علوم آب و خاک

بررسی آزمایشگاهی رابطه دبی-اشل جریان عبوری از سازه ترکیبی سرریز لبه تیز مستطیلی و روزنه مربعی چندگانه

مهدی زینی وند

در این پژوهش به بررسی تأثیر تغییر دو پارامتر تعداد روزنه و ابعاد روزنه، در سازه ترکیبی سرریز لبه تیز مستطیلی همراه روزنه چندگانه، بر میزان دبی عبوری پرداخته شد. برای رسیدن به اهداف این پژوهش، آزمایش های لازم در دبی های مختلف، تعداد و ابعاد مختلف روزنه انجام شد. نتایج نشان داد با افزایش تعداد و ابعاد روزنه، در عمق جریان بالادست یکسان، میزان دبی عبوری افزایش می یابد. این روند افزایشی در تمامی تعداد و ابعاد آزمایش مورد بررسی دیده شد. در بررسی نتایج کمی دیده شد که دبی عبوری از سازه ترکیبی سرریز – روزنه به ازای افزایش هر روزنه، به طور میانگین 2/06 لیتر بر ثانیه و با افزایش ابعاد روزنه به ازای هر یک سانتی متر 2/82 لیتر بر ثانیه بر میزان دبی عبوری افزوده شد. همچنین با محاسبه درصد افزایش دبی عبوری دیده شد که با افزودن هر روزنه، به میزان 18/7 درصد و با افزایش ابعاد روزنه به اندازه یک سانتی متر، دبی عبوری به میزان 28/1 درصد افزایش می یابد.

جذب آمونیاک از آب‌های آلوده به ترکیبات نفتی توسط میکروجلبک کشت‌شده در فتوبیوراکتور هواراند

عبدالرضا مقدسی

در این پژوهش کاربرد روش نوین جلبک پالایی در حذف آمونیاک از آب های آلوده به هیدروکربن های نفتی که دارای محتوای آمونیوم و ترکیبات قلیایی بالایی هستند، در راستای ارتقای سیستم تصفیه بیولوژیکی یکی از پیچیده ترین پالایشگاه های کشور بررسی شد. هدف این پژوهش، یافتن روش های کاربردی و مقرون به صرفه، به منظور صیانت و حفظ منابع آبی کشور است. در نخستین مرحله پس از بررسی توزیع جلبکی واحد بازیافت و خالص سازی نمونه ها، کلرلاولگاریس به عنوان جلبک مقاوم در مقابل شوک های آمونیاکی برگزیده شد، سپس یک فتوبیوراکتور هواراند و یک سیستم کشت آزمایشگاهی، شامل یک ظرف پیرکس 10 لیتری و ملزومات آن به منظور کنترل میزان تولید زیست توده ساخته شد. آزمایش ها در مدت 20 روز انجام شده و بیشینه تولید زیست توده در 16 الی 17 روز اول اتفاق افتاد. در غلظت های کمتر از 50mg/L ، آمونیاک در هر دو روش به صورت کامل حذف شد و جلبک عملکرد بسیار خوبی از خود نشان داد. در غلظت 10mg/L ، کل آمونیاک در هر دو روش در هفته اول به اتمام رسید. در غلظت های 50mg/L تا 100mg/L ، حدود 94 درصد آمونیاک در ظرف شیشه ای و حدود 95 درصد در راکتور حذف شد. با افزایش میزان آمونیاک و سمیت آن کاهش تکثیر سلولی و قدرت جذب جلبک اتفاق افتاد و این امر در غلظت 500mg/L کاملاً مشهود بود. جلوگیری از تبخیر آب و ته نشین شدن زیست توده، کنترل بهتر برخی پارامترهای حیاتی از جمله pH، دما، شدت نور و انرژی، غلظت دی اکسید کربن و انتقال جرم و گرمای کارآمد، سبب راندمان بیشتر فتوبیوراکتور هواراند شد. نکته قابل تأمل در نتایج این پژوهش، عملکرد فوق العاده کلرلا ولگاریس در حذف آلاینده های سمی مانند آمونیاک و امکان استفاده از آن در سیستم های بیولوژیکی تصفیه خانه ها، پالایشگاه ها و پتروشیمی ها است.

کاربرد جاذب‌های گرافنی و زئولیتی در شوری‌زدایی آب

جهانگیر عابدی کوپایی

کاهش روزافزون منابع آب شیرین، موجب اهمیت بیشتر شوری زدایی آب دریا و آب های شور شده است. مصرف انرژی فراوان و هزینه های عملیاتی زیاد، یک مشکل بزرگ برای فناوری شوری زدایی آب است. ازاین رو شوری زدایی با هزینه کمتر از اهمیت به سزایی برخوردار است. هدف این پژوهش، شوری زدایی آب دریای خزر و آب چاه منطقه دارک اصفهان است. برای حذف یون های شوری از دو جاذب گرافن اکساید و زئولیت استفاده شد که در ابتدا مقداری گرافن اکساید طبق روش هومر ساخته شد. سپس توسط طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی خصوصیات گرافن اکساید شناخته شد. پس از آن توانایی جاذب ها برای حذف کاتیون ها و آنیون های عامل شوری مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور ستون بستر ثابت تشکیل شده، از یک بسته 30 میلی گرمی گرافن اکساید و 13 گرم زئولیت برای حذف آنیون ها و کاتیون های 50 میلی لیتر آب شور استفاده شد و برای جذب آنیون بیشتر زئولیت با سورفکتانت عامل دار شد. نتایج نشان داد، برای آب دریای خزر مقدار 30 میلی گرم گرافن اکساید با 13 گرم زئولیت باعث کاهش شوری به میزان 23/84 درصد و برای آب چاه منطقه دارک مقدار 13 گرم زئولیت اصلاح شده با سورفکتانت باعث کاهش شوری به میزان 23/43 درصد شده اند. نتایج نشان داد، آنیون و کاتیون های پتاسیم، کلسیم، منیزیم، کلر و سدیم به ترتیب بیشترین جذب را توسط جاذب داشته اند.

