علوم آب و خاک

اثر صفات مختلف بر عملکرد و بهره‌وری آب در آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی خرما رقم کبکاب

نادر سلامتی

افزایش تولید محصول به¬ازای واحد حجم آب مصرفی نیازمند شناخت وابسته ترین متغیر در آبیاری قطره ای به حجم آب مصرفی و همچنین شناسایی مهم ترین عوامل و متغیرهای مستقل اثرگذار بر بهره وری آب در آبیاری قطره ای سطحی و زیرسطحی به¬منظور استفاده بهینه از منابع آب موجود است. بدین¬منظور آزمایشی طی چهار سال زراعی (1396-1392) در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بهبهان بر روی خرما رقم کبکاب اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل مقدار آب مصرفی در روش آبیاری قطره ای زیرسطحی در دو ســطح بر اساس 75 و 100 درصد نیاز آبی و در روش قطره ای سطحی بر اساس 100 درصد نیاز آبی بودند. تجزیه و تحلیل داده¬ها با استفاده از طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. نتایج تجزیه واریانس میانگین تیمارهای مختلف آبیاری در صفات کمّی نشان داد از نظر شاخص وزن خوشه، وزن میوه و نسبت وزن گوشت میوه به هسته اثر آبیاری در سطح 1 درصد معنی دار بود. نتایج تجزیه واریانس رگرسیون نشان داد که در متغیر وابسته وزن خوشه، حجم آب مصرفی 19/1 درصد (0/191R2=) میزان نوسانات متغیر وابسته (وزن خوشه) را تبیین کرد. حجم آب مصرفی از بین تمام متغیرهای مورد بررسی موجب تبیین بیشترین تغییرات معنی دار در خشکیدگی خوشــه خرما شد. رطوبت میوه با آماره ی t‏ به میزان (2/096) و ضریب بتایــی معادل (0/046) اثر مثبت معنی داری در سطح 5 درصد بر بهره وری آب داشت. نتایج ضریب همبستگی پیرسون نشان داد که تأثیر عملکرد بر تغییرات بهره وری آب از حجم آب مصرفی بسیار بیشتر بود به¬طوری که عملکرد موجب سیر تغییرات معنی داری بر بهره وری آب شد. این درحالی بود که اثر حجم آب مصرفی بر بهره وری آب معنی دار نشد.

شبیه‌سازی فشار آب حفره‌‌ای در بدنه ‌سد‌های ‌خاکی‌ در زمان ساخت با ترکیب الگوریتم‌های فرا ابتکاری و ANFIS

حسین حکیمی خانسر

پیش بینی دقیق فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی در زمان ساخت با روش های دقیق یکی از مهم ترین ارکان در مدیریت پایداری سدهای خاکی است. هدف کلی از این تحقیق توسعه مدل های ترکیبی، بر مبنای سیستم استنتاج عصبی فازی و الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری است. در این راستا الگوریتم های فرا ابتکاری بهینه ساز شامل الگوریتم ژنتیک (GA)، ازدحام ذرات (PSO)، تفاضل تکاملی (DE)، کلونی مورچگان برای فضای پیوسته (ACOR)، جستجوی هارمونی (HS)، رقابت استعماری (ICA)، کرم شب تاب (FA) و گرگ خاکستری(GWO) به منظور بهبود عملکرد آموزش سیستم استنتاج عصبی فازی، استفاده شد. سه ویژگی شامل تراز خاکریزی، زمان ساخت سد و تراز مخزن (آبگیری) حاصل از ابزار دقیق سد به عنوان ورودی مدل های ترکیبی انتخاب شدند. ارزیابی هایی انجام شده از مقایسه مدل های ترکیبی با شاخص های آماری، نشان دهنده دقت قابل قبول هر هشت مدل ترکیبی است. نتایج تحقیق نشان داد مدل ترکیبی الگوریتم ژنتیک در دوره آزمون با مقادیر ، RMSE، NRMSE وMAE به ترتیب برابر با مقادیر0/9540، 0486/، 0/1232 و 0/0345، بهترین عملکرد را نسبت به سایر الگوریتم های بهینه ساز دارد. همچنین الگوریتم های ترکیبی ANFIS-GA، ANFIS-PSO، ANFIS-ICA،ANFIS-HS عملکرد بهتری را نسبت بهANFIS-GWO، ANFIS-FA، ANFIS-ACOR و ANFIS-DE در بهبود آموزش شبکه ANFIS و پیش بینی فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی در زمان ساخت، دارند.

