علوم آب و خاک

بررسی آزمایشگاهی اثر زاویه انحراف گروه‌پایه بر آبشستگی موضعی پیرامون پایه‌ها تحت شرایط جریان ماندگار

لیلا هاشمی

آبشستگی موضعی پیرامون پایه های پل یکی از مهم ترین عوامل تخریب پل ها است. ازاین رو، بررسی عمق آبشستگی پیرامون گروه پایه های پل امری ضروری است. در این پژوهش اثر زاویه انحراف گروه پایه تک ستونی در دو آرایش 2×1 و 3×1 نسبت به جهت جریان روی بیشینه عمق آبشستگی پیرامون گروه پایه مورد بررسی قرار گرفت. گروه پایه در آرایش 2×1 در زوایای انحراف صفر تا 90 درجه و در آرایش 3×1 در زوایای انحراف صفر تا 45 درجه تحت شرایط جریان ماندگار قرار گرفت. نتایج نشان داد افزایش زاویه انحراف گروه پایه بر بیشینه عمق آبشستگی پیرامون پایه اول تقریباً بی اثر است؛ اما تأثیر بسیاری بر بیشینه عمق آبشستگی، توسعه زمانی آن و گسترش حفره آبشستگی پیرامون پایه های دوم و سوم در آرایش های مختلف گروه پایه دارد. بیشینه عمق آبشستگی گروه پایه در هر دو آرایش مختلف در زاویه انحراف 30 درجه به وقوع پیوست که در آرایش 2×1 پیرامون پایه دوم و به میزان 13/33 درصد بیش از پایه اول و در آرایش 3×1 پیرامون پایه سوم و به میزان 21/57 درصد بیش از پایه اول دیده شد.

الگوی تغییرات زمانی رواناب و رسوب سطحی و فرسایش تونلی در خاک سیلت لوم تحت شیب‌های مختلف با استفاده از باران‌ساز مصنوعی

مهدی پژوهش

مطالعه فرایند فرسایش خاک و ارزیابی عوامل مؤثر در آن از مهم ترین پیش نیازهای مدیریت صحیح منابع آب وخاک است. پژوهش حاضر به منظور بررسی مجموع رواناب و رسوب سطحی و تونلی با استفاده از باران ساز مصنوعی بر روی خاک سیلت لوم در آزمایشگاه انجام شد. برای انجام این پژوهش ابتدا خاک از منطقه موردنظر جمع آوری و به آزمایشگاه منتقل شد. آزمایش ها در یک مخزن خاک مستطیل شکل همراه با سه تونل در شیب های 2، 6، 10، 14 و 18 درصد و تحت باران شبیه سازی شده با شدت 30 میلی متر بر ساعت به مدت 60 دقیقه انجام شد. برای تحلیل نتایج نمودارهای مربوطه در محیط Excel رسم شد. همچنین برای بررسی همبستگی بین مقادیر رواناب و رسوب در هر شیب از آزمون همبستگی اسپیرمن در نرم افزار SPSS استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش شیب مجموع رواناب و رسوب سطحی و تونلی در طی زمان افزایش داشت. برای نمونه در شیب دو درصد مقدار رواناب و رسوب در دقایق ابتدایی آزمایش از صفر به مقدار 3/1 لیتر و 26/2 گرم بر مترمربع در پایان آزمایش رسید. همچنین ضریب همبستگی بین رواناب و رسوب نیز در شیب ها به ترتیب برابر با 0/98، 0/62، 0/4، 0/93 و 0/15 بوده است. باتوجه به سطح معناداری، رابطه بین دو متغیر در برخی از شیب ها معنادار و در برخی دیگر به دلیل وجود ریزش در خاک معنادار نبوده است.