ارزیابی کارایی برخی روش‌های مقابله با فرسایش بادی در مناطق بیابانی (مطالعه موردی: بیابان کاشان)

سید مرتضی ابطحی

عملیات بیولوژیک مقابله با فرسایش بادی باید در بستر آرام ماسه زارها صورت گیرد و این کار به دلیل وجود بادهای با سرعت زیاد همواره با مشکلاتی مواجه است؛ بنابراین پیش شرط لازم برای متوقف کردن جابه جایی ماسه ها، ایجاد موانع بر سر راه حرکت آن ها است تا طی چند سال اول، گیاهان کاشته شده از آسیب باد مصون مانده و پایدار شوند. در این پروژه روش های مختلف جلوگیری از فرسایش بادی اعم از ایجاد بادشکن و ریگ پاشی با هدف افزایش سرعت آستانه فرسایش باد، در ماسه زارهای ابوزید آباد کاشان که تحت فرسایش شدید باد است، مورد ارزیابی قرار گرفت. بادشکن های مورداستفاده شامل توری با درصد تخلخل 50 درصد به صورت شطرنجی به ابعاد 2/5 در 2/5 متر، پنبه چوب های برداشت شده از مزارع پنبه به صورت شبکه ای به ابعاد 5*5 متر بود. ارتفاع و فاصله بادشکن ها به کمک سرعت آستانه باد و بیشینه سرعت باد منطقه محاسبه شد. ریگ پاشی روی تپه های ماسه ای و کفه های رسی - نمکی مجاور آن با تراکم 50 و 30 درصد مورد آزمایش قرار گرفت. به منظور مقایسه میزان جابه جایی خاک در تیمارهای یادشده و شاهد، از شاخص های چوبی مدرج به ارتفاع یک متر و تله های رسوبی استفاده شد. در این پژوهش هزینه اجرای هر روش به طور جداگانه محاسبه و با هزینه پاشش مالچ نفتی مقایسه شد. نتایج نشان داد، ریگ پاشی 50 درصد با تثبیت 100 درصدی، بهترین عملکرد را به لحاظ تثبیت ماسه های روان و همچنین ثبات و پایداری دارد. هزینه اجرای روش های ریگ پاشی 50 درصد، بادشکن چوبی و بادشکن توری به ترتیب برابر 122/5، 156 و 524 میلیون ریال در هکتار بود؛ بنابراین روش ریگ پاشی 50 درصد به عنوان بهترین روش جلوگیری از فرسایش با کمترین هزینه و همچنین سازگار با محیط زیست معرفی شد.

پیش‌بینی روند تغییرات پوشش اراضی منطقه سیستان در سناریوهای مختلف آبگیری تالاب با استفاده از روش مارکوف - سلول‌های خودکار

وحید راهداری

تالاب بین المللی هامون شامل تالاب های سه گانه هامون هیرمند، صابری و پوزک و به صورت مشترک بین کشورهای ایران و افغانستان هستند. از سال 1378 و با دخالت های انسانی مانند سد سازی و توسعه کشاورزی، دوره طولانی مدت خشکسالی در این منطقه شروع شده است. هدف پژوهش حاضر، پیش بینی وضعیت تالاب هامون در سناریوهای همراه و بدون دخالت انسان در آبگیری تالاب با استفاده از مدل مارکوف - سلول های خودکار، برای سال 1398 و چهل سال آینده است. برای این منظور نقشه پوشش اراضی منطقه با استفاده از تصاویر ماهواره ای سنجنده TM برای سال 1366 به عنوان سال نرمال و سال 1370 به عنوان ترسالی و سنجنده OLI برای سال 1398 به عنوان یک سال خشک و با اثر دخالت های انسان تهیه شد. سپس برای پیش بینی وضعیت سال 1398 بر اساس لایه های سال 1366 و 1370، در چهار سناریو مدل های پیش بینی تغییرات در مدت چهل سال در حالت های نرمال، ترسالی و خشکسالی تهیه شد. بر اساس نتایج به دست آمده، در صورت ادامه روند طبیعی آبگیری تالاب، در سال 1398، حدود 362735 هکتار از اراضی تالاب در زیر آب قرار داشت، درحالی که بر اساس نقشه پوشش اراضی در سال 1398، کمتر از ۵۰۰۰۰ هکتار از اراضی تالاب هامون، دارای آب بوده اند. با ادامه روند کنونی و اثر دخالت های انسان، 11230 هکتار از منطقه دارای آب بوده و این مقدار با مدل سال 1398 و در صورت ادامه روند طبیعی تالاب برابر با 373311 هکتار شد. نتایج تحقیق نشان دهنده وضعیت کاملاً متفاوت تالاب هامون در صورت عدم دخالت انسان در آبگیری این تالاب در سال 1398 و مدل چهل سال آینده است.