تأثیر بیوچارهای اسیدی بر برخی ویژگی‌های شیمیایی و قابلیت جذب عناصر غذایی خاک‌های آهکی

ایمان حسن پور

کمبود مواد آلی و pH قلیایی خاک های آهکی مناطق خشک و نیمه¬خشک از مهم ترین دلایل کم بودن قابلیت جذب برخی عناصر غذایی برای گیاه در این خاک ها هستند. یکی از راه¬های ارتقاء ویژگی شیمیایی و حاصلخیزی خاک های آهکی کاربرد مواد آلی از جمله بیوچار تولید شده از ضایعات آلی است. اما بیوچارها عمدتاً دارای pH قلیایی بوده و کاربرد مقادیر زیاد آنها می تواند کمبود برخی عناصر غذایی را برای گیاه در خاک های آهکی تشدید کند. پیرولیز ضایعات خاص در شرایط دمایی کنترل شده می تواند منجر به تولید بیوچار باpH اسیدی شود. در مطالعه حاضر تأثیر بیوچارهای اسیدی به عنوان اصلاح کننده بر چندین ویژگی شیمیایی دو خاک آهکی استان اصفهان انجام شد. تیمارها شامل دو نوع بیوچار (مخروط کاج و شلتوک برنج) در مقادیر یک، سه و شش درصد، دو نوع خاک (با بافت های لوم شنی (تیران) و لوم رسی (لورک)) و دو زمان انکوباسیون یک و شش ماه به همراه 4 شاهد و در مجموع 28 نمونه بودند. کاربرد بیوچار در دو خاک قلیایی توانست برخی ویژگی¬های شیمیایی و حاصلخیزی خاک را بهبود ببخشد. نتایج نشان داد کاربرد بیوچار اندکی pH خاک را کاهش و هدایت الکتریکی خاک را افزایش داد. به علاوه، میزان کربن آلی، نیتروژن کل و غلظت منگنز قابل جذب خاک در همه تیمارها و غلظت فسفر، پتاسیم، آهن، روی و مس قابل جذب خاک در اکثر تیمارها افزایش معنی داری نسبت به شاهد نشان داد. استفاده از بیوچار به میزان 6 درصد سبب بیشترین تغییرات در پارامترهای مورد اندازه گیری در هر دو نوع خاک شد. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد بیوچار تولید شده از مخروط کاج و شلتوک برنج می تواند به عنوان یک ماده بهساز مناسب برای ارتقاء ویژگی¬های شیمیایی و حاصلخیزی خاک های آهکی مورد استفاده قرار گیرد.

بیوچار لجن فاضلاب: ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و جزءبندی فلزات روی و سرب

فروغ خائفی

یکی از فاکتورهای مؤثر بر ویژگی های بیوچار، دمای گرماکافت است. هدف از این مطالعه، بررسی اثر دمای گرماکافت بر ویژگی های شیمیایی و جزءبندی روی (Zn) و سرب (Pb) در بیوچارهای تولید شده از لجن فاضلاب بود. بیوچارها در دماهای 300 تا 700 درجه سانتی گراد آماده و خصوصیات فیزیکوشیمیایی، قابلیت استفاده و جزءبندی Zn و Pb بررسی شدند. نتایج نشان داد که pH، pHzpc، درصد کربنات کلسیم، ظرفیت تبادل کاتیونی، سطح ویژه و تخلخل در بیوچارها نسبت به ماده خام بیشتر بود و با افزایش دمای تولید بیوچار این ویژگی ها نیز افزایش یافتند. در طیف¬سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) مشخص شد که گروه عاملی OHبه شکل آزاد یا در ساختار C-OH و -COOH و گروهای –CH2 آلیفاتیک در لجن فاضلاب وجود داشت و در بیوچارها شدت این پیک ها کاهش و در مقابل پیک های نشان دهنده ساختارهای آرماتیکی پیچیده نمایان شدند. در مقایسه با لجن فاضلاب قابلیت استفاده Zn و Pb کاهش یافت. نتایج جزءبندی نشان دهنده زیست فراهمی و سمیت Pb و Znدر لجن فاضلاب بود. در تبدیل لجن به بیوچار در دماهای مختلف مقدار جزءهای اکسید و باقیمانده این دو فلز افزایش یافت. به نظر می رسد تولید بیوچار از لجن فاضلاب، سمیت و زیست فراهمی Zn و Pb کاهش و با افزایش دمای تولید، پتانسیل زیست فراهمی (پیوند با ماده آلی) و غیرسمی بودن (باقیمانده) این فلزات افزایش می یابد.

