علوم آب و خاک

مدیریت تلفیقی آب و کود نیتروژن در مزارع نیشکر دارای سیستم‌های زهکشی زیرزمینی با استفاده از مدل‌سازی با رویکرد پویایی سیستم

جهانگیر عابدی کوپایی

در مزارعی که زهکش¬های زیرزمینی در عمق زیاد نصب شده¬اند نظیر کشت و صنعت¬های خوزستان، با مدیریت آب و کود در سطح مزرعه می¬توان، کارایی مصرف آب را افزایش و همچنین حجم زه¬آب خروجی و تلفات کودی و سایر آلاینده¬ها را کاهش داد. در این پژوهش از یک مدل جامع شبیه¬سازی چرخه آب و دینامیک نیتروژن در زمین¬های کشاورزی تحت پوشش سیستم¬های زهکشی با استفاده از رویکرد پویایی سیستم، برای شبیه¬سازی سناریوهای مختلف مدیریت آب آبیاری و کود استفاده شد. به منظور کاهش آب مصرفی و کاهش تلفات کود اوره در یکی از مزارع کشت و صنعت امام خمینی، پنج سناریوی مختلف مدل¬سازی شامل چهار سناریوی مدیریت آب آبیاری به میزان 5، 10، 15 و 20 درصد کاهش در مقدار آب آبیاری (I1، I2، I3 و I4) نسبت به وضعیت موجود آبیاری در این کشت و صنعت (I0)، و یک سناریوی مدیریت توأم آب و کود (20 درصد کاهش مقدار آب آبیاری و 210 کیلوگرم بر هکتار کود اوره، I4F) برای شبیه¬سازی و مقایسه حجم زه¬آب تولیدی، تلفات نیترات و آمونیوم توسط سیستم زهکشی و میزان نیتروژن باقیمانده در خاک اجرا شد. نتایج مدل¬سازی نشان داد که سناریو I4F، باعث کاهش شدت زهکشی تجمعی، تلفات تجمعی نیترات و آمونیوم زه آب، مجموع تلفات تجمعی نیترات و آمونیوم زه آب و تلفات تجمعی نیترات¬زدایی به ترتیب برابر با 31، 70، 71، 70، و 85 درصد می¬شود که علاوه بر آن¬که باعث صرفه¬جویی در آب و کود مصرفی می¬شود، باعث کاهش مؤثر در آلودگی محیط زیست می¬شود. بنابراین، سناریوی I4F (آبیاری به مقدار 2656 میلی¬متر برای شش ماه و 210 کیلوگرم بر هکتار کود اوره) برای نیشکر در کشت و صنعت نیشکر امام خمینی توصیه می¬شود.

الگوی تغییرات زمانی تولید رواناب و فرسایش شیاری در خاک‌‌ها و درجات مختلف شیب

علی رضا واعظی

این پژوهش با هدف بررسی تغییرات زمانی تولید رواناب و فرسایش شیاری در خاک های با بافت مختلف تحت شیب های متفاوت انجام شد. بدین منظور یک مطالعه آزمایشگاهی در سه کلاس بافت خاک (لوم، لوم¬رسی و لوم رسی شنی) و چهار درجه شیب (5، 10، 15 و 20 درصد) در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. تولید رواناب و فرسایش شیاری با استفاده از جریان شبیه سازی شده با دبی ثابت 0/5 لیتر بر دقیقه در فلومی به ابعاد 0/32 متر در 4 متر طی 30 دقیقه اندازه¬گیری شد. نتایج نشان داد که تولید رواناب و فرسایش شیاری، تحت تأثیر بافت خاک، درجه شیب و برهمکنش بین آن دو است (0/001 > P). در هر سه خاک و هر چهار درجه شیب، رابطه مثبت معنی دار بین فرسایش شیاری و رواناب وجود داشت و قوی ترین رابطه در خاک لوم (0/86=R2) و در شیب 15 درصد بود (0/94=R2). تولید رواناب و فرسایش شیاری طی زمان در خاک¬ها و شیب¬ها دچار تغییر شد. زمان 10 دقیقه، زمان اوج وقوع رواناب و فرسایش شیاری بود. برخلاف رواناب، الگوی افزایش فرسایش شیاری طی زمان، نامنظم و تدریجی بود و تحت تأثیر موجودیت ذرات قابل انتقال خاک قرار داشت. در خاک لوم¬رسی به¬دلیل ناپایداری ساختمان و موجودیت ذرات ریز، بخش عمده ذرات حساس در همان زمان های آغازین منتقل شدند و با گذشت زمان، فرسایش شیاری به الگوی ثابتی رسید. این پژوهش نشان داد که الگوی تغییرات زمانی تولید رواناب و فرسایش شیاری تحت تأثیر نوع خاک (بافت و ساختمان) و شیب سطح قرار می گیرند

برهمکنش بیوچارهای باگاس نیشکر و شوری بر قابلیت استفاده و توزیع شکل‌های کادمیم در خاک آهکی لوم‌رسی

