش دارند. از آنجا که یکنواختیهای زیاد معمولاً با افزایش هزینههای ثابت و هزینههای بهره برداری و نگهداری همراه است، بایستی طرح به صورتی باشد که علاوه بر برخورداری از یکنواختی زیاد، از نظر اقتصادی نیز قابل توجیه باشد. عوامل زیادی بر یکنواختی توزیع آب در آبیاری بارانی موثرند که باد به عنوان یکی از عوامل موثر بر راندمان کاربرد آب در آبیاری بارانی ذکر شده است. وجود بادهای شدید در یک منطقه میتواند عامل محدود کنندهای در طرح ریزی سیستم آبیاری بارانی بوده و یا حداقل زمان کار آن را محدود به شب که در آن سرعت باد کمتر است، بنماید. بعلاوه یکی از راههای هدررفت آب در مناطق مختلف آب و هوایی ایران، تبخیر-تعرق است. این پدیده سهم مهمی در اتلاف آب، بویژه در مناطق کویری کشور دارد و تابع پارامترهای مختلف اقلیمی و ویژگیهای توپوگرافی هر منطقه است. الویت بندی و تعیین شدت تاثیر هر یک از این پارامترها بر روی تبخیر- تعرق میتواند ضمن افزایش شناخت از عوامل موثر بر تبخیر – تعرق در هر منطقه به مدیریت منابع آب در آن منطقه بسیار کمک کند. باد یکی از عوامل مهم در پدیدههایی همچون تبخیر- تعرق و فرسایش بشمار میآید که خود تاثیر بسزایی در پدیدههایی همچون تامین نیاز آبی گیاهان، طبقه بندی اقلیمی، تلفات آب از سطح رودخانهها و مخازن سدها، ابعاد و اندازهی شبکههای آبیاری و جابجایی ذرات از بستر خود و حمل به مکانی دیگر و … دارد. همچنین آتش سوزیها میتواند توسط عوامل طبیعی یا عوامل انسانی ایجاد شود . در این میان نقش عوامل جوی در وقوع و گسترش آتش سوزی مهم میباشد. اهمیت شرایط جوی نه تنها به عنوان عامل منفرد برای ایجاد آتش سوزی نیست بلکه میتوان گفت تأثیر عوامل دیگر آتش سوزی، هم چون عوامل انسانی، خود تابعی از عوامل جوی است، چرا که اگر شرایط جوی مساعد نباشد، آتش سوزی ایجاد شده نمی تواند گسترش یابد. رشد آتش و افزایش در سرعت بادهای همرفتی در سطح زمین بطور قابل ملاحظه ای افزایش مییابد و هر چقدر سرعت وزش باد بیشتر باشد، شدت آتش سوزی نیز زیادتر می گردد، این امر به این دلیل است که وزش باد باعث جابجایی هوا و در نتیجه رسیدن میزان بیشتری اکسیژن به محیط در حال سوختن میگردد. در این زمینه اگر باد از ناحیه خشکی بوزد اثر زیادتری به علت نداشتن رطوبت در افزایش آتش سوزی دارد. افزایش دما باعث افزایش تبخیر-تعرق و در نتیجه خشک شدن مواد سوختنی میگردد و میتواند یکی از عوامل موثر در بروز آتش سوزی باشد. از طرفی منابع بادی، سوخت یک ایستگاه برق بادی میباشند که ایجاد تنها تغییراتی اندک، اثرات بزرگی بر ارزش تجارتی و سطح کارایی توربینهای تولید کنندهی نیروی برق و در نتیجه کمک به اقتصاد کشور را دارد. هر زمان که سرعت متوسط باد دو برابر میشود، انرژی موجود در باد و نیروی برق حاصل از باد به صورت ضریبی از هشت افزایش مییابد، بنابراین حتی تغییرات اندک در سرعت متوسط میتواند تغییرات بزرگی در میزان کارایی ایجاد کند. پس این جزئیات و اطلاعات قابل اطمینان در مورد میزان قدرت و سمت وزش باد و اینکه چقدر باد بطور مرتب میوزد، برای هرگونه برنامه توسعه احتمالی، حیاتی و مهم میباشد.