مطالعه آزمایشگاهی تأثیر سازه گابیونی در میزان استهلاک انرژی پایین‌دست سرریز اوجی با پرش مستغرق

مهدی ماجدی اصل

در دهۀ اخیر استفاده از سازه های گابیونی در مهندسی هیدرولیک برای پایداری سازه به جهت دارا بودن چگالی و وزن زیاد، زبری برای افت انرژی و تخلخل برای زهکشی رواج زیادی یافته است. این پژوهش به ارزیابی عملکرد سازه های تورسنگی در شرایط ایجاد پرش هیدرولیکی مستغرق در استهلاک انرژی نسبی پایین دست سرریز اوجی پرداخته است. پارامترهای مورد ارزیابی در این پژوهش عبارت از: عدد فرود، ارتفاع آب پایه، ضخامت آب پایه و قطر سنگدانه ها است. آزمایش ها با سه دانه بندی سنگدانه با قطر متوسط 1/5، 2/2 و 3 سانتی متر با سه ارتفاع آب پایه 10 و 20 سانتی متر و Max و ضخامت های 10، 20 و 30 سانتی متر و دبی های 20 تا 40 لیتر بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد که در تمامی مدل های مورد آزمایش با کاهش قطر سنگدانه های آب پایه، میزان استهلاک انرژی نسبی افزایش می یابد، به نحوی که در آب پایه با سنگدانه به قطر 1/5 سانتی متر، مقدار استهلاک انرژی به میزان 3/6 درصد نسبت به سنگدانه به قطر متوسط 3 سانتی متر افزایش پیدا کرده است. افزایش ارتفاع آب پایه توری سنگی تا میزانی که جریان کاملاً درون گذر شود، می تواند تا مقدار 33 درصد نسبت به آب پایه با ارتفاع 10 سانتی‎ متر، استهلاک انرژی نسبی بیشتری داشته باشد. همچنین با افزایش قطر آب پایه از 10 سانتی متر به 30 سانتی متر میزان استهلاک انرژی نسبی تا 15 درصد افزایش می یابد.

اثرات تغییر اقلیم بر دما و بارش استان یزد بر اساس خروجی‌ ترکیبی مدل‌های CMIP6

محمدجواد زارعیان

این مطالعه با هدف بررسی اثرات تغییر اقلیم بر تغییرات دما و بارش 4 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک مهم استان یزد (شامل یزد، بافق، مروست و رباط پشت بادام) صورت گرفته است. بر این اساس، ترکیبی از خروجی جدیدترین مدل های AOGCM ارائه شده در گزارش ششم ارزیابی IPCC (CMIP6) مورد استفاده قرار گرفت. برای ترکیب این مدل ها، از روش وزن دهی بر اساس شاخص ترکیبی کلینگ-گوپتا (KGE) استفاده شد. پس از وزن دهی مدل ها، مقدار تغییرات ماهانه دما و بارش در هر ماه بر اساس سناریوهای انتشار SSP126، SSP245 و SSP585 محاسبه شده و با استفاده از مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG، سری زمانی روزانه داده های دما و بارش ایستگاه های هواشناسی مختلف، استخراج شد. نتایج نشان داد که مدل های CanESM5 و BCC-CSM2-MR، به ترتیب بیشترین توانایی را در شبیه سازی دما و بارش دوره تاریخی در تمامی ایستگاه های مختلف هواشناسی دارا هستند. همچنین نتایج نشان داد که در تمامی سناریوهای انتشار، دمای سالانه افزایش و بارندگی سالانه کاهش پیدا خواهد کرد. دمای سالانه این منطقه در ایستگاه های مختلف بین 0/2 تا 0/6 درجه سانتی گراد افزایش و بارش نیز بین 2/9 تا 13/7 درصد کاهش خواهد یافت. همچنین بیشترین میزان افزایش دما و کاهش بارندگی در این منطقه، به ترتیب در فصول بهار و فصل پاییز رخ خواهند داد.

بررسی آزمایشگاهی هیدرولیک جریان آزاد و مستغرق در سرریز مرکب مستطیلی- قوس دایره‌ای

علیرضا عمادی

سرریزهای لبه تیز مرکب اغلب به منظور اندازه گیری دامنه وسیعی از جریان با دقت مناسب در کانال های روباز مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش آزمایش هایی به منظور بررسی هیدرولیک جریان عبوری از سازه سرریز مرکب مستطیلی- قوس دایره ای با تغییرات پارامترهای هیدرولیکی و هندسی در شرایط جریان آزاد و مستغرق انجام شد. مشخصات سرریزهای مورد استفاده شامل عرض دهانه مستطیلی 39 سانتی متر، شعاع قوس دایره 5، 7/5 و 15/5 سانتی متر و ارتفاع سرریز 10 و 15 سانتی متر هستند. نتایج نشان داد افزایش شعاع قسمت قوس دایره ای و ارتفاع سرریز، موجب افزایش 28/4 درصدی عمق آب بالادست می شود. در یک h/p ثابت، با افزایش شعاع قسمت قوس¬دایره ای، میزان ضریب دبی افزایش می یابد. همچنین ضریب دبی در حالت مستغرق، کمتر (تا حدود 40 درصد) از حالت جریان آزاد است که علت آن مقاومت عمق پایاب ایجاد شده در برابر عبور جریان است که با افزایش مقدار عمق پایاب، مقاومت در برابر جریان افزایش یافته و به عبارت دیگر مقدار ضریب دبی کمتر می شود.