حمیدرضا متقیان

.آلودگی محیط زیست به وسیله فلزات دارای پتانسیل سمیت به¬ویژه کادمیم، یکی از مسائل مهم محیط زیست به¬شمار می آید. همچنین شورشدن خاک ها به دلیل کاهش کیفیت آب آبیاری از تنش هایی است که گیاهان با آن روبرو می شوند. بنابراین، به¬منظور بررسی اثر بیوچارهای باگاس نیشکر بر قابلیت استفاده و شکل های کادمیم در خاک آلوده (15 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیم) و شور، آزمایشی به¬صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی شامل فاکتور بیوچار دارای سطوح شاهد، 1 درصد (وزنی- وزنی) باگاس، 1 درصد (وزنی- وزنی) بیوچار 400 درجه سلسیوس، 1 درصد (وزنی- وزنی) بیوچار 600 درجه سلسیوس و فاکتور شوری شامل شاهد، 20 و 40 میلی مول کلرید سدیم در کیلوگرم خاک در 3 تکرار انجام گرفت. مقدار کادمیم قابل استفاده با روش DTPA-TEA و شکل¬های کادمیم با روش عصاره¬گیری تسیر و همکاران (1979) تعیین شد. نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار و شوری تأثیری بر pH خاک نداشتند (0/05P). برهمکنش بیوچار و شوری بر کادمیم عصاره گیری شده با DTPA-TEA و شکل های کادمیم معنی دار نبود (0/05P)؛ درحالی که در خاک های شور نسبت به شاهد افزایش یافت (0/005>P). تیمار خاک با بیوچار تهیه¬شده در دمای 600 درجه سلسیوس موجب کاهش (0/05>P) کادمیم تبادلی (23/8%) و افزایش (0/05>P) کادمیم پیوندشده با اکسیدهای آهن و منگنز (25/2%) و باقیمانده (15/6%) نسبت به شاهد شد. نتایج نشان داد که شوری اثر معنی¬داری بر شکل¬های کادمیم نداشت (0/05

بررسی منشأ و ریسک سلامت هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای(PAHs) در گرد و غبار خیابانی شهر دزفول

نوید قنواتی

به طور عمده گرد و غبار خیابانی تحت تأثیر آلودگی هیدروکربن¬های آروماتیک چندحلقه ای (PAHs) قرار دارند. PAHs گروهی از آلاینده های آلی هستند که از دو یا چند حلقه بنزنی تشکیل شده و عمدتاً طی احتراق ناقص تولید شده¬اند. PAHs به دلیل خواص سرطان¬زایی و جهش-زایی بالا در انسان توجه گسترده ای را به خود جلب کرده¬اند. بنابراین، هدف از انجام این مطالعه، بررسی منشأ و میزان تأثیر این ترکیبات بر سلامت انسان و محیط زیست بود. تعداد 30 عدد نمونه گرد و غبار از پیاده¬رو خیابان¬های اصلی شهر دزفول برداشت و غلظت PAHs به روش
کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی (GC-MS) تعیین شد. مقدار کل غلظت ترکیبات PAHs در گرد و غبار خیابانی شهر دزفول از 562/85 تا 51447/10 میکروگرم بر کیلوگرم متغیر بود. نسبت ترکیبات سرطان¬زا به کل PAHs در محدوده بین 0/73 تا 0/91 بود. PAHs با وزن مولکولی پایین و وزن مولکولی بالا به ترتیب 12% و 88% از کل PAHs را شامل شد. احتراق سوخت¬های فسیلی و محصولات نفتی و انتشار از وسایل نقلیه و ترافیک مهم ترین منشأ PAHs در شهر دزفول است. میزان خطر ابتلا به سرطان درطول عمر (ILCR) در مسیر بلع برای کودکان بیشتر از بزرگسالان بوده است اما میزان ILCR در مسیر جذب پوستی و تنفس در بزرگسالان بیشتر از کودکان است. مجموع ریسک سرطانی (CR) برای کودکان (10-3×5/77) بیشتر از بزرگسالان (10-3×5/56) است که این امر پتانسیل بالای خطر سرطان¬زایی را در منطقه مورد مطالعه نشان می دهد.

بررسی مزیت نسبی محصولات کشاورزی استان سمنان با محوریت بهره‌وری آب

علیرضا توکلی

با توجه به محدودیت دسترسی به آب، ضرورت دارد مزیت نسبی محصولات زراعی و باغی مناطق مختلف استان سمنان تعیین و محصولاتی که فاقد بهره وری مطلوب هستند، شناسایی و راهکارهای لازم برای بهبود بهره وری آب یا جایگزینی محصولات دارای مزیت نسبی بیشتر با محصولات کم بازده، اندیشیده شود. بر این اساس، شاخص بهره وری فیزیکی و اقتصادی محصولات زراعی و باغی تحت سامانه های آبیاری سطحی مشخص گردید. بر اساس نتایج حاصل از بهره وری اقتصادی ناخالص آب محصولات باغی، پسته با 4869 تومان بر متر مکعب دارای بالاترین بهره وری اقتصادی بود و انگور با 3022 تومان بر متر مکعب (62 درصد پسته) در رتبه دوم قرار گرفت. نتایج حاکی از این است که کمترین میزان بهره وری اقتصادی ناخالص آب برای جو، یونجه و گندم به ترتیب برابر با 379، 399 و 457 تومان بر متر مکعب بدست آمده است. بررسی وضعیت ذرت علوفه ای نشان می‎دهد که سود خالص حاصل از کشت این محصول در سامانه آبیاری سطحی برابر 51/78 میلیون ریال در هکتار و سود خالص آن که در سامانه آبیاری قطره ای نواری (تیپ) برابر 110/87 میلیون ریال است که افزایش 2/14 برابری نسبت به روش آبیاری سطحی (مرسوم) دارد. مزیت نسبی محصولات باغی بالاتر از محصولات زراعی بود و جایگزینی و توسعه باغات به جای برخی زراعت‏ها به عنوان یک راهکار توصیه می شود. علاوه بر این، راهکارهایی که می توان برای بهبود شاخص بهره وری توصیه کرد شامل کاربرد سامانه آبیاری قطره ای نواری (تیپ) برای محصولات زراعی (ذرت علوفه ای، گوجه فرنگی، صیفی جات و سیب زمینی) و کاربرد آبیاری قطره ای (قطره ای معمولی، زیرسطحی و زیرسطحی اصلاح شده مطبق) برای محصولات باغی است. بررسی تجارب عملی کاربرد سامانه آبیاری تیپ برای گندم و جو نشان داد که این روش شاخص بهره وری فیزیکی و اقتصادی را بهبود نبخشیده است که حاکی از عدم مزیت نسبی کشت گندم و جو در استان سمنان حتی با سامانه آبیاری تیپ است.

