علوم آب و خاک

بررسی سینتیکی و هم‌دماهای تعادلی حذف آلاینده نفتی بنزن از محیط‌های آبی با استفاده از خاکستر مخروط کاج

جهانگیر عابدی کوپایی

امروزه، آلودگی آب با مواد نفتی یکی از مشکلات زیست محیطی کشورهای نفت خیز از جمله ایران است. با توجه به اهمیت موضوع، تصفیه آلاینده نفتی بنزن به وسیله زیست جاذب ها در طی سالیان اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بنزن یک ترکیب شیمیایی آلی با فرمول مولکولی C6H6 است که جزئی از نفت خام و یکی از مهم ترین مواد پتروشیمی است. حد مجاز سازمان بهداشت جهانی (WHO) برای بنزن در آب آشامیدنی10 میکروگرم بر لیتر است. در سال های اخیر، مواد زائد کشاورزی به علت هزینه کم، سازگاری با محیط زیست، قابل دسترس بودن به طور طبیعی از میان انواع دیگر جاذب ها که برای درمان فاضلاب به کار گرفته می شوند ترجیح داده می شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی حذف بنزن توسط تکنیک ناپیوسته (پیمانه¬ای) و پیوسته (ستونی) و پارامترهای مؤثر بر آن است. در این پژوهش، خاکستر مخروط کاج برای حذف بنزن از محلول های آبی استفاده شد و قابلیت این ماده به عنوان جاذب با تغییرات غلظت اولیه بنزن، مقدار جاذب، زمان تماس، تغییر دما و pH محلول مورد بررسی قرار گرفت. مدل های هم دمای جذب لانگمویر و فروندلیچ بر داده های جذب بنزن برازش داده شد. مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، پخشیدگی درون ذره ای و تابع توانی برای توصیف داده های سینتیک جذب بنزن مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان می دهد جذب بهینه بنزن در 7=pH و جرم بهینه جاذب برابر100 گرم در لیتر ( 0/1 گرم در 10 میلی لیتر) بدست آمد. زمان تعادل 10 دقیقه و حداکثر ظرفیت جذب 366 میلی گرم بر گرم جاذب در غلظت بنزن 2000 میلی گرم بر لیتر به دست آمد. از بین مدل های هم دمای جذب، مدل لانگمویر بهترین برازش را بر داده ها نشان داد. همچنین، در مطالعات سینتیکی، مدل شبه مرتبه دوم بهترین برازش را بر داده های جذب بنزن داشت. برای تکمیل بررسی ها روی جاذب معرفی شده، آزمایش های ستونی با ورود پیوسته محلول بنزن به ستون جاذب، تا زمان رسیدن جاذب به حد اشباع انجام شد. آزمایش های ستونی با قطر 3 سانتی متر، 3 گرم جاذب، غلظت ورودی 1000 میلی گرم در لیتر و دبی 100 میلی لیتر بر ساعت با ورود پیوسته محلول بنزن، نشان دادند که حداکثر ظرفیت جذب ستون برای حذف بنزن، در برابر 295 میلی گرم بر گرم جاذب به دست می آید. با توجه به نتایج به دست آمده در این آزمایش، مشخص شد که خاکستر مخروط کاج قابلیت بالایی در حذف بنزن از محیط های آبی دارا است.

ارزیابی روش‌های خوشه‌بندی فازی و شبکه عصبی مصنوعی در پهنه‌بندی فضایی بارش سالانۀ ایران

علی شاهبایی کوتنایی

بارش یکی از عناصر اصلی چرخۀ هیدرواقلیمی کرۀ زمین است که چگونگی تغییرپذیری آن تابع روابط پیچیده و غیرخطی بین سامانۀ اقلیم و عوامل محیطی است. شناخت این روابط و انجام برنامه ریزی های محیطی بر مبنای آنها در حالت عادی امری دشوار بوده و در نتیجه طبقه بندی داده ها و تقسیم اطلاعات به دسته های متجانس و کوچک می تواند در این زمینه کمک کننده باشد. در پژوهش حاضر تلاش شد تا داده های بارش، ارتفاع ، شیب ، جهت دامنه ها و تراکم ایستگاهی برای 3423 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی ایران در دوره ی 1961-2015 به مدل های فازی (FCM) و شبکه عصبی خودسازمانده (SOM-ANN) وارد و ضمن انجام پهنه بندی بارشی– محیطی، خروجی های دو مدل از لحاظ دقت و کارایی مورد مقایسه قرار گیرد. نتایج حاصل از خروجی مدل ها، شرایط بارشی ایران را در ارتباط با عوامل محیطی به چهار پهنه تقسیم بندی کرده است. همچنین، بررسی شاخص های ارزیابی نشان داد هر دو مدل از دقت بالایی در امر طبقه بندی فراسنج بارش برخوردار هستند؛ با این حال مدل فازی از لحاظ دقت نتایج برتری نسبی به مدل شبکۀ عصبی دارد.

تعیین و مقایسه کارایی مالچ‌های بهینه ویناسی براساس شاخص‌های مکانیکی (مطالعه موردی: شمال خرمشهر)

مظاهر معین الدینی

با توجه به مشکلات محیط زیستی که فرسایش بادی بر جای می گذارد، تثبیت کانون های گردوغبار به وسیله ی مالچ ها ضروری می باشد. هدف از پژوهش حاضر، تعیین و مقایسه مالچ های بهینه ویناسی براساس شاخص های مکانیکی برای تثبیت خاک های حساس به فرسایش بادی است. در پژوهش حاضر، ویناس (0، 100، 200 گرم) با باگاس (0، 25، 50 گرم)، خاکستر باگاس (0، 25، 50 گرم)، فیلترکیک (0، 12/5، 25 گرم) و یک لیتر آب (81 تیمار) ترکیب شده است. در ابتدا، تیمارهای در محدوده مناسب شوری و اسیدیته تعیین (35 تیمار) و در گام بعدی، پس از مالچ پاشی بر روی سینی های آزمایشگاهی (100×30 ×2 سانتی متر)، هریک از شاخص های مکانیکی اندازه گیری شده است. مالچ های بهینه براساس پنج شاخص با استفاده از مقایسه میانگین ها (دانکن) تعیین شده است. مقایسه میانگین ها نشان داد که تیمارهای 33، 30، 34، 32 و 19 اختلاف میانگین گروه ها را براساس ضخامت لایه، مقاومت به ضربه، مقاومت فشاری و مقاومت برشی به خوبی نشان می دهد. می توان نتیجه گیری کرد که ویناس (100 و 200 گرم) به همراه 50 گرم باگاس، ضریب درز و ترک را به شدت کاهش می دهد و استفاده از ویناس، باگاس و فیلترکیک بر میزان مقاومت فشاری، مقاومت به ضربه مؤثر نیستند.

