علوم آب و خاک

بررسی اثر سدسازی بر تغییر کاربری و پوشش اراضی در بازه زمانی ۱۳۷۰ تا ۱۳۹۹ (مطالعه موردی: سد گتوند- خوزستان)

مهدی پژوهش

انسان ها همواره برای استفاده از منابع طبیعی و برطرف کردن نیازهای خود درصدد تغییر زمین و اراضی آن هستند. یکی از تغییرات کاربری که برای بهره مندی از منابع آبی پایدار رخ می دهد، سدسازی است. احداث سد از همان مراحل آغازین تا بهره برداری، پیامدهای مثبت و منفی زیادی را برای محیط زیست به همراه دارد. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر سد گتوند بر تغییر کاربری اراضی، با توجه به مشکل برخورد مسیر جریان آب به گنبدهای نمکی و تجمع حجم زیادی از نمک، پشت دریاچه سد است؛ لذا به این منظور از تصاویر سنجنده TM ماهواره لندست ۵ برای سال ۱۳۷۰، سنجنده ETM+ ماهواره لندست ۷ برای سال ۱۳۸۷ و سنجنده OLI ماهواره لندست ۸ برای سال ۱۳۹۹ برای طبقه بندی تصاویر و همچنین تهیه نقشه های کاربری اراضی حوضه مورد مطالعه استفاده شد. با بررسی و ارزیابی نقشه های کاربری از منطقه نتایج تحقیق نشان داد که اراضی کشاورزی پس از بهره برداری از سد در حال توسعه است. در طول دوره مطالعه اراضی بایر در حال کاهش و همچنین وسعت آب منطقه در حال افزایش است. طی سال های ۱۳۸۷ تا ۱۳۹۹ با گسترش جمعیت، مناطق مسکونی با افزایش مساحت همراه بود. مراتع و مرغزارها نیز در طی دوره اول روند افزایشی و در دوره دوم روند کاهشی داشته اند. نتایج صحت طبقه بندی به روش شیء گرا برای سه مقطع زمانی ۱۳۷۰، ۱۳۸۷ و ۱۳۹۹ به ترتیب 0/92، 0/97 و 0/93 به دست آمد. به طور کلی طبق نتایج این تحقیق می توان بیان کرد که ساخت سد باعث افزایش سطح زیر کشت اراضی شده است و در مقابل با افزایش جمعیت و گسترش شهرنشینی در محدوده ساخت سد، باعث تخریب و کاهش مساحت مراتع می شود.

ارزیابی تأثیر توأم تغییر متغیرهای اقلیمی و کاربری اراضی بر روند تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از مدل SWAT در حوضه آجی‌چای

حجت احمدزاده

به منظور مدیریت بهینه منابع آب یک حوضه، تعیین میزان تبخیروتعرق واقعی و بررسی روند زمانی آن ضروری است. در این راستا در مقاله حاضر به شبیه سازی سری زمانی تبخیروتعرق واقعی و تحلیل روند آن با توجه روند مؤلفه های اقلیمی و کاربری اراضی در حوضه آجی چای طی دوره 1394-1366پرداخته شد. به این منظور، مدل جامع SWAT برای حوضه آجی چای تنظیم، واسنجی و صحت سنجی شد. همچنین متوسط تبخیروتعرق واقعی شبیه سازی شده محصولات (در سال های پرباران) با مقادیر نظیر در سند ملی آب مقایسه شد. نتایج آزمون روند من کندال نشان داد که بارندگی سالانه در اکثر ایستگاه های هواشناسی روند نزولی داشته و در 10 ایستگاه، روند بارندگی به طور معنی داری کاهش یافته است. درحالی که دمای حداکثر سالانه در همه ایستگاه ها و دمای حداقل در اکثر آنها روند افزایشی معنی دار داشته است. بررسی نقشه های کاربری اراضی نشان داد که سطح کشت آبی حوضه طی دوره مورد مطالعه 39 درصد افزایش داشته است. بر اساس نتایج تحقیق تبخیروتعرق پتانسیل حوضه با شیب 2/54 میلی متر در سال دارای روند افزایشی معنی دار بوده است. نتایج نشان داد که با وجود روند صعودی تبخیروتعرق پتانسیل و سطح اراضی کشاورزی آبی، تبخیروتعرق واقعی حوضه به دلیل کاهش بارندگی، با نرخ 2/2 میلی متر در سال روند کاهشی معنی دار داشته است.

اولویت‌بندی زیرحوضه‌های آبخیز رود زرد استان خوزستان از نظر حساسیت به فرسایش خاک با استفاده از روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره

