علوم آب و خاک

ارزیابی شاخص خشکسالی جدید SPDI (Standardized Palmer Drought Index) در استان چهارمحال و بختیاری

فرنوش صنیع ثالث

برای شناسایی خشکسالی و کمّی سازی آن، از شاخص های مختلفی استفاده می شود. در این مقاله شاخص خشکسالی پالمر استاندارد شده (SPDI) معرفی و سپس به بررسی وضعیت خشکسالی استان چهارمحال و بختیاری با استفاده از این شاخص پرداخته شد. به این منظور یازده ایستگاه سینوپتیک، تبخیرسنجی و اقلیم شناسی انتخاب شدند. اطلاعات مورد نیاز این تحقیق شامل؛ دما و بارش در مقیاس ماهانه و اطلاعات رطوبتی خاک هستند. برای محاسبۀ شاخص SPDI، عامل انحراف رطوبتی در مقیاس ماهانه محاسبه شد. سپس به ساخت مقادیر تجمعی انحراف رطوبتی در مقیاس های زمانی 3، 6، 9، 12 و 24 ماهه پرداخته و بعد از آن بهترین توزیع آماری که به این سری ها برازش داده می شد (توزیع GEV) انتخاب شد. آنگاه، این مقادیر به منظور دستیابی به شاخص SPDI استاندارد شدند. نتایج نشان داد که از آنجایی که در محاسبۀ SPDI عامل رطوبت خاک نیز دخالت دارد نسبت به شاخص های دیگر برای تحلیل و پایش خشکسالی به ویژه خشکسالی کشاورزی معتبرتر خواهد بود. همچنین نتایج نشان داد در این استان سال های 2000، 2001 و 2008 خشک ترین سال ها در بازه زمانی 1988 تا 2012 میلادی هستند و فراوانی خشکسالی به طور کلی در نیمه غربی استان بیشتر مشاهده می شود.

مقایسه و ارزیابی اثرات سطوح مختلف کم‌آبیاری قطره‌ای نواری بر عملکرد و کارآیی مصرف آب دو رقم کنجد محلی بهبهان و شوین

نادر سلامتی

به منظور بررسی و ارزیابی اثرات سطوح مختلف کم آبیاری قطره ای بر عملکرد و اجزای عملکرد دانه، عملکرد روغن، درصد روغن دانه و کارآیی مصرف آب دانه آزمایشی در دو سال زراعی 97-1396 و 98-1397 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بهبهان اجرا شد. آزمایش به صورت کرت های یک بار خرد شده بر پایه بلوک های کامل تصادفی با 3 تکــرار اجرا شد. مقدار آب در آبیاری قطره ای نواری در چهار سطح 40، 60، 80 و 100 درصد نیاز آبی در کرت های اصلی و دو رقم کنجد محلی بهبهان و شوین در کرت های فرعی از زمان شروع گلدهی مورد مقایسه قرار گرفتند. مقایسه میانگین اثرات متقابل سطوح آبیاری و رقم نشان داد تیمار 100 درصد نیاز آبی در رقم محلی بهبهان با عملکرد 0/1218 کیلوگرم در هکتار رتبۀ نخست و جایگاه برتر را به خود اختصاص داد میزان مصرف آب در تیمار برتر (100 درصد نیاز آبی و رقم محلی بهبهان) معادل 4/5389 مترمکعب در هکتار محاسبه شد. تیمارهای 100 و 80 درصد نیاز آبی در رقم برتر (محلی بهبهان) با کارآیی مصرف آبی به ترتیب معادل 226/0 و 210/0 کیلوگرم بر مترمکعب اختلاف معنی داری با هم نداشتند و به صورت مشترک در رتبۀ نخست جای گرفتند. ضریب همبستگی پیرسون محاسبه شده برای صفات اندازه گیری شده نشان داد که بیشترین میزان همبستگی حجم آب مصرفی به میزان (9271/0=r) با وزن هزاردانه محاسبه شد. همبستگی معنی دار حجم آب مصرفی با عملکرد و اجزای عملکرد دانه نشان دهنده حساس بودن گیاه کنجد به تنش کم آبیاری و توجه به مدیریت بهینه آب در کشت کنجد داشت. لذا کاهش حجم آب مصرفی و به تبع آن بروز تنش خشکی در کنجد موجب کاهش عملکرد و اجزای عملکرد شد.

پیش‌بینی تغییرات نقطه‌ای مقادیر نسبی دما و بارش در اثر تغییر اقلیم در دوره‌های زمانی آینده نزدیک و آینده دور و بررسی خشکسالی با استفاده از شاخص‌های SPI و SPEI در دشت قزوین، ایران