ارزیابی تناسب اراضی دشت شهید رجایی استان خوزستان برای روش‌های مختلف آبیاری با استفاده از سیستم ارزیابی پارامتریک

خشایار پیغان

امروزه رشد جمعیت و محدودیت منابع آب و خاک، توجه به عوامل تأثیرگذار بر تولید مواد غذایی از جمله تناسب روش آبیاری با اراضی زراعی را ضروری می نماید. این پژوهش با هدف ارزیابی تناسب اراضی برای روش های آبیاری سطحی، قطره ای و بارانی بر اساس سیستم ارزیابی پارامتریک در منطقه ای به وسعت 2250 هکتار در دشت شهید رجایی خوزستان انجام شد. پس از تجزیه و تحلیل ویژگی های خاک، نقشه های تناسب برای روش های مختلف آبیاری، با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) تهیه شد. نتایج نشان داد برای آبیاری سطحی، 704 هکتار (31/3 درصد) تا حدودی مناسب (S3)، 866 هکتار (38/5 درصد) در حال حاضر نامناسب (N1) و 680 هکتار (30/2 درصد) دائماً نامناسب (N2) هستند. برای آبیاری قطره ای، 8 هکتار (0/4 درصد) بسیار مناسب (S1)، 644 هکتار (28/6 درصد) نسبتاً مناسب (S2)، 52 هکتار (2/3 درصد) تا حدودی مناسب (S3)، 866 هکتار (38/5 درصد) در حال حاضر نامناسب (N1) و 680 هکتار (30/2 درصد) به عنوان دائماً نامناسب (N2) تشخیص داده شدند. برای آبیاری بارانی نیز، 652 هکتار (29 درصد) نسبتاً مناسب (S2)، 52 هکتار (2/3 درصد) تا حدودی مناسب (S3)، 866 هکتار (38/5 درصد) در حال حاضر نامناسب (N1) و 680 هکتار (30/2 درصد) دائماً نامناسب (N2) ارزیابی شدند. آبیاری بارانی با شاخص قابلیت آبیاری 29/9 تا 60/7، در 2242 هکتار (99/6 درصد) نسبت به سایر روش های آبیاری برتری دارد. آبیاری قطره ای نیز در 8 هکتار (0/4 درصد) مناسب ترین روش تشخیص داده شد. عوامل اصلی محدودکننده در استفاده از هر سه روش آبیاری، شوری، قلیائیت و زهکشی بوده و در آبیاری قطره ای کربنات کلسیم خاک نیز به عوامل محدودکننده افزوده شد.

تحلیل فراوانی حداکثر بارش روزانه و تعیین مناسب‌ترین توابع توزیعی در حوزه آبخیز سد بوستان، استان گلستان

چوقی بایرام کمکی

تحلیل فراوانی بارش های روزانه و یا دوره بازگشت رخدادهای بارش و سیلاب به دلیل پیچیدگی رفتاری فراوان در مدیریت منابع آب، از اهمیت زیادی برخوردار است. به عبارتی، عدم توجه به آن ممکن است سیل های مخرب را به دنبال داشته باشد. به همین منظور در پژوهش حاضر جهت بررسی و انتخاب مناسب ترین تابع توزیع، با استفاده از داده های هواشناسی و ماهواره CHIRPS در هفت ایستگاه موجود در حوزه آبخیز سد بوستان، سه تابع توزیع پیرسون 3، بتا و گاما مورد مقایسه قرار گرفتند. آنالیز آماری نشان داد که داده های ماهواره ای در برآورد بارش روزانه، به دلیل بالابودن مقدار خطای RMSE، MADو NASH ناکارآمد هستند، به همین دلیل تنها از داده های ایستگاه های هواشناسی برای تعیین بهترین توزیع استفاده شد. برای این منظور زبان برنامه نویسی گوگل ارث انجین و پایتون مورداستفاده قرار گرفت. سپس از تابع توزیع منتخب برای تعیین حداکثر بارش روزانه، احتمال فراوانی در دوره های بازگشت 2، 10، 50، 100 و 200 ساله استفاده شد. نتایج به دست آمده از آزمون نکویی برازش مجموع مربعات خطا، معیارهای ارزیابی آکائیک، بیزین و معیار واگرایی کولبک لیبلر نشان داد که در پنج ایستگاه کلاله، قرناق، پارک ملی گلستان، سد گلستان و گلیداغ تابع پیرسون 3 مناسب ترین تابع توزیعی است. همچنین، در دو ایستگاه دیگر (گنبد و تمر)، تابع بتا به عنوان تابع مناسب تشخیص داده شد، این درحالی است که طبق نتایج به دست آمده توزیع گاما در منطقه مورد مطالعه دارای کارایی مناسبی نیست. پس می توان نتیجه گرفت که بارش های شدید و نامنظم ازنظر زمانی و مکانی می تواند در انتخاب مناسب ترین تابع توزیع آماری در هر ایستگاه مؤثر باشد. بنابراین، توصیه می شود بارش های حداکثر محتمل و در نتیجه وقوع سیلاب های محتمل در نظر گرفته شوند تا با مدیریتی اصولی و دقیق از خسارات جانی و مالی در مناطق مستعد بخصوص در منطقه مورد مطالعه جلوگیری شود.