محمد رضا انصاری

فرسایش خاک یکی از مهم¬ترین مشکلات حوضه¬های آبخیز در جهان و از موانع اصلی دستیابی به توسعه پایدار در کشاورزی و استفاده از منابع طبیعی است. شناسایی و اولویت¬بندی مناطق حساس به فرسایش خاک به¬منظور اجرای عملیات حفاظت¬ آب و خاک و مدیریت منابع طبیعی در حوضه¬های آبخیز ضروری است. در این پژوهش به اولویت بندی خطر فرسایش خاک در 12 زیرحوضه آبخیز رود زرد در سال 1400 با استفاده از آنالیز پارامترهای مورفومتری و روش های تصمیم گیری چندمعیاره پرداخته شده است. در این راستا 11 پارامتر مورفومتری محاسبه و وزن آنها با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی به دست آمد. عملیات اولویت بندی با استفاده از روش های TOPSIS، VIKOR و SAW انجام و نتایج آن با استفاده از روش¬های میانگین رتبه¬ای، کاپلند و بردا تلفیق و درنهایت اولویت¬بندی نهایی با مقدار فرسایش ویژه زیرحوضه ها در مدل MPSIAC مقایسه و ضریب همبستگی رتبه ای اسپیرمن بین آنها برآورد شد. بر اساس نتایج، پارامترهای خطی بافت زهکشی، تراکم زهکشی و فراوانی آبراهه به ترتیب با وزن 0/161، 0/158 و 0/146 بیشترین تأثیر و در مقابل پارامترهای شکلی ضریب شکل، نسبت کشیدگی و ضریب گردی به ترتیب با وزن 0/049، 0/036 و 0/026 کمترین تأثیر را در فرسایش پذیری زیرحوضه ها داشتند. ضریب همبستگی رتبه ای اسپیرمن بین اولویت بندی نهایی و مدل MPSIAC، به میزان 0/8 به دست آمد (p-value<0.01). نتایج اولویت بندی نشان داد که زیرحوضه های R11، R12 و R10 با مساحت 83/191 کیلومتر مربع، به دلیل مقدار زیاد پارامترهای خطی، مقدار کم پارامترهای شکلی، ساختار زمین شناسی حساس به فرسایش و پوشش گیاهی ضعیف در اولویت اول تا سوم و در طبقه خیلی حساس به فرسایش خاک قرار دارند و برای اجرای اقدامات مدیریتی و عملیات آبخیزداری در اولویت هستند. نتایج کلی پژوهش نشان داد که روش های تصمیم گیری چندمعیاره و آنالیز مورفومتری ابزاری مناسب برای شناسایی مناطق حساس به فرسایش خاک هستند.

شبیه‌سازی هیدروگراف‌های سیلاب طراحی در حوضه آبریز آیدوغموش با استفاده از مدل HEC-HMS

فریبرز احمدزاده کلیبر

مدل های هیدرولوژیک برای ارزیابی و پیش¬بینی میزان آب قابل استحصال حوضه ها، تحلیل فراوانی سیل و تدوین استراتژی¬های مقابله با سیلاب ها روز به روز در حال گسترش است. در این مطالعه از مدل HEC-HMS و الحاقیه های HEC-GeoHMS وArc Hydro در محیط ArcGIS برای شبیه سازی هیدروگراف های سیلاب طراحی در حوضه آبریز آیدوغموش واقع در شمال غرب ایران استفاده شد. برای محاسبه تلفات بارش، تبدیل بارش به رواناب، روندیابی و جریان پایه به ترتیب از روش -CN SCS، -UH SCS، ماسکینگهام و مدل ثابت ماهانه استفاده شد. در واسنجی مدل با دو رخداد واقعی سیل، میانگین مقادیر قدر مطلق باقیمانده ها، مجموع مربع باقیمانده ها و مجذور پیک وزنی میانگین مربعات خطا، برای حجم سیلاب به ترتیب برابر 2/75، 5/91 و 5/32 و برای دبی اوج به ترتیب برابر 8/9، 8/0 و 8/0 به دست آمد. صحت سنجی مدل نیز با مقدار یک درصد خطا در دبی اوج و 19 درصد خطا در حجم سیلاب مناسب ارزیابی شد. برای بارش های حداکثر 24 ساعته، توزیع لوگ پیرسون تیپ 3 به عنوان مناسب ترین توزیع در نرم افزار SMADA تعیین و بارش های طراحی با دوره های بازگشت مختلف استخراج شد. به این ترتیب برای دوره بازگشت 2 تا 1000 سال دبی اوج و حجم سیلاب طراحی به ترتیب برابر 18/8 تا 415/6 مترمکعب بر ثانیه و 5/7 تا 87/9 میلیون مترمکعب شبیه سازی شد.

تعیین غلظت و میزان آلودگی خاک‌های سطحی حوضه آبخیز باغان با استفاده از شاخص‌های آلودگی و زمین‌آمار

سمیه دهقانی

اطلاع و آگاهی از توزیع غلظت فلزات سنگین در اجزای مختلف ذرات خاک به منظور ارزیابی خطر فلزات سنگین دارای اهمیت است. این مطالعه با هدف ارزیابی برخی شاخص های آلودگی و تغییرات مکانی در برآورد آنها در اجزای مختلف ذرات خاک سطحی (2000> و 63> میکرون) در حوضه آبخیز باغان در جنوب شرقی استان بوشهر با وسعتی حدود 929 کیلومتر مربع انجام گرفت. 120 نمونه مرکب خاک سطحی از عمق0 تا 20 سانتی متر با استفاده از تکنیک ابر مکعب لاتین برداشته شدند. آلودگی خاک با استفاده از شاخص های ژئوشیمیایی ضریب آلودگی (CF) و بار آلودگی (PLI) مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور مدل سازی تغییرات مکانی CF و PLI از روش کریجینگ در محیط Arc GIS بهره گرفته شد. بر اساس ارزیابی های صورت گرفته، شاخص CF نشان داد که ذرات در اندازه 2000> میکرون نسبت به همه فلزات در شرایط آلودگی متوسط (3≤ CF<1) قرار دارند و با ریزتر شدن ذرات خاک (ذرات با قطر63> میکرون) نسبت به فلز Cd وضعیت آلودگی قابل توجهی و نسبت به سایر فلزات آلودگی متوسط را نشان می دهد. CFZn، CFCu و CFFe در کلاس اندازه ذرات 2000> میکرون و CFPb در کلاس ریزتر با مدل کروی و سایر ضرایب آلودگی فلزات با مدل نمایی برازش داده شدند. بیشترین دامنه تأثیر در 2000> و 63> میکرون به ترتیب مربوط به CFCd و CFFe است. یافته¬های این مطالعه مؤید این است که منطقه مورد مطالعه نیازمند اقدامات اصلاحی نسبت به فلز کادمیوم و پایش مداوم در محیط است.