تخمین تغییرات کاربری اراضی تحت آبیاری انهار سنتی شهرستان خوانسار

مهرداد پسندی

کاربری اراضی مختلف در محدوده تحت آبیاری انهار یازده گانه شهرستان خوانسار طی سال های 1348، 1374، 1393 و 1398 از طریق بررسی عکس های هوایی و همچنین تصاویر ماهواره ای کوئیک برد و لندست در محیط گوگل ارث انجین (GEE) تشخیص و تعیین مساحت شده است. سپس مقایسه بین مساحت خالص و ناخالص اراضی تحت آبیاری انهار، مساحت کاربری های غیرکشاورزی اراضی، موقعیت و مساحت کاربری های کشاورزی اراضی تحت آبیاری انهار به تفکیک نوع فعالیت کشاورزی (باغی و یا زراعی) و به تفکیک هر نهر صورت گرفته است. عکس های هوایی سال 1348 منطقه مطالعاتی مبنای ارزیابی وضعیت کشاورزی قبل از قانون توزیع عادلانه آب است. نتایج نشان می دهد، کاربری های غیرکشاورزی و به خصوص شهری و مسکونی از سال 1348 تاکنون روند افزایشی داشته است. به عبارت دیگر، کاربری بخشی از اراضی کشاورزی منطقه به کاربری های مسکونی و شهری تغییریافته است. اگرچه روند کاهشی اراضی کشاورزی در 50 سال گذشته دیده می شود، اما میزان این تغییرات برای اراضی تحت کشت باغی و زراعی یکسان نبوده و سطح زیر کشت باغات افزایش پیدا کرده است که این تغییرات تأثیر زیادی بر نیاز آبی به انهار گذاشته است. تغییرات کاربری اراضی طی سال های 1393 تا 1398 تغییر محسوسی نداشته است و در میزان اراضی کشاورزی، کشاورزی سبز و درصد اراضی باغی و زراعی تغییر محسوسی دیده نمی شود. نتایج این پژوهش تأییدی بر چشمگیر بودن تغییرات کاربری اراضی کشاورزی و به دنبال آن، مصرف آب در محدوده انهار یازده گانه خوانسار در دهه های اخیر است و به خوبی کارایی زیاد استفاده تلفیقی از عکس های هوایی و تصاویر ماهواره ای طیفی با قدرت تفکیک مکانی متوسط و داده های ماهواره ای طیف مرئی با تفکیک مکانی زیاد و همین طور استفاده از امکانات سامانه ابری گوگل ارث انجین در بررسی تغییرات اراضی کشاورزی در ادوار مختلف را نشان می دهد.

کاربرد حداقل مجموعه‌داده‌ها برای ارزیابی کمی و بررسی خودهمبستگی فضایی کیفیت خاک در اراضی جنوب غربی دشت ارومیه

سالار رضاپور

کیفیت خاک یکی از مهم ترین ویژگی های تأثیرگذار بر تولیدات زراعی و پایداری تولید است. عوامل فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و اکولوژیکی یک خاک بر کیفیت خاک تأثیرگذارند. اندازه گیری همه شاخص های کیفیت خاک طاقت فرسا و هزینه بر است؛ بنابراین بسیاری از پژوهشگران ارزیابی را بر تعداد محدودی از شاخص های کیفیت خاک متمرکز کرده اند. این پژوهش با هدف تعیین حداقل مجموعه داده ها برای ارزیابی کمی و بررسی خودهمبستگی فضایی کیفیت خاک در اراضی جنوب غربی دشت ارومیه انجام شد. برای این منظور تعداد 120 نمونه مرکب (عمق 60-0 سانتی متر) از خاک برداشته و شاخص کیفیت خاک به روش IQIw در 4 حالت مجموعه کل - خطی (IQIwL_TDS)، کل - غیرخطی (IQIwNL_TDS)، حداقل - خطی (IQIwL_MDS) و حداقل - غیرخطی (IQIwNL_MDS) محاسبه شد. برای انتخاب مجموعه داده ها، تعداد 22 ویژگی فیزیکی و شیمیایی به عنوان ویژگی انتخابی برای روش کل داده ها (TDS) و ویژگی های درصد شن، نسبت جذب سدیم، ظرفیت تبادل کاتیونی، فسفر قابل جذب، کربنات کلسیم فعال و غلظت نیکل با استفاده از روش تجزیه به مؤلفه های اصلی به عنوان مجموعه حداقل داده ها (MDS) انتخاب شدند. بیشترین مقدار شاخص کیفیت خاک در حالت IQIMDS خطی و کمترین مقدار در حالت IQIMDS غیرخطی حاصل شد. بررسی ضریب همبستگی خطی و غیرخطی بین شاخص کیفیت خاک با دسته کل و حداقل داده ها نشان داد، حالت غیرخطی شاخص IQI ضریب همبستگی بالاتری (0/85=R²) نسبت به حالت خطی شاخص IQI (R²=0/73) دارد. نتایج محاسبه شاخص موران جهانی برای داده های شاخص کیفیت خاک IQIw در مجموعه های مطالعاتی نشان داد، داده های کیفیت خاک دارای خودهمبستگی فضایی هستند و به صورت خوشه ای در فضا توزیع یافته اند و مستقل از یکدیگر نیستند. نتایج آماره گتیس - ارد جی نشان داد، خوشه های با کیفیت خاک ضعیف، شوره زارهای ایجاد شده در اثر خشک شدن دریاچه ارومیه و اراضی بایر اطراف آن در بخش شرق و جنوب شرق محدوده مطالعاتی را شامل شده است.