تغییرات شکل‌های نیکل تحت تأثیر زمان و مصرف ورمی‌کمپوست و زئولیت در دو خاک آهکی با بافت متفاوت

ابراهیم ادهمی

با توجه به اهمیت نیکل و اثرات افزودنی های معمول به خاک در توزیع شکل های نیکل، این پژوهش برای ارزیابی اثر بافت خاک، زئولیت و ورمی کمپوست بر تغییرات شکل های نیکل در طی زمان انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل شامل دو سطح ورمی کمپوست (صفر و 2% وزنی)، سه سطح زئولیت (صفر، 4% وزنی زئولیت فیروزکوه و 4% وزنی زئولیت سمنان) و دو بافت خاک (رسی و لوم شنی) در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمارها با سطوح 50 و 100 میلی گرم نیکل در کیلوگرم خاک آلوده شدند. در زمان های 20 و 60 روز شکل های نیکل عصاره گیری و اندازه گیری شدند. در خاک های اولیه نیکل کربناتی در خاک لوم شنی بیشتر از خاک رسی بود درحالی که شکل های نیکل همراه با اکسیدهای منگنز- آهن، همراه با ماده آلی و باقیمانده در خاک رسی بیشتر بود. در خاک لوم شنی مقدار بیشتری از نیکل در شکل های تبادلی و کربناتی بازیابی شد درحالی که بازیابی نیکل در شکل های همراه با اکسیدهای منگنز- آهن، آلی و باقیمانده در خاک رسی بیشتر بود. مصرف زئولیت سبب کاهش معنی دار نیکل تبادلی و کربناتی در خاک رسی در روز 60 و سطح 100 نیکل شد. نیکل تبادلی در اثر مصرف ورمی کمپوست در روز 20 در هر دو سطح نیکل کاهش یافت. مصرف ورمی کمپوست سبب کاهش نیکل همراه با اکسیدهای آهن و منگنز در هر دو خاک و زمان مورد مطالعه شد و شکل آلی نیکل در هر دو خاک و سطوح نیکل با کاربرد ورمی کمپوست افزایش یافت. گذشت زمان به صورت کلی سبب کاهش نیکل تبادلی شد ولی اثر زمان بر شکل کربناتی نیکل بستگی به بافت خاک داشت. گذشت زمان اثری بر نیکل همراه با اکسیدهای منگنز- آهن و نیکل باقیمانده نداشت، ولی نیکل همراه با ماده آلی را در خاک رسی افزایش داد.

ارزیابی اثرات ویژگی‌های ریخت‌شناسی، هیدرولوژیکی و کاربری اراضی بر آب برداشتی از رودخانه با استفاده از روش‌های داده‌کاوی

علیرضا عمادی

بخش کشاورزی به¬عنوان یکی از مهم ترین بخش‏های مصرف آب در پایداری سیستم‏های منابع آب کشور تأثیرگذار است. این مطالعه، با هدف تخمین برداشت آب از رودخانه‏ برای مصارف کشاورزی در محدوده مطالعاتی نوبران، واقع در حوضه آبریز دریاچه نمک، انجام شده است. تخمین میزان برداشت آب از رودخانه با استفاده از متغیرهای وابسته به فاکتورهای ریخت شناسی، هیدرولوژیکی، کاربری اراضی و ترکیبی از متغیرهای آن ها که با نمونه‏برداری میدانی جمع‏آوری شده است، انجام گرفت. همچنین، برای تخمین متغیر برداشت آب از رودخانه ‏ها، روش‏های داده کاوی شامل سامانه استنتاجی فازی- عصبی تطبیقی (ANFIS)، روش گروهی مدل سازی داده‏ها (GMDH)، شبکه تابع پایه شعاعی (RBF) و مدل درخت تصمیم رگرسیونی (Rtree) به کار گرفته شد. در این مطالعه، مدل GMDH24 با سناریوی ترکیبی شامل متغیرهای عرض رودخانه، عمق رودخانه، حداقل جریان، حداکثر جریان، متوسط جریان، مساحت کشت شده زراعی و باغی به عنوان بهترین مدل برای برآورد متغیر برداشت آب از رودخانه‏ معرفی شد. مقدار RMSE برای سناریوی ترکیبی مدل GMDH24 به منظور تخمین برداشت آب در محدوده مطالعاتی نوبران 046/0 به دست آمد. نتایج حاکی از این است که عملکرد مدل GMDH24 در برآورد برداشت آب رودخانه‏ها برای مقادیر حداکثر بسیار قابل قبول و امیدوارکننده است. بنابراین، مدل سازی و شناسایی متغیرهای مختلف تأثیرگذار بر میزان بهینه برداشت آب از رودخانه‏ها جهت تأمین مصارف کشاورزی باعث دستیابی به اهداف مدیریت یکپارچه منابع آب (IWRM) می شود.

شاخص یکپارچه برای ارزیابی خشکسالی در استان اصفهان

مهرداد خشوعی

خشکسالی عبارت است از یک دوره ممتد کمبود بارش که منجر به صدمه زدن به انواع مصرف کنندگان آب به ویژه بخش کشاورزی و کاهش عملکرد آنها می شود. پدیده خشکسالی از جمله بلایایی است که آن را باید بدون امکان پیش بینی تلقی کرد. این حادثه با دیگر حوادث طبیعی از قبیل سیل، زلزله، طوفان و غیره بنا به عللی تفاوت دارد. شاخص های مختلفی برای ارزیابی خشکسالی مانند شاخص های SPI، PDSI، SWSI طراحی شده است که براساس یکی از انواع خشکسالی های هواشناسی، هیدرولوژی یا کشاورزی بوده است. هدف از این پژوهش بررسی و ارزیابی یک شاخص یکپارچه و در برگیرنده عوامل اصلی خشکسالی است. شاخص یکپارچه دربرگیرنده عوامل مختلف خشکسالی مانند هواشناسی، هیدرولوژیک، کشاورزی، اجتماعی- اقتصادی و زیست محیطی است. به دلیل خشکسالی های پی درپی در طی دهه¬های اخیر استان اصفهان به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. در طراحی شاخص یکپارچه از تلفیق لایه های استاتیکی و دینامیکی استفاده شده است. لایه های استاتیکی شامل کاربری زمین، شیب و جنس خاک حوضه است. لایه های دینامیکی شامل بارش، دمای میانگین، آب سطحی دردسترس، آب زیرزمینی دردسترس، کیفیت آب زیرزمینی و سطح زیرکشت است. نتایج نشان می دهد که در سال های آبی 1386 و 1391 بیشترین تنش آبی در استان و در سالهای 1387 و 1390 کمترین تنش و به عبارت دیگر ترسالی در نقاط مختلف استان حاکم بوده است.