مدل‌سازی و تخمین ابعاد کانال‌های آبرفتی پایدار با استفاده از محاسبات نرم

بابک شاهی نژاد

در این پژوهش به منظور تخمین ابعاد هندسی کانال های آبرفتی پایدار شامل عرض سطح کانال (w)، عمق جریان (h) و شیب طولی (S) آنها از مدل های محاسبات نرم شامل مدل رگرسیون اسپلاین تطبیقی چندگانه (MARS) و مدل دسته بندی گروهی داده ها (GMDH) استفاده شد و نتایج مدل های توسعه داده شده با مدل شبکه عصبی چندلایه (MLP) مقایسه شد. برای توسعه مدل ها، پارامترهای دبی جریان (Q)، اندازه متوسط ذرات در کف و بدنه (d₅₀) و همچنین میزان تنش برشی (t) به عنوان ورودی و از پارامترهای عرض سطح آب (w)، عمق جریان (h) و شیب طولی (S) به عنوان پارامترهای خروجی استفاده شد. مدل های محاسبات نرم در دو سناریو بر اساس پارامترهای خام و فرم بی بعد پارامترهای مستقل و وابسته، توسعه داده شدند. نتایج نشان داد که با توجه به مشخصات آماری در تخمین w بهترین عملکرد مربوط به مدل MARS است که شاخص های آماری دقت آن در مرحله آموزش عبارت از R²=0.902,RMSE=1.666 و در مرحله آزمایش عبارت از R²=0.844,RMSE=2.317 است. در تخمین عمق کانال، عملکرد هر دو مدل MLP و MARS تقریباً برابر است که هر دو بر اساس فرم بی بعد دبی جریان به عنوان متغیر ورودی، توسعه داده شدند. شاخص های آماری هر دو مدل در مرحله آموزش عبارت از و در مرحله آزمایش عبارت از است. بهترین عملکرد مدل های توسعه داده شده در تخمین شیب طولی کانال نیز مربوط به هردو مدل MARS و GMDH است که البته به صورت جزئی، دقت مدل GMDH با شاخص های آماری در مرحله آموزش و در مرحله آزمایش بیشتر از مدل MARS است.

افزایش متغیرهای مقاومتی خاک‌های رس شرق اصفهان توسط فرایند ژئوپلیمر ومسلح شده با الیاف پلی‌پروپیلن و مقایسه آن با تثبیت خاک همراه سیمان

رسول اجل لوییان

از آنجایی که از خاک رس به نحوی گسترده در اکثر پروژه های عمرانی، استفاده می شود، موضوع بهسازی خاک های رسی دارای اهمیت قابل توجهی است. هدف در این پژوهش بهینه سازی متغیرهای مؤثر بر خواص ژئوپلیمرها و بهبود خواص مکانیکی آنها با استفاده از سرباره کوره بلند اصفهان بوده است. به این منظور از روش طراحی آماری تاگوچی برای مدل کردن 3 متغیر فرایند (سرباره کوره بلند، آب و عامل قلیایی سدیم هیدروکسید) که هر یک از آنها با 4 مقدار مختلف در طرح اختلاط استفاده شده اند، برای بهینه سازی مقاومت فشاری تک محوره ژئوپلیمرها استفاده شد. 16 ترکیب ژئوپلیمری تعیین شده توسط نرم افزار مینی تب، آماده و مقاومت فشاری تک محوره آنها اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده توسط روش آنالیز واریانس مدل سازی شده و بعد از آن اثرات متقابل 3 متغیر ذکر شده بر مقاومت فشاری تک محوره ژئوپلیمرها با استفاده از نمودارهای دو بعدی بررسی شد. سپس بهینه سازی متغیرها صورت گرفت و مقادیر پیشنهاد شده برای نمونه بهینه در دماهای 25، 50 و 70 درجه سانتی گراد و زمان های 3، 7، 14و 28 روز عمل آوری مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج پیش بینی شده توسط مدل ها و نتایج حاصل از آزمایش ها، اعتبار مدل ها را تأیید کرد. همچنین در عکس های گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) شاهد کاهش تخلخل از زمان 7 تا 28 روزه خواهد بود که نشان می دهد استفاده از روش ژئوپلیمیریزاسیون نقش زیادی در تثبیت خاک های ضعیف رسی با پلاستیسیته پایین را دارد. همچنین تأثیر الیاف همراه با ژئوپلیمر را برای مسلح کردن آن نیز مورد بررسی داده شد و در ادامه برای ارزیابی بهتر، مقایسه آن با تثبیت خاک با سیمان پرتلند صورت گرفت. نتایج حاکی از آن است که در بهینه ترین ترکیب ژئوپلیمر مقاومت باربری خاک رس بیش از 3400 درصد افزایش داشته است. این در حالی است که الیاف نیز همراه ژئوپلیمر با درصد و طول بهینه (0/1 درصد وزنی ترکیب ژئوپلیمر و طول 12 میلی متر) توانسته مقاومت فشاری تک محوره خاک رس را نزدیک به 4000 درصد افزایش دهد که نشان دهنده تأثیر بسیار خوب استفاده از الیاف همراه با ژئوپلیمر در این پژوهش بوده است.