تأثیر مایه‌زنی قارچ میکوریز بر جذب برخی عناصر سنگین توسط جعفری در یک خاک آلوده تیمار شده با نفت سفید

نعمت الله زکوی

قارچ‎های میکوریز آربسکولار در بهبود رشد گیاهان و کاهش اثرات منفی آلاینده ها حائز اهمیت‎اند. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر مایه زنی قارچ میکوریز بر غلظت عناصر سنگین جعفری (Petroselinum sativum) در یک خاک آلوده به عناصر سنگین در حضور نفت سفید بود. این پژوهش به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه کامل تصادفی، با چهار تکرار، در شرایط گلخانه ای انجام شد. فاکتورهای آزمایشی 1- مایه زنی میکروبی در دو سطح مایه زنی با قارچ میکوریز (Rhizophagus irregularis) و شاهد (بدون مایه زنی میکویز) و 2- نفت سفید در چهار سطح صفر، 4، 8 و 12 میلی‏ لیتر بر کیلوگرم خاک بودند. نتایج نشان داد مایه زنی میکوریز سبب افزایش معنی دار وزن خشک ریشه (61/1 تا 150/0 درصد) و اندام هوایی (9/1 تا 51/5 درصد)، غلظت فسفر، روی و مس اندام هوایی و غلظت سرب (18/7 تا 97/9 درصد) و کادمیوم (13/3 تا 98/6 درصد) ریشه شد. درحالی که غلظت سرب (10/0 تا 29/2 درصد) و کادمیوم (19/6 تا 72/1 درصد) در اندام هوایی را به طور معنی داری کاهش داد. مقدار فاکتور تغلیظ زیستی (BCF) در ریشه (7/74 درصد) بیشتر از اندام هوایی بوده است. مایه زنی میکوریز سبب کاهش فاکتور انتقال گیاهی (TF) سرب و کادمیم شد. فاکتور انتقال کمتر از یک نشان می دهد که قارچ میکوریزا سرب و کادمیوم را در ریشه غیر متحرک کرده و از انتقال آن ها به اندام هوایی جلوگیری کرده است. ازاین رو مایه زنی میکوریز می تواند با تغلیظ زیستی (BCF) سرب و کادمیوم در ریشه و کاهش انتقال آن ها به اندام هوایی جعفری در خاک های آلوده مؤثر باشد.

مقایسه میدانی میزان تبخیر بین تشت تبخیر کلرادو سانکن و تشت تبخیر کلاس A (مطالعه موردی: شهر سمنان)

حجت کرمی

یکی از روش های برآورد نرخ تبخیر، استفاده از انواع تشت های تبخیر است که می توان به ترتیب به دو تشت تبخیر استاندارد کلاس A کلرادو سانکن اشاره کرد. در این پژوهش به بررسی میزان تبخیر از دو تشت کلاس A و کلرادو سانکن و مقایسه آن ها با هم پرداخته شده است. مقایسه نرخ تبخیر از این دو تشت در شهر سمنان انجام شد. از تشت تبخیر کلرادو سانکن به عنوان تشت مورد آزمایش استفاده شد که این آزمایش در فضای کاملاً باز و در محیط اطراف دانشکده عمران دانشگاه سمنان واقع در شهر سمنان، صورت گرفت. تبخیر به صورت روزانه و به مدت 123 روز از 1 خرداد 1397 الی 31 شهریور 1397 قرائت شد. مقدار تبخیر از تشت کلاس A از ایستگاه سینوپتیک شهر سمنان که در فاصله 2/39 کیلومتری محل آزمایش بوده، تهیه شد و مورد بررسی قرار گرفت. داده های هواشناسی بیشینه و کمینه دما، بیشینه و کمینه رطوبت نسبی، سرعت باد، ساعات آفتابی و فشار هوا نیز از ایستگاه سینوپتیک شهر سمنان تهیه شد. پارامترهای هواشناسی با داده های تبخیر آزمایش مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که میزان تبخیر روزانه از تشت کلاسA و تشت کلرادو سانکن در بازه های زمانی مورد آزمایش تفاوت معناداری ندارند. بهترین توزیع آماری بر اساس روش کلموگروف-اسمیرنوف برای تشت تبخیر کلاس A و کلرادو مدفون به ترتیب Error با (k-s=0.05019) و Gamma با (k-s=0.05552) انتخاب شدند. میزان ضریب تبیین بین دو تشت حدود 93 درصد برآورد شد. با بررسی نرخ تبخیر با سایر داده¬های هواشناسی، پی برده شد که نرخ تبخیر با بیشینه روزانه درجه حرارت دمای بیشترین ارتباط را دارد. ضریب پیرسون دمای بیشینه با تشت تبخیر کلاس A و تشت کلرادو سانکن به ترتیب 0/623 و 0/647 است.