سیده مریم بنی هاشمی ترشیزی

تغییرات اقلیمی آشکار پیش رو، تبدیل به دغدغه ای جدی برای جامعه بشری شده است. این پژوهش برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر متغیرهای دما و بارندگی در دشت قزوین در قالب 5 مدل اقلیمی بزرگ مقیاس Hadcm3، CSIRO-MK3، GFDL، CGCM3 و MICROC3.2 و 3 سناریوی انتشار گازهای گلخانه ای A1B، A2 و B1 و ترکیب سناریوهای مختلف در دو دوره زمانی 30 ساله آینده نزدیک (2050-2021) و آینده دور (2051-2080) انجام شد. نتایج این پژوهش نشان داد که به طور میانگین در 4 ایستگاه مورد بررسی تا پایان سال 2050 بارندگی بین دو نسبت 0/5 و 1/4 برابر مقدار بارش دوره مشاهداتی تغییر کرده و میانگین دما به اندازه 0/1- تا 1/6 درجه سانتی گراد نسبت به دوره مشاهداتی تغییر خواهد داشت و تا پایان سال 2080 بارندگی بین دو نسبت 0/5 و 1/7 برابر مقدار بارش دوره مشاهداتی در نوسان بوده و میانگین دما افزایشی بین 0/6 تا 2/6 درجه سانتی گراد را تجربه خواهد کرد. هر دو شاخص خشکسالی SPI و SPEI در آینده نزدیک و دور، افزایش تعداد دوره های خشک را در همه ایستگاه ها نشان می دهد. اما مقدار مجموع توالی های منفی با توجه به بازه های 3، 12 و 24 ماهه در سطح ایستگاه ها متفاوت بود. از دیدگاه شاخص SPEI نسبت به دوره پایه، مجموع توالی های منفی خشکسالی و تعداد دوره های خشک در آینده 3 ایستگاه آوج، باغ کوثر و نیروگاه افزایش و در ایستگاه قزوین کاهش خواهد داشت اما از دیدگاه شاخص SPI ایستگاه باغ کوثر از نظر مجموع توالی های منفی و تعداد دوره های خشک در آینده نسبت به دوره پایه، افزایش و 3 ایستگاه دیگر بیشتر از نظر تعداد دوره های خشکسالی با افزایش روبه رو هستند و مجموع توالی های منفی کاهش نشان می دهد. نتایج نشان داد در آینده رخدادهای خشکسالی به سمت شدید شدن و همچنین رخدادهای ترسالی به سمت فرین شدن پیش می روند.

ادغام مکانی- زمانی داده‌های دمای سطح زمین لندست و مودیس با استفاده از الگوریتم FSDAF

حسین ثنایی نژاد

دمای سطح زمین (LST) پارامتری مهم در سیستم های اقلیمی و آب و هوایی است. یکی از راه‏های منحصر به فرد تخمین این پارامتر مهم اقلیمی، استفاده از فناوری سنجش ‏از ‏دور است. اما محصولات ماهواره ای یا دارای قدرت تفکیک مکانی پایین هستند یا دارای قدرت تفکیک زمانی پایین که پتانسیل کاربرد آنها را در مطالعات مختلف با محدودیت مواجه می سازد. در سال‏ های اخیر، استفاده از تکنیک ‏های ادغام مکانی- زمانی به منظور تولید تصاویر با قدرت تفکیک مکانی و زمانی زیاد همزمان، مورد تحقیق و بررسی گسترده‏ای قرار گرفته‏ اند. در این مطالعه برای تولید تصاویر LST با قدرت تفکیک مکانی سنجنده TIRS لندست و قدرت تفکیک زمانی سنجنده مودیس، از الگوریتم انعطاف‏پذیر ادغام داده مکانی- زمانی (FSDAF) استفاده شد. اعتبارسنجی کمی و کیفی تصاویر تولید شده توسط مقایسه با LST واقعی لندست انجام شد. نتایج نشان داد الگوریتم FSDAF هم از لحاظ کیفی و هم از لحاظ کمی، از دقت بالایی در برآورد داده‏ های روزانه LST برخوردار است. میزان پارامترهای RMSE و MAE تصاویر مصنوعی نسبت به تصاویر واقعی به ترتیب بین 1/18 تا 1/71 و 88/0 تا 1/29 درجه سانتی‏ گراد بود. میزان همبستگی بالاتر از 0/87 و اریبی بین 0/6- تا 1/45 درجه سانتی‏ گراد نیز مؤید دقت و صحت بالای الگوریتم در برآورد LST شبه ‏لندست در مقیاس زمانی روزانه است.

مقایسه روش‌های تعیین شدت آبگریزی بر پایه اندازه‌گیری زاویه تماس آب- خاک

ریحانه السادات موسوی زاده مجرد

زاویه تماس آب- خاک معیار کمی تمایز خاک آبدوست و آبگریز است. اهداف این پژوهش شامل: 1) بررسی روش های اندازه گیری زاویه تماس شامل روش مولاریته الکل، صعود موئینگی، شاخص جذب پذیری و روش قطره چسبان و 2) تعیین مناسب ترین روش در یک نمونه خاک با بافت لوم شنی است. در این پژوهش سطوح مختلف آبگریزی به طور مصنوعی با استفاده از اسید استئاریک و با آزمون نفوذ قطره آب تهیه شد. زاویه تماس خاک آبدوست در روش های مولاریته الکل، صعود موئینگی، شاخص جذب پذیری (دو شیوه محاسبه) و قطره چسبان به ترتیب 89/9، 75/41، (57/81) 56/28 و 58/91 درجه محاسبه شده است. روش قطره چسبان با استفاده از دستگاه اندازه گیری زاویه تماس بررسی شد. با این روش زاویه تماس در پنج سطح آبگریزی به ترتیب 58/91، 104/92، 120/48، 129/96 و 173/07 درجه تعیین شد. روش قطره چسبان به دلیل عدم محدودیت کاربرد در خاک های آبگریز و دقت ناشی از ترکیب توأم مشاهده عینی برخورد قطره آب به خاک و نرم افزار در تعیین زاویه تماس، مناسب ترین روش اندازه گیری زاویه تماس در خاک های آبگریز است. ارتباط زاویه تماس به عنوان شاخص کمی آبگریزی و زمان نفوذ قطره به عنوان شاخص کیفی، بررسی شد و همبستگی مثبت (R²=0.975) ارزیابی شد.