تعیین ضخامت لایه‌های فیلتر برای حفاظت شیب بالادست سد خاکی همگن با شیب متغیر در شرایط افت ناگهانی تراز آب مخزن به روش آزمایشگاهی و عددی

حسن آزاد بیگی

پژوهش حاضر به بررسی آزمایشگاهی و نرم افزاری سد های خاکی همگن در حالت تخلیه ناگهانی مخزن می پردازد. در این پژوهش با به کارگیری مدل آزمایشگاهی، مدل عددی در حالت اشباع بودن خاک مورد ارزیابی و واسنجی قرار داده شد. برآورد میزان خطای بین داده های فشار پیزومتریک و خط نشت در مدل عددی و آزمایشگاهی، نشان از دقت قابل قبول داده های مدل عددی Seep/W بود. همچنین برای تعیین میزان ضخامت فیلتر تعبیه شده در شیب بالادست سدهای خاکی همگن در زمان افت ناگهانی سطح آب در مخزن بالادست، داده های ورودی به مدل عددی از جمله هدایت هیدرولیکی، میزان افت سطح آب (تخلیه سد در سه سناریو 2،3 و 4 روز) و شیب بدنه سدهای خاکی (3 و 2، 1= m)، ضخامت لایه های فیلتر تعیین شد. شایان بیان است که تعداد لایه ها و جنس مصالح سازند فیلتر، بر اساس توصیه حفاظت آب و خاک آمریکا، متشکل از سه نوع ساختار خاک (شن، ماسه و شن، ماسه) تعیین شد. برای تخمین میزان ضخامت لایه های فیلتر از بیشترین میزان گرادیان هیدرولیکی مصالح سازنده سد استفاده شد. در نهایت با تغییر شرایط ورودی به مدل عددی به ازای کنترل شرایط ایمن برای مقادیر گرادیان هیدرولیکی موجود در نقطه خروج آب در شیب بالادست، ضخامت لایه های فیلتر بر اساس اعداد بی بعد ارائه شد. بررسی نتایج مدل عددی نشان داد، به ازای ساخت سد با ضخامت فیلتر ارائه شده، میزان گرادیان هیدرولیکی در نقطه خروجی آب از بدنه سد خاکی در هنگام افت ناگهانی سطح آب در مخزن بالادست و برگشت جریان به سمت مخزن بالادست، همواره در شرایط ایمن قرار داشته و مقادیر گرایان هیدرولیکی موجود در بدنه سد خاکی از میزان گرادیان هیدرولیکی بحرانی برای مصالح استفاده شده، کمتر است.

بهره‌وری آب و انرژی محصول پیاز در روش‌های آبیاری بارانی و سطحی در برخی از مزارع استان اصفهان

مسعود فرزام نیا

بخش کشاورزی به منظور پاسخگویی به نیاز روزافزون غذا برای جمعیت روبه رشد جهان و فراهم کردن آن به اندازۀ کافی و مناسب، به میزان زیادی وابسته به منابع آب و انرژی است و بایستی برای ارتقاء بهره وری آب و انرژی محصولات کشاورزی، حفظ سلامتی جامعه و محیط زیست کوشا باشد. در این پژوهش حجم آب آبیاری، عملکرد، بهره وری آب و انرژی مصرفی در آبیاری محصول پیاز در دو روش آبیاری سطحی و بارانی، در شرایط مدیریت کشاورزان اندازه گیری و با هم مقایسه شد. اندازه گیری ها در سال زراعی 1400- 1399 در 17 مزرعه از شهرستان های استان اصفهان که محصول پیاز جزء اولویت کشت آن ها بود، انجام شد. برای مقایسه آماری نتایج به دست آمده از دو سامانۀ آبیاری، از آزمون تی (t-Test) و ضرایب همبستگی پیرسون استفاده شد. بر اساس نتایج، در روش آبیاری سطحی، مقادیر حجم آب آبیاری و عملکرد نسبت به آبیاری بارانی، بیشتر و اختلاف بین مقادیر یادشده معنی دار بود و بهره وری آب پیاز در روش آبیاری بارانی نسبت به سطحی، به صورت معنی دار (سطح احتمال 1 درصد) بیشتر بود. همچنین نتایج نشان داد، همبستگی مستقیم معنی داری بین حجم آب آبیاری و عملکرد محصول پیاز وجود دارد، زیرا بین حجم آب آبیاری و بهره وری آب رابطه غیرمستقیم معنی دار دیده شد. بهره وری انرژی مصرفی در آبیاری نیز با مقدار انرژی مصرفی همبستگی معکوس معنی دار داشت و با افزایش انرژی آبیاری بهره وری انرژی کاهش یافت. باتوجه به نتایج به دست آمده در شرایط مزارع انتخابی، روش آبیاری بارانی در مقایسه با روش آبیاری سطحی برای کشت محصول پیاز کارآمدتر بود.

بررسی تأثیر ابعاد شکاف در تکیه‌گاه پل بر عمق چاله آبشستگی

امین بردبار

امروزه تکیه گاه ها، جریان عادی رودخانه ها را مختل می کنند و سبب آبشستگی و فرسایش مواد رسوبی در اطراف خود و ایجاد چاله می شوند. این امر هر ساله خسارت زیادی به بار می آورد. پژوهشگران روش های زیادی را برای کاهش قدرت فرسایش آبی پیشنهاد کرده اند. یکی از روش های ضروری در این زمینه، ایجاد شکاف در تکیه گاه ها است. باتوجه به گسترش چاله آبشستگی، پایداری سازه پل را به مخاطره می اندازد، در این پژوهش بررسی تأثیر ابعاد شکاف در تکیه گاه روی ابعاد چاله آبشستگی صورت گرفت. نتایج نشان داد، وجود شکاف باعث کاهش ابعاد چاله آبشستگی شده است. شکاف در تکیه گاه توانست تا 50 درصد میزان حجم چاله آبشستگی را کاهش دهد. همچنین با افزایش ۷۵ درصدی سرعت نسبی، میزان آبشستگی تا ۱۴۰ درصد عمق چاله را افزایش داد و با افزایش عمق شکاف، میزان عمق چاله آبشستگی تا 85 درصد کاهش یافت.