گیاه پالایی خاک‌های آلوده‌شده به سرب با استفاده از گیاه وتیور Chrysopogon zizanioides در منطقه حفاظت شده لشکردر، شهرستان ملایر

بهناز عطائیان

بهره برداری از معادن، منجر به تخریب مراتع شده است. در این مطالعه پاکسازی زیستی خاک های آلوده به عنصر سرب توسط گونه گیاهی Chrysypogon zizanioides در خاک اطراف معدن سرب منطقه لشکردر واقع در شهرستان ملایر بررسی شد. در سنجش اولیه، میزان آلودگی سرب خاک در این مراتع برابر 600 میلی گرم در کیلوگرم خاک خشک برآورد شد. با ارزیابی اثرات زیست محیطی سرب منطقه، ضرایب زمین انباشت، آلودگی و خطرپذیری بالقوه بوم شناختی در محدوده بی نهایت تا بسیار زیاد دیده شد. پژوهش در قالب یک طرح کاملاً تصادفی با 4 تیمار سطح آلودگی سرب (0، 300،600 و 1600 میلی گرم در کیلوگرم) در 4 تکرار در گلخانه دانشگاه ملایر طی 130 روز انجام شد. در انتهای دوره پارامترهای غلظت سرب در خاک، ریشه و اندام هوایی، شاخص تجمع زیستی BCF، ضریب انتقالTF، تولید اندام هوایی و ریشه در گیاه وتیور اندازه گیری شدند. نتایج بیانگر اثر افزایشی غلظت سرب خاک بر میزان غلظت سرب در ریشه و اندام هوایی گیاه بود. به طوری که در سطح آلودگی 1600mg/kg، غلظت سرب در اندام هوایی به 94/ 242 و در ریشه به 242/02mg/kg رسید. در بیشتر سطوح آلودگی بجز سطح 1600mg/kg، شاخص های BCF در ریشه و اندام هوایی و ضریب TF کمتر از یک محاسبه شدند. TF<1 بیانگر عدم تجمع فلز سرب در اندام های قابل برداشت و سلامت تولید هوایی است. به همین دلیل گیاه وتیور برای احیا مراتع منطقه توصیه می شود.

بررسی تأثیر تغییرات کاربری و پوشش اراضی بر تالاب‌ها با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای (مطالعه موردی: تالاب جازموریان)

وحید راهداری

توسعه نامتوازن کاربری های مختلف در حوضه های آبخیز، بدون درنظرگرفتن سهم همه اجزا، می تواند صدمات جدی به پایداری کل حوضه آبخیز وارد نماید. توسعه اراضی کشاورزی با افزایش میزان استفاده از آب و ایجاد سد در بالادست رودخانه ها، مهم ترین تهدید تالاب ها در بسیاری از مناطق هستند. تالاب جازموریان، یکی از تالاب های فصلی در جنوب شرق ایران است. مهم ترین منبع تأمین آب این تالاب رودخانه هلیل رود است. در پژوهش حاضر، برای بررسی تغییرات کاربری و پوشش اراضی تالاب جازموریان و رودخانه هلیل رود، از سری زمانی داده های ماهواره لندست برای سال های 1354، 1374، 1387 و 1401 استفاده شد. تصاویر تهیه شده به روش ترکیبی طبقه بندی و سپس نقشه کاربری و پوشش اراضی منطقه مطالعه تهیه شد. صحت نقشه های تهیه شده برای جدید ترین تصویر با تهیه ماتریس خطا، محاسبه شاخص کاپا و صحت کلی به ترتیب بیش از 0/8 و 80 درصد محاسبه شد. بررسی نقشه های تهیه شده نشان داد، سطح اراضی زیر آب از سال 1354 تا 1374 افزایش و پس از آن سیر نزولی داشته و از 119552 هکتار در سال 1374 به 723 هکتار در سال 1401 کاهش یافته اند. سطح اراضی کشاورزی از 2131 هکتار در سال 1354 به 133913 هکتار در سال 1387 افزایش یافته و در سال 1401 به 105795 هکتار کاهش یافته است. نتایج این مطالعه نشان می دهد، در این دوره با ایجاد سد در بالادست رودخانه هلیل رود ازیک طرف و توسعه اراضی کشاورزی، سطح آب تالاب کاهش پیدا کرده است؛ به طوری که در سال 1401 تالاب به طور کامل خشک شده است. پژوهش حاضر نشان دهنده ضرورت درنظرگرفتن اجزای مختلف یک حوضه آبخیز در برنامه ریزی توسعه ای به منظور دست یافتن به توسعه پایدار است.