بررسی رسوبدهی حوزه‌های آبخیز کوچک تحت الگوی بارش و خصوصیات حوضه در اقلیم خشک و نیمه‌خشک

خسرو حسینی

فرسایش بارانی نقش مهمی در تلفات خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه¬خشک با پوشش گیاهی فقیر ایفا می کند. در این مقاله با تحلیل الگو ی رگبار های رخ داده طی 26 سال در چهار حوضه واقع در شهرستان سمنان به بررسی تأثیر آنها بر الگو ی رسوبات فرسایش یافته از حوضه پرداخته شده است. برای این منظور، افق های رسوبی حاصل از نمونه برداری رسوبات سدهای تأخیری در سال 1396 به بارش های متناظر مرتبط شده اند. با توجه به وقوع بیشترین میزان بارندگی در هر یک از چارک های بارش، هایتوگراف بارش ها به 4 دسته تقسیم شد. دسته منحنی های تجمعی بارش با چارک مشابه در یک شکل ترسیم شده و با منحنی های رسوبات و بالعکس با لحاظ کردن خصوصیات فیزیکی حوضه مقایسه شدند. نتایج نشان داد که حوضۀ علی آباد (با شیب کمتر و کشیدگی بیشتر) با چارک مؤثر نوع 3 بیشترین میزان شباهت را در الگوهای بارش و رسوب دارد و همچنین حوضۀ سولدره¬غربی (با بیشترین شیب و کمترین کشیدگی) با چارک مؤثر نوع 2 کمترین میزان شباهت را در الگوهای بارش و رسوب دارد. نتایج بیانگر نقش مهم الگوی رگبار بر الگوی رسوبات ناشی از آن است که شباهتی تا 85 درصد را نشان می دهد.

تأثیر دوره عمل‌آوری و درصد اختلاط مواد افزودنی بتنی در بالابردن ظرفیت باربری و مقاومت برشی خاک‌های سیلت ماسه‌ای

حبیب موسوی جهرمی

وجود خاک سیلت ماسه¬ای در زمان فونداسیون¬های سازه های بتنی و سازه های هیدرولیکی و آبیاری همواره باعث به وجود آمدن چالش هایی شده است. بالابردن پایداری و ظرفیت باربری این خاک سست، با استفاده از اضافه کردن مواد دیگر همواره مورد بحث و تحقیق بوده است. تحقیق حاضر، اثر دوره عمل آوری و درصدهای مختلف مواد افزودنی گوناگون روی مقاومت خاک های سیلت ماسه ای را مورد بحث و بررسی قرار می دهد. از این رو، مواد افزودنی مختلفی با درصد اختلاط 3، 5 و 7 درصد وزنی در دوره های عمل آوری 3، 7، 14، 21 و 28 روز به خاک اضافه شد. به منظور بررسی تأثیر هر یک از این مواد افزودنی بر پارامترهای مقاومتی خاک سیلت ماسه ای، تست های آزمایشگاهی نظیر مقاومت فشاری تک محوری (U.C.S) و ظرفیت باربری کالیفرنیا (C.B.R) انجام شد. در مجموع، 299 آزمایش در آزمایشگاه مکانیک ¬خاک دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران انجام گرفت. نتایج نشان داد،که اضافه کردن افزودنی های بتن به مراتب تأثیر بیشتری را بر بالابردن مقاومت فشاری و ظرفیت باربری در خاک سیلت ماسه دار دارد. همچنین، مقاومت فشاری و ظرفیت باربری به مرور زمان برای افزودنی های سیمان افزایش پیدا کرده و در روز 21 این درصد نرخ ثابت به خود می گیرند. درحالی که مواد افزودنی کانفیکس و بنتونیت تأثیر معناداری بر افزایش ظرفیت باربری ندارند. در ادامه تغییرات درصد اختلاط مواد نشان داد، افزایش میزان اختلاط مواد سیمانی باعث افزایش مقاومت فشاری و ظرفیت باربری برای مواد بتنی می¬شود. درحالی که مواد کانفیکس و بنتونیت همچنان تأثیر کمی را دارا هستند. بیشترین ظرفیت باربری و مقاومت فشاری به ازای سیمان پوزولانی به وجود می¬آمد. این مقادیر نشان داد به ازای افزودن 5 درصد سیمان پوزولانی و 7 درصد سیمان پرتلند با 28 روز عمل آوری، بیشترین عدد CBR و مقاومت UCS به ترتیب به مقدار 176/26 و 17/58 کیلوگرم بر سانتی متر مربع به وجود خواهد آمد. همچنین الگوی گسیختگی مورد بررسی قرار داده شد. این مقایسه¬ها نشان داد با افزایش دوره عمل آوری، رفتار نمونه ها از نیمه ترد به ترد و به سمت سخت شدن تغییر می کند.

تحلیل فراوانی منطقه‌ای شدت خشکسالی توأم شاخص‌های SEI-SRI و SEI-SSI در تداوم‌های مشترک با استفاده از گشتاورهای ‌خطی‌ چندمتغیره و توابع کاپولا (مطالعه موردی: حوضه آبریز کرخه)

سعیده پرویزی

بررسی همگنی منطقه¬ای با استفاده از خصوصیات تک متغیره، گام مهمی در روش تجزیه و تحلیل فراوانی منطقه¬ای است؛ لیکن برخی پدیده های هیدرولوژیک دارای خصوصیات چندمتغیره بوده که نمی توان با روش های تک¬متغیره آنها را بررسی کرد. خشکسالی ها از جمله این پدیده ها هستند که تعریف آنها به صورت تک متغیره برای ارزیابی خطرات، تصمیم گیری و مدیریت مناسب تأثیرگذار نخواهد بود. بدین جهت در این مطالعه، به بررسی تحلیل فراوانی منطقه ای خشکسالی به صورت چندمتغیره با استفاده از شاخص های SEI (تبخیر- تعرق استاندارد شده)، SSI (رطوبت خاک استاندارد شده) و SRI (رواناب استاندارد شده) در حوضه آبریز کرخه طی دوره آماری 1996 تا 2019 پرداخته شد. شاخص ها، با استفاده از روش گشتاورهای خطی چندمتغیره و توابع کاپولا، توزیع توأم احتمال بین متغیرهای تبخیر- تعرق، رواناب و رطوبت خاک را محاسبه کرده و خشکسالی های هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژیک را به صورت همزمان مدنظر قرار دادند. نتایج تحلیل فراوانی منطقه ای چندمتغیره، با درنظر گرفتن تابع منطقه ای کاپولا گامبل، نشان داد که حوضه از لحاظ شدت شاخص های توأم خشکسالی SEI-SSI در تداوم های مشترک همگن قابل قبول و از لحاظ شاخص های SEI-SRI ناهمگن است. این درحالی است که پس از خوشه بندی حوضه به چهار ناحیه همگن از لحاظ خصوصیات شاخص SPI (بارش استاندارد شده)، حوضه در تمام نواحی از لحاظ شاخص های تک متغیره SEI، SSI و SRI همگن قابل قبول و در خوشه سوم و چهارم شاخص های خشکسالی SRI و SSI ناهمگن شناسایی شد. توابع توزیع پیرسون نوع (3)، پارتو، نرمال و لجستیک عمومی برای بررسی خصوصیات شاخص های خشکسالی SEI، SSI و SRI در این حالت، مناسب تشخیص داده شد. درنهایت برآورد بزرگی انواع خشکسالی های توأم و احتمال وقوع آنها نشان داد که نواحی شمالی و جنوبی حوضه آبریز کرخه طی سال های آتی، خشکسالی های کوتاه و پیاپی را تجربه خواهند کرد. خشکسالی ها در مناطق فاقد داده های هواشناسی، از نظر احتمال مشترک با استفاده از روش تحلیل فراوانی منطقه ای خشکسالی پیشنهاد شده در این پژوهش، قابل پیش بینی هستند.