بررسی تغییرات فصلی ضریب زوال آلودگی رودخانه تالار

کیومرث ابراهیمی

صیانت از کیفیت آب رودخانه¬ها به عنوان در دسترس¬ترین منبع تأمین آب همواره مورد توجه بوده است. در مقاله حاضر توان خودپالایی و تغییرات فصلی ضرایب زوال آلودگی رودخانه تالار بر اساس اندازه¬گیری¬های میدانی پارامترهای DO، BOD، pH، EC، نیترات، فسفر و درجه حرارت در چهار فصل از سال 1397 به همراه شبیه¬سازی و واسنجی آن با کاربرد مدل QUAL2Kw و روش استریتر فلپس مورد مطالعه قرار گرفته است. درضمن، علاوه بر نتایج شبیه¬سازی¬ها و ارائه مقادیر فصلی ضرایب زوال آلودگی، مقادیر داده¬های اندازه¬گیری¬های میدانی نمونه-های آب رودخانه نیز ارائه شده است. بر اساس نتایج، مقدار تغییرات میانگین DO از 5/15 در فصل تابستان تا 7/47 میلی¬گرم در لیتر در فصل بهار و تغییرات میانگین BOD از 1/88 در فصل پاییز تا 7/9 میلی¬گرم در لیتر در فصل تابستان ثبت شد. همچنین، در روش استریتر فلپس کمترین مقدار ضریب زوال از 1/57 یک بر روز در فصل بهار تا 9/63 یک بر روز در فصل پاییز متغیر بوده است. مقادیر ضریب زوال رودخانه تالار با استفاده از مدل QUAL2Kw نیز از 2 در فصل پاییز تا 7/7 یک بر روز در فصل تابستان به ثبت رسید.

بررسی رواناب سطحی رودخانه پلاسجان با استفاده از مدل هیدرولوژیک WetSpa

سعید طغیانی خوراسگانی

در دهه¬های اخیر با توجه به رشد جمعیت جهان و همچنین افزایش مصرف سرانه آب، کمبود آب به معضلی جهانی تبدیل شده است. بنابراین، برنامه ریزی و مدیریت منابع آب با هدف جلوگیری از خطرات احتمالی از قبیل سیلاب و خشکسالی در آینده از جمله اقدامات مهم مدیریت منابع آب است. یکی از اقدامات مهم برای جلوگیری از خطرات احتمالی و پیش¬بینی آینده، مدل¬سازی بارش- رواناب است. این پژوهش با هدف بررسی کارایی مدل هیدرولوژیک WetSpa در برآورد رواناب سطحی در حوضه آبخیز اسکندری که از زیرحوضه های مهم حوضه آبریز زاینده رود می باشد، انجام شد. در این پژوهش از ایستگاه¬های سینوپتیک داران و فریدون¬شهر به منظور جمع¬آوری اطلاعات هواشناسی در حوضه آبخیز اسکندری استفاده شده است. همچنین، به منظور مطالعه جریان رودخانه پلاسجان، از داده¬های روزانه ایستگاه هیدرومتری اسکندری، واقع در خروجی حوضه استفاده شده است. داده¬های اقلیمی به همراه نقشه¬های رقومی ارتفاع، بافت خاک و کاربری اراضی به عنوان ورودی به مدل WetSpa وارد شد. در نهایت به ارزیابی توانایی مدل WetSpa در تخمین رواناب سطحی رودخانه پرداخته شد. برای ارزیابی و واسنجی مدل از دبی مشاهده¬شده در ایستگاه هیدرومتری در خروجی حوضه استفاده شد. واسنجی مدل برای دوره آماری(1992-2000) و اعتبارسنجی آن برای دوره آماری (2001-2004) انجام شد. در دوره واسنجی از روش سعی و خطا برای واسنجی پارامترهای مدل استفاده شد. نتایج شبیه¬سازی تطابق خوبی را بین دبی شبیه¬سازی شده با دبی اندازه¬گیری شده نشان داد. در مطالعه حاضر، در مرحله واسنجی ضریب نش- ساتکلیف برابر 0/73 و در مرحله صحت¬سنجی برابر 0/75 بدست¬آمد که نشان¬دهنده توانایی خوب و قابل قبول مدل، در برآورد رواناب سطحی حوضه مورد مطالعه است.