ارزیابی و مدل‌سازی مکانی خطر فرونشست زمین با استفاده از مدل LiCSBAS و الگوریتم جنگل تصادفی (مطالعه موردی: دشت مرودشت - خرامه)

چوقی بایرام کمکی

در آینده خطر فرونشست زمین به دلیل بحران کمبود منابع آبی و مدیریت نامناسب منابع آبی تشدید می شود. برای کاهش خطرات مرتبط با فرونشست زمین، لازم است مناطق مستعد خطر فرونشست شناسایی و ارزیابی شوند و اقدامات لازم انجام شود. در این مطالعه، ابتدا با استفاده از روش تداخل سنجی راداری به نام LiCSBAS، خطر فرونشست زمین شناسایی و ارزیابی شد. سپس با استفاده از مدل جنگل تصادفی RF، رابطه مکانی بین رخداد خطر فرونشست زمین و عوامل مؤثر مانند ارتفاع سطح زمین، شیب، جهت شیب، لیتولوژی، کاربری اراضی، افت آب زیرزمینی، فاصله از رودخانه، فاصله از گسل، شاخص رطوبت توپوگرافی و انحنای قوس مورد بررسی قرار گرفت. در انتها، بعد از کالیبراسیون الگوریتم جنگل تصادفی، نقشه حساسیت خطر فرونشست زمین تهیه شد. نتایج تحلیل سری زمانی تداخل سنجی LiCSBAS در بازه زمانی ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۲ نشان داد که مرکز دشت مرودشت - خرامه و نواحی کشاورزی مجاور به طور مداوم در حال فرونشینی هستند و پهنه بندی نقشه سرعت میانگین تغییر شکل نشان دهنده نرخ فرونشست 11/6 سانتی متر در سال است. نتایج تعیین ارتباط مکانی بین رخداد فرونشست و عوامل مؤثر، تأییدکننده تأثیر مثبت فاصله از رودخانه، کاربری اراضی شهری و کشاورزی، عمق سنگ کف بستر (ضخامت آبخوان)، افت آب زیرزمینی و سازندهای آبرفتی و ریزدانه روی رخداد این پدیده است. همچنین نتایج مدل سازی فرونشست با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی نشان داد که عوامل عمق سنگ کف، افت آب زیرزمینی، کاربری اراضی و زمین شناسی بیشترین تأثیر اهمیت را در پتانسیل رخداد فرونشست در منطقه موردمطالعه دارند. همچنین بر اساس نتایج، حدود سه تا چهار درصد از مناطق در کلاس شدید و بسیار شدید خطر فرونشست زمین به ویژه در مرکز و حومه شهر مرودشت قرار دارند؛ بنابراین مدیریت و کنترل منابع آب و ایجاد برنامه مدون برای کاهش خطر فرونشست و همچنین حفظ تغذیه آبخوان در دشت مرودشت - خرامه امری ضروری است.