مقایسه عملکرد روش‌های هوش مصنوعی ANN و SVM در مدل‌سازی فرایند بارش – رواناب (مطالعه موردی: حوضه آبخیز کارون شمالی)

سیدحسین روشان

شبیه سازی فرایند بارش- رواناب در حوضه آبخیز از نقطه نظر درک بهتر مسائل هیدرولوژیک، مدیریت منابع آب، مهندسی رودخانه، سازه های کنترل سیل و ذخیره سیلاب اهمیت ویژه ای دارد. در این تحقیق، به منظور شبیه سازی فرایند بارش– رواناب از داده های بارش و دبی جریان در دوره زمانی 1396-1376 استفاده شد. بعد از کنترل کیفی و صحت داده ها، تأخیر بارش و دبی با استفاده از ضرایب خودهمبستگی، خود همبستگی جزئی و همبستگی متقارن در نرم افزار R Studio مشخص شد. سپس پارامترهای مؤثر و ترکیب بهینه نیز به روش آزمون گاما تعیین و برای اجرای مدل تحت سه سناریوی مختلف در نرم افزار MATLAB مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج آزمون گاما نشان داد که پارامترهای بارش روز جاری، بارش یک روز قبل، دبی روز قبل و دو روز قبل دارای بیشترین تأثیر در دبی خروجی حوضه هستند. همچنین ترکیب های Pt Qt-1 و Pt Pt-1 Qt-1 Qt-2 Qt-3 مناسب ترین ترکیب بهینه ورودی برای مدل سازی انتخاب شدند. نتایج مدل سازی نشان داد که در مدل ماشین بردار پشتیبان تابع کرنل پایه شعاعی (RBF) نسبت به کرنل های چندگانه و خطی دارای عملکرد بهتری است. همچنین کارایی مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) نسبت به مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) با تابع کرنل پایه شعاعی (RBF) بهتر است.

مطالعه عددی و آزمایشگاهی ترکیب سرریز کنگره‌ای با روزنه و تأثیر آن بر ضریب دبی جریان

محمد حیدرنژاد

ترکیب سرریزهای کنگره ای با روزنه می تواند راه حلی مفید برای عبور مواد شناور از روی سرریز و انتقال مواد رسوبی از روزنه باشد. همچنین ایجاد شکاف در بال سرریز موجب عبور دبی بیشتری می شود. در این تحقیق با چهار دبی ( 5، 10، 15 و 20 لیتر بر ثانیه) و عرض و ارتفاع کانال 30 و 40 سانتی متر، مدل های سرریزهای کنگره ای ذوزنقه ای- روزنه، مربعی- روزنه و مثلثی- روزنه به صورت آزمایشگاهی و با نرم افزار Flow3D با مدل آشفتگی K-ε از نوع RNG مطالعه شد و نتایج با همدیگر مقایسه شد از بین تمامی مدل های گفته شده، سرریز کنگره ای مثلثی- روزنه دار بیشترین ضریب دبی را به خود اختصاص داد و با افزایش نسبت Ht/P (Ht: هد آب روی تاج سرریز، P: ارتفاع سرریز ) برای تمامی مدل ها ضریب دبی افزایش یافت. با توجه به کارآیی این نوع از سرریزها بیشترین ضریب دبی در نسبت های Ht/P پایین، به دست آمد. در نسبت های پایین با توجه به اینکه جریان به حالت آزاد است ضریب دبی سرریز روند صعودی داشته و با افزایش این نسبت سرریز حالت نیمه مستغرق پیدا می کند. همچنین برای طراحی سرریز، بهترین نسبت Ht/P در محدوده بین 0/13 تا 0/41 است که حداکثر ضریب دبی معادل 1/2Cd= در این محدوده قرار می گیرد.