حداکثرسازی شاخص بهره‌وری اقتصادی آب در کشاورزی با کاربرد سطوح مختلف کم-آبیاری

احمد مهرابی

طراحی الگوی کشت بهینه و تخصیص به موقع منابع آب همراه با کم¬آبیاری از جمله راهکارهای بهینه حداکثرساختن شاخص بهره¬وری اقتصادی از آب است. در این مقاله به بهینه¬سازی همزمان الگوی کشت و تخصیص آب با استفاده از شیوه کم¬آبیاری پرداخته شده است. منطقه مورد مطالعه غرب شبکه آبیاری دشت قزوین و 6 سطح متفاوت درصد کاهش میزان آبیاری نسبت به پتانسیل نیاز آبی ماهانه
(0، 0 تا10، 0 تا20، 0 تا30، 0تا40 و 0 تا50 درصد) در سه سال خشک، نرمال و تر مورد مقایسه قرار گرفت و در هر سال بهترین سناریوی کم¬آبیاری انتخاب و نتایج با الگوی کشت موجود همان سال مقایسه شد. الگوی کشت جدید شامل محصولات اصلی منطقه و اضافه شدن محصول کلزا بود. هدف، رسیدن به حداکثر بهره¬وری اقتصادی آب (سود خالص در واحد حجم آب) با رعایت سقف برداشت ماهانه و سالانه آب¬های سطحی و زیرزمینی بود. نتایج نشان داد که بهترین سناریو در سال خشک حداکثر درصد کاهش میزان آبیاری نسبت به پتانسیل نیاز آبی ماهانه 20 درصد، در سال نرمال آبیاری کامل و در سال تر حداکثر درصد کاهش میزان آبیاری نسبت به پتانسیل نیاز آبی ماهانه 10 درصد می¬باشد. بهبود شاخص بهره¬وری اقتصادی آب برای سال خشک 52/2 درصد، سال نرمال 41/5 درصد و سال تر 19/6 درصد بوده و متوسط درصد تأمین آبیاری سالانه در سال خشک از 64/3 به 91/7 درصد، در سال نرمال از 70/0 به 100 درصد و در سال تر از 77/5 به 97/1 درصد افزایش می¬یابد، همچنین عملکرد نسبی کلیه محصولات به¬ویژه گندم، یونجه و چغندرقند را به مقدارقابل توجهی ارتقا می¬دهد. بنابراین، الگوریتم جستجوی گرانشی، به¬عنوان یک مدل بهینه¬ساز می¬تواند در انتخاب الگوی کشت و تخصیص مناسب منابع آب¬های سطحی و زیرزمینی با لحاظ منافع اقتصادی در مدیریت شبکه¬های آبیاری مدنظر قرار گیرد.

بررسی کیفیت آب‌های زیرزمینی با استفاده از تکنیک‌های آماری چندمتغیره (مطالعه موردی: دشت مراغه- بناب، استان آذربایجان شرقی)

مصطفی امینی

بررسی و تحلیل کیفیت آب¬های زیرزمینی به منظور پایش آلودگی و پی¬بردن به مهم¬ترین آلاینده¬های موجود در آب و شناسایی نقاط با آلودگی بیشتر یکی از زمینه¬های پژوهشی است. هدف از انجام چنین پژوهشی، برنامه¬ریزی برای بهبود کیفیت آب¬های زیرزمینی در مقیاس های زمانی و مکانی مختلف است. اطلاعات آب¬های زیرزمینی دشت مراغه– بناب از 26 حلقه چاه در 10 سال (1392-1382) با 454 برداشت، از سازمان آب منطقه ای استان آذربایجان شرقی تهیه و بوسیله تکنیک¬های آماری چندمتغیره مثل تابع تحلیل تشخیص (DFA) و تحلیل مؤلفه¬های اصلی PCA)) مورد تحلیل قرار گرفته است. متغیرهای مورد تحلیل شامل Mg، Ca، Cation، K، Na، TDS، TH، SAR، EC، Anion، pH، Cl، SO4، CO3 ،HCO3 هستند. نتایج حاصل از تحلیل مؤلفه¬های اصلی نشان داد که متغیرهای Cation، TDS، SAR، EC، Anion، ،Cl، Ca، TH و HCo3 دارای بار عاملی بالایی هستند. بار عاملی بالا نمایان¬گر اثر این متغیرها در کیفیت آب¬های زیرزمینی این منطقه است. نتایج حاصل از تحلیل تشخیص نیز نشان داد که متغیرهای یاد شده توانستند کاربری اراضی و سازندهای زمین¬شناسی را به ترتیب در داده¬های اصلی و داده-های تولید شده با استفاده از توزیع نرمال به ترتیب با قدرت تفکیک¬کنندگی 68/7، 92/2 درصد و 66/5، 89/1 درصد از هم تفکیک کنند. بررسی موقعیت مکانی متغیرها بوسیله تکنیک درون¬یابی در دشت مراغه- بناب نشان داد که متغیرها در پایین دست دشت مراغه– بناب دارای غلظت بیشتری بوده و 20 آبادی و مزارع اطراف آن¬ها در معرض آلودگی شدید آب¬های زیرزمینی هستند.

ارزیابی آلودگی فلزات سنگین گرد و غبار و منشأیابی آنها در اتمسفر منطقه کوهدشت استان لرستان

احمد جلالیان

گرد و غبار هوا یکی از مشکلات زیست¬محیطی در مناطق خشک و نیمه¬خشک دنیا است و در بعضی مناطق تحت تأثیر فعالیت های صنعتی، گرد و غبار هوا آلوده به فلزات سنگین است. در این مطالعه گرد و غبار هوای 10 ایستگاه در منطقه کوهدشت استان لرستان در چهار فصل بهار، تابستان، پاییز و زمستان و همچنین خاک سطحی مجاور آن (در مجموع 40 نمونه گرد و غبار و 10 نمونه خاک سطحی) مورد نمونه برداری قرار گرفت و تجزیه فلزات سنگین روی، سرب، کادمیم، نیکل، مس و منگنز روی آنها انجام شد. نتایج نشان داد که مقدار روی در گرد و غبار بسیار بیشتر از خاک های سطحی منطقه (800 در مقابل 85 میلی گرم بر کیلوگرم) است. شاخص عامل آلودگی گرد و غبار حاکی از آلودگی بسیار زیاد کادمیم و روی، آلودگی قابل توجه نیکل و سرب و عدم آلودگی به مس و منگنز بود. شدت غنی¬شدگی سالیانه عناصر کادمیم (33/9) و روی (24/6) بسیار زیاد، نیکل (11/3) قابل توجه، سرب (6/4) متوسط، منگنز (1) و مس (0/82) کم است. بر اساس نتایج عامل غنی¬شدگی، منشأ عنصر کادمیم، روی و نیکل انسانی، منشأ سرب انسانی و طبیعی توأم و منشأ مس و منگنز طبیعی است.