بررسی عددی تأثیر زبری بستر بر استهلاک انرژی و کاویتاسیون در سرریزهای شوت

محمدرضا کاویانپور

استفاده از زبری پیوسته در بستر تنداب در شرایط برابر با روش های متداول استهلاک انرژی مانند حوضچه های آرامش، سرریزهای پلکانی، پرش اسکی و استقرار موانع در بستر تنداب می تواند روشی کارآمد برای افزایش استهلاک انرژی جریان در این سازه ها باشد. در این پژوهش تأثیر زبری بستر تنداب بر میزان استهلاک انرژی جنبشی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، رابطه عمومی بدون بعد توسعه داده شده و پس از واسنجی حل عددی با نتایج آزمایشگاهی، میزان استهلاک انرژی سازه در سه شیب 15، 22/5 و 30 درجه، با شش زبری 0/005، 0/0072، 0/0111، 0/016 و 0/022 متر و بدون زبری (شاهد) و سه دبی 0/07، 0/09 و 0/11 متر مکعب بر ثانیه، بررسی شد. بر اساس نتایج حاضر با ایجاد زبری ممتد در بستر تنداب، استهلاک انرژی افزایش می یابد. همچنین، با افزایش شیب تنداب، نسبت استهلاک انرژی در طول سرریز زبر به سرریز صاف افزایش می¬یابد. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار استهلاک انرژی نسبی در حضور زبری، مربوط به شیب 22/5 درجه و برای زبری 22/2 میلی متر (85%) بوده و کمترین استهلاک انرژی نسبی نیز در حالت شاهد (25%) مشاهده شد. بنابراین، استفاده از بستر تنداب طبیعی بدون پوشش بتنی، از جنبه محیط زیست و قابلیت استهلاک انرژی، قابل توصیه است.

مدل‌سازی آبخوان ملایر توسط مدل آب‌های زیرزمینی MODFLOW و مدل شبیه‌سازی آب سطحی SWAT

گل مهر صمدی

با استفاده از ابزارهای گوناگون از جمله مدل های ریاضی ، می توان با حداقل هزینه و زمان، تأثیر گزینه های مختلف مدیریتی را بر منابع آب یک منطقه و شرایط موجود ارزیابی و کاربردی ترین مورد را انتخاب کرد. در این پژوهش، با استفاده از داده های اقلیمی، هیدرولوژیک و هیدرومتری در حوضه آبریز ملایر، مدل هیدرولوژیک SWAT در بازه زمانی ۱۳۹۸-۱۳۸۸ اجرا و صحت سنجی مدل نهایی توسط SWAT-CUP انجام شد. در راستای کاهش میزان عدم قطعیت در پارامترهای ورودی به مدل MODFLOW، با استفاده از مقدار تغذیه سطحی حاصل از اجرای مدل SWAT، مدل سازی کمّی آبخوان ملایر در نرم افزار GMS توسط مدل MODFLOW با اطمینان بیشتری انجام شد. پس از شبیه سازی آبخوان ملایر در سال های ۱۳۹۷-۱۳۸۸ و صحت سنجی آن در سال آبی ۱۳۹۸-۱۳۹۷، مقادیر میانگین خطای مطلق (MAE) بین 0/35 تا 0/65 متر و جذر میانگین مربعات خطاها (RMSE) بین 0/62 تا 0/94 متر به دست آمد که با توجه به حدود سطوح آب محاسباتی و مشاهداتی برابر با 1650متر، قابل قبول به نظر می رسد. نتایج تغییرات سطح آب در چاه های مشاهده ای واقع در منطقه ملایر حاکی از آن است که تراز سطح آب زیرزمینی در محدوده آبخوان در دوره مطالعاتی ۱۰ ساله به طور میانگین 9/7 متر کاهش داشته است.