ارزیابی داده‌های بازتحلیل ERA5 در شبیه‌سازی متغیرهای اقلیمی و پتانسیل استحصال آب از رطوبت هوا (مطالعه موردی: استان قزوین)

هادی رمضانی اعتدالی

یکی از مسائل و مشکلات اصلی در مناطق خشک و نیمه خشک، تأمین آب است. ازجمله گزینه های تأمین آب در این مناطق می توان به منابع آب نامتعارف اشاره کرد. امروزه استحصال آب از رطوبت هوا که از جمله منابع آب نامتعارف محسوب می شود، بیش ازپیش گسترش یافته است. روش های مختلفی نیز با این هدف توسعه یافته است؛ اما کاربرد شبکه توری بسیار رایج است. ازاین رو در پژوهش حاضر ضمن ارزیابی عملکرد منبع در شبیه سازی متغیرهای جوی مؤثر بر قابلیت استحصال آب از رطوبت هوا (دما، سرعت باد و فشار بخار آب)، امکان استحصال آب از رطوبت هوا در استان قزوین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده تأثیر مثبت اعمال ضرایب اصلاحی در تخمین دما و سرعت باد توسط منبع ERA5 در ایستگاه های مطالعاتی بود. بر اساس نتایج، بخش های شمال غربی و جنوبی استان (شهرستان کوهین و تاکستان) در فصول بهار و تابستان از ظرفیت بالایی در استحصال آب از هوا با استفاده از روش سیمی - توری برخوردار هستند. حداکثر مقدار آب قابل استحصال در دو منطقه ذکر شده در فصل تابستان، به ترتیب 10/2 و 9/7 لیتر بر مترمربع در روز تخمین زده شده است. با استفاده از پایگاه بازتحلیل ERA5، متوسط سالانه پتانسیل استحصال آب در ایستگاه های یادشده به ترتیب 7/9 و 4/6 لیتر بر مترمربع در روز برآورد شد. لازم به ذکر است، مقدار استحصال آب در شهر قزوین در فصل تابستان حداقل مقدار بوده است (3/4 لیتر بر مترمربع در روز) که می توان برای استفاده از آن در آبیاری فضای سبز، مزارع و یا باغات برنامه ریزی کرد.

ارزیابی شدت بیابان‌زایی شمال‌غرب یزد با تأکید بر معیارهای خاک، پوشش گیاهی و فرسایش بادی

عباسعلی ولی

بیابان زایی، از جدی ترین معضلات زیست محیطی در مناطق خشک به شمار می آید. ارزیابی کمی فرایند بیابان زایی برای پیشگیری و کنترل بیابان زایی ضروری است. در این پژوهش، به منظور ارزیابی وضعیت کمی و کیفی بیابان زایی شمال غرب یزد از مدل IMDPA استفاده شد. در این مدل سه معیار خاک، پوشش گیاهی و فرسایش بادی در نظر گرفته شد. برای هر معیار چندین شاخص با وزن 0 (کم) تا 4 (خیلی شدید) تعریف شد. از میانگین هندسی هر یک از سه معیار برای تهیه نقشه مناطق حساس به بیابان زایی در ArcGIS استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، بیش از 92 درصد منطقه پژوهشی در کلاس شدید بیابان زایی قرار دارد و تنها واحدکاری تپه های ماسه ای در کلاس خیلی شدید قرار دارد. در نهایت کل منطقه پژوهشی با امتیاز نهایی 3/04، در کلاس شدید شدت بیابان زایی قرار گرفت. همچنین معیار خاک با بالاترین امتیاز وزنی 3/26، بیشترین تأثیر را در بیابان زایی منطقه شمال غرب یزد ایفا کرده است؛ بنابراین با گسترش پدیده بیابان زایی و تأثیرگذاری زیاد معیار خاک، اجرای عملیات اصلاحی و احیایی در منطقه ضروری است. نتایج پژوهش نه تنها شدت بیابان زایی بلکه پتانسیل و حساسیت منطقه را نسبت به پدیده بیابان زایی نشان می دهد و می تواند به عنوان خروج از کارکرد طبیعی سیستم اطلاق شود.

ارزیابی تغییر اقلیم حوزه آبخیز حبله‌رود با استفاده از ریزمقیاس‌نمایی داده‌های مدل گردش عمومی جو CanESM2

واحدبردی شیخ

با توسعه فناوری و صنعتی شدن جوامع بشری، شاهد افزایش گازهای گلخانه ای و بروز تغییرات آب وهوایی هستیم. باتوجه به اهمیت تغییرات آب وهوایی برای زمین و ساکنان آن، پیش بینی بلندمدت پارامترهای اقلیمی همیشه موردتوجه بوده است. یکی از رایج ترین روش ها برای ارزیابی اقلیم آینده، استفاده از مدل گردش عمومی جو است. در پژوهش حاضر پس از بررسی خروجی سه مدل گردش عمومی جو از جمله مدل آمریکایی (GFDL-CM3)، مدل کانادایی (CanESM2) و مدل روسی (inmcm4.ncml) و انتخاب مدل بهتر برای پیش یابی اقلیم منطقه موردمطالعه، از داده های سناریو های RCP 2.6، RCP 4.5 وRCP 8.5 مدل کانادایی (CanESM2) برای ارزیابی تغییرات اقلیمی حوزه حبله رود در دوره آتی2020 تا 2051 استفاده شده است. نتایج به دست آمده بیانگر روند افزایشی مجموع بارش ماهانه دوره آتی (2020-2051) نسبت به دوره پایه (1986-2017) در حوزه حبله رود است. نتایج بررسی تغییرات دمای دوره 2020 تا2051 در حوزه حبله رود نیز بیانگر افزایش میانگین ماهانه دمای بیشینه و کمینه در ده های آتی است. پیامدهای این شرایط در منطقه موردمطالعه که رژیم جریان آن به طور عمده توسط نزولات برفی کنترل می شود، از جنبه هیدرولوژیک اهمیت بالایی دارد و نیازمند اتخاذ سیاست های سازگاری با پدیده تغییر اقلیم در این حوزه آبخیز است.

