علوم آب و خاک

بررسی عملکرد تالاب مصنوعی ترکیبی با بستر پامیس و گیاه وتیور در تصفیه پساب شهری

جهانگیر عابدی کوپایی

یکی از راه های کاهش بار آلودگی پساب استفاده از تالاب مصنوعی است. در این پژوهش عملکرد تالاب مصنوعی ترکیبی با بستر سنگ معدنی پامیس و گیاه وتیور بر روی پساب شهری مورد بررسی قرار گرفته است. تالاب ترکیبی با مشخصات مذکور در حاشیه تصفیه خانه پساب دانشگاه صنعتی اصفهان احداث شد. به منظور بررسی عملکرد تالاب مصنوعی، اثر زمان های ماند سه و شش روز بر راندمان حذف با استفاده از طرح کاملاً تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. در زمان ماند سه روز به طور متوسط در تالاب با جریان عمودی، جریان افقی و تالاب ترکیبی، کلی فرم گوارشی به ترتیب 47/0، 98/3 و99/1 درصد، BOD5 به ترتیب 7/6، 20/9 و 26/9 درصد و CODبه ترتیب 4/6، 40/0 و 42/7 درصد کاهش یافت. همچنین، در زمان ماند شش روز به طور متوسط در تالاب با جریان عمودی، جریان افقی و تالاب ترکیبی، کلی فرم گوارشی به ترتیب 6/61، 3/99 و 8/99 درصد، BOD5 به ترتیب 10/7، 29/9 و 37/4 درصد و COD به ترتیب 16/0، 86/8 و 88/9 درصد کاهش یافت. ترکیب پامیس به عنوان ماده ای متخلخل با قابلیت جذب عناصر و همچنین گیاه وتیور به عنوان یک گیاه توانا در گیاه پالایی عملکرد بسیار مناسبی را در زمان ماند کم نمایش داد.

تغییر شکل‌های معدنی فسفر و فعالیت فسفاتازی خاک شنی پس از غنی شدن با اصلاح‌کننده‌های معدنی، آلی و میکروبی و انکوباسیون دوماهه

رویا زلقی

در این پژوهش اثر برخی میکروارگانیسم های حل کننده فسفات بر شکل های معدنی فسفر در یک خاک شنی تیمارشده با مواد معدنی و آلی، مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار با دو فاکتور میکروارگانیسم (شاهد، انتروباکتر، بریوندوموناس و پریفورموسپورا ایندیکا) و کانی (شاهد، آپاتیت (5 درصد وزنی)، آپاتیت (5 درصد) درکنار زئولیت (3 درصد) و آپاتیت (5 درصد) ‏‎درکنار‎‏ ملاس ‏‏(1 درصد)‏) انجام شد. پس از اعمال تیمارها و 60 روز انکوباسیون، اجزای فسفر معدنی خاک و فعالیت فسفاتاز قلیایی اندازه گیری شد. توزیع فسفر در خاک در شکل های اکتاکلسیم فسفات > آپاتیتی > دی کلسیم فسفات > اولسن > آلومینیوم فسفات > آهن فسفات مشاهده شد و کاربرد آپاتیت سبب افزایش همه شکل های فسفر شد. تیمار آپاتیت- زئولیت بسیار مؤثر بود و هرچند نسبت به کاربرد آپاتیت سبب افزایش معنی دار در فسفر اولسن نشد (که می تواند به دلیل ظرفیت تبادل کاتیونی اندک خاک باشد) اما بر دیگر شکل های فسفر تأثیر معنی دار (p<0.05) داشت و منجر به افزایش شکل دی کلسیم فسفات (%69/2)، کاهش فسفر آپاتیتی (% 34/8) و فسفات آهن (%60/0) شد. کاربرد آپاتیت- ملاس نسبت به کاربرد آپاتیت سبب افزایش معنی دار (p<0.05) دی کلسیم فسفات (%48/9) و اکتاکلسیم فسفات (%29/3) و کاهش معنی دار (p<0.05) فسفر آپاتیتی (%62/1) و فسفر اولسن (%63/9) شد. مایه زنی میکروبی سبب افزایش معنی دار فسفر اولسن و دی کلسیم فسفات و کاهش معنی دار اکتاکلسیم فسفات و فسفر آپاتیتی شد که نشان¬دهنده توانمندی میکروارگانیسم ها برای افزایش قابلیت دسترسی فسفر است. مجموع نتایج نشان دهنده تأثیر بیشتر انتروباکتر و پریفورموسپورا ایندیکا نسبت به بریوندوموناس است. به نظر می رسد میکروارگانیسم ها در حضور مواد اصلاح کننده متفاوت پاسخ های متفاوتی را ابراز می¬کنند، به¬طوری که در تیمارهای آپاتیت و ملاس- آپاتیت فعالیت فسفاتاز قلیایی در پی مایه زنی میکروبی افزایش داشت، درحالی که در تیمار زئولیت- آپاتیت pH کاهش داشته که نشان¬دهنده تولید اسیدهای آلی توسط میکروارگانیسم¬ها است.