ارزیابی یکپارچه حوضه آبریز فریزی در قالب چارچوب حسابداری آب با استفاده از مدل SWAT

محمود حسینی

ارزیابی یکپارچه حوضه آبریز در مناطق خشک و نیمه خشک که با تنش شدید آبی مواجه هستند امری حیاتی است. آمار و اطلاعات، بخش اساسی فرآیند تصمیم گیری و حکمرانی آب برای تحقق مدیریت یکپارچه منابع آب در مقیاس حوضه آبریز هستند. برای دستیابی به این هدف، حسابداری آب ابزاری مفید برای سازمان دهی اطلاعات و ارائه آن ها در قالب شاخص های استاندارد است. بنابراین، هدف این پژوهش پیاده سازی چارچوب حسابداری آب پلاس Water Accounting Plus (WA+))) در حوضه آبریز فریزی واقع در استان خراسان رضوی است. در این پژوهش، شاخص های حسابداری آب حوضه آبریز فریزی برای یک دوره 28 ساله (1395-1368) و دو دوره تر (1368-1375) و خشک (1376-1387) با استفاده از مدل SWAT استخراج شدند. شاخص های استخراج¬شده نشان داد که میزان آب قابل مدیریت و سودمندی مصرف (تعریق) در سطح حوضه پایین است و بخش زیادی از سهم آبیاری حوضه از منابع آب زیرزمینی تأمین می شود. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از مدل SWAT، چارچوب WA+ و تحلیل شاخص های حسابداری آب نقش مهمی را در ارزیابی شرایط کشاورزی و هیدرولوژیکی حوضه های آبریز ایفا می کنند. رویکرد پیشنهادشده در این پژوهش، می تواند به مدیران در اتخاذ تصمیمات آگاهانه برای حفظ پایداری حوضه آبریز کمک نماید.

بررسی آزمایشگاهی ضریب آبگذری سرریزهای زیگزاگی مستطیلی متقارن و نامتقارن

امید طیاری

سرریزهای زیگزاگی با افزایش طول تاج در یک محدوده عرضی مشخص، موجب افزایش ظرفیت آبگذری سرریز می شوند. پژوهش حاضر روی یک فلوم آزمایشگاهی به طول 8 متر، عرض 0/6 متر و ارتفاع 0/6 متر انجام شد. بررسی آزمایشگاهی ضریب آبگذری با استفاده از سرریزهای زیگزاگی مستطیلی متقارن و نامتقارن (دوسیکل) انجام گرفت. آنالیز ابعادی به روش باکینگهام نشان داد که ضریب آبگذری (Cd) تابع پارامترهایی مانند نسبت هد هیدرولیکی کل (Ht/P)، نسبت عرض سیکل چپ به راست (WL/WR)، نسبت طول تاج جانبی سرریز (B/W_avg) و فاکتور شکل سرریز (Se) است. نتایج نشان داد که افزایش هد هیدرولیکی باعث کاهش ضریب آبگذری در سرریزهای زیگزاگی متقارن و نامتقارن و نیز سرریز خطی می شود. سرریزهای زیگزاگی نامتقارن با (2/05=WL/WR) در مقایسه با سرریز زیگزاگی متقارن با (1=WL/WR)، عملکرد هیدرولیکی مناسب تری داشت. از نظر کمّی می توان بیان داشت ضریب آبگذری سرریز زیگزاگی با (3/1=B/W_avg) در مقایسه با (2/93=B/W_avg) و(2/76=B/W_avg) به ترتیب در حدود 21 درصد و 94 درصد بیشتر است. ضریب آبگذری سرریزهای زیگزاگی با (2/05=WL/WR) در مقایسه با (1=WL/WR) حدود 10 تا 27 درصد بیشتر است. ضریب آبگذری سرریز خطی نیز در حدود 60 تا 250 درصد در مقایسه با سرریزهای زیگزاگی بیشتر است.

برآورد تبخیر- تعرق واقعی، بهره‌وری تبخیر- تعرق و بازده آبیاری مزارع گندم در سیستم‌های آبیاری سطحی و بارانی با استفاده از سنجش از دور

شاهرخ زند پارسا

در مناطق خشک و نیمه¬خشک، مدیریت منابع آب و بهینه سازی¬مصرف آب در تأمین نیاز آبی از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. به¬منظور بهینه¬سازی مصرف آب در مزرعه باید از میزان تبخیر- تعرق واقعی آگاه بود تا علاوه بر اجتناب از بروز تنش خشکی و کاهش محصول، از مصرف بیش از اندازه آب نیز جلوگیری شود. ازآنجایی که برآورد تبخیر- تعرق واقعی گیاه با استفاده از روش¬های سنتی در مناطق وسیع امکان¬پذیر نیست. بنابراین، استفاده از الگوریتم¬های سنجش از دور برای برآورد آن، دراین مناطق توصیه می¬شود. در این تحقیق،
تبخیر- تعرق واقعی گندم با استفاده از الگوریتم METRIC (الگوریتم تهیه نقشه تبخیر- تعرق با توان تفکیک بالا به همراه واسنجی درونی)، داده های هواشناسی و تصاویر ماهواره Landsat8 در اراضی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز در سال 1396-1395 برآورد شد. در فرایند اجرای مدل متریک، جهت محاسبه مقدار شار گرمای محسوس مزرعه گندم که به تازگی آبیاری شده بود به عنوان پیکسل سرد انتخاب شد و در نهایت مقدار تبخیر- تعرق با استفاده از آن برآورد شد. مقادیر حداکثر تبخیر- تعرق برآورد شده با الگوریتم METRIC با استفاده از مقادیر تهیه شده از مدل واسنجی¬شده AquaCrop با دقت خوبی با NRMSE (ریشه متوسط مربع خطای نرمال شده) برابر 12/0 اعتبارسنجی شد. درنهایت با استفاده از مقادیر برآوردشده تبخیر- تعرق از تکنیک سنجش از دور با مدل متریک، حجم آب آبیاری و مقدار کل محصول اندازه-گیری شده، بهره وری تبخیر-تعرق و بازده آبیاری برای تمام مزارع گندم به وسعت 179 هکتار به ترتیب برابر 0/86 کیلوگرم بر مترمکعب و 75% برآورد شد.