بررسی عوامل مؤثر بر بهبود روابط کنشگران در حوضه آبریز زاینده‌رود

محمد قربانیان

بسیاری از مسائل اجتماعی و امنیتی حوضه آبریز زاینده رود پیامد تبدیل دولت به کارگزار انحصاری حکمرانی و شکاف های موجود در ساختار حکمرانی دستوری- کنترلی است. آنچه مشخص است مسئله اصلی در دستیابی به حکمرانی مشارکتی وجود شکاف در روابط ذی مدخلان و فقدان دستور کار منسجم و منعطف در بهبود این روابط است. بنابراین، هدف این پژوهش ارائه راهکارهای بهبود روابط به عنوان نقطه شروع و کلید رمز اصلاح ساختار حکمرانی است. در این راستا ابتدا با استفاده از چارچوب مدیریت و انتقال (MTF) به تجزیه و تحلیل ذی مدخلان و روابط بین آن ها پرداخته شد که نمایانگر تمرکز تنش در روابط کشاورزان اصفهان و وزارت نیرو (شرکت آب منطقه ای اصفهان) است. همچنین، با استفاده از پایگاه داده MTF و ساختار مدل مشارکتی (PMB) مبتنی بر مصاحبه با کنشگران کلیدی، علل، راهکارها، پیامدها و موانع بهبود این روابط در قالب حلقه های علّی استخراج شد. درنهایت با تمرکز بر راهکارها، مدل مفهومی بهبود روابط کنشگران ترسیم و راهکارهای ارائه شده از سوی مصاحبه شوندگان شامل برگزاری انتخابات محلی و تشکیل مجلس آب حوضه آبریز زاینده رود، میانجی گری با رویکرد دانش بین رشته ای، کارگروه های مدیریت مشارکتی، تشکیل و تقویت کمیته اقتصادی بهبود معیشت کشاورزان، برگزاری جلسات دولت با کشاورزان و صنایع مورد نقد و بررسی قرار گرفت.

ارائه روابط منطقه‌ای برای حداکثر دبی‌های روزانه زیرحوضه‌های غرب ایران با استفاده از مدل‌های رگرسیونی خطی تعمیم یافته (GLMs)

وحید چیت ساز

روابط منطقه ای قابل اطمینان که بتواند با استفاده از خصوصیات حوضه های آبخیز بزرگی دبی سیلاب ها را به ازای دوره بازگشت های مختلف پیش بینی کند از اهمیت ویژه ای برای مدیریت سیل و طراحی سازه های هیدرولیکی در حوضه های فاقد ایستگاه هیدرومتری برخوردار است. بنابراین، در پژوهش حاضر سعی شد تا با استفاده از مدل های رگرسیونی خطی تعمیم یافته (GLMs) مدل های منطقه ای مناسبی برای برآورد حداکثر دبی های روزانه به ازای دوره بازگشت های 2، 10، 50 و 100 سال برای 62 زیرحوضه از حوضه های کارون بزرگ و کرخه ارائه شود. بر اساس نتایج، حوضه های مورد مطالعه توسط برخی از خصوصیات فیزیوگرافی و اقلیمی به چهار زیرگروه گروه بندی شدند. بطورکلی نتایج نشان داد که به جز زیرمنطقه شماره دو که شامل زیرحوضه های بسیار بزرگ (A̅≈17300km²) است، در تمامی زیرمناطق تعیین شده فرایند مدل سازی موفق است. به طوری که مقادیر ضرایب تببین اصلاح شده مناسب ترین مدل ها برای حداکثر دبی های 100 ساله در زیرمناطق اول، سوم و چهارم به ترتیب 82/4، 91/3 و 90/6 درصد و درصد نسبی خطای آنها (RRMSE) نیز به ترتیب 9/5، 9/23 و 6/8 درصد برآورد شد. همچنین، نتایج نشان داد که برای سیلاب ها با دوره بازگشت های کوتاه مدت مانند 2 و 10 سال متغیرهایی همچون طول، محیط و مساحت حوضه ها تأثیر زیادی روی حداکثر دبی های روزانه خواهند داشت، درحالی که برای دوره بازگشت های بلندمدت مانند 50 و 100 سال اغلب خصوصیات آبراهه ها و شبکه زهکشی حوضه ها مانند طول آبراهه اصلی، مجموع طول سیستم رودخانه ها و شیب آبراهه اصلی حداکثر دبی های روزانه را تحت تأثیر قرار می دهند. با توجه به پژوهش صورت گرفته می توان اظهار داشت که رفتار حداکثر دبی های روزانه در منطقه مورد مطالعه تا حد زیادی از خصوصیات مختلف اقلیمی و فیزیوگرافی حوضه ها تأثیر می پذیرید و بنابراین، با مدل سازی صحیح آن می توان با دقت به نسبت مناسبی ویژگی های این متغیر را در حوضه های فاقد ایستگاه هیدرومتری برآورد کرد.