ارزیابی عملکرد روش‌های هوش مصنوعی در تخمین نشست تاج سد سنگریزه‌ای با هسته مرکزی

رسول دانشفراز

نشست غیرقابل پیش بینی سدهای خاکی پژوهشگران را بر آن داشته تا روش های نوین نظیر شبکه عصبی مصنوعی، تئوری موجک، منطق فازی و ترکیبی از این روش ها مورد توجه آنها قرار گیرد. در این پژوهش با استفاده از روش های هوش مصنوعی مقدار نشست تاج در سدهای سنگریزه ای با هسته مرکزی تخمین زده شده است. در این پژوهش از داده های 35 سد سنگریزه ای با هسته مرکزی برای آموزش و صحت سنجی مدل ها استفاده شد. شبکه عصبی مصنوعی، مدل ترکیب تبدیل موجک و شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استنتاج تطبیقی فازی- عصبی مدل های پیشنهادی ارائه شده در این پژوهش هستند. بر اساس نتایج حاصل در مطالعه حاضر، بهترین مدل برای شبکه عصبی مصنوعی با دو لایه مخفی که لایه اول 18 نورون و لایه دوم 7 نورون و با تابع فعال ساز Tansig-Tansig، با ضریب تعیین R2=0.4969، برای مدل سیستم استنتاج فازی- عصبی، تابع حلقوی (Dsigmoid) به عنوان تابع عضویت، با 3 تابع عضویت و تعداد 142 تکرار با ضریب تعیین R2=0.2860، بهترین مدل و همچنین برای ترکیب تبدیل موجک- شبکه عصبی با تابع موجک coif2 به دلیل انطباق بیشتر این تابع با متغیرهای ورودی، عملکرد بهتری داشته و این تابع با ضریب تعیین R2=0.9447، دارای بیشترین دقت نسبت به سایر مدل ها است.

مطالعه تغییر و تحول خاک - سیمای اراضی منطقه چالدران، شمال غربی ایران

اشرف ملکیان

به منظور بررسی مطالعه تغییر و تحول خاک – سیمای اراضی در منطقه چالدران 9 خاکرخ شاهد در 5 واحد ژئومورفیک غالب منطقه ازجمله دشت دامنه ای، پدیمنت پوشیده، مخروطه افکنه، دشت، دشت سیلابی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند، تجمع کربنات پدوژنیک در برخی از خاکرخ ها به صورت کانکرشن و به رنگ روشن بود. در خاکرخ های شاهد در دشت دامنه ای، (خاکرخ 5 و 7)، پدیمنت پوشیده (خاکرخ 6)، و دشت سیلابی (خاکرخ 8) انتقال رس از افق های سطحی و تجمع در افق زیرین، ناشی از بارش به نسبت خوب منطقه و فصول متمایز خشک و مرطوب، منجر به تشکیل افق آرجیلیک همراه با تشکیل پوسته های رسی روی سطوح خاکدانه و واحدهای ساختمانی شده و راسته آلفی سولز را ایجاد کرده است. نتایج کانی شناسی حضور کانی های کلریت، ایلیت، کائولینیت و اسمکتیت را نشان داد. با توجه به شواهد، کانی های ایلیت، کلریت و کائولینیت موروثی و کانی های اسمکتیت در اثر هوادیدگی و تحول کانی های ایلایت، کلریت و یا پالیگورسکایت تشکیل شده است. همچنین نتایج شاخصCIA در منطقه نشانگر آن است که خاک های منطقه در مرحله هوادیدگی ضعیف تا متوسط قرار دارند. به طور کلی نتایج پژوهش، نمایانگر نقش مهم زهکشی، کاربری و مواد مادری در خاک های منطقه مطالعاتی است.

بررسی امکان استفاده از گیاه آزولا انزلی و عدسک آبی در کاهش هدررفت آب از سطوح آزاد آب و به‌عنوان کود سبز در مزارع

آرمیتا معتمدی

کمبود آب برای آبیاری محصولات و ضعیف¬بودن مواد آلی خاک ها برای برداشت محصول با کیفیت، از جمله مشکلات عمده بخش کشاورزی است. این پژوهش با هدف استفاده از گیاهان آزولا و عدسک آبی به عنوان پوشش سطح آزاد آب انجام شد، زیرا این گیاهان نه تنها دارای پتانسیل کاهش تبخیر هستند، بلکه می توانند کود سبز نیز تولید کنند. از این¬رو، طرح کاملاً تصادفی با 4 تیمار (عدسک آبی، آزولا، ترکیب دو گیاه عدسک آبی و آزولا و شاهد) و 3 تکرار اجرا شد. سطح مخازن با گیاهان نامبرده پوشش¬دار شد و تغییرات ارتفاع آب به صورت یک روز در میان و میزان مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) بافت گیاهان طی سه نوبت در ابتدا، اواسط و انتهای دوره اندازه گیری شد. درنهایت میزان هدررفت آب در تیمارهای حاوی گیاه عدسک آبی، آزولا و تیمار ترکیبی به ترتیب 39، 2/33 و 7/28 درصد کمتر از شاهد بود. بیشترین میزان مواد مغذی بافت گیاهی نیز به ترتیب در تیمارهای عدسک آبی، ترکیبی و آزولا مشاهده شد. اگرچه میزان مواد مغذی در تیمار ترکیبی بیشتر از عدسک آبی نبود، اما زیست¬توده بیشتری تولید شد بدین معنا که می تواند کود بیشتری تولید کند. درنهایت با توجه به نتایج یاد شده، تیمار ترکیبی دو گیاه گزینه مناسب تری برای استفاده محسوب می شود.