بررسی عددی هندسه دیوارهای هدایت در جریان ورودی به سرریز سد (مطالعه موردی سد کارون 3)

مجید گلوئی

یکی از اجزا مهم در هیدرولیک سدها، سرریزها هستند. مبنای طراحی سرریزهای اوجی، پروفیل زیرین جریان عبوری از سرریز لبه تیز است. چنانچه پروفیل سرریز اوجی در حالت دبی حداکثر از پروفیل زیرین جریان عبوری از سرریز لبه تیز تبعیت نماید، فشار وارده به کف سرریز برابر با صفر می شود. بنابراین، در این مقاله به طراحی سرریز اوجی براساس پروفیل زیرین جریان عبوری از سرریز لبه تیز مستطیلی حاصل از شبیه¬سازی عددی در حالت دو بعدی قائم و سه بعدی و مقایسه آن با پروفیل استاندارد سرریز اوجی پرداخته شده است. نتایج نشان داد که پروفیل استاندارد سرریز اوجی و پروفیل زیرین به دست آمده از حالت دو بعدی کاملاً بر یکدیگر منطبق شدند ولی در مقایسه با پروفیل سه بعدی تفاوت هایی مشاهده شد، که این مهم به عدم در نظر گرفتن دیوار هدایت¬ها در داخل مخزن سد مرتبط بود. با توجه به تحلیل¬ها، درصورتی که جریان ورودی به سرریز به صورت موازی با محور آن باشد پروفیل زیرین سرریز لبه تیز در تطابق کامل با پروفیل استاندارد خواهد بود. از آنجا که هندسه دیوار هدایت سرریزها معمولاً بوسیله ساخت مدل فیزیکی در آزمایشگاه بوده و این عمل نیز اغلب بصورت سعی و خطا و با هزینه زیاد انجام می شود، در این مقاله بر اساس مطالعه موردی سرریز سد کارون 3، سعی شده است با استفاده از مدل سازی عددی نزدیکترین هندسه به هندسه دیوار هدایت سرریز که کمترین اختلاف را در سرعت-های عرضی ایجاد نماید، به دست آید. این روش باعث خواهد شد تا روند طراحی و مدل سازی فیزیکی سرریز نیز از نظر زمانی و اقتصادی بهینه¬تر و سریعتر انجام شود.

ارزیابی نظام‌مند و فراتحلیل خطر، پتانسیل سمّیت و خطرات سرطان‌زایی و غیر سرطان‌زایی عناصر بالقوه سمّی در خاک شهر اراک

عیسی سلگی

حضور صنایع و نزدیکی آنها به مراکز مسکونی در شهر اراک و آلودگی ناشی از عناصر بالقوه سمّی (PTEs= Potentially toxic elements) تهدید جدی برای سلامتی انسان و موجودات زنده در این منطقه محسوب می شود. در این میان آلودگی خاک به PTEs یکی از چالش های مطرح¬شده در این منطقه است و مطالعات متنوعی در این زمینه انجام شده است. مطالعات فراتحلیل، ارزیابی جامع از نتایج موجود در یک موضوع ارائه می دهند. در بررسی حاضر نتایج مطالعات آلودگی خاک به PTEs در دوره 11 ساله (2009 تا 2020) در شهر اراک مورد تحلیل قرار گرفت. در این بررسی خطر، پتانسیل سمّیت و خطرات سرطان زایی و غیر سرطان زایی PETs به کمک شاخص ها و روابط ریاضی ارزیابی شد. بر اساس نتایج حاصل از شاخص های آلودگی، خاک منطقه مورد مطالعه از نظر PETs شامل Zn، Cd، Cr، Ni، As، Pb، Cu و Hg در طبقه آلوده و بسیار آلوده قرار داشت. خطر اکولوژیک PETs در منطقه قابل توجه بوده و خاک منطقه از نظر پتانسیل سمّیت PETs دارای سمّیت حاد برآورد شد. سهم کادمیوم، آرسنیک و جیوه به ترتیب 49/3، 23/2 و 18/3 درصد از خطر اکولوژیک منطقه و نیکل، کروم و آرسنیک به ترتیب 34/7، 23/03 و 22/07 درصد از پتانسیل سمّیت PETs در خاک منطقه برآورد شد. آرسنیک، نیکل و کروم بیشترین خطر سرطان زایی برای کودکان از هر دو مسیر بلع و تنفس را داشته و در مورد بزرگسالان کروم، آرسنیک و نیکل بیشترین خطر سرطان زایی را از مسیر تنفس داشتند. با توجه به نتایج به دست آمده از مطالعات صورت گرفته، نگران کننده ترین PETs در منطقه مورد مطالعه شامل As، Cd و Pb و مهم ترین منشأ انتشار آنها در شهر اراک منابع انسان¬زاد و صنایع هستند.

ارزیابی ریسک سیلاب با استفاده از روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره و داده‌کاوی (مطالعه موردی: منطقه چهار شیراز)

مهدی وفاخواه

رشد جمعیت، توسعه شهرنشینی و تغییر کاربری اراضی باعث افزایش رویداد سیلاب های ویرانگر شده است. ایران نیز در میان کشورهای با خطرپذیری بالای سیل قرار دارد، به طوری که سیلاب های ویرانگر بهار 1398 با مرگ و میر و خسارت های مالی چشمگیری در بیش از ده استان کشور از آخرین نمونه های خسارات سیلاب است. هدف از این پژوهش تهیه نقشه ریسک سیلاب شهری منطقه چهار شیراز است که برای این امر آسیب پذیری منطقه با مدل های تصمیم گیری چندمعیاره PROMETHEE Ⅱ، COPRAS و محدوده های خطر سیلاب شهری با مدل های حداقل مربعات جزئی (PLS) و رگرسیون ستیغی (RR) تهیه شد و با استفاده از حاصل ضرب آسیب پذیری در احتمال خطر در محیط نرم افزار ArcGIS نقشه ریسک به دست آمد. بر اساس نتایج پژوهش، پس از طبقه بندی میزان آسیب پذیری، بیشترین درصد منطقه مورد مطالعه در مدل PROMETHEE Ⅱ و COPRAS مربوط به طبقه متوسط آسیب پذیری است. ارزیابی خروجی مدل های آسیب پذیری، با استفاده از منطق بولین و آماره های RMSE و MAPE نشان داد که مدل COPRAS نتایج بهتری نسبت به مدل PROMETHEE Ⅱ ارائه کرده است. نتایج مدل های حداقل مربعات جزئی (PLS) و رگرسیون ستیغی (RR) در مدل سازی احتمال خطر سیلاب به وسیله دیاگرام تیلور مورد تحلیل قرار گرفت که نشان دهنده برتری مدل رگرسیون ستیغی (RR) و دقت این مدل در تهیه نقشه خطر سیلاب شهری است. بررسی نقشه ریسک نشان داد که 34 درصد از منطقه (973 هکتار) در محدوده خطر زیاد و بسیار زیاد سیلاب قرار دارد.