تخمین بارندگی کوتاه مدت از بارندگی روزانه با استفاده از یک رابطه ساده تک متغیره

سهیلا فرهادی

یکی از روابط مهمی که در تخمین سیلاب¬ها و دبی رودخانه¬ها با دوره بازگشت های مختلف مورد استفاده قرار می¬گیرد، رابطه شدت- مدت- دوره بازگشت (IDF) است که دقت آن و نحوه محاسبه پارامتر های موجود در آن، وابسته به وجود داده های بارش کوتاه مدت (15، 30، 60، 120 و غیره دقیقه ای) برای یک دوره آماری طولانی (به¬طور مثال 30 ساله) است. متأسفانه در بسیاری از ایستگاه های باران سنجی، چنین داده هایی وجود ندارد و آمار بارندگی¬ها تنها بصورت 24 ساعته در دسترس است. جهت تبدیل حداکثر بارش 24 ساعته به کوتاه مدت در ایران، از روابط تجربی مختلفی استفاده می¬شود که یکی از آنها رابطه سازمان هواشناسی هندوستان (IMD) است که دقت آن در برخی نقاط دنیا پایین است. در این پژوهش، در ابتدا رابطه سازمان هواشناسی هندوستان (IMD) به یک رابطه ساده تک متغیره تبدیل شده و سپس این متغیر برای تعدادی از ایستگاه های باران سنجی که بارش های کوتاه مدت آن نیز در دسترس می¬باشد، بدست آمده است. بدین منظور حداکثر بارش های 3، 6، 12 و 24 ساعته استخراج و سپس با استفاده از رابطه ویبول و گامبل دوره بازگشت های مختلف آنها محاسبه شده است. درنهایت با استفاده از رگرسیون داده های واقعی و محاسباتی، متغیر رابطه تغییریافته IMD محاسبه شده است. نتایج نشان داد که اگرچه توان رابطه هندوستان 0/33 است، اما این متغیر برای ایستگاه های مورد مطالعه متفاوت بوده و دامنه تغییراتی بین 0/28 تا 0/35 دارد. جهت مقایسه نیز، رابطه IDF حوضه کردان بدست آمده و سپس نتیجه آن با مقادیر واقعی و رابطه ای که قهرمان پیشنهاد داده است و کاربرد زیادی هم در ایران دارد، مقایسه شده است. نتایج نهایی نشان داد که رابطه تغییریافته (IMD) با وجود سادگی و اتکای آن تنها به یک پارامتر، نتایج بسیار بهتری نسبت به روابط پیچیده قهرمان بدست می¬دهد که می¬تواند پس از واسنجی با دقت قابل قبولی در حوضه های مختلف ایران مورد استفاده قرار گیرد.

بررسی آستانه فرسایش ‌بادی در پوشش‌های اراضی مختلف و تأثیر خصوصیات خاک بر آن (مطالعه موردی: منطقه نیاتک سیستان)

وحید راهداری

یکی از مهم ترین فرایندهای طبیعی در مناطق خشک و نیمه خشک، فرسایش بادی است. دشت سیستان با اقلیم فرا خشک، یکی از مناطق بادخیز کشور بوده که با توجه به خصوصیات خاک منطقه، پدیده فرسایش بادی از شدت زیادی برخوردار است. این پژوهش با هدف بررسی رابطه بین برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با مقدار آستانه فرسایش بادی در پوشش های مختلف، در قسمتی از ناحیه مرکزی سیستان و در بازه زمانی اردیبهشت و مرداد 1397 انجام شد. به این منظور، با استفاده از نتایج مطالعات میدانی و طبقه بندی تصاویر ماهواره ای، نقشه پوشش اراضی منطقه در پنج طبقه تهیه شد. برای بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، در 50 نقطه در عمق 10 سانتی متری از خاک نمونه برداری و در هر محل آستانه فرسایش بادی، با استفاده از دستگاه تونل باد قابل حمل، تعیین شد. همچنین رابطه میان خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک شامل بافت، رطوبت خاک، وزن مخصوص ظاهری، EC، SAR، ESP، Na+، k+، با میزان سرعت آستانه فرسایش بادی بررسی شد. بر اساس نتایج بدست آمده، بیشترین سرعت آستانه در اراضی با کاربری کشاورزی، برابر 8/2 متر بر ثانیه و کمترین آن، در اراضی تپه ماسه ای برابر 3/8 متر بر ثانیه بود. مقدار سرعت آستانه فرسایش بادی، در اراضی مختلف در مجاورت نواحی ماسه ای، کمتر از میانگین آن پوشش است. همچنین، در منطقه مطالعه در سطح 5 درصد از بین خصوصیات فیزیکی بیشترین اثر معنی دار را بافت خاک و از بین خصوصیات شیمیایی بیشترین تأثیر معنی دار را EC و SAR بر فرسایش-پذیری بادی خاک دارد.

بررسی مدل فیزیکی ترکیبی استحصال آب از جو (آکوا چگال) در شرایط جوی مختلف

موسی حسام

با وجود مشکلات زیاد در زمینه تأمین آب تاکنون مطالعه ای بر روی دستگاه های استحصال آب از جو انجام نشده است. در این پژوهش با هدف بهینه سازی پارامترهای کنترلی، به بررسی مقادیر آب تولید شده از یک مدل فیزیکی طراحی و ساخته شده توسط تیم، شامل دوفاز (جمع کننده تبریدی و جمع کننده اسفنجی)، در شرایط مختلف جوی پرداخته شد. ابتدا تأثیر فیلتر اسفنجی بر میزان آب به دست آمده سپس جهت بدست آوردن شرایط بهینه، پایلوت در شرایط جوی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. در هر کدام از رطوبت و دماهای متفاوت، مکش های بین 450 تا 1400 دور در دقیقه اعمال شد. در تمام حالات دمای دستگاه در حالت های 2، 4 و 6 درجه زیر نقطه شبنم مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد فیلتر اسفنجی تا 15 درصد (نسبت به حالت بدون اسفنج) باعث افزایش تولید آب می شود. اواپراتور اول بیش از اواپراتور دوم آب تولید می¬کند. مکش بهینه هوا به داخل دستگاه به مقادیر رطوبت نسبی و دما بستگی دارد. برای اواپراتور اول و دوم به ترتیب دماهای 4 و 6 درجه زیر نقطه شبنم بهینه هستند. با افزایش رطوبت مطلق هوا، سرعت مکش بهینه افزایش یافت. سرعت جریان هوا، تعداد جمع کننده، اختلاف دما با نقطه شبنم و سطوح جذب کننده، در مقدار آب به دست آمده تأثیر گذار بودند. باتوجه به بررسی کیفی، آب به دست آمده دارای کیفیت مطلوب جهت کاربرد در اغلب مصارف حساس است.