پیش‌بینی تراز سطح آب زیرزمینی با شبکه‌های عصبی مصنوعی بر مبنای انتخاب متغیرهای مؤثر ورودی با الگوریتم اطلاعات متقابل جزئی

علی عصاره

پیش بینی دقیق و قابل اعتماد از سطح آب زیرزمینی در یک منطقه برای استفاده پایدار و مدیریت منابع آب بسیار مهم است. این پژوهش با هدف ارزیابی شبکه های عصبی مصنوعی (ANNs)؛ پیش رونده عمومی (GFF) و تابع پایه شعاعی (RBF) در پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی در دشت دزفول- اندیمشک در جنوب غربی ایران انجام شد. برای تعیین متغیرهای مؤثر ورودی در ANNs از الگوریتم اطلاعات متقابل جزئی (PMI) استفاده شد. نتایج به کارگیری الگوریتم PMI نشان می دهد که متغیرهای ورودی مؤثر بر پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی برای پیزومترهای تحت تأثیر برداشت و تغذیه آب، فقط شامل تراز سطح آب در ماه فعلی است. همچنین متغیرهای ورودی مؤثر بر پیش بینی تراز سطح آب برای پیزومترهای تحت تأثیر فقط برداشت آب، به ترتیب شامل تراز سطح آب در ماه فعلی، تراز سطح آب در یک ماه قبل، تراز سطح آب در دو ماه قبل، مختصات عرضی پیزومتر به UTM، تراز سطح آب در سه ماه قبل، تراز سطح آب در چهار ماه قبل، تراز سطح آب در پنج ماه قبل و مختصات طولی پیزومتر به UTM است. علاوه بر این متغیرهای ورودی مؤثر بر پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی برای پیزومترهای نه تحت تأثیر برداشت و نه تغذیه آب، به ترتیب شامل تراز سطح آب در ماه فعلی، تراز سطح آب در یک ماه قبل، تراز سطح آب در دو ماه قبل، تراز سطح آب در سه ماه قبل، تراز سطح آب در چهار ماه قبل، تراز سطح آب در پنج ماه قبل، تراز سطح آب در شش ماه قبل، مختصات عرضی پیزومتر به UTM و مختصات طولی پیزومتر به UTM است. نتایج نشان می دهد که شبکه GFF از دقت بیشتری نسبت به شبکه RBF، در پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی برای پیزومترهای شامل برداشت و تغذیه آب و پیزومترهای شامل فقط برداشت آب برخوردار است. علاوه بر این شبکه RBF دقت بیشتری در پیش بینی ماهانه تراز سطح آب زیرزمینی برای پیزومترهای شامل نه برداشت و نه تغذیه آب نسبت به شبکه GFF برخوردار است.

ارزیابی عملکرد مدل‌های یک‌بعدی و دوبعدی HECRAS در تعیین پهنه سیلابی رودخانه‌ها

میرعلی محمدی

بررسی آمار خسارت سالانه ناشی از وقوع سیلاب ها در ایران و جهان بیانگر گستردگی صدمات ناشی از سیلاب به منابع طبیعی و انسانی مناطق مختلف است. تعیین پهنه سیلابی رودخانه ها در راستای صیانت از منابع ملی و کاهش خسارات سیل، امکان حفاظت رودخانه در مقابل دست اندازی و احداث هرگونه تأسیسات غیرمجاز در آن را فراهم می سازد. از این رو در تحقیق حاضر به منظور ارزیابی قابلیت مدل های عددی در شبیه سازی پهنه سیلابی رودخانه ها بازه ای از رودخانه قوشقرای آذرشهر با استفاده از مدل هیدرولیکی دوبعدیHEC-RAS 5.0.7 و مدل یک بعدی HEC-RAS شبیه سازی و مقایسه شد. تغییرات مشخصه های هیدرولیکی جریان سیلابی شامل عمق، سرعت در مقاطع عرضی مختلف در مدل ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نتایج تراز سطح آب (عمق جریان) مدل دوبعدی HEC-RAS نسبت به مدل یک بعدی، کمترین خطا را در مقایسه با سایر پارامترهای هیدرولیکی جریان سیلابی دارد. مدل دوبعدی HEC-RAS، بیشترین میزان خطا را در پارامتر سرعت جریان با مدل یک بعدی نشان داد. به علاوه مدل دوبعدی HEC-RAS 5.0.7، سطح پهنه سیل گیر را 12/46 درصد بیشتر از مدل یک بعدی HEC-RAS نشان می دهد که تطبیق پهنه های حاصل روی وضع موجود رودخانه و مقایسه با عکس هوایی سال 1346 رودخانه، گویای دقت بالاتر مدل دوبعدی HEC-RAS در تخمین پهنه سیلابی رودخانه است.