بررسی خصوصیات هیدرولیکی دریچه‌های آویزان در انتهای کانال‌های ذوزنقه‌ای

ابراهیم ولیزادگان

در تحقیق حاضـر، خصوصیـات هیـدرولیکی دریچه های آویزان که در انتهای کانال های ذوزنقه ای نصب شده اند مورد بررسی قرار گرفت. در مدل ساخته شده از سه کانال ذوزنقه ای و چهـار دریچـه با وزن های متفاوت برای هر کانال استفاده شد. با استفاده از آنالیز ابعادی و بر اساس آزمایش های متعدد، معـادلاتی برای تخمین دبی جریان برای هر شیب جانبی توسعه داده شدند. در این تحقیق پنج فرم رابـطه دبـی – اشل، به کار گرفته شدند تا برای هر شیب جـانبی روابط جداگانه ای برای تـخمین دبی جـریان بـه دست آید. نتـایج نشان می دهند در یک کانال با شیب جانبی معین هیچ کدام از فرم های رابطه دبی- اشل که بتواند وزن دریچه های متفاوت را در قالب رابطه ای واحد در برداشته باشد برای تخمین دبی مناسب نیستند. اما فرم های اول، دوم و سوم رابطه دبی – اشل برای تخمین دبی جریان در یک کانال با شیب جانبی مشخص فقط برای یـک دریچـه با مشخصات معین کاملاً مناسب هستند. در برآورد دبی با استفاده از فرم اول رابطه دبی– اشل مقادیر حداکثر پارامترهای آماری ریشه دوم میانگین مربعات خطا (RMSE)، حداکثر خطا (ME) و درصد متوسط خطای نسبی (MARE)، در بین هر سه کانال به ترتیب 1/0001 مترمکعب بر ثانیه، 0/00022 مترمکعب بر ثانیه و 0/22 درصد به دست آمده اند. مقادیرکلیه پارامترهای آماری فوق برای فرم های اول، دوم و سوم رابطه دبی– اشل در متن مقاله ارائه شده اند.

بررسی توزیع کربنات‌ها در اجزای اندازه‎ای برخی از خاک‌های استان خوزستان

سیروس جعفری

خصوصیات اکثر خاک های مناطق خشک و نیمه خشک متأثر از کربنات ها است. با هدف تعیین توزیع کربنات ها در اجزای اندازه ای برخی از خاک های استان خوزستان این مطالعه انجام شد. خاک های سرآب تا پایاب رودخانه های کارون، کرخه و جراحی در اعماق 50-0، 100-50 و 100-150 سانتی متری مطالعه شد. نتایج نشان داد که میانگین مقادیر کربنات ها در خاک های حوضه رودخانه جراحی (37%) اختلاف معنی داری با میزان آن در خاک های دو رودخانه دیگر داشت (33%). کربنات ها در همه اجزای اندازه ای خاک ملاحظه شد ولی به بیشترین میزان در جزء رس وجود داشتند. بیشترین رابطه رگرسیونی بین ذرات خاک در جزء رس بود (0/375). بیشترین درصد کاهش ذرات پس از حذف کربنات ها، به ذرات سلیت درشت مربوط بود (0/75). بنابراین بافت خاک در جراحی از رسی، در کارون از رسی و رسی سیلتی و در کرخه از رسی سیلتی در اثر حذف کربنات ها به لوم شنی تغییر یافت. توزیع میزان کربنات ها در اعماق مختلف برای خاک های رودخانه ها و کل خاک های مورد مطالعه تفاوت معنی داری نداشت. توزیع به نسبت یکسان اندازه کربنات ها در چهار جزء مورد بررسی در این خاک ها از سطح تا عمق، نشان داد که کربنات ها از مواد مادری یعنی رسوبات آبرفتی سیلابی این رودخانه ها نشأت گرفته اند.

تأثیر ابعاد زبری ایجاد شده در وجه بالادست و پایین‌دست پایه پل مربعی بر گودال آبشستگی

مجتبی صانعی

با افزایش چالۀ آبشستگی در بالادست و پایین دست پایه های پل طراحی شده روی رودخانه ها، پایداری استاتیکی سازۀ پل به مخاطره کشیده می شود. برای مقابله با این پدیده هیدرولیکی راهکارهای مختلفی پیشنهاد شده است. یکی از این راهکارها، تغییر هیدرودینامیک جریان در اطراف پایۀ پل ها است. این راهکار با کاهش جریان پایین رونده در بالادست پایه پل ها از افزایش آبشستگی جلوگیری به عمل می آورد. در تحقیق حاضر، با استفاده از ساخت مدل های پایه پل مربع با زبری های مستطیلی و مثلثی در دو حالت پیوسته و ناپیوسته در ابعاد مختلف سعی در بررسی تأثیر ساختار هندسی زبری های مورد آزمایش بر حداکثر میزان عمق آبشستگی در اطراف پایه پل مربعی شد. نتایج تحقیق نشان داد، با افزایش طول زبری در بالادست و پایین دست پایه پل، چاله آبشستگی به صورت محسوسی با نرخ کاهشی عمق آبشستگی ماکزیمم در حدود 34 درصد نسبت به مدل شاهد (بدون زبری) تغییر وضعیت می دهد. همچنین مقایسه های بین مدل های زبری پیوسته و ناپیوسته نشان داد، با اجرای ناپیوسته زبری مستطیلی و مثلثی میزان حداکثر عمق آبشستگی به صورت محسوسی کاهش پیدا می کند. درنهایت با درنظر گرفتن آنالیز ابعادی، رابطه ای بر پایه رگرسیون غیرخطی بر داده های آزمایشگاهی برازش داده شد. در این رابطه به ازای وجود رسوبات ماسه ای، متوسط میزان عمق آبشستگی در حالت های مختلف زبری پیش بینی شد. نتایج نشان داد، مقادیر محاسباتی با مقادیر واقعی به دست آمده از آزمایشات برازش مناسبی دارد.