ارزیابی داده‌های بارش با استفاده از مدل‌های CHIRPS و PERSIANN (مطالعه موردی: بندرعباس)

هادی سیاسر

دسترسی به داده های ﺑﺎرشی وسیع با دقت مناسب، می تواند نقش مؤثری در برنامه ریزی های آبیاری و مدیریت منابع آبی ایفا نماید. ﺗﺼﺎوﻳﺮ ﻣﺎﻫﻮاره ای با تولید داده های زیاد، وسیع، ارزان و به روز به عنوان راﻫﻜﺎری ﻋﻤﻠﻲ جهت ﺗﺨﻤـﻴﻦ ﺑـﺎرش ﻣﻄـﺮح است. بدین منظور، در این پژوهش با استفاده از سامانه گوگل ارث انجین و محصولات بارش حاصل از تصاویر ماهواره ای مدل PERSIANN و CHIRPS در بازه های زمانی روزانه، ماهانه و سالانه به ارزیابی و صحت سنجی مقدار بارش ایستگاه بندرعباس طی دوره آماری ۲۰۲۰- ۱۹۸۳ پرداخته شد. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ ﺑﺮآورد ﺑﺎرش ﺗﻮﺳﻂ ماهواره های PERSIANN و CHIRPS در ﻣﻘﻴﺎس ﻣﺎﻫﺎﻧﻪ و سالانه از دﻗﺖ بیشتر ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﻘﻴﺎس روزانه ﺑﺮﺧﻮردار ﺑﻮده و در ﻣﻘﻴﺎس های ﻣﺎﻫﺎﻧﻪ و ﺳﺎﻻﻧﻪ، ﺑﻴﺶﺗﺮﻳﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻰ و ﻛﻢﺗﺮﻳﻦ مقدار RMSE ﻣﺘﻌﻠﻖ ﺑﻪ الگوریتم PERSIANN است. مقدار ﺿﺮﻳﺐ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻰ الگوریتم PERSIANN در ﻣﻘﻴﺎس های روزانه و ﻣﺎﻫﺎﻧﻪ و سالانه به ترتیب برابر با 0/32 ، 0/83 و 0/94 و ﺿﺮﻳﺐ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻰ الگوریتم CHIRPS در ﻣﻘﻴﺎس های روزانه و ﻣﺎﻫﺎﻧﻪ و سالانه به ترتیب برابر با 0/24، 0/71 و 0/90 ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪ. مقدار ضریب تبیین R² الگوریتم های PERSIANN و Chrips در مقیاس ماهانه به ترتیب برابر با 0/89 و 0/70 و در مقیاس سالانه به ترتیب برابر با 0/88 و 0/80 به دست آمد. نتیجه گیری کلی این بود که دقت ﻫﺮ دو الگوریتم در تعیین اﻟﮕﻮی ﻣﻜﺎﻧﻰ ﺑﺎرﻧﺪﮔﻰ در ﻣﻘﻴﺎس ماهانه و ﺳﺎﻻﻧﻪ مناسب بوده و الگوریتم PERSIANN از دقت بالاتری در مقیاس زمانی ماهانه برخوردار است.

ارزیابی تغییرات مکانی کیفیت فیزیکی خاک یک مزرعه کلزا (Brassica napus) در منطقه بیلوار کرمانشاه

علی اشرف امیری نژاد

درکشاورزی دقیق، سیستم رتبه بندی قابلیت تولید یک ابزار مهم در ارزیابی کمّی کیفیت خاک است. به منظور ارزیابی تغییرات مکانی شاخص های کیفیت فیزیکی خاک یک مزرعه کلزا (Brassica napus)، مطالعه ای در دشت بیلوار کرمانشاه انجام شد. تغییرپذیری مکانی ویژگی های ﺧﺎک در ﻳﻚ ﺷﺒﻜﻪ منظم (اﺑﻌـﺎد 100 ×100 ﻣﺘﺮ) با استفاده از تکنیک های زمین آمار و ﻧﺮم اﻓـﺰار ArcGIS انجام شد. پنج پارامتر مهم فیزیکی خاک شامل جرم مخصوص ظاهری (BD)، تخلخل غیرموئینگی (NCP)، هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks)، رطوبت قابل دسترس (AWC) و کربن آلی (OC) خاک تعیین شدند. شاخص رتبه بندی فیزیکی (PRI) در هر نقطه نمونه برداری نیز با حاصل ضرب ارزش پنج پارامتر مورد بررسی تعیین گردید. نتایج نشان داد که دامنه تأثیر نیم تغییرنما (سمی واریوگرام) برای پارامترهای Ks و AWC بین 137 تا 145 متر و برای پارامترهای پارامترهای OM، BD و NCP به نسبت بلند (161 تا 205 متر) بودند. ساختار مکانی رس و تخلخل غیرموئینگی متوسط (به ترتیب برابر با 0/68 و 0/28) و بقیه پارامترها ضعیف به دست آمد. همچنین، همبستگی بین PRI و عملکرد بیولوژیکی کلزا به نسبت خوب بود (68/0=R²). بررسی نقشه های پهنه بندی ویژگی های فیزیکی خاک بیانگر افزایش BD و کاهش پارامترهای AWC و NCP، به تناسب تغییر بافت خاک و میزان ماده آلی در بعضی نقاط مزرعه بود. بطور کلی، شاخص PRI یک ابزار مهم در ارزیابی کمّی شرایط فیزیکی خاک است که با توجه به آن و بر اساس نقشه های پهنه بندی، می توان در راستای بهبود کیفیت فیزیکی خاک در مزارع کشاورزی اقدام کرد.

مطالعه آزمایشگاهی تنش برشی بستر در آبراهه‌های مستقیم پوشیده از تلماسه‌های با ابعاد مختلف

محمد بهرامی یاراحمدی

تشکیل شکل بستر در رودخانه های آبرفتی در اثر انتقال رسوب بر پارامترهای هیدرولیکی جریان مانند تنش برشی بستر تأثیر قابل توجهی دارد. از طرف دیگر تشکیل شکل بستر و هندسه آن به تنش برشی بستر وابسته است. بنابراین، ارتباط بین شکل بستر و پارامترهای جریان مانند تنش برشی بستر پیچیده است. بنابراین، در این پژوهش به بررسی اثر شکل بستر تلماسه با ارتفاع های مختلف بر تنش برشی بستر پرداخته شده است. برای این منظور از تلماسه های مصنوعی ساخته شده توسط ملات ماسه سیمان به طول موج 25 سانتی متر و ارتفاع های یک، دو، سه و چهار سانتی متر استفاده شد. در آزمایش های این پژوهش از دبی های 10، 15، 20، 25 و 30 لیتر بر ثانیه و شیب های بستر 0/0001، 0/0005، 0/001 و 0/0015 استفاده شد. نتایج نشان داد که تنش برشی در بسترهای پوشیده از تلماسه رابطه مستقیمی با استغراق نسبی و پارامتر Δ/λ دارد. تشکیل شکل بستر تلماسه و افزایش ارتفاع آن منجر به ازدیاد تنش برشی بستر می شود. تنش برشی در بستر پوشیده از تلماسه با ارتفاع های یک، دو، سه و چهار سانتی متر بطور متوسط به ترتیب 39، 80، 141 و 146 درصد بیش از تنش برشی در بستر صاف بود. علاوه بر این، تنش برشی ناشی از شکل بستر برای بسترهای پوشیده از تلماسه های به ارتفاع یک، دو، سه و چهار سانتی متر، به طور متوسط به ترتیب 27/37، 43، 57/11 و 58/74 درصد از تنش برشی کل را شامل شد.