ارزیابی اثر تغییر کاربری بر میزان رواناب با استفاده از زنجیره مارکوف در حوضه آبخیز نهر اعظم شیراز

آرش مهدوی

تغییرات کاربری اراضی یکی از عوامل اصلی تغییر در میزان رواناب سطحی حوزه های آبخیز بوده که بررسی آن برای کاهش خسارات حاصل از سیل (جانی و مالی) و اعمال مدیریت صحیح در حوزه های آبخیز ضروری است. این در حالیست که حوضه آبخیز نهر اعظم در شمال کلان شهر شیراز واقع شده و در سال های قبل شاهد لطمات جانی و مالی فراوان به ساکنین شیراز در اثر سیل بوده ایم. پژوهش حاضر به منظور بررسی رابطه تغییر کاربری با میزان رواناب حوضه آبخیز نهر اعظم شهر شیراز با مساحت 94463 هکتار بوده که با استفاده از مدل SWAT در بازه زمانی 2020-2004 انجام شده است. مدل با استفاده از داده های سال 2004 تا 2014 واسنجی و از سال 2015 تا 2020 اعتبارسنجی شده و از تصاویر ماهواره ای لندست مربوط به سال های 2003 و 2020 استفاده شد. این تصاویر بعد از انجام پیش پردازش های ضروری با استفاده از روش طبقه بندی نظارت شده به 6 کاربری اصلی طبقه بندی شده و با استفاده از روش زنجیره مارکوف برای سال 2040 نقشه کاربری اراضی تهیه شد. سپس با مدل واسنجی شده، تأثیر تغییر کاربری سال 2003 و 2040 روی میزان رواناب شبیه سازی شده، ارزیابی شد. نتایج مرحله واسنجی حوضه آبخیز نهر اعظم برای مقادیر پارامترهای آماری برای ضریب تبیین، P-Facor وR-Facor به ترتیب 0/77، 0/72، 2/43 و برای مرحله اعتبارسنجی این پارامترهای آماری به ترتیب 0/69، 0/65 و 2/3 به دست آمد. تحلیل نقشه کاربری نشان می دهد که بیشترین تغییر کاربری موجود در منطقه، مربوط به تبدیل مراتع به زمین کشاورزی آبی (142 هکتار) و اراضی شهری (4854 هکتار) بوده که موجب کاهش مراتع می شود. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی مدل با به کارگیری نقشه های کاربری سال های 2003 و 2040 نشان می دهد میزان رواناب به طورکلی 33 درصد کاهش می یابد. نتایج نشان داد که اگر همه عدم قطعیت ها کمینه شود، مدل SWAT واسنجی شده به خوبی می تواند نتایج شبیه سازی هیدرولوژی قابل قبولی در ارتباط با کاربری اراضی ایجاد کند که برای مدیران منابع طبیعی و آب و محیط زیست و سیاستمداران و مدیران شهری شیراز مفید باشد.

تأثیر دمای فرایند پیرولیز بر برخی از ویژگی‌های شیمیایی بیوچار تولیدشده از ضایعات چغندر علوفه‌ای

راضیه حسین پور

خاک های مناطق بیابانی عمدتا از مواد آلی کمی برخوردار هستند و از نظر اسیدیته ممکن است نوسانات زیادی داشته باشند. یکی از موادی که برای بهبود و اصلاح برخی از ویژگی های خاک استفاده می شود، بیوچارها هستند. این ترکیب نسبت به تجزیه بسیار مقاوم است و مدت زمان طولانی تری در خاک می ماند و سبب کاهش ضایعات زراعتی و تبدیل آنها به یک اصلاح کننده خاک می شود. این امر منجر به حفظ کربن در خاک ، افزایش امنیت غذایی ، افزایش تنوع زیستی و کاهش تخریب جنگل ها می شود. در این پژوهش سعی شــد، بیوچــار ضایعات گیاه چغندر علوفه ای در دماهای مختلف پیرولیز تولید و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن بررسی شود. برای این منظور، ضایعات چغندر علوفه ای از آبادی های اطراف بیرجند جمع آوری و پس از خرد و هواخشک شــدن ، در کــوره الکتریکـی در شــرایط اکسـیژن محدود، در بازه دمایی ٣٠٠ تا٧٠٠ درجه سانتی گراد پیرولیز شدند. سپس خصوصیات بیوچارهای تولیدی با ٣ تکرار انــدازه گیری و آنالیزهای آماری با نرم افزار SPSS انجام شد. نتایج این پژوهش نشان داد، با تغییر دما خصوصیات بیوچارها چشمگیری تغییر یافت . بیشترین درصد عملکرد (% 59)، کربن آلی (%56/33)، نیتروژن کل (%0/53)، ذخیره نگهداشت آب (0/84g/g) در دمای ٣٠٠ و ٤٠٠ درجه سانتی گراد و بیشترین مقدار خاکستر (%76)، اسیدیته (8/21) و قابلیت هــدایت الکتریکـی (0/1ds/cm)در دمــای ٧٠٠ درجــه سانتی گراد به دست آمد. درصد کربن و راندمان بیوچار تولید شده در دماهای ٣٠٠ و ٤٠٠ درجه ســانتی گراد از ســایر بیوچارهــای تولیـدی در دماهای دیگر بیشتر بوده است . بیوچار تولید شده در دمای ٣٠٠ درجه سانتی گراد از نظر درصد کربن و راندمان اسیدیته در مقایسه بــا بیوچــار تولید شده در دمای ٤٠٠ درجه سانتی گراد، ویژگی های بهتری داشته است . هر چند که این تفاوت ها از نظر آماری معنــی دار نبــوده اســت ، امــا باتوجه به اقتصادی تر بودن تولید بیوچار از نظر مصرف انرژی ، تولید بیوچار در دمای ٣٠٠ درجه سانتی گراد توصیه می شود.