شناسایی منبع و ارزیابی خطر سلامت ترکیبات پلی‌کلره بی‌فنیل (PCBs) در خاک سطحی اطراف مجتمع دفع و پردازش پسماند جامد شهری آرادکوه تهران

بهاره لرستانی

با توجه به نیم عمر و پایداری نسبتاً طولانی مدت آلاینده های آلی دیرپا در محیط و آثار نامطلوب این ترکیبات بر سلامت انسان و محیط، این مطالعه با هدف شناسایی، تعیین مقادیر، منشأ یابی و ارزیابی خطر سلامت ترکیبات پلی کلره بی فنیل (PCBs) در نمونه های خاک سطحی مجاورت مجتمع پردازش و بازیافت آرادکوه تهران در سال 1399 انجام شد. بدین¬منظور، در مجموع 30 نمونه خاک سطحی از 10 ایستگاه نمونه برداری واقع در مجاور مجتمع آرادکوه جمع آوری شد. پس از استخراج آنالیت ها، از روش کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی (GC-MS) برای شناسایی و تعیین محتوی PCBها استفاده شد. نتایج بیانگر شناسایی 15 ترکیب PCB در نمونه ها بود. همچنین، کمینه، بیشینه و میانگین غلظت مجموع PCBها به ترتیب برابر با 269، 434 و 359 میکروگرم در کیلوگرم بود. از طرفی، با توجه به نتایج آزمون تجزیه مؤلفه¬های اصلی (PCA) و همچنین سهم زیاد غلظت همولوگ های سبک از کل غلظت ترکیبات PCB شناسایی شده در نمونه ها، می توان وجود ترکیبات PCB در نمونه ها را احتمالاً با فرایند احتراق ترکیبات حاوی اتم کلر مرتبط دانست. مقادیر فاکتور سرطان زایی ناشی از قرارگرفتن در معرض 105PCB به عنوان تنها ترکیب PCB شناسایی شده در نمونه های خاک واجد عامل هم¬ارزی سمیت (TEF) نشان داد که مواجهه با خاک آلوده، منجر به سرطان زایی متوسط ناشی از ترکیب 105PCB خواهد شد. با توجه به مخاطرات ناشی از ترکیبات PCB، شناسایی، تعیین محتوا، منشأ یابی و نظارت منظم و دوره ای این ترکیبات در محیط های مختلف و تلاش برای کنترل و کاهش آلودگی آنها به منظور حفظ سلامت محیط و شهروندان توصیه می شود.

فراوانی طوفان‌های گرد و غبار در ارتباط با تغییرات اقلیمی در منطقه خشک ایران

رضا مدرس

طوفان های گرد و غبار در مناطق خشک و نیمه خشک آثار زیان¬ باری بر محیط زیست، اقتصاد و سلامت جوامع محلی و جهان می گذارد. این طوفان ها تحت تأثیر متغیرهای اقلیمی و متغیرهای سطح زمین هستند. در این مطالعه، از تعداد رخداد گرد و غبار سالانه در 25 ایستگاه و 5 متغیر اقلیمی از جمله بارندگی، حداکثر سرعت باد، متوسط سرعت باد، حداکثر دمای سالانه و متوسط دمای سالانه در مناطق خشک ایران تا سال 2014 استفاده شد تا تأثیرات تغییرات اقلیمی بر طوفان های گرد و غبار نشان داده شود. ابتدا سری زمانی همبستگی سالانه متغیرهای اقلیمی و گرد و غبار بر مبنای مشاهدات ماهانه محاسبه شد. سپس با استفاده از روش من- کندال روند تغییرات متغیرهای اقلیمی، گرد و غبار و روند همبستگی بین آنها تعیین شد. نتایج نشان داد که تغییرات ضریب همبستگی در طول دوره آماری دارای نوسان بوده و در برخی سال ها این ضریب معنی دار و در برخی سال ها معنی دار نیست و مقادیر آنها برای سرعت باد و دما در بسیاری از ایستگاه ها بین 0/6 تا 0/9 و برای بارندگی بین 0/2- تا 0/6- نیز می رسد، این روند همبستگی در بسیاری از ایستگاه ها با روند تغییرات متغیرهای اقلیمی همسو است که بیانگر هم¬راستایی تغییرات اقلیمی با نوسانات گرد و غبار در منطقه مرکزی ایران است. نتایج نشان داد که سرعت باد و دما تأثیر بیشتری بر نوسانات فراوانی طوفان های گرد و غبار دارند و کاهش بارندگی اثر افزایشی بر گرد و غبار دارد.