کاربرد الگوریتم‌های طبقه‌بندی نظارت‌شده در پایش بلندمدت شوری خاک سطحی با استفاده از سنجش از دور: مطالعه موردی دشت عتابیه استان خوزستان

احد نظرپور

هدف از پژوهش حاضر یافتن بهترین روش¬های بهره¬گیری از سنجش از دور و الگوریتم¬های طبقه¬بندی نظارت¬شده در پایش شوری بلندمدت در منطقه عتابیه در غرب استان خوزستان با وسعت 5000 هکتار است. شیوه کار بر پایه تفکیک سطوح مختلف خاک¬های شور به وسیله اطلاعات حاصل از تصاویر ماهواره¬ای لندست 7 و 8 (۲۰۰۱ تا ۲۰۱۵) همراه با داده¬های شوری برداشت¬شده از منطقه مورد مطالعه، و شاخص¬های شوری SI1، SI2، SI3، NDSI، IPVI و VSSI است. نتایج بدست آمده از طبقه¬بندی تصاویر ماهواره¬ای نشان-دهنده گسترش روند محدوده¬های شور در خاک¬های منطقه مورد مطالعه بوده که در این بین، خاک¬های با EC بیشتر از 16 دسی¬زیمنس بر متر (بسیار شور)، بیشترین فراوانی را دارند. افزایش وسعت خاک¬های شور به میزان قابل توجهی در طی 15 سال رخ داده است، به-طوری که وسعت اراضی شور بیش از 90 درصد افزایش داشته است. بر اساس این مطالعه، تنها شاخص معنی¬دار در شوری خاک در سطح اطمینان %95، شاخص SI3 بوده که توانسته است تخمین مناسبی از تغییرات افزایشی خاک¬های منطقه داشته باشد. نتایج طبقه¬بندی نظارت¬شده نشان داد که ماشین بردار پشتیبان (با دقت کلی 95/78 و ضریب کاپا 0/89)، دارای دقت بیشتری است. پس از روش ماشین بردار پشتیبان به ترتیب روش¬های حداقل فاصله از میانگین، حداکثر احتمال شباهت و فاصله ماهالانوبیس دارای بیشترین دقت هستند. بر اساس نقشه¬های شوری بدست آمده در سال¬های 2001، 2005، 2010 و 2015 میلادی می¬توان گفت میزان شوری در تمام منطقه مورد مطالعه پیشروی داشته و همزمان وسعت شوری در کلاس¬های متوسط و زیاد توسعه بسیار زیادی داشته است. به¬طوری که وسعت شوری در کلاس بسیار زیاد در سال 2015 به تدریج نسبت به سال 2001 در تمام منطقه پراکنش داشته است.

تعیین شاخص تنش آبی گندم CWSI در کرج برای استفاده در برنامه‌ریزی آبیاری

محسن عبدی

برنامه ریزی آبیاری گیاهان زراعی مؤثرترین راه برای افزایش بهره وری مصرف آب کشاورزی است. در برنامه ریزی آبیاری تعیین زمان آبیاری به مراتب مهمتر و مشکل تر از تعیین عمق آب آبیاری است و در بین روش های تعیین زمان آبیاری گیاهان زراعی، روش هایی که از خود گیاه برای این منظور استفاده می شود دقیق تر از سایر روش هاست. بر این اساس در این مقاله از شاخص تنش خشکی گیاه گندم که مبتنی بر کمبود فشار بخار هوا و اختلاف دمای پوشش گیاهی و هواست (Tc-Ta) استفاده شد. برای این منظور ابتدا نمودار و رابطه خط مبنای بالا و پایین استخراج سپس شاخص تنش آبی گندم در منطقه کرج ترسیم شد. سپس برای تعیین شاخص تنش خشکی بهینه گندم، چهار تیمار شامل I1: 30 درصد تخلیه مجاز رطوبتی، I2: 45 درصد تخلیه مجاز رطوبتی، I3: 60 درصد تخلیه مجاز رطوبتی و I4: 75 درصد تخلیه مجاز رطوبتی در چهار تکرار اجرا شد و در طول فصل مقدار شاخص تنش خشکی هر تیمار جداگانه محاسبه شد و تیماری که بالاترین کارایی مصرف آب را داشت CWSI آن برای تعیین زمان آبیاری گندم استفاده شد. نتایج نشان داد که ابتدا رابطه خط مبنای بالا و پایین برای گیاه گندم در منطقه کرج به ترتیب به صورت Tc-Ta=3.6 0c و Tc-Ta=-0.27VPD - 2.64 است، به¬علاوه تیمار 45 درصد تخلیه مجاز رطوبتی بالاترین کارایی مصرف آب را داشت و بر اساس آن شاخص تنش خشکی بهینه برای گیاه گندم در منطقه کرج 36/0 به دست آمد.