پهنه‌بندی و ارزیابی نقشه حساسیت فرسایش خندقی با استفاده از روش‌های آماری و احتمالاتی

کورش شیرانی

شناسایی مناطق حساس و مستعد فرسایش خندقی با استفاده از مدل‏ های آماری و همچنین استفاده حداکثری از داده‏ ها و اطلاعات موجود با صرف هزینه و زمان کم‏تر و دسترسی ‏به ‏‏دقت بیش‏تر از اهمیت ویژه‏ای برخوردار می‏باشد. هدف این پژوهش تعیین مناطق حساس به فرسایش خندقی و تهیه نقشه حساسیت نسبت به آن با استفاده از ‏داده‏ کاوی‏‏ روش‏ های آماری دو متغیره دمپسترشفر و چندمتغیره خطی و تلفیق آن‏ها به منظور ارتقاء قابلیت‏ ها و مرتفع نمودن معایب آن‏ها در حوزه آبخیز سمیرم در جنوب استان اصفهان می‏باشد. بدین منظور با استفاده از نقشه پراکنش مکانی 156 ‏خندق‏ و14 پارامتر موثر در رخداد ‏خندق، مقادیر شاخص ضریب تحمل (TOL) و فاکتور تورم واریانس (VIF) آزمون هم‏خطی چندگانه (Multicollinearity) عوامل موثر تعیین شدند. مدل سازی و اعتبارسنجی به ترتیب با استفاده از نسبت 70 و 30 درصد ‏خندق‏ های شناسایی شده انجام شد. نقشه ‏های حساسیت تهیه شده به 5 طبقه حساسیت خیلی کم تا خیلی زیاد تقسیم شدند. شاخص سطح سلول هسته (SCAI) و سطح زیر منحنی ویژگی عملگر گیرنده (AUC-ROC) به ‏ترتیب به‏ منظور تعیین آستانه‏ های طبقات و اعتبارسنجی نقشه‏ های پهنه‏ بندی حساسیت مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج روش رگرسیون چند متغیره نشان داد که پارامترهای کاربری اراضی، شیب و فاصله از آبراهه بیش ترین تاثیر را در رخداد ‏خندق داشته ‏اند. مدل تلفیقی با AUC-ROC معادل 0/942، نسبت به مدل‏ های نظریه شواهد دمپسترشفر (0/924) و رگرسیون چند متغیره (0/864) از دقت بیش‏تری برخوردار می‏باشد. همچنین مقدار SCAI در مدل ‏تلفیقی‏‏ از رده های حساسیت خیلی کم به خیلی زیاد دارای روند نزولی می‏باشد که بیانگر تفکیک مناسب رده بندی حساسیت در این مدل می‏ باشد.

ارتباط برخی پارامترهای اقلیمی با روند نرخ فرونشست گرد و غبار در نیمه غربی و شرقی کلان‌شهر تهران

احمد جلالیان

در این پژوهش، توزیع زمانی و مکانی نرخ فرونشست گرد و غبار در نیمه غربی و شرقی شهر تهران و پارامترهای اقلیمی مؤثر بر آن مطالعه شدند. در 34 نقطه از شهر، گرد و غبار توسط تله های شیشه ای مستقر روی بام، طی ۱۲ ماه نمونه برداری و داده های اقلیمی از ادارات مربوطه، تهیه و آنالیز شدند. بیشترین میزان نرخ فرونشست مربوط به نیمه غربی شهر و میزان کل آن از 54/52 تا 121/21 گرم بر مترمربع در سال متغیر بوده است. در هر دو نیمه شهر فصل تابستان دارای بیشترین میزان نرخ فرونشست و مناطق مرکزی آن دارای بیشترین مقدار است. همبستگی های مثبت و معنی داری میان نرخ فرونشست با دما و سرعت متوسط باد و همبستگی های منفی معنی داری میان نرخ فرونشست با بارندگی و رطوبت نسبی در تمام ماه ها مشاهده شد، که توجیه کننده زیاد بودن نرخ فرونشست در فصول خشک سال بوده است. نتایج رگرسیون گام به گام نشان داد، بارندگی مهم ترین عامل تأثیرگذار بر نرخ فرونشست در هر دو نیمه از شهر بوده است. شهر تهران دارای موقعیت خاص جغرافیایی است وجود سدهای کوهستانی مانع خروج گرد و غبار از شهر و کریدور جریان هوای شهر تهران، با گسترش ساخت و ساز و بلند مرتبه سازی دچار مشکل شده است. از دیگر عوامل تأثیرگذار بر نرخ فرونشست در این شهر علاوه بر فاصله از منبع برداشت، پارامترهای جوی می توان به وجود اراضی بایر اطراف شهر، پوشش گیاهی، عملیات عمرانی و ترافیک اشاره کرد.