ارائه روش بهینه‌سازی دومرحله‌ای ضریب زبری مانینگ بر مبنای اصلاح روش USDA-NRCS برای ارزیابی آبیاری کرتی

بیتا مروج الاحکامی

پژوهش حاضر به منظور ارائه روشی دقیق و سریع برای تخمین نفوذ از طریق بهینه سازی ضریب زبری مانینگ در آبیاری کرتی انجام شد. روش بهینه سازی دو مرحله ای ضریب زبری مانینگ با توسعه مدل شبیه سازی zimod و با استفاده از روش های گروه نفوذ اولیه USDA-NRCS (نفوذ مبتنی بر خصوصیات خاک) و گروه نفوذ اصلاح¬شده (نفوذ مبتنی بر خصوصیات خاک و دبی جریان ورودی) ارائه شد. ارزیابی نتایج مدل با توجه به پیشروی، پسروی و ذخیره سطحی مشاهده شده در مزرعه نشان داد خطای نسبی برآورد حجم ذخیره سطحی با اصلاح روش گروه نفوذ اولیه بین 38 تا 50 درصد کاهش یافت. خطای جذر میانگین مربعات نرمال¬شده (NRMSE) برای برآورد پیشروی در روش گروه نفوذ اولیه بین 0/22 تا 0/85 بود و در روش گروه نفوذ اصلاح¬شده بین 0/9 تا 0/5 بود. NRMSE برآورد پسروی در روش گروه نفوذ اولیه بین0/13 تا 0/75 و در روش گروه نفوذ اصلاح¬شده بین 09/0 تا 19/0 بود. روش ارائه¬شده مبتنی بر اصلاح روش گروه نفوذ ضمن افزایش دقت برآورد نفوذ نسبت به روش گروه نفوذ اولیه با صرف زمان به مراتب کمتر نسبت به روش های بهینه سازی کامل پارامترهای نفوذ و ضریب زبری مانینگ، قادر به ارزیابی قابل قبول آبیاری کرتی است.

تأثیر زاویه، ارتفاع پایه نگهدارنده و قطر خطوط لوله بر حداکثر گودال آبشستگی

مجتبی صانعی

آبشستگی زیر لوله های انتقال گاز، نفت و آب خطر خمیدگی لوله و شکستن آن را به دنبال دارد. این پدیده می تواند به محیط زیست و صنعت نفت و گاز آسیب های فراوانی وارد کند. در ایﻦ پژوهش تأثیر تغییرات قطر، فاصله از کف و زاویه قرارگیری لوله های انتقال بر میزان کاهش عمق آبشستگی زیر لوله های مستغرق در بستر رسوبات چسبنده بصورت آزمایشگاهی بررسی شده است. آزﻣﺎیﺶﻫﺎ برای ﺣﺎﻟﺖ آﺑﺸﺴﺘﮕﯽ زیﺮ ﻟﻮﻟﻪ ﺑﺎ زاویﻪ ﺑﺮﺧـﻮرد صفر، 15 و 30 درﺟﻪ و در 3 ﻣﻮﻗﻌﯿـﺖ روی ﺑﺴـﺘﺮ، ﻓﺎﺻـﻠﻪ D/2 و D/4 از ﺑﺴﺘﺮ انجام شد. همچنین، در اﻧﺠﺎم آزﻣﺎیﺶﻫﺎ از سه قطر 10، 20 و 40 میلی متر اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻧﺘﺎیﺞ این مطالعه ﻧﺸـﺎن داد، زاویﻪ ﺑﺮﺧﻮرد ﺟﺮیﺎن روی ﻣﮑﺎن ﻗﺮارﮔﯿﺮی ﺑﯿﺸﯿﻨﻪ ﻋﻤﻖ آﺑﺸﺴﺘﮕﯽ و ﻧﺤﻮه ﻋﻤﻠﮑـﺮد ﮔﺮداﺑـﻪﻫـﺎ ﻣـﺆﺛﺮ است، به طوری¬که با افزایش زاویه، عمق آبشستگی زیر خط لوله کاهش می یابد و به ازای افزایش ﻓﺎﺻــﻠﻪ ﺑــﯿﻦ ﻟﻮﻟــﻪ و ﺑﺴــﺘﺮ، میزان آبشستگی به صورت معنی¬داری تا میزان 18 درصد، کاهش ﭘﯿــﺪا ﮐﻨــﺪ، میزان آﺑﺸﺴﺘﮕﯽ زیﺮ ﻟﻮﻟﻪ ﮐﻤﺘﺮ ﻣﯽﺷﻮد. همچنین مشاهده شد که قطر لوله بر میزان عمق آبشستگی تأثیر دارد و بدلیل تأثیر روی جریان به سمت پایین و جریان های گردابی، هرچه قطر لوله افزایش یابد، عمق آبشستگی نیز افزایش می یابد. درنهایت با استفاده از داده های آزمایشگاهی حداکثر میزان آبشستگی لوله، رابطه ای بر پایه رگرسیون غیر خطی برای تخمین حداکثر میزان آبشستگی ارائه شد

بررسی سیر مدل‌سازی تلفیقی آب ‌سطحی- آب‌ زیرزمینی با استفاده از مدل یکپارچه MODFLOW- SWAT