بررسی کارایی شماره منحنی فازی در شبیه‌سازی رواناب ماهانه در حوزۀ ‌آبخیز بهشت‌آباد

مهدی پژوهش

روش شماره منحنی رواناب به طور گسترده ای جهت پیش بینی رواناب استفاده شده و در بسیاری از بسته های نرم افزاری محبوب برای مدل سازی گنجانده شده است؛ اما تا حد زیادی به خصوصیات گروه های هیدرولوژیکی خاک وابسته است. بنابراین، تلاش در جهت کاهش این اثر و استخراج اطلاعات خاک ضروری است. مطالعه حاضر به منظور ادغام منطق فازی برای استخراج شماره منحنی رواناب انجام شده است. برای دستیابی به این هدف مدل توزیعی جدیدی به نام CNS2 توسعه داده شده است. در بخش نخست، فرموله¬کردن و برنامه نویسی مدل CNS2 با استفاده از محیط زبان برنامه نویسی پایتون انجام شد، سپس مدل در حوزه آبخیز بهشت¬آباد اجرا شد. این مدل در گام زمانی ماهانه با شماره منحنی فازی و در نظرگرفتن فاکتور تعداد روزهای بارانی، ضریب مدیریت معادله جهانی فرسایش خاک، شیب و ضریب تتای خاک، میزان تولید رواناب را در یک حوزه آبخیز شبیه سازی می نماید. نتایج بیانگر آن است که مدل با شاخص نش- ساتکلیف 0/6 و ضریب تبیین 0/63 در دورۀ واسنجی و شاخص نش 0/53 و ضریب تبیین 0/56 در دورۀ اعتبارسنجی، کارائی مناسب تری نسبت به روش سنتی شماره منحنی در شبیه سازی رواناب دارد. مزیت توزیعی¬بودن مدل امکان شناخت مناطق با تولید رواناب بیشتر را فراهم می آورد.

ارزیابی کارایی پنج مدل بیلان آبی در شبیه‌سازی رواناب در حوزه آبخیز گرگانرود

مهدی وفاخواه

رواناب سطحی یکی از مهم ترین اجزای چرخه آب است که باعث افزایش فرسایش خاک و انتقال رسوب در رودخانه ها و همچنین کاهش کیفیت آب رودخانه ها است. بنابراین، پیش بینی دقیق پاسخ هیدرولوژیکی حوضه ها یکی از مراحل مهم در برنامه ریزی و مدیریت منطقه ای است. در این راستا، مدل سازی بارندگی- رواناب به پژوهشگران هیدرولوژی به ویژه در زمینه علوم مهندسی آب کمک می کند. بدین منظور، مطالعه حاضر به منظور تجزیه و تحلیل شبیه سازی بارندگی- رواناب در حوزه آبخیز گرگانرود واقع در شمال شرقی ایران با استفاده از مدل های AWBM،Sacramento ،SimHyd ، SMAR و Tank انجام شد. از بارندگی، تبخیر و تعرق و رواناب روزانه هفت ایستگاه هیدرومتری در دوره 2010-1970 و 2015-2011 به ترتیب برای واسنجی و اعتبارسنجی استفاده شد. فرایند واسنجی خودکار با استفاده از الگوریتم های جستجوی تکاملی ژنتیک و روش های SCE-UA، با استفاده از معیارهای ارزیابی ضرایب ناش- ساتکلیف (NSE) و ریشه دوم میانگین مربعات خطا (RMSE) انجام شد. نتایج نشان داد که در دوره اعتبارسنجی مدل SimHyd با ضریب ناش 0/66، مدل TANK با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش SCE-UA با ضریب ناش به ترتیب 0/67 و 0/66 و مدل Sacramento با روش الگوریتم ژنتیک و روش SCE-UA با ضریب ناش به ترتیب 0/52 و 0/55 بهترین عملکرد را دارند.