رتبه‌بندی آسیب‌پذیری سیلاب دشت اردبیل با استفاده از روش ترکیبی BWM و TOPSIS

اباذر اسمعیلی عوری

انجام برنامه ریزی و فراهم آوردن ابزارهای مناسب برای کاهش اثرات نامطلوب مخاطرات طبیعی از جمله سیل، اجتناب ناپذیر است. دستیابی به هدف فوق وابسته به وجود آگاهی و اطلاعات کافی و دقیق درباره آسیب پذیری بوم سازگان های مختلف (آبخیزها) نسبت به عوامل مخرب گوناگون است. ارزیابی آسیب پذیری از طریق شناسایی تنش ها و آشفتگی های بالقوه (طبیعی و انسان پدید) و نیز برآورد درجه حساسیت آبخیزها، امکان پیش بینی اثرات و انتخاب راه کارهای مناسب را برای مدیریت پایدار این بوم سازگان ها فراهم می آورد. از این رو، این پژوهش با هدف شناسایی و رتبه بندی زیرحوضه های آسیب پذیر در مقابل سیلاب در دشت اردبیل با درنظر گرفتن ابعاد اجتماعی، اقتصادی، زیرساختی و بوم شناختی طرح ریزی شده است. برای این منظور ابتدا شاخص ها و معیارهای هر بُعد با درنظر گرفتن شرایط حاکم بر دشت اردبیل شناسایی شده، سپس اطلاعات و داده های اقلیمی، هیدرولوژیکی، جمعیتی، اقتصادی و زیرساختی و کاربری اراضی از مراجع ذی ربط اخذ شد. در ادامه معیارهای مذبور استاندارد شده و وزن متناسب با اهمیت آنها بر اساس روش BWM محاسبه و داده های حاصل از این مرحله با استفاده از تکنیک TOPSIS، برای رتبه بندی آسیب پذیری سیلاب برای زیرحوضه های مختلف موجود در دشت اردبیل و برای دوره زمانی 1385-1395 انجام شد. درنهایت نقشه آسیب پذیری دشت اردبیل در مقابل سیلاب تهیه و ارائه شد. طبق نتایج، معیارهای تراکم ساختمان، بارش، تراکم جمعیت و نرخ بیکاری از مهم ترین معیارهای آسیب پذیری بود و در میان ابعاد مورد بررسی، بُعد زیرساختی دارای اهمیت زیادی در آسیب پذیری در مقابل سیلاب در دشت اردبیل است. بر اساس نقشه جامع آسیب پذیری نیز زیرحوضه 7 در دشت اردبیل، آسیب پذیر ترین زیرحوضه منطقه مورد مطالعه شناسایی شد.

ارزیابی پایش مکانی و زمانی خشکسالی حوضه آبریز دریاچه ارومیه به‌کمک شاخص سنجش از دورETDI و شاخص زمینی SPI

حبیب باباجعفری

خشکسالی به دلیل شروع آهسته و تأثیر بلندمدت آن یکی از پیچیده ترین بلایای طبیعی است¬، امروزه استفاده از تکنیک سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای به عنوان یک ابزار مفید برای پایش خشکسالی کشاورزی مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، هدف، ارزیابی پایش مکانی و زمانی خشکسالی کشاورزی در حوضه آبریز دریاچه ارومیه با شاخص خشکسالی ETDI که از روی تصاویر ماهواره نوا بر اساس تبخیر و تعرق واقعی حاصل از الگوریتم SEBS، محاسبه و مقایسه آن با شاخص زمینی SPI است. بدین منظور از 248 تصویر سنجندۀ AVHRR و ماهواره NOAA طی دورۀ آماری 2009-1998 و 17 ایستگاه هواشناسی با دوره آماری 30 ساله برای محاسبه شاخص ها استفاده شد. به منظور تعیین اراضی کشاورزی، تعداد شش هزار نقطه برای کاربری های مختلف برداشت و تبخیر و تعرق واقعی آنها به کمک الگوریتم SEBS شد. نتایج نشان داد با شروع دوره خشکسالی در سال 1998 شاخص ETDI، خشکسالی را در ماه می با مقدار 9/4 درصد در وضعیت خشکسالی ضعیف و 90/6 درصد در وضعیت نرمال نشان می دهد. با گذشت زمان، در ماه جون شرایط با مقدار 95 درصد در وضعیت خشکسالی ضعیف و 5 درصد در وضعیت نرمال برای شهر تبریز متفاوت تر می شود و در ماه ژوئیه کل حوضه آبریز، خشکسالی ضعیفی را تجربه می کند. سپس در ماه آگوست 84 درصد حوضه در وضعیت نرمال و 16 درصد در شهر تبریز و ارومیه خشکسالی ضعیف اعلام می شود، همچنین مشخص شد شاخص خشکسالی ETDI به علت ترکیب باندهای مرئی و مادون قرمز و ترکیب آن با داده های زمینی، دارای مفهوم فیزیکی بوده و از قطعیت بالایی برخوردار است و خشکسالی را سریع تر و دقیق تر پیش بینی می کند.