حسین انصاری

مدل های هیدرولوژیکی ابزاری سودمند در برنامه ریزی منابع آب به شمار می روند، اما عملکرد برخی از آنها در مقیاس منطقه ای رضایت بخش نبوده، چراکه این مدل ها مختص مقیاس مکانی خاصی بوده و از طرفی کمبود داده های ورودی نیز به عنوان یک عامل محدود کننده در مدل سازی عمل می کند. یکی از راه های غلبه بر این محدودیت، استفاده از یک مدل جامع انعطاف پذیر در حوضه های آبریز مختلف است. از آن جا که منابع آب سطحی و زیرزمینی در اکوسیستم های زیست محیطی دارای برهم کنشی پویا بوده و یک سامانه منابع آب ترکیبی را تشکیل می دهند، بنابراین، در این مطالعه کاربرد دو روش کلی به نام مدل های یکپارچه و نواحی جفت شده، جهت تلفیق مدل های آب سطحی و زیرزمینی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی این روش ها نشان داد که تمرکز اصلی در اکثر مطالعات روی دو پارامتر تغذیه و تبخیر و تعرق و تلاش در راستای افزایش دقت مقادیر این دو مؤلفه در شبیه سازی است. نتایج حاصل مبـین ایـن نکتـه است که استفاده همزمان از دو مدل SWAT و MODFLOW برای شناخت شرایط هیدرولوژیکی در یک منطقه به خوبی توانسته است نقایص مرتبط با محدودیت های نیمه تـوزیعی و توزیعی بودن دو مدل را پوشش داده و جریان آب سطحی، زیرزمینی و ارتباط آبخوان- رودخانه را شبیه سازی نماید. این روش می تواند اطلاعات مفیدی را در مورد بیلان آبی حوضه فراهم کرده و به برنامه ریزی دقیق تر منابع آب کمک نماید.

بررسی آشوبناکی و بازسازی فضای فاز دینامیک تبخیر با استفاده از نظریه آشوب (مطالعه موردی: ایستگاه سینوپتیک سمنان)

محمد رضا یزدانی

بررسی رفتار پدیده تبخیر از سطح آب یکی از موارد اساسی در طراحی، بهره¬برداری و مطالعات مربوط به مهندسی آب است. از این-رو، به کارگیری روش¬های نوین همچون نظریه آشوب در هیدرولوژی و منابع آب به دلیل نوآوری و قابلیت های آن به¬تازگی مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که نوسانات تبخیر از سطوح آزاد آب ماهیتی دینامیک و غیرخطی دارند، بنابراین، هدف از این پژوهش، بررسی امکان وجود رفتار آشوبی در تبخیر از سطح آزاد آب در ایستگاه سینوپتیک سمنان در مقیاس¬های زمانی روزانه و ماهانه در سال¬های 97-1374 با استفاده از مفاهیم نظریه آشوب است. میزان تبخیر روزانه، ماهانه و سالانه این ایستگاه سینوپتیک به ترتیب 8/68، 200 و 2600 میلی متر محاسبه شد. برای بازسازی فضای حالت، به دو پارامتر زمان تأخیر و بُعد محاط نیاز است که بدین¬منظور از میانگین اطلاعات متقابل و نزدیکترین همسایگی کاذب برای برآورد این دو پارامتر استفاده شده است. اولین گام جهت مطالعه یک فرآیند با نظریه آشوب، بررسی آشوبناکی آن است که روش بُعد همبستگی از مرسوم ترین روش هاست. ابتدا، بُعد تعبیه (مُحاط) به روش نزدیکترین همسایگی کاذب برابر با 3 محاسبه شد. جهت محاسبه زمان تأخیر، نمودارهای متقابل تبخیر در ایستگاه سمنان در مقیاس¬های مختلف زمانی رسم شد. بر اساس این روش، اولین مینیمم محلی در نمودار به عنوان زمان تأخیر در نظر گرفته می¬شود که برای تبخیر در مقیاس های روزانه و ماهانه به ترتیب 30 و 3 به‏دست آمد. برخلاف روش¬های پیچیده و محاسباتی مرسوم، این نتایج با مشاهده و در حداقل زمان حاصل می شود که به قرار زیر است: داده های ماهانه آشوبی تر از داده های روزانه هستند. پس از محاسبه زمان تأخیر و بازسازی فضای حالت، بُعد محاط و سپس شیب نمودار بُعد همبستگی به ترتیب 8/8 و 9/8 به¬دست آمدند.

بررسی اثر سطوح آبیاری بر عملکرد و بهره‌وری مصرف آب گیاه دارویی نعنا فلفلی تحت تنش شوری

حسین بانژاد

به منظور بررسی اثر تنش های آبی و شوری بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه دارویی نعنا فلفلی آزمایشی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد در سال 98-1397 با 3 تکرار اجرا شد. تیمارهای مورد بررسی در این پژوهش 4 سطح آبیاری (100 (I1)، 85 (I2)، 70 (I3) و 55 درصد ظرفیت زراعی (I4)) و 4 سطح شوری (0/9 (EC1)، 1/9(EC2)، 2/5 (EC3) و 3/4 دسی زیمنس بر متر (EC4)) بود. نتایج نشان داد که کاهش آب به میزان 15، 30 و 45 درصدی ظرفیت زراعی منجر به کاهش در صفات وزن تر اندام هوایی (به ترتیب 15/8، 28/4 و 30/1 درصد)، وزن خشک اندام هوایی (به ترتیب 7/1، 11/5 و 11/5 درصد) و وزن خشک ریشه (به ترتیب 4/6، 9/2 و 9/2 درصد) شد. همچنین، نتایج نشان داد که استفاده از شوری EC2، EC3 و EC4 به ترتیب منجر به کاهش 12/7، 28/5 و 34/0 درصد (وزن تر اندام هوایی)؛ 3/6، 11/6 و 11/6 درصد (وزن خشک اندام هوایی) و 6/7، 12/4 و 14/6 درصد (وزن خشک ریشه) گردید. نتایج نشان داد که اثر توأمان شوری و خشکی منجر به کاهش بهره وری فیزیکی آب شده است، به طوری که بیشترین و کمترین میزان این صفت در گیاه نعنا فلفلی با 3/54 و 2/06 کیلوگرم در متر مکعب در تیمارهای EC1I4 و EC3I1 مشاهده شد. بر اساس نتایج این پژوهش، جهت حصول عملکرد خشک و بهره وری فیزیکی حداکثری آب، استفاده از تیمار EC1I4 توصیه می شود.