مطالعه آزمایشگاهی اثر فرم‌های بستر شکنج با رسوبات ریزدانه و درشت‌دانه بر تنش برشی بستر

محمد بهرامی یاراحمدی

تنش برشی وارد بر بستر رودخانه ها از جمله مهمترین پارامترهای هیدرولیکی جریان است که در تعیین میزان بار رسوبی و همچنین میزان آبشستگی در بستر و سواحل رودخانه کاربرد مؤثری دارد. تشکیل فرم بستر (شکنج، تلماسه و پادتلماسه) در رودخانه های آبرفتی بر میزان تنش برشی وارد بر بستر مؤثر است. در این پژوهش اثر فرم های بستر شکنج، که بصورت مصنوعی ساخته شده بودند، بر تنش برشی بستر مورد بررسی قرار گرفت. رسوبات با اندازه های 0/51 و 2/18 میلی متر برای زبرکردن سطح شکنج های مصنوعی استفاده شد. طول و ارتفاع هر فرم بستر به¬ترتیب برابر 20 و 4 سانتی متر و زوایای وجه بالادست و پائین¬دست آن نسبت به افق بترتیب برابر 16/4 و 32 درجه در نظر گرفته شد. در کلیه آزمایش ها از شیب های 0، 0/0001، 0/0005، 0/001 و 0/0015 برای کف کانال آزمایشگاهی و دبی های 10، 15، 20، 25 و 30 لیتر بر ثانیه استفاده شد. نتایج نشان داد که بزرگترشدن اندازه ذرات بستر، سبب ازدیاد مقادیر پارامترهای t^¢_b،t_b و t^²_b شد. پارامترهای t^¢_b،t_b و t^²_bدر بسترهای رسوبی با اندازه 2/18 میلی متر بطور متوسط به¬ترتیب 22/38، 30/86 و 22/3 درصد بیش از بسترهای رسوبی با اندازه 0/51 میلی متر بودند.

تلفیق سنجش از دور و مدل‌های ICONA و SCS برای پهنه‌بندی تخریب اراضی در استان فارس

رضا جعفری

پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی تلفیق بخشی از اطلاعات استخراج¬شده برای پهنه بندی تخریب اراضی با استفاده از داده های زمینی و سنجش از دور در استان فارس صورت گرفته است. بدین¬منظور نقشه معیارهای پوشش گیاهی، تولید خالص اولیه، کاربری اراضی و شیب به ترتیب از طریق داده های سنجش از دور MOD13A3، MOD17A3 ، SRTMو Landsat TM؛ فرسایش آبی توسط مدل آیکونا (ICONA) و رواناب سطحی با استفاده از مدل SCS سال 2010 به دست آمد. معیار کارایی مصرف بارش نیز از نسبت تولید خالص اولیه به نقشه بارندگی مستخرج از ایستگاه های هواشناسی تولید شد و سپس نقشه تخریب اراضی منطقه با استفاده از روش هم پوشانی وزنی کلیه معیارها تهیه شد. مطابق مدل آیکونا 5/1، 9/05، 47/21، 27/91و 10/73 درصد از منطقه مطالعاتی به ترتیب در کلاس های فرسایش آبی خیلی کم، کم، متوسط، شدید و بسیار شدید قرار گرفت. هم پوشانی نقشه مدل آیکونا با نقشه معیارهای دیگر نشان داد که کلاس های تخریب خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم به ترتیب 1/3، 7/18، 70 ، 9/1 و 0/9 درصد از سطح استان را در بر می گیرند. مطابق یافته ها، تلفیق سنجش از دور با مدل های آیکونا و SCS باعث ارتقاء قدرت شناسایی تخریب اراضی می شود.

اولویت‌بندی راهبردهای مقابله با بیابان‌زایی در دشت یزد- خضرآباد با استفاده از روش کوک و سیفورد

محمد حسن صادقی روش

انتخاب راهبردهای بهینه عامل مؤثری در افزایش کارایی طرح های احیای اراضی است، از سوی دیگر روند بیابانی¬شدن اراضی، در طی فرآیند تخریب محیط زیست حاصل عملکرد و برهم¬کنش میان عوامل متعددی است که انتخاب راهکارهای مناسب را با اشکال مواجه می کند. بنابراین، این پژوهش با هدف ارائه راهبردهای بهینه به صورت نظام¬مند و در قالب یک روش تصمیم گیری گروهی در دشت یزد– خضرآباد انجام گرفت. به این منظور در ابتدا، راهبردهای مهم از روش دلفی رتبه بندی شد. سپس با در نظرگرفتن رأی تصمیم گیرندگان در رابطه با اولویت بندی راهبردها، رتبه بندی اولیه از راهبردها در قالب روش کوک و سیفورد (Cook-Seiford's Method)، شکل گرفت. در ادامه با برآورد فاصله خطی هر راهبرد و شکل گیری ماتریس فواصل، اولویت نهایی راهبردها از حل مسئله تخصیص حاصل شده مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته¬های پژوهش نشان داد که، راهبردهای جلوگیری از تغییر نامناسب کاربری اراضی (18A) و توسعه و احیاء پوشش گیاهی (23A) به ترتیب در رتبه اول و دوم باValue=1 وReduced Cost=0 ، به عنوان مهمترین راهبردهای مقابله با بیابان زایی، هستند. نتایج این پژوهش به مدیران مناطق بیابانی این امکان را می¬دهد که امکانات محدود را به شیوه¬های صحیح به کارگیرند تا از هدر رفتن سرمایه¬های ملی جلوگیری کنند.