تأثیر بیوچار غنی‌شده بر رفتار جذب فسفر در خاک‌های شور و غیر شور حوضه دریاچه ارومیه

میرحسن رسولی صدقیانی

مطالعه همدماهای جذب سطحی، از جمله روش های ارزیابی فراهمی فسفر در خاک است که می تواند اطلاعات مفیدی در ارتباط با توانایی هر خاک در جذب فسفر و عوامل مؤثر بر آن ها ارائه کند. در این پژوهش برای بررسی تأثیر بیوچار تولید شده از پیرولیز در دمای 350 درجه سانتی گراد و غنی شده با انواع ترکیبات، بر رفتار جذب سطحی فسفر یک آزمایش به صورت دسته ای با غلظت های فسفر (0 تا 35 میلی گرم در لیتر) در دو خاک با قابلیت هدایت الکتریکی متفاوت (S2=15dS m^-1و 2= S1) با انواع تیمارهای بیوچاری شامل بیوچار ساده بقایای هرس سیب- انگور (BC)، مخلوط بیوچار با خاک فسفات (BC-RP)، بیوچار غنی شده با اسید فسفریک و خاک فسفات (BC-H₃PO₄-RP)، بیوچار غنی شده با اسید کلریدریک و خاک فسفات (BC-HCl-RP)، سوپرفسفات تریپل (TSP) و شاهد (Cont) انجام شد. بر اساس نتایج، تیمارهای بیوچار در کاهش جذب سطحی فسفر در هر دو خاک مؤثر بودند؛ به طوری که در اثر تیمار انواع بیوچار غنی شده BC- H₃PO₄-RP و BC-HCl-RP حداکثر جذب فسفر خاک S1 (خاک غیر شور) به ترتیب 14 و 23 درصد و خاک S2 (خاک شور) به ترتیب 26 و 19 درصد کاهش یافت. همچنین، مصرف این تیمارها پارامترهای شدت جذب لانگمویر (KL) خاک S1 را به ترتیب به 0/085 و 0/066 و خاک S2 به ترتیب به 0/11و 0/15 لیتر بر میلی گرم، ظرفیت جذب فروندلیچ (KF) خاک S1 به ترتیب به 19/2 و 22/5 و خاک S2 به 28/2 و 28/1 لیتر بر کیلوگرم کاهش دادند. در این پژوهش، بیوچارهای غنی شده با بلوکه کردن مکان های تثبیت فسفر و افزایش فراهمی فسفر، نیاز استاندارد فسفر محاسبه شده هر دو خاک را بطور معنی دار کاهش داد. بنابراین، غنی سازی بیوچار می تواند به عنوان راهکار مؤثری در افزایش قابلیت فراهمی فسفر و کاهش نیاز به مصرف کود در شرایط شور و غیر شور مطرح باشد که از این رو نیاز به پژوهش های گسترده تر آزمایشگاهی و مزرعه ای است.

ارزیابی داده‌های TRMMوECMWF برای پایش زمانی خشکسالی (مطالعه موردی: استان کردستان)

هادی رمضانی اعتدالی

مطالعه اثرهای خشکسالی در نواحی کوهستانی به دلیل پراکنش نامناسب ایستگاه، نبود داده های طولانی مدت و نواحی فاقد آمار، با مشکلاتی مواجه است. از این رو، هدف اصلی این پژوهش، بررسی شاخص های خشکسالی استان کردستان با استفاده از داده های ماهواره ای TRMM و پایگاه ECMWF و همچنین ارزیابی دقت آنها در مقابل داده های ایستگاه های زمینی استان کردستان است. برای رسیدن به این منظور، ابتدا داده های بارش ECMWF برای بازه 2020-2000 و بارش TRMM برای بازه 2019-2000 دریافت و با استفاده از آماره های RMSE، MBE و ضریب همبستگی ارزیابی شد. نتایج ارزیابی ضریب همبستگی اسپیرمن نشان داد که بین داده های بارش ماهواره TRMM و پایگاه ECMWF با ایستگاه های زمینی رابطه معناداری در سطح 5% وجود دارد و مقدار این ضریب بین 95/0-85/0 بود. مقدار آمارهRMSE بین 32/19-11/22 به دست آمد. با توجه به نتایج می توان اذعان کرد که بارش ماهواره TRMM و پایگاه ECMWF در مقیاس زمانی ماهانه از دقت مناسبی در سطح استان کردستان برخوردار است به همین جهت از این دو منبع برای برررسی وضعیت شاخص های خشکسالی استفاده شد. شاخص های خشکسالی SPI، SPEI و ZSI در دوره های مختلف ماهانه (48-1)، PNI در دوره های مختلف ماهانه، فصلی و سالانه در استان کردستان (ایستگاه های سقز، قروه، بیجار، سنندج) محاسبه شد. نتایج ارزیابی ضریب همبستگی اسپیرمن نشان داد که بین شاخص PNI، ZSI،SPI و SPEI داده های پایگاه ECMWF با ایستگاه های زمینی رابطه معناداری در سطح 5% وجود دارد. نتایج ارزیابی شاخص SPI نشان داد کمترین مقدار آماره RMSE برای ماهواره TRMM در ایستگاه سقز و دوره سه ماهه برابر 0/45 و برای پایگاه ECMWF در ایستگاه سنندج و دوره 24 ماهه برابر 0/35 بود.