استفاده از داده‌های ایستگاه‌های هواشناسی و ماهواره‌ای در تعیین شدت بارش حوضه آبریز کن

سید سعید اسلامیان

روابط شدت - مدت - فراوانی بارندگی یکی از ابزارهای مهم در برآورد دبی سیلاب است. امروزه به دلیل پیشرفت فناوری و باتوجه به اینکه ایستگاه های باران سنجی به صورت پراکنده در دسترس هستند، استفاده از داده های بارش ماهواره ای با تفکیک زمانی و مکانی مختلف امکان پذیر شده است. در این پژوهش از داده های بارشی PERSIANN با تفکیک زمانی 1 و 6 ساعت استفاده شده است. همچنین تفکیک مکانی این داده ها 0/04×0/04 درجه است. داده های بارندگی ایستگاه های سینوپتیک اطراف حوضه کن نیز مورد استفاده قرار گرفت. برای محاسبه و بررسی منحنی IDF، سه توزیع احتمالی پیوسته متداول گمبل، پیرسون نوع 3 و لوگ پیرسون نوع 3 با دوره های بازگشت 2، 5، 10، 25، 50 و ۱۰۰ساله مورد بررسی قرار گرفتند. به طور کلی شدت بارش در روش گمبل بیشتر از روش ییرسون به دست آمد. توزیع لوگ پیرسون نوع 3 نیز نتایج قابل قبولی در این پژوهش ارائه نداد. برای تعمیم منحنی های شدت – مدت - فراوانی به کل حوضه کن از دو روش درون یابی وزن دهی معکوس فاصله و کریجینگ بیزین تجربی استفاده شد. نتایج نشان داد بین این دو روش، به غیر از توزیع احتمالی پیرسون نوع 3، تفاوت اندکی وجود ندارد.

بررسی اثر متقابل کیفیت آب آبیاری و نوع سیستم آبیاری بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در شرایط کاربرد فاضلاب شهری تصفیه‌شده

یحیی چوپان

یکی از راهکارهای کاهش اثرات سوءاستفاده از پساب فاضلاب شهری، بکارگیری آن در کشاورزی همراه با سیستم آبیاری زیر سطحی است که آثار آن نیز در خاک نیاز به بررسی های گسترده دارد. ازاین رو، پژوهشی در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با دو فاکتور نوع منبع آبیاری (آب چاه W1 و پساب تصفیه شده شهری W2) و نوع سیستم آبیاری (سطحی S1 و قطره ای زیر سطحی S2) در سه تکرار (R) برای عمق 40-0 سانتی متری خاک طی دو سال زراعی انجام شد. نتایج آماری نشان داد پارامترهای پتاسیم، سدیم، شوری و نسبت جذب سدیم در تقابل نوع سیستم و نوع منبع آبیاری در سطح احتمال یک درصد معنی دار شدند؛ ولی پارامترهای pH، کلسیم و منیزیم در تقابل نوع سیستم و نوع منبع آبیاری غیرمعنی دار شدند. کمترین مقدار برای کاتیون های کلسیم، منیزیم، سدیم و آنیون های کلر، فسفات و سولفات در تیمار W1S1 به دست آمد. همچنین بیشترین مقدار پارامترهای شوری، کلسیم، منیزیم، فسفات، پتاسیم و کلر برای تیمار W2S2 دیده شد. باتوجه به نتایج استنباط می شود که آبیاری با پساب فاضلاب شهری بهبود خصوصیات شیمیایی خاک را شامل شده است و نوع سیستم آبیاری مورد بررسی نیز تغییرات جزئی داشته است.

پیش‌بینی تغییرات تبخیرتعرق مرجع (ET0) در استان یزد با استفاده از داده‌های سامانه نیازاب

بیتا مروج الاحکامی

باتوجه به تغییرات اقلیمی و تأثیرات آن بر مدیریت منابع آب، در این مطالعه بررسی تغییرات تبخیرتعرق مرجع (ET0) در سطح استان یزد با استفاده از نرم افزار Minitab16 در بازه زمانی سال 1380 تا سال 1399 با استفاده از داده های سامانه نیازاب صورت گرفته و سپس پیش بینی تا سال 1407 انجام شد. بر اساس نتایج این مطالعه در طول سال های 1399-1380، افزایش ET0 در شهرستان های استان یزد تحت تأثیر افزایش سرعت باد، کاهش رطوبت نسبی و افزایش دما بوده است. به منظور تعیین مدل مناسب، شهرستان های اردکان، ابرکوه و تفت به عنوان نماینده در هر گروه اقلیمی انتخاب و داده های ET0 در سال های 1380 تا 1395 به عنوان داده های ورودی نرم افزار به منظور برازش مدل موردنظر، لحاظ و داده های ET0در سال های 1396 تا 1399 برای صحت سنجی مدل برازش داده شده مورداستفاده قرار گرفتند. پیش بینی مدل های برازش داده شده در شهرستان های اردکان و ابرکوه، تا سال 1407، حاکی از روند افزایشی ET0 در فصول سرد بود. در شهرستان تفت، تغییرات ET0 پیش بینی شده تا سال 1407، نشان داد این پارامتر در فصول گرم کاهشی و در فصول سرد تغییر معنی داری نخواهد داشت. در شهرستان ابرکوه و اردکان محصولات پاییزه - بهاره مانند گندم و در شهرستان تفت محصولات بهاره - تابستانه مانند آفتابگردان بیشترین تأثیرپذیری از تغییرات ET0 را خواهند داشت.