مکان‌یابی بهینه پخش‌ سیلاب با استفاده از مدل‌های بنیادی کمّی در منطق فازی (مطالعه‌ی موردی حوزه آبخیز گربایگان)

محمد نهتانی

اساس آمایش سرزمین پهنه بندی ژئومورفولوژیک سطح زمین است که بر مبنای خصوصیات ژئومورفولوژیک یکسان پهنه بندی تعیین می شود. پهنه هایی که از نظر ژئومورفولوژیک همگن هستند، می توانند با یک روش مدیریت شوند. پهنه بندی سطح زمین، تشخیص عوارض زمین به وسیله ویژگی های اساسی سطح مانند ارتفاع، شیب و جهت شیب است. در این مطالعه به منظور تشخیص محدوده های مناسب برای تغذیه مصنوعی در منطقه کوهستانی گهر و دشت گربایگان در استان فارس، از پهنه¬بندی کمّی سطح زمین با استفاده از ضرایب کمّی نسبت به سطح زمین استفاده گردیده است. پهنه بندی سطح زمین به روش کمّی با کمک ضرایب ایوانس- شری به دلیل تعیین و تفکیک دقیق تیپ ها، رخساره ها و عوارض سطحی زمین نقش مهمی در تعیین دقیق ترکاربری اراضی دارد. در این پژوهش از مدل های بنیادی شامل مدل های خطی، دایره ای و واگرا استفاده شده است که این مدل های بنیادی با ابعاد پنجره های نه¬تایی در رتبه درجه دو در نرم افزار متلب به سطح زمین برازش داده و به منظور تعیین میزان برازش این مدل ها از پارامتر مجموع اختلاف مربعات استفاده شده است. علاوه بر این، با استفاده از منطق فازی میزان مناسب¬بودن محدوده مورد مطالعه برای پخش سیلاب در پنج کلاس مختلف طبق¬بندی شد که مناسب¬ترین و نامناسب¬ترین منطقه برای تغذیه به ترتیب امتیاز 20 و 0 دارا هستند. مناسب¬ترین مناطق برای تغذیه مصنوعی در پایین¬دست مخروط¬ها امتیاز 20 دارد و کلاس نامناسب مربوط به دشت¬های پایینی مخروط افکنه¬ها حداقل امتیاز در منطق فازی که معادل صفر است را دارد.

شبیه‌سازی و بهینه‌سازی سودآوری محصولات شبکه آبیاری و زهکشی جفیر (ایثارگران) با روش پویایی سیستم

حامد نوذری

در تحقیق حاضر به کمک روش تحلیل پویایی سیستم مدلی بسط داده شد تا بتواند سودآوری کشت محصولات زراعی شبکه آبیاری و زهکشی جفیر (ایثارگران) واقع در استان خوزستان را شبیه¬سازی و بهینه¬سازی نماید. به¬منظور اعتباریابی نتایج شبیه سازی نسبت منفعت به هزینه، از شاخص های آماری مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، خطای استاندارد (SE)، میانگین خطای اریبی (MBE) و ضریب تبیین (R2) استفاده و مقادیر آنها به ترتیب 0/25، 0/19، 0/005- و 0/96 بدست آمد. سپس به¬منظور تعیین سطح زیر کشت بهینه محصولات زراعی شبکه، با هدف افزایش سودآوری کشت محصولات، الگوی کشت محصولات این شبکه در دو حالت غیر پلکانی و پلکانی در سال های زراعی 1392 الی 1396 تعیین شد. در حالت غیر پلکانی سطح زیر کشت هر محصول زراعی در شبکه از صفر تا 2 برابر وضع موجود تغییر یافت و در حالت پلکانی با توجه به شرایط اجتماعی و فرهنگی ساکنین منطقه، این تغییر به آرامی و در هر سال به میزان 10 درصد وضع موجود بوده است. آنالیز نتایج نشان دهنده موفقیت مدل در بهینه¬سازی و دست یابی به اهداف مورد نظر داشت و مجموع نسبت منفعت به هزینه در همه سال¬ها در هر دو حالت پلکانی و غیر پلکانی افزایش یافت. به¬عنوان نمونه در سال 1396 نسبت به 1395، هزینه های تولید به اندازه 7/1 درصد کاهش و قیمت فروش به اندازه 5/8 درصد افزایش داشت و باعث افزایش میزان منفعت به هزینه در سال 1396 نسبت به سال ماقبل آن شد. نتایج نشان داد مدل حاضر در شبیه¬سازی و بهینه¬سازی شبکه آبیاری، الگوی کشت آن و تعریف سایر سناریوها از دقت خوبی برخوردار است.