ارزیابی ویژگی‌های فیزیکی و هیدرولیکی سه نوع پشم‌سنگ در مقایسه با کاه گندم و خاک‌اره به‌عنوان بسترهای رشد گلخانه‌ای

محمد رضا مصدقی

از آنجا که افزایش سریع جمعیت، چالش های بی سابقه ای را برای تولید منابع غذایی مناسب و اقتصادی ایجاد می کند، سیستم های تولید گلخانه ای کشت بدون خاک مورد توجه قرار گرفته است. اجزای بسترهای رشد مورد استفاده در باغبانی اغلب بر اساس ویژگی های فیزیکی و شیمیایی و به ویژه توانایی آن ها برای تأمین کافی آب و اکسیژن برای ریشه ها انتخاب می شوند. این پژوهش برای بررسی امکان استفاده از برخی از بقایای کشاورزی (خاک¬اره و کاه گندم) و سه نوع پشم سنگ (خام، حلاجی شده و حلاجی- سرند شده) به عنوان جایگزینی برای بسترهای رشد تجاری رایج و گران مانند کوکوپیت و پیت انجام شد. ویژگی های هیدرولیکی، تهویه ای و شیمیایی متعددی شامل آب به آسانی قابل دسترس (EAW)، هوا پس از آبیاری (AIR)، گنجایش نگهداشت آب (WHC)، گنجایش بافری آب (WBC)، مقدار رطوبت اشباع (θs)، چگالی ظاهری (BD)، تخلخل کل (TP)، زمان نفوذ قطره آب (WDPT)، pH و رسانایی الکتریکی (EC) در بسترهای مورد بررسی اندازه گیری و امتیازدهی شدند. پشم سنگ خام ذرات درشت تری نسبت به پشم سنگ های حلاجی شده داشت که سبب شد آب خود را سریع تر از دست بدهد. فرآوری پشم سنگ خام سبب کاهش مقدار رطوبت اشباع و هدایت هیدرولیکی اشباع به دلیل کاهش اندازه ذرات شد. چهار بستر مورد بررسی خیلی خوب و یک بستر خوب ارزیابی شدند. بیشترین و کمترین امتیاز به ترتیب برای دو بستر خاک اره (34) و پشم سنگ حلاجی شده (30) به دست آمد. بسترهای رشد مورد بررسی با مقادیر زیاد TP، EAW و WHC و مقادیر کم BD ، EC و WDPT در کشت های گلخانه ای به صورت منفرد یا در ترکیب با سایر بسترهای رایج دیگر قابل استفاده خواهند بود.

تأثیر شوری و اندازه ذرات کود گاوی بر توزیع و انتقال آلودگی باکتریایی در خاک شنی

مهرنوش دهقانیان

در کشاورزی پایدار برای بهره وری بیشتر از کودهای گاوی که منبع غنی از باکتری بیماری زای ایکولای (E-Coli) است، استفاده می شود. هدف از این پژوهش بررسی اثر همزمان دانه بندی کودگاوی و شوری آب آبیاری، بر نگهداشت باکتری ایکولای در اعماق ستون شن به ارتفاع 10سانتی متر تحت جریان اشباع است. برای این منظور چهار دانه بندی مختلف از کود گاوی (2-1، 1- 0/5، 0/5- 0/25 و کوچکتر از 0/25> میلی متر) به سطح ستون شن به مقیاس 30 تن در هکتار اضافه شد، سپس آبشویی با شوری های مختلف (0، 0/5، 2/5، 5 و 10 دسی زیمنس بر متر) تا 10 حجم منفذی انجام گرفت، سپس از اعماق 0، 3، 6 و 12 سانتی متری عمق خاک نمونه برداری شد. تعداد باکتری های موجود در هر نمونه با روش شمارش زنده مشخص شد. نتایج نشان داد اثر تمام منابع تغییر و همچنین اثرات متقابل آنها بر نگهداشت باکتری در خاک در سطح 5 درصد معنی دار بود. شوری بر نگهداشت باکتری اثر منفی داشت، به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار غلظت نسبی باکتری (حاصل تقسیم تعداد باکتری در هر عمق خاک به تعداد اولیه باکتری در تیمار کود مورد نظر) در تیمارهای شوری 0 و 10 دسی زیمنس بر متر بود. همچنین، با کم¬شدن اندازه ذرات کود گاوی، به دلیل افزایش آبگریزی و مسدودسازی منافذ ترجیحی، نگهداشت باکتری در تمامی اعماق مورد بررسی خاک کاهش یافت. به ترتیب بیشترین و کمترین نگهداشت باکتری در خاک در بزرگترین تیمار دانه بندی (2-1 میلی متر) و کوچکترین دانه بندی ( کمتر از 0/25 میلی متر) بود. به علاوه بیشترین غلظت نسبی باکتری در خاک مربوط به عمق 3-0 سانتی متری بود و در سایر اعماق اختلاف معنی داری دیده نمی شد.

تعیین نیاز آبی کینوا و ضرایب پاسخ به تنش کم‌آبی در مراحل مختلف رشد گیاه در اقلیم خوزستان