مدل‌سازی زی‌توده گیاهی توسط پارامترهای خاک در مراتع هیر- نئور، استان اردبیل

اردوان قربانی

هدف این تحقیق مدل سازی زی توده گیاهی فرم های رویشی و کل توسط پارامترهای خاک در مراتع هیر- نئور استان اردبیل بود. ابتدا با درنظر گرفتن تیپ های گیاهی و عوامل محیطی، در مرحله اوج رویش گیاهان، زی توده گیاهی با استفاده از پلات های یک مترمربعی به روش قطع و توزین برداشت شد. در امتداد هر یک از ترانسکت ها یک نمونه خاک برداشت و به آزمایشگاه خاک شناسی منتقل و برخی خصوصیات آن با روش های متداول اندازه گیری شد. با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه توسط عوامل خاک، معادله پیش بینی زی توده فرم های رویشی و کل سطح مراتع استخراج و نقشه های مربوطه شبیه سازی شد. با توجه به نتایج، پارامترهای سیلت، هدایت الکتریکی، کلسیم، پتاسیم محلول، کربن آلی، کربن آلی ذره ای، pH، منیزیم، آهک، رس، فسفر و رطوبت حجمی بیشترین اثرگذاری و درصد پیش بینی را داشتند (01/0>P). صحت نقشه های شبیه سازی شده نیز با استفاده از معیار RMSE برای گندمیان، پهن برگان علفی، بوته ای ها و کل به ترتیب 81/0، 65/0، 34/0 و 46/0 محاسبه شد. یافته های این تحقیق نه تنها به اهمیت عوامل خاک بر تغییرات زی توده مراتع اشاره دارد، بلکه به عنوان اطلاعات پایه برای مدیریت مراتع در راستای ایجاد حالت تعادل در میزان عرضه و تقاضای انرژی و توازن کربن اکوسیستم قابل استفاده است.

تخصیص عادلانه منابع آب‌های سطحی و زیرزمینی در ناحیه آبیاری فومنات با رویکرد بهینه‌سازی

سمیه جنت رستمی

رعایت سه اصل اساسی بهره وری، عدالت و پایداری در تخصیص منابع آب ضروری است. اما، معمولاً برقراری عدالت در تخصیص آب کمتر مورد توجه قرار می گیرد. ناحیه آبیاری فومنات با 5 واحد عمرانی، یکی از نواحی سه گانه شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود است که بیش از 90 درصد وسعت اراضی این ناحیه مربوط به اراضی شالیزاری است. با توجه به اینکه، آب نقش مهمی در شالیزارهای برنج دارد، عدم توزیع یکنواخت منابع آب موجود در کل ناحیه آبیاری در فصول کشت برنج سبب بروز کمبود آب آبیاری و خسارت های زیادی در بعضی از اراضی ناحیه آبیاری خواهد شد. در این مطالعه، با توجه به منابع آب مشترک بین واحدهای عمرانی واقع در ناحیه آبیاری فومنات، عدالت در میزان برداشت از آب زیرزمینی و آب دریافتی از کانال شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود بین واحدهای عمرانی با استفاده از معیار ضریب جینی ارزیابی شد. به این ترتیب، یک مدل بهینه سازی تخصیص آب با دو هدف حداکثر کردن عدالت در تخصیص آب زیرزمینی و آب کانال با توجه به رعایت حداقل سود اقتصادی در واحدهای عمرانی توسعه یافت. نتایج نشان داد که در حالت بهینه، میزان عدالت تخصیص منابع آب زیرزمینی و آب کانال در مقایسه با وضعیت موجود به ترتیب 46/3 و 43/7 درصد افزایش یافت. همچنین ارزیابی تخصیص بهینه منابع آب موجود نشان می دهد که مقادیر برداشت از آب زیرزمینی و آب دریافتی از کانال به صورت متعادل بین واحدهای عمرانی توزیع می شود.

بررسی دقت و کاربرد مدل USLE در تخمین فرسایش خاک مناطق کوهستانی مرتفع (مطالعه موردی فلات تبت)

آرتمیس معتمدی

برای تخمین میزان فرسایش سالانه خاک در نقاط مختلف دنیا از روش های تجربی و عددی گوناگونی استفاده می شود که دقت هر یک به پارامترهای مورد استفاده در آنها بستگی دارد. یکی از پرکاربردترین این روش ها، روش USLE است که استفاده فراوانی در تخمین میزان رسوب متوسط سالانه ورقه ای و شیاری حوضه دارد. در این معادله اکثر پارامترهای مؤثر در فرسایش شامل پوشش گیاهی، شیب حوضه، بارش، جنس خاک و عامل حفاظت خاک لحاظ شده اما در این تحقیق نشان داده شده است که این معادله در مناطق کوهستانی پوشیده شده از سنگ و برف دارای دقت پایینی است. بدین منظور قسمتی از فلات تبت در کشور چین که نتایج مشاهده ای آن در دسترس بوده، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است و نقشه های توپوگرافی، NDVI، خاکشناسی، متوسط بارندگی ماهانه و سالانه 30 سال اخیر منطقه جمع آوری و درنهایت تحلیل شد. به منظور افزایش دقت مدل سازی، ضریب پوشش گیاهی با روش های مختلف تفسیر نقشه های NDVI با دقت بالا استخراج شدند و کلیه متغیرها و عوامل دخیل در فرسایش و هدررفت خاک با توجه به معادله USLE در بستر ArcGIS محاسبه شد. نتایج نهایی مدل سازی نشان داد که روش USLE مقدار برآورد فرسایش خاک منطقه را بیشتر از نتایج سایر پژوهشگران چینی که بازدید میدانی از منطقه داشته اند، نشان می دهد که علت این خطا، وجود مناطق وسیع پوشیده شده از برف و گلسنگ در منطقه است که اگرچه فرسایش ناچیزی دارند ولی نقشه های NDVI قادر به تحلیل آن نیست. نتایج تحلیل نقشه های NDVI نشان می دهد که معادلات فو و پتیل – شرما مناسب برآورد رسوب در مناطق کوهستانی نیستند و سایر معادلات مانند لین، ژو و دوریگون، چنانچه قرار است در مناطق با ارتفاع بیش از 5500 متر مورد استفاده قرار گیرند بایستی با اعمال ضریب 0/2 در پارامتر C تعدیل شوند تا نتایج مدل سازی، مشابهت بیشتری با واقعیت داشته باشد.