پاسخ برخی شاخص‌های زیستی خاک به برهم‌کنش بیوچار باگاس نیشکر و تنش شوری در یک خاک آلوده به کادمیم

ناهید آزادی

بیوچار به عنوان راهکاری کارآمد در بهبود ویژگی های خاک و مدیریت پسماندهای آلی موجب کاهش اثرات تنش های غیرزیستی و افزایش حاصلخیزی خاک می شود. اما، اثر آن بر شاخص های زیستی در خاک های تحت تنش های هم زمان شوری و آلودگی مورد مطالعه قرار نگرفته است. بنابراین، هدف این پژوهش ارزیابی اثر بیوچار باگاس نیشکر بر شاخص های زیستی در یک خاک آلوده به کادمیم در شرایط شور و غیرشور بود. آزمایش به صورت فاکتوریل با 2 فاکتور شوری (شاهد، 20 و 40 میلی مولار سدیم کلرید) و بیوچار باگاس نیشکر (خاک های اصلاح نشده با بهساز آلی، اصلاح شده با باگاس، بیوچار 400 و 600 درجه سلسیوس به میزان یک درصد) در قالب طرح کاملاً تصادفی اجرا شد. نتایج نشان داد که شوری با افزایش 17-12 درصدی حلالیت کادمیم موجب تشدید سمیت آن برای ریزجانداران و کاهش محسوس فراوانی و فعالیت جمعیت میکروبی خاک شد. برعکس، کاربرد بیوچار با کاهش غلظت کادمیم (18-14 درصد)، افزایش کربن آلی (127-89 درصد) و کربن آلی محلول (70-4 درصد) موجب کاهش اثر این تنش ها بر جمعیت میکروبی و فعالیت آنزیمی خاک شد. به طور کلی، این پژوهش نشان داد که کاربرد بیوچار باگاس نیشکر با کاهش غلظت کادمیم قابل دسترس ناشی از شوری خاک موجب تعدیل نسبی اثر متقابل شوری و آلودگی کادمیم بر شاخص های زیستی خاک می شود.

خطر کاویتاسیون در دریچه‌های تحتانی سدها با استفاده از حل عددی نرم‌افزار انسیس

امیر خسروجردی

پژوهش حاضر با هدف محاسبه عدد کاویتاسیون دریچه تحتانی در آبگیر تحتانی سد نسا، به صورت مدل آزمایشگاهی و عددی طرح¬ریزی شده است. مقادیر فشار استاتیک در طول مدل دریچه تحتانی، توسط 22 پیزومتر تعبیه شده، اندازه گیری شد. برای مشخص کردن نقاط و مناطق با ریسک بالای کاویتاسیون، مقطع طولی دریچه تحتانی به سه بلوک تقسیم¬بندی شد. این تقسیم بندی براساس تأثیر پارامترهای هیدرولیکی مؤثر بر پدیده کاویتاسیون معرفی می شود. در بلوک شماره یک، نتایج محاسبه عدد کاویتاسیون نشان داد، این منطقه که در ابتدای جت خروجی سد را در بر می¬گیرد، سطح خطر، "امکان کاویتاسیون" را نشان می دهد. بررسی ها نشان داد، عدد کاویتاسیون در این منطقه وابسته به ارتفاع آب در کانال بالادست است. برای منطقه شماره دو، نتایج نشان داد، به¬ازای نسبت موقعیت درنظر گرفته شده به کل طول دریچه تحتانی و در محدود 0/44 و0/9 مقادیر کاویتاسیون، پارامتری از سرعت خروجی جت در دریچه تحتانی هستند. لازم به ذکر است، بررسی سطح خطر در مناطق دوم و سوم به ازای 0/44 = x/L، سطح خطر وابسته به فشار منفی در این مناطق است. همچنین مدل سازی عددی به ازای روش های مختلف مدل آشفتگی نشان داد که مدل آشفتگی K-ε RNG با مش ریز بهترین همخوانی را با نتایج مدل آزمایشگاهی دارد و مقادیر خطای آن به¬ازای مدل آزمایشگاهی و عددی محاسبه شد.

اثر سطوح مختلف آبیاری قطره‌ای تیپ بر عملکرد و بهره‌وری آب ارقام یونجه گرمسیری

علی عصاره

به منظور تعیین تحمل به تنش آبی و بهره وری آب (water productivity) یونجه، آزمایشی به صورت کرت های خردشده در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در دو سال زراعی 1397 و 1398 در اراضی مرکز تحقیقات کشاورزی صفی آباد با بافت لوم-رسی¬سیلتی اجرا شد. عامل اصلی چهار سطح تأمین نیاز آبی (25 ،50، 75 و 100 درصد) با دور آبیاری ثابت و عامل فرعی پنج رقم یونجه (بغدادی، یزدی، نیک¬شهری، امید، مساسرسا) بودند. داده های عملکرد علوفه و WP برای شش چین (از خرداد تا اول آبان) با نرم افزار SAS تجزیه واریانس شد. نتایج نشان داد که عملکرد علوفه تر و خشک با تنش آبی، کاهش و درصد علوفه خشک افزایش یافت. بیشترین عملکرد و WP علوفه خشک (به ترتیب 12/4 تن در هکتار و 0/94 کیلوگرم بر مترمکعب) از تیمار تأمین 75 درصد نیاز آبی به دست آمد. رقم بغدادی با عملکرد علوفه تر و خشک به ترتیب 39/1 و 10/7 تن در هکتار و WP علوفه خشک 0/9 کیلوگرم بر مترمکعب برتر از سایر ارقام بود. حال آنکه رقم یزدی کمترین عملکرد علوفه تر و خشک (به ترتیب 30/3 و 8/5 تن در هکتار) و WP (75/0 کیلوگرم علوفه خشک بر مترمکعب) را داشت. از این رو برای افزایش بهره وری آب رقم بغدادی با تأمین 75 درصد نیاز آبی برای شرایط مشابه با اقلیم شمال خوزستان

توصیه می شود.