تعیین ضرایب معادله فیلیپ و ضریب زبری بهینه با استفاده از شبیه‌سازی فاز پیشروی در آبیاری نواری با مدل هیدرودینامیک

محمد شایان نژاد

آبیاری سطحی یکی از رایج ترین روش های آبیاری است، اما به دلیل بهره وری کم، تلفات آب در این سیستم چشمگیر است. برای طراحی دقیق و مناسب آبیاری سطحی اطلاع از خصوصیات و ضرایب نفوذ آب در خاک ضروری است. یکی از معادلات استفاده شده در این زمینه، معادله نفوذ فیلیپ است. در این مطالعه ضرایب نفوذ معادله فیلیپ و همچنین ضریب زبری مانینگ در آبیاری نواری بر اساس مقایسه منحنی پیشروی واقعی با منحنی پیشروی محاسبه شده با مدل هیدرودینامیک به صورت بهینه تعیین و نتایج آن با روش استوانه مضاعف و روش دونقطه ای ابراهیمیان و همکاران (5) مقایسه شد. حجم نفوذ واقعی از تفاضل حجم ورودی و حجم خروجی به دست آمد. خطای روش یادشده در محاسبه حجم نفوذ 5/53 درصد بود. این در حالی است که خطا در روش استوانه مضاعف59/62 درصد و خطا در روش دونقطه ای ابراهیمیان و همکاران (5) 19/08 تعیین شد. در خاک های بافت سنگین هر چه طول نوار بیشتر شود، دقت روش در برآورد ضرایب فیلیپ بیشتر می شود، درحالی که در خاک های بافت سبک هر چه زمان پیشروی که علاوه بر طول تابعی از نفوذپذیری، دبی ورودی و شیب کف بستر است بیشتر شود، دقت روش در برآورد ضرایب نفوذ فیلیپ بیشتر می شود.

بررسی آزمایشگاهی پایداری گوه شکست خاک‌ریز تحت اثر تعداد و فواصل لایه‌های ژئوتکستایل در دیوار حائل مسلح

مهدی زینی وند

احداث دیوارهای حائل به میزان فشار محرک وارد از طرف خاک ریز پشت دیوار بستگی دارد؛ بنابراین تخمین این فشار یک عامل اساسی در طراحی آن می باشد. در این پژوهش با مطالعه آزمایشگاهی روی خاک ریز دیوار حائل مسلح شده با ژئوتکستایل طی 10 آزمایش، به بررسی و تحلیل تغییرات شیب شکست و محل تشکیل گوه گسیختگی و کاهش خط شکست در طول و عمق خاکریز پرداخته شد. متغیرهای مورد بررسی در این مقاله، تعداد لایه ها و فواصل میانی پوشش ژئوتکستایل هستند. نتایج نشان دادند که وجود لایه های ژئوتکستایل تا بیشترین مقدار 41درصد، میزان طول خط شکست را کاهش داده است. همچنین مقدار زاویه شکست را نیز بهبود بخشیده و در مورد تشکیل گوه گسیختگی در اعماق پایین تا میزان بیشینه ای 16درصد کاسته است. حرکت انتقالی دیوار در حالت محرک، بین نقطه ثابت و ناحیه شکست تمایز بیشتری دارد و لایه های مسلح کننده در افزایش ظرفیت باربری و پایداری دیوار حائل نیز مؤثر هستند.