شناسایی و تعیین محتوی هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای (PAHs) در گردوغبار خانگی شهر خرم‌آباد

سهیل سبحان اردکانی

از آنجا که افراد زمان زیادی را در فضاهای سربسته و به ویژه داخل خانه سپری می کنند، بنابراین، احتمال مواجهه آنها با هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای (PAHs) به عنوان آلاینده های محیط داخلی با قابلیت ناهنجاری زایی، جهش زایی و سرطان زایی بسیار زیاد است. بنابراین، این مطالعه با هدف شناسایی و تعیین محتوی ترکیبات PAH در نمونه های گردوغبار محیط داخلی برخی منازل مسکونی شهر خرم آباد در سال 1398 انجام شد. بدین منظور، در مجموع 50 نمونه گردوغبار از 10 مکان نمونه برداری منتخب جمع آوری شد و پس از استخراج آنالیت ها، نسبت به شناسایی و تعیین مقادیر ایزومرهای PAH با استفاده از روش کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی

(GC-MS) اقدام شد. پردازش آماری داده ها نیز با استفاده از نرم افزار SPSS انجام شد. یافته ها بیانگر شناسایی 16 ایزومر PAH دارای اولویت در نمونه ها با کمینه، بیشینه و میانگین مقادیر مجموع به ترتیب برابر با 14/0، 23/3 و 19/2 میکروگرم در کیلوگرم بود. از طرفی، نتایج نشان داد که میانگین مقادیر هر 16 ترکیب PAH شناسایی شده در نمونه های گردوغبار با بیشینه رواداری وزارت بهداشت، رفاه و ورزش آلمان و همچنین سازمان حفاظت محیط زیست ایران اختلاف معنی دار آماری (0/050 > p) داشته و برای همه ایزومرها از حد مجاز کوچک تر بوده است. با توجه به مخاطرات ناشی از مواجهه با ترکیبات PAH، نسبت به شناسایی، تعیین محتوی، منشأ یابی و پایش دوره ای این آلاینده ها در نمونه های محیط زیستی همچون خاک، رسوب، گردوغبار، ذرات معلق، آب، هوا و بافت های بدن و تلاش برای کنترل منابع تولید و کاهش انتشار آنها با هدف حفظ سلامت محیط و شهروندان توصیه می شود.

اثر کاربرد تنش آبی در مراحل مختلف رشد گیاه کینوا بر رشد و عملکرد کینوا در شرایط مزرعه‌ای

فاطمه رزاقی

استفاده ناکار آمد از منابع آب محدود و در کنار آن افزایش جمعیت و افزایش تقاضای آب به منظور تولید غذا، منابع آب کشاورزی را با تهدیدهای زیادی مواجه کرده است. یکی از راه های غلبه با این مشکل، بهبود بهره وری آب با معرفی محصولات جدید متحمل به تنش های آبی مانند کینوا است. در این مطالعه، اثر تنش آبی در مراحل مختلف رشد گیاه (سبزینگی، گلدهی و پر کردن دانه) بر روی پارامترهای گیاهی، عملکرد و بهره وری آب کینوا بررسی شد. این پژوهش در شرایط مزرعه ای و تیمارها به صورت آزمایش بلوک و در قالب طرح کامل تصادفی با چهار تکرار اجرا شد. فاکتورهای آزمایش عبارتند از: تیمار بدون تنش آبی یا آبیاری کامل (F) و تیمار تنش آبی (D) به میزان 50 درصد نیاز آبیاری کامل در مراحل مختلف رشد. کاربرد کم آبیاری در طی مراحل مختلف رشد باعث کاهش هدایت روزنه ای، شاخص سطح برگ، پتانسیل آب برگ، عملکرد دانه و بهره وری آب شد، درحالی که کم آبیاری باعث افزایش دمای پوشش سبز گیاه شد. با توجه به نتایج این پژوهش، مرحله گلدهی کینوا به تنش آبیاری بسیار حساس بوده، به طوری که میزان محصول کمتری نسبت به حالتی که تنش آبی در مرحله سبزینگی و یا پرکردن دانه اعمال شود، تولید شده است.

بررسی زیست‌پالایی گیاه کینوا به‌منظور شوری‌زدایی از آب‌های نامتعارف

جهانگیر عابدی کوپایی

روش های متعددی برای شوری زدایی از پساب های شور وجود دارد که یکی از مهم ترین آنها، زیست پالایی است. هالوفیت ها گیاهانی هستند که قادرند غلظت هایی از نمک را تحمل کنند که اغلب گیاهان در این شرایط قادر به حیات نیستند. در این پژوهش، امکان شوری زدایی با استفاده از گیاه هالوفیت کینوا گونه تیتیکاکا مورد مطالعه قرارگرفته است. گیاه کینوا با استفاده از سیستم کشت بدون خاک (هیدروپونیک) و در سه سطح شوری (2، 8 و 14 دسی زیمنس بر متر) و تعداد 12 مخزن (9 مخزن با گیاه و 3 مخزن دیگر بدون گیاه و به عنوان شاهد) با تعداد کل 135 بوته (تعداد 15 بوته در هر مخزن) و با دو زمان ماند 15روزه ای (15 و30 روز) و در قالب یک طرح کاملاً تصادفی به شکل چند عاملی با سه تکرار برای هر سطح شوری کشت داده شد و پارامترهای هدایت الکتریکی و سایر غلظت کاتیون ها و آنیون ها، قبل و بعد از تصفیه توسط این گیاه اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان دهندۀ آن است که گیاه کینوا مقادیر هدایت الکتریکی را در سطوح شوریEC~ 2 dS/m (آب کم شور)، ~EC 8ds/m (آب لب شور) و EC~14 dS/m (آب با شوری زیاد) در مدت 30 روز به ترتیب 5/33، 8/12 و 9/35 درصد کاهش داد. همچنین یون های کلسیم، منیزیم، سدیم و کلراید را به ترتیب حداکثر 10، 7/62، 5/60 و 7/01 درصد بسته به سطح شوری کاهش می دهد. بر اساس نتایج این پژوهش، گیاه پالایی کینوا پتانسیل کمی در کاهش نمک از آب های نامتعارف مانند پساب های شور دارد.