بررسی تأثیر سازه‌های تقاطعی و ضریب زبری بر عمق و پهنه سیلاب در مسیل‌های شهری (مطالعه موردی مسیل زرکش مشهد)

ابوالفضل مساعدی

در دهه های اخیر افزایش جمعیت، گسترش شهرنشینی، تغییرات محیطی شهرها و مسائل ناشی از آن یکی از موضوعات مهم در برنامه ریزی صحیح به منظور مدیریت محیط زیست شهری است. یکی از مسائل مطرح در توسعه شهری، موضوع وقوع سیلاب و آب گرفتگی ناشی از بارندگی های شدید است. در این پژوهش به مدل سازی سیلاب در مسیل زرکش مشهد پرداخته شد. در این راستا با استفاده از آمار بیشترین بارش 24 ساعته سه ایستگاه¬ باران¬سنجی نزدیک تر به حوضه مسیل زرکش جاغرق، سرآسیاب و طرقبه طی سال¬های آماری 1364 الی 1390، مقدار بارش به ازاء دوره بازگشت های10، 25، 50، 100 و 200 سال توسط نرم افزار CumFreq استخراج شد. سپس میزان دبی پیک از روش بارش- رواناب سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) محاسبه شد. مسیل زرکش در حاشیه شهر مشهد است که مدل سازی جریان رودخانه و سیلاب با استفاده از نرم¬افزارهای Arc GIS ، HEC-GEORAS و HEC-RAS در دو شرایط عدم وجود سازه (پل) و وجود سازه انجام گرفت. از طرفی توسعه شهری و تغییر کاربری اراضی در این منطقه بدلیل حاشیه نشینی شهری گسترش زیادی یافته است. نتایج شبیه سازی سیلاب نشان داد سطوح سیل گیری با دوره بازگشت 50 سال، در شرایط وجود سازه نسبت به حالت بدون سازه به میزان 50 هزار مترمربع معادل 22 درصد افزایش می یابد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که احداث پل بر روی رودخانه، ضریب زبری ناشی از تغییر کاربری و شماره منحنی بدلیل تغییر نفوذپذیری اراضی بر پهنه سیلاب تأثیرگذار هستند.

ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در منابع آب زیرزمینی دشت همدان- بهار در سال 1397

مهرداد چراغی

توجه به ارزیابی کیفیت منابع آب زیرزمینی به عنوان مهم ترین منبع تأمین آب شرب و کشاورزی از اهمیت بسزایی برخوردار است. از این رو، مطالعه حاضر با هدف ارزیابی کیفی فلزات سنگین در منابع آب زیرزمینی دشت همدان- بهار انجام یافت. بدین منظور، 120 نمونه آب زیرزمینی از 20 ایستگاه در فصول بهار و تابستان سال 1397 به روش مرکب برداشت و مقادیر پارامترهای فیزیکوشیمیایی نمونه ها طبق روش استاندارد و محتوی عناصر در نمونه ها هم به روش طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی (ICP) خوانده شد. نتایج نشان داد که میانگین غلظت آرسنیک، کادمیم، کروم، مس، آهن، منگنز، نیکل، سرب و روی (میکروگرم در لیتر) در نمونه های فصل بهار به ترتیب برابر با 5/08، 0/260، 1/05، 2/70، 1/50، 0/490، 1/50، 7/48 و 1/75 و در فصل تابستان نیز به ترتیب برابر با 20/7، 0/220، 0/950، 7/12، 1/34، 0/490، 1/29، 8/23 و 2/08 و به¬جز در مورد عنصر آرسنیک در نمونه های فصل تابستان، میانگین غلظت همه عناصر در نمونه های هر دو فصل کوچک تر از حد استاندارد سازمان بهداشت جهانی برای آشامیدن بود. از طرفی میانگین شاخص آلودگی، شاخص آلودگی فلزات سنگین، شاخص ارزیابی فلزات سنگین، شاخص فلزات سنگین و شاخص کیفی در فصل بهار با 7/51-، 9/91، 1/42، 1/42 و 328 به ترتیب بیان گر سطح کیفی آلودگی کم، اندک، کم، تحت تأثیر اندک و آلودگی متوسط و در فصل تابستان نیز با 5/90-، 10، 3/04، 3/04 و 673 به ترتیب بیان گر سطح کیفی آلودگی کم، اندک، کم، تحت تأثیر متوسط و آلودگی زیاد بود. با توجه به توان کشت دو بار در سال در منطقه مورد مطالعه و استفاده بی رویه از انواع کودها و آفت کش های شیمیایی، امکان آلوده شدن منابع آب زیرزمینی این منطقه به فلزات سنگین در طولانی مدت دور از انتظار نیست. از این رو، نسبت به پایش دوره ای و منظم منابع آب زیرزمینی دشت همدان-بهار از نظر غلظت فلزات سنگین توصیه می شود.

تأثیر کود دامی و کمپوست بر ‌ویژگی‌های شیمیایی خاک و فراهمی کاتیون‌های تبادلی در خاک شور و سدیمی