ارزیابی عملکرد مدل‌های ANFIS و ANFIS-PSO در برآورد خصوصیات پرش هیدرولیکی

محمود اکبری

در این مطالعه دقت مدل¬های ANFISو ANFIS-PSO در برآورد ویژگی¬های پرش هیدرولیکی شامل نسبت اعماق مزدوج، طول نسبی، طول غلتاب نسبی و افت انرژی نسبی در یک حوضچه آرامش در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی ارزیابی شد. این ویژگی¬ها در حوضچه آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی با 4 شیب معکوس، 4 قطر زبری بستر، 4 ارتفاع پله مثبت انتهایی، 3 عدد فرود و 4 دبی اندازه¬گیری شدند. میانگین پارامترهای آماری NRMSE، CRM و R2 برای برآورد ویژگی¬های پرش هیدرولیکی توسط مدل ANFIS، به ترتیب 0/059، 0/001- و 0/989 بدر این مطالعه دقت مدل¬های ANFISو ANFIS-PSO در برآورد ویژگی¬های پرش هیدرولیکی شامل نسبت اعماق مزدوج، طول نسبی، طول غلتاب نسبی و افت انرژی نسبی در یک حوضچه آرامش در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی ارزیابی شد. این ویژگی¬ها در حوضچه آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی با 4 شیب معکوس، 4 قطر زبری بستر، 4 ارتفاع پله مثبت انتهایی، 3 عدد فرود و 4 دبی اندازه¬گیری شدند. میانگین پارامترهای آماری NRMSE، CRM و R2 برای برآورد ویژگی¬های پرش هیدرولیکی توسط مدل ANFIS، به ترتیب 0/059، 0/001- و 0/989 بود. درحالی که مقادیر میانگین پارامترهای یادشده برای مدل ANFIS-PSO به ترتیب 0/185، 0/002 و 0/957 بود. نتایج حاصل نشان داد که این مدل¬ها قادرند ویژگی¬های پرش هیدرولیکی را با دقت بسیار زیاد برآورد نمایند. البته مدل ANFIS در برآورد نسبت اعماق مزدوج، طول پرش نسبی ، طول غلتاب نسبی و افت انرژی نسبی نسبت به مدل ANFIS-PSO اندکی دارای دقت بیشتری بود.ود. درحالی که مقادیر میانگین پارامترهای یادشده برای مدل ANFIS-PSO به ترتیب 0/185، 0/002 و 0/957 بود. نتایج حاصل نشان داد که این مدل¬ها قادرند ویژگی¬های پرش هیدرولیکی را با دقت بسیار زیاد برآورد نمایند. البته مدل ANFIS در برآورد نسبت اعماق مزدوج، طول پرش نسبی ، طول غلتاب نسبی و افت انرژی نسبی نسبت به مدل ANFIS-PSO اندکی دارای دقت بیشتری بود.

بررسی تأثیر بهسازی میکروبی در کاهش فرسایش‌پذیری بادی خاک‌های منطقه بیابانی سگزی اصفهان

مسعود میرمحمدصادقی

بیابان¬زایی در سال¬های اخیر به یکی از اصلی¬ترین معضلات جوامع ساکن در مجاورت مناطق بیابانی تبدیل شده است. یکی از روش¬هایی که در سال¬های اخیر برای بهسازی خاک این مناطق مورد توجه قرار گرفته و به سرعت در حال گسترش در زمینه علوم مکانیک خاک می باشد، روش بهسازی میکروبی کربنات کلسیم (MICP) است. به کمک این فرآیند می توان با استفاده از میکروارگانیسم های موجود در خاک و استفاده از اوره و کلرید کلسیم، خاک را تثبیت نموده و پارامترهای مهندسی آن را ارتقا داد. بر این اساس به تازگی تلاش¬هایی برای استفاده از این روش صورت گرفته که در آن با ایجاد یک لایه سطحی مقاوم بر روی ماسه از بلندشدن دانه های گرد و غبار ممانعت می نماید. در مطالعه حاضر سعی شده با بررسی این روش، تأثیر شرایط محیطی موجود در بیابان¬ها از قبیل درجه دما و طوفان¬های ماسه ای بر روی خاک تثبیت¬شده به روش میکروبی بررسی شود. از این¬رو نمونه¬های بهسازی¬شده تحت دماهای متوسط و بیشینه منطقه قرار گرفته که بر این اساس با افزایش دما میزان مقاومت لایه سطحی بیشتر گردید. این افزایش مقاومت تا دما 24 درجه با شیب زیاد ادامه داشته ولی از دمای 24 درجه به بعد این شیب کاهش می یابد. همچنین، شرایط طوفان ماسه¬ای منطقه با استفاده از بارش ماسه¬ای سه سایز مختلف دانه (ریز، متوسط و درشت) در داخل تونل باد شبیه¬سازی شد. نتایج این آزمایش¬ها نشان داد که در سرعت¬های باد 7 و 11 متربرثانیه خاک تثبیت شده امکان تحمل شرایط محیطی را به خوبی داشته ولی با افزایش سرعت باد به 14 متربرثانیه و همچنین افزایش سایز دانه¬ها به درشت¬دانه، لایه مقاوم سطحی دچار سایش و خرابی شده که افزایش فرسایش بادی خاک را نیز به دنبال دارد.