تأثیر کاربرد کود سوپرفسفات بر سرعت آزادشدن پتاسیم غیرتبادلی در تعدادی از خاک‌های آهکی

مرضیه براتی

وقتی کود فسفره در خاک استفاده شود، سرعت آزادشدن پتاسیم ممکن است تحت تأثیر کاربرد فسفر باشد. هدف این پژوهش، تأثیر کود سوپرفسفات بر سرعت آزادسازی پتاسیم غیرتبادلی در 10 خاک آهکی است. برای این منظور، مقدار 100 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر از منبع مونوکلسیم دی هیدروژن فسفات به خاک ها اضافه شد و خاک های تیمارشده و تیمارنشده به مدت 90 روز در انکوباتور با رطوبت 70 درصد ظرفیت زراعی و دمای 1±C ◦25 نگهداری شدند. پس از آن، آزادشدن پتاسیم غیرتبادلی به روش عصاره گیری متوالی با محلول کلسیم کلرید 0/01 مولار در مدت زمان 2017 ساعت در خاک های تیمارشده و تیمارنشده مطالعه شد. نتایج نشان داد پتاسیم غیرتبادلی آزاد شده در خاک های تیمارشده از خاک های تیمارنشده کمتر بود. میانگین پتاسیم غیرتبادلی آزاد شده بعد از 2017 ساعت در خاک های تیمارشده، 260/6 و در خاک های تیمارنشده، 303/3 میلی گرم بر کیلوگرم بود. رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی در تمام خاک ها در مراحل اولیه سریع بود و در مراحل بعدی با سرعت کمتری تا پایان آزمایش ادامه یافت. سرعت آزادشدن پتاسیم غیرتبادلی با استفاده از معادله های سینتیکی ارزیابی شد. باتوجه به بالابودن ضرایب تشخیص و کم بودن خطای استاندارد، سرعت آزادشدن پتاسیم غیرتبادلی در خاک های تیمارشده و خاک های تیمارنشده، با معادله تابع توانی توصیف شد. نتایج این پژوهش می تواند برای توصیه کودی در خاک های آهکی موردمطالعه مؤثر باشد.

تغییرات فصلی و مکانی پذیرفتاری مغناطیسی گردوغبار خیابانی در چند شهرستان اصفهان و ارتباط آن‌ها با غلظت برخی فلزات سنگین

حسین خادمی

گردوغبار خیابانی ذراتی کوچکتر از 100 میکرومتر است که وارد محیط های شهری می شود. ویژگی های مغناطیسی این ذرات و ارتباط آن ها با غلظت فلزات سنگین، کمتر مورد توجه پژوهشگران در ایران قرار گرفته است. اهداف این مطالعه شامل بررسی تغییرات مکانی و فصلی پذیرفتاری مغناطیسی و همچنین تعیین ارتباط آن با غلظت فلزات سنگین در گردوغبار خیابانی در چند شهر استان اصفهان است. نمونه برداری در نیمه اول ماه دوم هر فصل، به تعداد 20 نمونه از شهر اصفهان و 10 نمونه از هر یک از 5 شهر دیگر استان انجام شد. اندازه گیری غلظت برخی عناصر سنگین با استفاده از دستگاه جذب اتمی و همچنین اندازه گیری مقادیر پارامترهای مغناطیسی روی نمونه های گردوغبار خیابانی انجام شد. نتایج نشان داد، زیاد بودن مقادیر پذیرفتاری مغناطیسی در شهر نطنز می تواند به دلیل مواد مادری حاوی کانی های فرومنیزیم و در سایر شهرها به خصوص اصفهان، فعالیت های انسانی باشد. نتایج تجزیه به مؤلفه های اصلی، همبستگی زیاد مؤلفه اول با پذیرفتاری مغناطیسی و غلظت عناصر روی، مس و کروم و همبستگی زیاد مولفه دوم با پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس و غلظت عناصر نیکل و کبالت را نشان داد که می تواند به احتمال زیاد، نشان دهنده وابستگی و جذب این عناصر به ذرات نزدیک به فوق پارامغناطیس و به ذرات درشت چند وجهی باشد. وجود همبستگی های زیاد میان پارامترهای مغناطیسی با غلظت عناصر مس و روی و همبستگی های کم یا منفی غلظت عناصر سرب، نیکل، کروم و کبالت با پذیرفتاری مغناطیسی به ترتیب منشأ انسان زاد و طبیعی آن ها را تایید کرد. مقدار بزرگتر پارامترهای مغناطیسی گردوغبار خیابانی در فصل بهار، منعکس کننده غلظت چشمگیر کانی های مغناطیسی در این فصل در مقایسه با فصل های پاییز و زمستان و افزایش سهم فعالیت های انسانی است.