الناز صباغ تازه

استفاده از کودهای آلی در اصلاح و احیای خاک های شور و سدیمی می تواند از ضرورت استفاده از منابع شیمیایی کلسیم بکاهد. در پژوهش حاضر آزمایش های آبشویی خاک در قالب طرح کاملاً تصادفی به صورت فاکتوریل خرد شده با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای اصلی: 1) نوع ماده اصلاح گر شامل کود دامی و کمپوست، 2) سطح ماده اصلاح گر شامل یک، سه و پنج درصد وزنی و 3) مرحله آبشویی در پنج سطح شامل: بدون آبشویی، یک بار، دو بار، سه بار و چهار بار آبشویی هر بار با یک حجم منفذی و با فواصل 30 روزه بود. تمامی ستون ها بعد از اضافه کردن اصلاح گرها به مدت 30 روز تحت انکوباسیون قرار گرفته و سپس آبشویی شدند. صفات در هر ستون، در سه عمق به عنوان فاکتور فرعی بررسی شد. بعد از 120 روز، شوری و درصد سدیم تبادلی خاک تیمار شده با هر دو اصلاح گر به ترتیب به کمتر از پنج دسی زیمنس بر متر و 15 درصد رسید. بعد از 150 روز، غلظت پتاسیم و منیزیم تبادلی توسط هر دو اصلاح گر کاهش یافت. کلسیم تبادلی خاک در پایان ماه پنجم توسط هر دو اصلاح گر افزایش معنی داری پیدا کرد. کارایی سطح یک درصد وزنی از هردو اصلاح گر با سطوح دیگر در بهبود ویژگی های شور و سدیمی خاک برابر بود و بین آبشویی با سه و چهار حجم منفذی در مورد هیچ کدام از اصلاح گرها در اکثر صفات، تفاوتی مشاهده نشد. در تیمار آبشویی با سه حجم منفذی با کاربرد سطح یک درصد وزنی کود دامی و کمپوست، ECخاک به ترتیب، 80 درصد و 71 درصد و ESPخاک به ترتیب 44/5 درصد و 35 درصد کاهش یافت.

بررسی نوسانات غلظت املاح اراضی شالیزاری در شرایط زهکشی زیرزمینی و اعمال سناریوهای مدیریتی کاربردی با استفاده از مدل Drainmod-S

مسعود پورغلام آمیجی

در این پژوهش از مدل Drainmod-S برای تغییرات غلظت نمک در خاک و اثر زهکشی زیرزمینی بر میزان آبشویی در یک مدل فیزیکی (لایسیمتر بزرگ) استفاده شد. برای اندازه گیری شوری محلول خاک، عصاره¬گیر خاک در اعماق 40، 50 و 70 سانتی متری خاک در فاصله 35 سانتی متر از زهکش نصب شد. در این مطالعه، سه سناریو شامل بررسی پروفیل شوری تحت شرایط متعارف (زهکشی میان فصل و پایان فصل)، بررسی پروفیل شوری خاک تحت شرایط مختلف زهکشی و اعمال سناریوی قبل با آب آبیاری شورتر اعمال شد که سناریوی دوم و سوم در چهار مرحله زهکشی بین نشاء و میان¬ فصل (روز 15 تا 20)، زهکشی میان¬ فصل (روز 35 تا 40)، زهکشی بین میان¬ فصل و پایان فصل (روز 55 تا 60) و زهکشی پایان¬فصل (روز 75 تا 80) انجام شد. نتایج نشان داد که پس از شبیه سازی غلظت کل املاح نسبت به زمان در عمق 40 سانتی متری و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده، مقدار پارامتر ضریب تبیین (R2) برابر با 0/77 به دست آمد که حاکی از شبیه سازی قابل قبول مدل Drainmod-S است. این پارامتر برای شبیه سازی غلظت املاح در عمق 50 و 70 سانتی متر خاک نیز به ترتیب برابر با 0/76 و 0/75 به دست آمد. مقدار پارامتر میانگین خطای مطلق (MAE) نیز بسیار ناچیز بود.

اثر شیب و پوشش گیاهی بر حرکت کلر و پتاسیم در رواناب و زه‌آب یک خاک لوم‌رسی

آزاده صفادوست

این پژوهش به منظور بررسی اثر نوع گیاه (گندم و یونجه) و شیب زمین (5 و 20 درصد) بر آلودگی آب¬های سطحی و زیرزمینی در یک خاک لوم¬رسی انجام گرفت. خاک¬های نمونه¬برداری شده در داخل جعبه¬های فلزی که دارای یک خروجی برای زه¬آب و یک خروجی برای رواناب بود، ریخته و گیاهان گندم و یونجه در آنها کاشته شد. پس از رشد گیاه محلول کلرید پتاسیم 0/05 مولار به سطح خاک اضافه و آبیاری با استفاده از شبیه¬ساز باران با شدت 64 میلی¬متر در ساعت به مدت دو ساعت انجام شد. سپس میزان کلرید و پتاسیم در نمونه¬های برداشت شده از رواناب و زه¬آب اندازه¬گیری شد. نتایج نشان داد که غلظت اندازه¬گیری شده پتاسیم به علت ویژگی قابل جذب بودن آن کمتر از کلر بود. منحنی¬های رخنه کلر و پتاسیم نشان داد که شیب زمین و نوع کشت انتقال کلر و پتاسیم را تحت تأثیر قرار می¬دهد. زمان رسیدن به نقطه اوج منحنی¬های کلر و پتاسیم در رواناب به ترتیب کشت گندم با شیب 20 درصد > کشت یونجه با شیب 20 درصد > کشت گندم با شیب 5 درصد > کشت یونجه با شیب 5 درصد بود؛ و در زه¬آب به صورت کشت یونجه با شیب 5 درصد > کشت گندم با شیب 5 درصد > کشت یونجه با شیب 20 درصد > کشت گندم با شیب 20 درصد تغییر کرد. در هر شیب، پوشش گیاهی فشرده یونجه نسبت به گندم میزان آلودگی کلر و پتاسیم را در رواناب کاهش داد، در حالی¬که در زه¬آب به علت توسعه سیستم ریشه¬ای بزرگتر و عمیق تر، سبب آبشویی بیشتر هر دو ردیاب گردید. بر اساس مطالعه انجام شده تغییر پوشش سطحی گیاهی از گندم به یونجه در زمین¬های شیب¬دار برای جلوگیری از آلودگی آب¬های سطحی پیشنهاد می¬شود؛ اگرچه فاکتورهای دیگری مانند اقلیم، بافت و ساختمان خاک نیز باید مورد توجه قرار گیرد