ارزیابی مدل‌های تجربی و هوش مصنوعی در برآورد تبخیر- تعرق مرجع (مطالعه موردی: ایستگاه بروجرد)

مهری سعیدی نیا

فائوپنمن مانتیث روشی مبنا، برای برآورد تبخیر- تعرق مرجع است. در خیلی از موارد دسترسی به همه اطلاعات مورد نیاز، مشکل است، لذا جایگزینی مدل های با ورودی های اولیه کم و دقت مناسب ضرورت می یابد. هدف از این پژوهش بررسی قابلیت مدل های تجربی، برنامه ریزی بیان ژن، رگرسیون گام به گام و شبکه بیزین در برآورد تبخیر- تعرق مرجع است. برای اطلاعات ورودی مدل از اطلاعات روزانه ایستگاه سینوپتیک بروجرد در بازه زمانی 1396- 1375 استفاده شد. بر اساس همبستگی بین پارامترهای ورودی و خروجی، شش الگوی ورودی برای مدل سازی تعیین شد. نتایج نشان داد از بین مدل های تجربی، مدل کیمبرلی پنمن دارای عملکرد بهتری است. برنامه ریزی بیان ژن با الگوی چهارم و عملگرهای پیش فرض مدل، دارای 0/98R²= و 9/0 RMSE=، شبکه بیزین با الگوی ششم، دارای 0/91 R²= و 01/1 RMSE= و رگرسیون گام به گام با الگوی ششم دارای 0/91R²= و 9/0 RMSE= در مرحله آموزش دقیق ترین الگوها هستند. مقایسه عملکرد مدل ها حاکی از برتری مدل برنامه ریزی بیان ژن نسبت به بقیه مدل ها بود به طوری که دارای متوسط قدر مطلق خطای نسبی (AARE) به میزان 0/12 و نسبت میانگین (MR) به میزان 0/94 بود. نتایج به دست آمده نشان داد که برنامه ریزی بیان ژن دارای توانایی قابل قبولی در تخمین تبخیر- تعرق مرجع تحت شرایط آب وهوایی بروجرد بوده و و می تواند به عنوان یک مدل مناسب ارائه شود.

ارائه یک رویکرد در تعیین عوامل مؤثر در مدیریت بحران با تأکید بر رواناب‌ها

حسین افشاری

کمبود و محدودیت تأمین منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک، شناسایی منابع جایگزین و بهره برداری مجدد از آن با رعایت ملاحظات زیست محیطی را ضروری ساخته است. ایده استفاده از رواناب ها یک فلسفه و رویکرد مدیریتی تطبیقی به منظور متعادل کردن اقدامات برای ارائه پایدار خدمات آب و مدیریت خطرات مربوط به شرایط بحرانی است. تحقیق حاضر به منظور طراحی مدل مناسب مدیریت منابع آبی با رویکرد مدیریت بحران انجام پذیرفته است. در این مطالعه برای تعیین شاخص ها و ابعاد مدل مدیریت منابع آبی با رویکرد مدیریت بحران از روش دلفی بر اساس مراحل سه گانه اشمیت و همکاران استفاده شد. برای انجام این پژوهش، پس از تعیین تخصص های مورد نیاز، اعضای پانل دلفی در سه مرحله و با استفاده از روش های نمونه گیری تصادفی، شناسایی و انتخاب شدند. جامعه آماری تحقیق را در مرحله دلفی اساتید دانشگاه با تخصص منابع آب و آبخیزداری و کارشناسان پدافند غیرعامل سازمان آب تشکیل دادند. در ابتدا اعضای پانل بر اساس استنباط خود از مدل، گویه هایی را مشخص کردند و بعد از حذف موارد تکراری تعداد 43 نوع گویه باقی ماند. از بین 43 گویه باقی مانده، گویه های با ضریب اهمیت ضعیف و متوسط حذف شدند و در نهایت 36 گویه در تحلیل ماندند. مدل نهایی مدیریت منابع آبی با رویکرد مدیریت بحران بر اساس نظر خبرگان با گویه مورد تأیید قرار گرفت. بر اساس یافته های تحقیق، گویه "طراحی سیستم های جمع آوری آب باران و تعبیه مخازن در بخش های مختلف شهر و مخازن منتهی به پشت بام هر خانه برای استفاده در شرایط بحرانی و اخلال در سیستم آبرسانی سراسری" با میانگین 4/94 در رتبه اول، و گویه "وجود حسگرها در قسمت های مختلف تونل های تأسیساتی عبور لوله های آب" با میانگین 2/10 در رتبه سی و سوم قرار گرفتند. درنهایت گویه های مشخص شده توسط پنل اعضای دلفی در زمینه مدیریت منابع آب در شرایط بحرانی، در چهار شاخص کلی مقاوم سازی، ایمنی، فرهنگ سازی و برنامه ریزی طبقه بندی شد. به طور کلی لازم است تا مسئولین منابع آب شهری و همچنین مدیریت بحران در جهت آمادگی برای شرایط بحران و همچنین استفاده صحیح، اصولی و علمی از منابع آبی موجود استحصال و ذخیره آب باران و رواناب ها را به منظور استفاده در شرایط بحرانی و اخلال در سیستم آبرسانی سراسری را مدنظر قرار دهند.