طبقه‌بندی شکل آبشستگی سد‌‌‌های خاکی همگن- چسبنده ناشی از روگذری جریان

سعید صالحی

پژوهش حاضر برای بررسی آزمایشگاهی مکانیزم شکست سد خاکی ناشی از اثر میزان شیب بالادست و پایین¬دست بدنه سد، طرح ریزی شده است. با توجه به اینکه شیب وجه پایین¬دست این نوع سد‏ تأثیر زیادی بر زمان و نحوه‏ی خرابی دارد، بدین¬منظور 8 مدل از سد خاکی با شیب های متفاوت بالادست و پایین¬دست (1:1 و 2:1) برای دو نوع خاک (خاک Sc) ساخته شد. زمان تخریب سد و نحوه آن برای دبی های سیلابی مورد نظر بررسی شد. نتایج نشان داد که شیب بالادست سد خاکی به مراتب تأثیر کمتری نسبت به شیب پایین¬دست بر روند آبشستگی حاصل از پدیده روگذری دارد. همچنین، با افزایش شیب پایین¬دست بدنه سد خاکی، میزان آبشستگی در شکاف آبشستگی تا ماکزیمم 28 درصد افزایش پیدا می¬کند. همچنین، با استفاده از تکنیک رگرسیون غیر خطی، روابطی برای تخمین میزان دبی خروجی و محل تشکیل آبشار ارائه شد. همچنین، با درنظرگرفتن نحوه شسته¬شدن و تشکیل آبشار درون بدنه سد¬های خاکی چسبنده، دو طرح کلی آبشار بزرگ و سری آبشارها ارائه شد. درنهایت نحوه تشکیل این آبشارها با تنش موجود در زمان شسته¬شدن رسوبات نسبت به تنش برشی مواد سازنده سد مورد بررسی و ارزیابی قرار داده شد و با ارائه محدودیت¬هایی بر پایه تنش برشی، وضعیت تشکیل نوع و الگوی شسته شدن بدنه سد¬های خاکی چسبنده در زمان روگذری تخمین زده شد. درنهایت طرح کلی برای تخمین رفتار آبشستگی در سدهای همگن با خاک چسبنده معرفی شد.

شبیه‌سازی الگوی آبشستگی در مجاورت سرریزهای سنگی با استفاده ماشین آموزش نیرومند خارج از محدوده

سعید شعبانلو

در این مطالعه، عمق حفره آبشستگی در پائین¬دست سرریزهای سنگی با شکل¬های مختلف J، I، U و W توسط یک روش نوین هوش مصنوعی تحت عنوان ماشین آموزش نیرومند خارج از محدوده (ORELM) شبیه¬سازی شد. داده¬های مشاهداتی به دو دسته آموزش (70 درصد) و تست (30 درصد) تقسیم شدند. سپس تابع فعال¬سازی بهینه برای شبیه¬سازی عمق آبشستگی در پائین¬دست سرریزهای سنگی انتخاب شد. در ادامه، با استفاده از پارامترهای ورودی که شامل نسبت طول سازه به عرض کانال (b/B)، عدد فرود تراکمی (Fd)، نسبت اختلاف عمق جریان بالادست و پائین¬دست سازه به ارتفاع سازه (Δy/hst) و فاکتور شکل سازه (φ)، یازده مدل مختلف ORELM برای تخمین عمق آبشستگی توسعه داده شدند. با انجام یک تحلیل حساسیت، مدل برتر و مؤثرترین پارامترهای ورودی شناسایی شدند. مدل برتر مقادیر آبشستگی¬ها را توسط پارامترهای بدون بعد b/B, Fd, Δy/hst شبیه¬سازی کرد. برای این مدل، مقادیر ضریب همبستگی (R)، شاخص عملکرد (VAF)و ضریب نش (NSC) برای مدل برتر در شرایط تست به¬ترتیب مساوی با 0/956، 91/378 و 0/908 بدست آمدند. همچنین، پارامترهای بدون بعد b/B, Δy/hst به¬عنوان مؤثرترین پارامترهای ورودی شناسایی شدند. همچنین، نتایج مدل برتر با مدل ماشین آموزش نیرومند نیز مقایسه شدند که مدل ORELM دقت بیشتری داشت. علاوه بر این، تحلیل عدم قطعیت نشان داد که مدل ORELM مقادیر آبشستگی¬ها را بیشتر از واقعیت تخمین زد. در ادامه، برای مدل برتر، یک تحلیل حساسیت مشتق نسبی (PDSA) اجرا گردید.

مقایسه مدل‌های شبکه عصبی مصنوعی، درخت تصمیم و شبکه بیزی در تحلیل منطقه‌ای سیلاب با استفاده از روش‌های گشتاور خطی و حداکثر درستنمایی در حوزه‌‌های آبخیز کرخه و کارون

مهدی وفاخواه

پیش¬بینی صحیح دبی سیل، برای طراحی سازه های هیدرولیکی، کاهش خطر شکست و به حداقل¬رساندن آسیب های محیط زیستی پایین دست، از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف از انجام این مطالعه، بررسی کاربرد روش های یادگیری ماشین برای تحلیل منطقه ای فراوانی سیلاب است. برای دستیابی به این هدف، 18 پارامتر فیزیوگرافی، اقلیمی، سنگ¬شناسی و کاربری اراضی برای حوضه های بالادست ایستگاه های هیدرومتری حوزه های آبخیز کرخه و کارون (46 ایستگاه با طول آماری 21 سال) درنظر گرفته شد. سپس، بهترین تابع توزیع احتمال با استفاده از آزمون کولموگروف- اسمیرنف در هر ایستگاه برای برآورد دبی سیل با دوره بازگشت 50 سال با استفاده از روش های حداکثر درستنمایی و گشتاورهای خطی تعیین شد. درنهایت، تحلیل منطقه ای فراوانی سیلاب با استفاده از درخت تصمیم، شبکه بیزی و شبکه عصبی مصنوعی انجام شد. نتایج نشان داد که توزیع لوگ پیرسون تیپ 3 در روش حداکثر درستنمایی و توزیع نرمال‏ تعمیم‏یافته در روش گشتاورهای خطی بهترین توزیع احتمالی منطقه ای هستند. بر اساس آزمون گاما، پارامترهای محیط، طول حوضه، عامل شکل و طول جریان اصلی به عنوان بهترین ترکیب ورودی انتخاب شدند. نتایج تحلیل منطقه ای فراوانی سیلاب نشان داد که مدل بیزی با روش گشتاور خطی ((R2=0.7 بهترین برآورد را در مقایسه با روش های دیگر دارد. درخت تصمیم و شبکه عصبی مصنوعی در رده های بعدی قرار داشتند.