1-2. ضرورت انجام تحقیق
باد هم از نظر سرعت و هم از نظر جهت حائز اهمیت است. در اغلب مناطق دنیا نبود ایستگاهها یکی از مشکلات اصلی بشمار می آید. لذا در اغلب موارد نیاز به تعمیم سرعت و جهت باد در ناهمواریها میباشد که در طراحی پروژهها، از جمله پروژههای آبیاری تحت فشار در نظر گرفته شود. لازم بذکر است که طبق رابطهی حاکم برنولی در حرکت سیالات، حرکت در طبیعت تحت تاثیر اختلاف پتانسیل ارتفاعی، اختلاف پتانسیل سرعت، اختلاف پتانسیل فشار و اختلاف پتانسیل غلظت انجام میگیرد. با ثابت بودن گذر حجمی سیال و با کاهش سطح مقطع، سرعت عبور افزایش پیدا میکند. هوا نیز وقتی مابین ساختمانها یا کوهها یا موانع در حرکت باشد فشرده شده و سرعت باد بطور قابل ملاحظهای افزایش مییابد که بعنوان تونل در طبیعت شناخته میشود. قرار دادن توربین بادی در چنین تونلهای طبیعی یک راه زیرکانه برای بدست آوردن انرژی از سرعت باد بیشتر از محیط اطراف منطقه است. از طرفی باد یک عامل اساسی و مهم در فرآیند تبخیر-تعرق محسوب میشود. همچنین سمت و سرعت وزش باد تعیین کنندهی شدت و نحوهی گسترش آتش در محیط جنگل بشمار میآید. فاینی و همکارانش در سال 2009 با شبیه سازی اثر بیش از 1000 مورد وزش باد بر آتش سوزی های به وجود آمده طی سه سال در سراسر ایالات متحده به پراکندگی دود، پراکندگی جهت پرواز حشرات و پرندگان و سایر کاربردهای دیگر پرداختند. از نظر مدیران آتش نشانی اطلاعات بدست آمده قابل اعتماد، بموقع و دقیق بوده و توانایی تصمیم گیری آگاهانه ایشان را نسبت به ایمنی عمومی و مدیریت آتش سوزیها افزایش داده است(Finney et al., 2009)
در سال های اخیر نرم افزار های شبیه سازی باد به طور چشم گیری توسعه و مورد استفاده قرار گرفته است . بعضی نرم افزارها با Gis لینک شده اند یا به طور مستقل اجرا می شوند. استفاده از امکانات Gis و تحلیل های هندسی، مدل رقومی ارتفاعی مدل های شبیه سازی موضعی باد توسعه یافته است که از آن جمله می توان بهWindStation ، Windninja و Windwizard اشاره نمود. در این پژوهش توسط نرم افزار Windninja که یک مدل عددی پایدار است، به شبیه سازی بادهای موضعی در هشت ایستگاه سینوپتیک استان آذربایجانغربی پرداخته و مقادیر حاصله از شبیه سازی را با مقادیر مشاهداتی در ایستگاهها مورد مقایسه قرار خواهیم داد. با توجه به این مهم که بسیاری از طرحهای تحت فشار متاثر از سرعت و جهت باد میباشد، دستیابی به روشهای سریع، ساده و با دقت بالا میتواند کمک شایانی در اجرا و بهرهبرداری طرحهای عمرانی و پروژههای آبیاری تحت فشار و جلوگیری از خسارات به وجود آمده از آتش سوزی و تبخیر را داشته باشد.
1-3. فرضیههای تحقیق
فرضیههای تحقیق کنونی بشرج زیر است:
سرعت باد تحت تاثیر ناهمواریهای روی سطح زمین است.
جهت باد تحت تاثیر ناهمواریهای روی سطح زمین است.
میتوان توسط امکانات Gis شبیه سازی سرعت و جهت باد را انجام داد.
1-4. بیان مسئله و اهداف تحقیق