تأثیر شرایط تغییر آب و هوا بر شاخص‌های اقلیمی- زراعی رشد گندم در یک منطقه خشک، مطالعه موردی استان اصفهان، ایران

حمیدرضا عشقی زاده

در سطح جهانی تغییرات آب و هوایی، موضوع پذیرفته شده بسیار مهمی است ولی تأثیرات منفی آن در مناطق خشک و نیمه خشک مثل ایران بسیار شدید خواهد بود. لذا در این مطالعه، به بررسی دو سناریوی اقلیمی شامل 8/5- RCP (سناریوی بحرانی) و 4/5- RCP (سناریوی متوسط) در سال های 2020، 2030 و 2040 و تأثیر آن بر تغییرات دما در دوره رشد گندم در 5 شهرستان استان اصفهان شامل: اصفهان، نجف آباد، چادگان، برخوار و میمه پرداخته شد. بررسی تغییرات دما در طول دوره رشد گندم طی دهه های آتی نشان داد که شهرستان های برخوار، اصفهان، نجف آباد، چادگان و میمه به ترتیب تعداد روز بیشتری با دمای بالاتر از 30 درجه سلسیوس را در سال های 2020، 2030 و 2040 نسبت به میانگین دو سال اخیر (18-2017) تجربه خواهند کرد. همچنین در مقایسه با شرایط کنونی بیشترین درصد تغییرات از نظر تعداد روزهای با دمای بالاتر از 30 درجه سلسیوس در شرایط اقلیمی آینده (2020، 2030 و 2040)، به ترتیب در شهرهای برخوار، میمه، چادگان، نجف آباد و اصفهان مشاهده شد. دامنه درصد تغییرات تعداد روزهای بالاتر از 30 درجه سلسیوس در شرایط اقلیمی آینده نسبت به شرایط کنونی، بین 5 درصد (اصفهان) تا 97 درصد (برخوار) متغیر بود. درصد تغییرات در تمام شهرهای مطالعه شده در 8/5-RCP بیشتر از 4/5-RCP بود. در طول دوره رشد گندم، تعداد روزهای با دماهای کمتر از صفر درجه سلسیوس در شهرستان های اصفهان، برخوار و میمه کمتر و در شهرستان های نجف آباد و چادگان بیشتر خواهد بود. مقدار تبخیر- تعرق در طول دوره رشد گندم نیز در دهه های آتی افزایش خواهد یافت. بنابراین تدوین و کاربرد استراتژی های سازگاری برای هر شهرستان به منظور تضمین تولید گندم در منطقه حائز اهمیت است.

ارزیابی چند عصاره‌گیر برای تعیین آهن قابل استفاده ذرت (Zea mays L.) و حد بحرانی آن در تعدادی از خاک‌های آهکی

حمیدرضا متقیان

آهن عنصر کم مصرف ضروری برای گیاهان است و معمولاً کمبود آن در خاک های آهکی گزارش می شود. انتخاب عصاره گیر مناسب برای تعیین مقدار آهن قابل استفاده و حد بحرانی آن در خاک های آهکی به نوع گیاه و خاک بستگی دارد. هدف این پژوهش، ارزیابی چند عصاره گیر شیمیایی در برآورد آهن قابل استفاده ذرت و حد بحرانی آن در خاک های آهکی استان چهارمحال و بختیاری بود. مقدار آهن قابل استفاده با روش های DTPA-TEA، AB-DTPA، کلرید کلسیم 0/01 مولار، مهلیچ 2 و مهلیچ 3 تعیین شد. در پایان دوره کشت، ذرت برداشت و وزن خشک، غلظت آهن در گیاه و مقدار جذب آهن توسط ذرت تعیین شد. آهن عصاره گیری شده با همه عصاره گیرهای مورد استفاده با شاخص های ذرت همبستگی معنی داری داشتند. بیشترین ضریب همبستگی بین شاخص های ذرت و مقدار آهن عصاره گیری شده با روش های DTPA-TEA (0/94 - 0/32) و AB-DTPA (0/96 - 0/43) به دست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد که روش های DTPA-TEA و AB-DTPA مناسب ترین عصاره گیرهای برآورد کننده آهن قابل استفاده خاک برای ذرت در این خاک های آهکی بودند و حد بحرانی آهن با استفاده از این دو عصاره گیر به ترتیب 2/81 و 3/67 میلی گرم بر کیلوگرم به دست آمد.