بررسی و مدل‌سازی تأثیر تزریق رسوب بر طول ناحیه جدایی جریان عبوری از تلماسه‌ها

آرتمیس معتمدی

شناخت رفتار جریان عبوری از روی شکل های مختلف بستر، یکی از پیچیده ترین مباحث مهندسی رسوب است. با وجود مطالعه های متعدد در زمینه مورفولوژی رودخانه ها، همچنان درک برهمکنش بین جریان و شکل های گوناگون بستر در آب های گل آلود و حاوی رسوب بسیار ضعیف است. مطالعه حاضر به طور عمده بر شبیه سازی جریان با نرم افزار SSIIM بر روی تلماسه ها و تأثیر جریان صاف و غلیظ بر ابعاد ناحیه جدایی جریان متمرکز است. در این پژوهش، جریان گذرنده از یک کانال به طول 12 متر با 9 تلماسه متوالی به طول 1 متر و ارتفاع 4 سانتی متر مدل سازی شد. 9 شبیه سازی برای بررسی اثر سرعت جریان حاوی رسوب و زلال انجام شد و در نهایت برای اعتبارسنجی، اندازه ناحیه جدایی جریان حاصل از مدل، با نتایج تجربی پژوهشگران پیشین که با دستگاه PIV اندازه گیری شده بود، مقایسه شد. نتایج مدل سازی نشان می دهد، طول ناحیه جدایی جریان با افزایش سرعت، افزایش داشته و بیشترین احتمال وقوع جدایی جریان در بیشترین سرعت رخ می دهد. در جریان گل آلود، جدایی جریان کمتر از شرایط مشابه در جریان زلال است و با افزایش چگالی سیال، طول ناحیه جدایی جریان کاهش می یابد. این پژوهش کارکرد قابل قبول نرم افزار SSIIM و دقت آن در برآورد رفتار جریان با رسوب و بدون رسوب را نشان می دهد.

بررسی آزمایشگاهی تأثیر شیب دیواره بر ضریب دبی سرریزهای کنگره‌ای قوسی ذوزنقه‌ای

مهدی ماجدی اصل

از مزایای سرریزهای کنگره ای می توان به بالا بودن ضریب آبدهی سرریز و پایین بودن نوسانات آب هنگام عبور جریان از روی تاج سرریز اشاره کرد. در این پژوهش ضریب دبی عبوری با تغییر هندسه سرریز از لحاظ تغییر شیب دیواره ، زاویه سیکل قوسی و تغییر طول دماغه در بالادست و پایین دست هر سیکل از سرریز کنگره ای قوسی ذوزنقه ای مورد بررسی قرار گرفته است. در مجموع 240 آزمایش بر روی 16 مدل فیزیکی مختلف در کانالی با عرض 120 سانتی متر و با تنگ شوندگی20 سانتی متر از هر دیواره انجام شده است. تمامی مدل ها با مدل شاهد (سرریز کنگره ای نرمال) (80A) مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان داد، سرریز 80B با زاویه سیکل قوسی20 درجه و بدون شیب دیواره عملکرد بهتری نسبت به سایر سرریزها دارد. همچنین سرریز با زاویه سیکل قوسی و شیب دیواره 20 درجه به صورت واگرا (D20B) در ناحیه Ht/P<0.31، عملکرد بهتری نسبت به سایر سرریزهای با زاویه سیکل قوسی 20 درجه داشته و پس از این ناحیه، سرریز با شیب دیواره 10 درجه به صورت واگرا عملکرد بهتری داشته است (D10B). در سرریزهای دارای چند سیکل در زاویه سیکل قوسی 20 درجه، سرریز کنگره ای دارای 5 سیکل (N5) تا نقطه Ht/P<0.36 عملکرد بهتری داشته است. همچنین در نقطه اوج به ترتیب اختلاف 13 و 17 درصدی نسبت به سرریز 4 سیکل و 3 سیکل دارد.

مکان‌یابی عملیات مکانیکی آبخیزداری با رویکرد MCDM و روش AHP و ANP (مطالعه موردی: حوزه آبخیز سقزچی‌چای استان اردبیل)

روح الله دبیری

مدیریت آبخیزها و توسعه پایدار امروزه نیازمند مناسب ترین و سریع ترین روش تهیه و تلفیق اطلاعات برای مدیریت بهینه و برنامه ریزی هست. یکی از چالش های آبخیزداری در مرحله تهیه طرح و اجرای عملیات اصلاحی و احیایی، انتخاب محل مناسب و صحیح آن است تا حداکثر بهره وری و اثربخشی لازم را داشته باشند که به دلیل هزینه زیاد عملیات مکانیکی و کمبود منابع مالی، انتخاب محل مناسب احداث بندهای اصلاحی مکانیکی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین، هدف از این پژوهش مکان یابی عملیات مکانیکی آبخیزداری با رویکرد چند معیاره و با استفاده از روش های پشتیبان تصمیم گیری AHP و ANP و مقایسه دو روش با هم در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی در سطح حوزه آبخیز سقزچی بوده است. معیارها و زیر معیارهای پژوهش 14 متغیر شامل: خاک (عمق و بافت)، اقلیم (نوع اقلیم و میزان بارش)، کاربری اراضی و پوشش سطحی (NDVI)، عوامل هیدرولوژیک و حفاظت خاک (تجمع جریان، میزان رسوب دهی و شماره منحنی)، پستی و بلندی (ارتفاع و شیب) و اقتصادی و اجتماعی (فاصله از روستا، فاصله از منابع قرضه و فاصله از جاده) بوده است. قضاوت های کارشناسی برای وزن دهی، از طریق پرسش نامه و به روش میدانی با جامعه آماری 29 نفر از متخصصان و اساتید دانشگاه جمع آوری شد. نتایج این پژوهش نشان داد، در اولویت بندی مکانی عملیات سنگی ملاتی طبق آزمون همبستگی پیرسون، روشANP در سطح 95 درصد و با شدت 0/839، همبستگی معنی داری با روش AHP دارد و با مقایسه اولویت بندی دو روش با سازه های سنگی ملاتی اجرا شده در حوزه آبخیز سقزچی چای مشخص شد، روش ANP به دلیل شبکه ای بودن و افزایش دامنه تغییرات، با صحت و قدرت تفکیک بیشتری به اولویت بندی پرداخته است.