فاطمه مسکینی ویشکایی

شوری و کم آبی از عوامل محدودکننده تولید کشاورزی پایدار هستند. کشت گیاهان مقاوم به تنش های محیطی، یکی از عوامل کلیدی مدیریتی برای تولید پایدار است. هدف از این پژوهش تعیین نیاز آبی و ضرایب پاسخ به تنش کم آبی (Ky) در مراحل مختلف رشد گیاه در اقلیم استان خوزستان است. این مطالعه در سال زراعی 1398 بر روی گیاه کینوا رقم تی تی کاکا در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 13 تیمار و سه تکرار در شهرستان اهواز اجرا شد. تیمارها شامل آبیاری کامل و اعمال سه سطح تنش کم آبی (30، 50 و 70 درصد تخلیه مجاز رطوبتی خاک) در چهار مرحله مختلف رشد گیاه اعمال شدند. طول دوره رشد اولیه، توسعه، میانی و پایانی کینوا به ترتیب برابر با 24، 28، 32 و 18 روز تعیین شد (کل دوره رشد= 102 روز). بیشترین عملکرد دانه کینوا در تیمار آبیاری کامل (3700 کیلوگرم در هکتار) با نیاز آبی 312 میلی متر بود. ضریب پاسخ گیاه به تنش کم آبی در مراحل اولیه، توسعه، میانی و پایانی به ترتیب برابر با 0/8، 0/65، 0/74 و 0/47 تعیین شد. با وجود اینکه کینوا گیاهی متحمل به خشکی است اما باید توجه کرد که اعمال تنش کم آبی در دو مرحله اولیه و میانی (مراحل حساس به تنش کم آبی گیاه کینوا)، موجب کاهش معنی دار عملکرد کینوا خواهد شد که در برنامه ریزی کم آبیاری این گیاه باید مدنظر قرار گیرد.

اثر دقت مکانی مدل‌ رقومی ارتفاع در تخمین هیدروگراف واحد ژئومورفولوژیک و ژئومورفوکلیماتیک در حوزه‌آبخیز امامه

مهدی وفاخواه

مدل های رقومی ارتفاع (DEM)یکی از مهم ترین داده های مورد نیاز در مدل ‍ سازی حوزه آبخیز با مدل های هیدرولوژیکی است که دقت مکانی آن تأثیر بسزایی در صحت شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی دارد. در پژوهش حاضر اثر دقت مکانی پنج DEM شامل نقشه توپوگرافی (TOPO)با مقیاس 1:25000، SRTM، ASTER، ALOS PALSAR و GTOPO به ترتیب با دقت های مکانی 10، 12/5، 30، 90 و 1000 متر بر تخمین پارامترهای مدل های ژئومورفولوژیک و ژئومورفوکلیماتیک در حوزه آبخیز امامه ارزیابی شده است. برای این منظور از 34 رویداد سیلاب منفرد طی سال های 1349 تا 1394 استفاده شد. نتایج نشان داد که در روش ژئومورفولوژیک استفاده از مدل رقومی ارتفاع TOPO و ALOS PALSAR بهترین نتایج را به ترتیب با ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) 1/7 و 1/8 مترمکعب بر ثانیه و مقدار نمایه نش- ساتکلیف 0/4 و 0/3 ارائه نمودند. درحالی¬که مدل رقومی ارتفاع GTOPO کمترین کارایی را با 8/2RMSE مترمکعب بر ثانیه و نمایه نش- ساتکلیف 2- داشت. به طور مشابه در روش ژئومورفوکلیماتیک کمترین و بیشترین RMSE به ترتیب 3/8 و 18 متر مکعب بر ثانیه متعلق به مدل های رقومی ارتفاع TOPO و GTOPO با مقدار نمایه نش- ساتکلیف 0/2 و 6- است. به طور کلی روش ژئومورفولوژیک نسبت به روش ژئومورفوکلیماتیک در تمام مدل های رقومی ارتفاع نتایج مطلوب تری را داشت.

بررسی روش‌های طبیعی‌سازی جریان آب رودخانه‌ها و معرفی یک روش نوین

علی محمد آخوندعلی

به دلیل توسعه برداشت ها از منابع آب سطحی، جریان ثبت شده در اغلب ایستگا ه های آب سنجی دارای رژیم طبیعی نبوده و متأثر از فعالیت های انسانی است. بنابراین، طبیعی سازی رژیم آبدهی رودخانه¬ها و حذف اثر فعالیت های انسانی جهت برنامه ریزی و مدیریت جامع منابع آب امری اجتناب ناپذیر است. پژوهشگران روش های مختلفی جهت طبیعی سازی جریان معرفی کرده اند که عمدتاً بر پایه بیلان حجمی استوار هستند. این روش ها به مقادیر جریان های ثبت شده در نقاط برداشت و برگشت آب بسیار وابسته بوده و عدم قطعیت در جریان های ثبت شده، دقت این روش ها را تعیین می کند. در این پژوهش ضمن معرفی اجمالی روش های مرسوم و بررسی نقاط ضعف آنها، روشی نوین و ابتکاری مبتنی بر اطلاعات در دسترس جهت طبیعی سازی جریان رودخانه ها ارائه شد. روش طبیعی سازی پیشنهادی بر مبنای روش مصرف خالص طرح ریزی شده است. در این فرایند، مقدار انواع نیازهای آبی و مصرف خالص آنها در حوضۀ بالادست ایستگاه های آب سنجی به صورت جزء به جزء و در هر ماه به صورت سری درازمدت برآورد و سپس با تجمیع آنها به آبدهی مشاهداتی در ایستگاه های آب سنجی مبنا، مقدار آبدهی طبیعی حوضه تعیین می شود. صحت سنجی و اعتبارسنجی نتایج حاصل از این روش از طریق مقایسه آبدهی مشاهداتی و محاسباتی در ایستگاه های مبنا انجام می شود. به منظور عملیاتی کردن این روش، در زیرحوضه های تیره و ماربره درحوضه دز و زیرحوضه های سولگان و بهشت آباد در حوضه کارون این روش مورد استفاده و پیاده سازی شد. نتایج نشان داد تأثیر فعالیت های انسانی در کاهش متوسط آبدهی درازمدت خروجی در حوضه تیره 23/2، در حوضه ماربره 28/7، در حوضه آب ونک 26 و در حوضه بهشت آباد 9/5 درصد است. صحت سنجی و اعتبارسنجی نتایج حاصل از این روش نیز حاکی از تطابق و انطباق خوب داده های مشاهداتی و برآوردی در نقاط کنترل است. در این پژوهش با ارائه یک روش کاربردی بر اساس اطلاعات در دسترس در کشور، آبدهی طبیعی بدست می آید. روش پیشنهادی در مراحل مقدماتی بوده و به منظور تدقیق و فراگیر شدن آن بایستی در پژوهش های آتی اندرکنش آب سطحی و زیرزمینی و همچنین از تکنولوژی های نوین مانند سنجش از دور در آن استفاده شود.