علوم آب و خاک

تخصیص بهینه بین نسلی منابع آب (مطالعه موردی دشت باغ‌ملک)

محمد آقاپورصباغی

با توجه به وجود بحران منابع آبی در داخل کشور، اضافه برداشت از منابع آب زیرزمینی، وضعیت نامناسبی را برای اغلب دشت های کشور موجب شده است. از سویی لازم است برای پایداری این منابع همواره در استفاده از این منابع، نیاز نسل های آینده نیز مدنظر قرار گیرند. در این راستا در مطالعه حاضر تدوین یک الگوی کشت با هدف تأمین پایداری منابع آب زیرزمینی در دشت باغ ملک مدنظر قرارگرفته است. در این مطالعه از تکنیک سری های زمانی برای پیش بینی مقادیر آتی متغیرها استفاده شده است. همچنین الگوی برنامه ریزی پویا، برای تعیین الگوی کشت شده است. اطلاعات مورد نیاز این تحقیق به دو صورت پرسش نامه ای و استفاده از منابع آماری سایت جهاد کشاورزی و سازمان آب و برق استان خوزستان در سال 1392 جمع آوری شد. نتایج نشان می دهد که نهاده آب، محدودکننده ترین عامل تولید در بخش کشاورزی منطقه محسوب می شود، همچنین استفاده از الگوی بالا تغییرات اساسی در الگوی کشت منطقه را موجب خواهد شد. بهره گیری از روش های آبیاری مدرن می تواند ظرفیت تولیدات زراعی منطقه را تا دو برابر افزایش دهد. پیشنهاد اصلی مطالعه حاضر بر انتخاب الگوهایی است که پایداری بین نسلی را در مورد نهاده های کمیابی مانند آب مدنظر قرار می دهند.

تأثیر مدیریت چرای بلندمدت بر توزیع پوشش گیاهی و برخی خصوصیات خاک (مطالعه موردی: ایستگاه شهید حمزوی حنا- سمیرم اصفهان)

حمیدرضا کریم زاده

بررسی روابط بین پوشش گیاهی و عوامل محیطی به شناخت عوامل مؤثر بر رشد و استقرار گونه های گیاهی و همچنین شناسایی رویشگاه ها کمک می کند. هدف از این پژوهش، بررسی اثرات قرق 33 ساله و چرای مدیریت شده (سیستم چرای تناوبی- استراحتی) بر توزیع پوشش گیاهی و برخی خصوصیات خاک، در ایستگاه شهید حمزوی حنا در منطقه سمیرم استان اصفهان است. در این مطالعه تعداد شش ترانسکت (سه ترانسکت موازی و سه ترانسکت عمود بر شیب عمومی منطقه) به طول 100 متر در هر منطقه مستقر و در راستای هر ترانسکت 10 پلات دو متر مربعی مستقر و میزان تاج پوشش، تولید، تراکم و فهرست گونه های گیاهی موجود ثبت شد. در هر منطقه مدیریتی (قرق و چرای مدیریت شده)، 18 پلات به طور تصادفی - سیستماتیک انتخاب و در هر پلات پنج نمونه خاک از عمق صفر تا30 سانتی متری برداشت شد و سپس نمونه ها مخلوط و یک نمونه مرکب به عنوان شاهد پلات، انتخاب شد. عوامل اسیدیته، قابلیت هدایت الکتریکی، کربنات کلسیم، ماده آلی، فسفر قابل استفاده، نیتروژن کل، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، درصد رطوبت اشباع، ظرفیت تبادل کاتیونی، درصد ذرات رس، سیلت، شن و شن خیلی ریز در آزمایشگاه تعیین شد. شاخص های پوشش گیاهی در دو منطقه با استفاده از آزمون تی مستقل مقایسه شدند. آنالیز تطبیقی متعارفی و آنالیز خوشه ای نشان داد که مهم ترین خصوصیات مؤثر در تفکیک گروه های گیاهی، ظرفیت تبادل کاتیونی، آهک، درصد سنگریزه، فسفر قابل استفاده و عامل مدیریت است. چرای مدیریت شده باعث افزایش معنی دار تولید (352 در مقابل 2/184 کیلوگرم در هکتار) و درصد تاج پوشش گیاهی (46/25 در مقابل 37/18) و تغییر برخی از خصوصیات خاک شده است (5% = α). همچنین قرق باعث افزایش تراکم گونه های گیاهی (03/3 در مقابل 02/2 بوته در مترمربع) به صورت معنی داری شده است. این مطالعه نشان داد که چرای مدیریت شده در مراتع نیمه خشک بهتر از قرق بلندمدت، بر بهبود و توسعه برخی خصوصیات خاک و توزیع پوشش گیاهی تأثیر می گذارد. بنابراین توصیه می شود، از قرق بلندمدت در مراتع نیمه خشک جلوگیری شود.

بررسی روند تغییر دمای ژرفاهای خاک با استفاده از روش‌های پارامتری و ناپارامتری (ایستگاه شاهرود)

مجتبی خوش روش

اثرات ناشی از تغییر اقلیم می تواند با انتشار از سطح زمین به سوی ژرفای خاک، رژیم گرمایی خاک را تحت تأثیر قرار دهد. از طرفی، انرژی گرمایی نهفته در خاک، نقش بسیار مهمی را در تغییرات دمای خاک ایفا می کند. از این رو، در این پژوهش به منظور تشخیص روند تغییرات دمای ژرفاهای خاک، از داده های اندازه گیری شده روزانه دمای هوا در ارتفاع دو متری (اسکرین) در طول سال های 2014-1951 میلادی و دمای روزانه ژرفاهای خاک (5، 10، 20، 30، 50 و 100 سانتی متری)، برای ساعت های 3، 9 و 15 در طول دوره آماری سال های 2014-1992 در ایستگاه هواشناسی شاهرود استفاده شد. برای تشخیص روند در سری های زمانی ماهانه، فصلی و سالانه دمای ژرفاهای خاک، روش های پارامتری (تحلیل رگرسیونی و پیرسون) و ناپارامتری (من- کندال و اسپیرمن) به کار برده شد. بر اساس نتایج، آزمون تعیین روند نشانگر افزایش دمای خاک در تمامی ماه ها به جز ژانویه، فوریه و مارس بود. دمای خاک در فصل های بهار، تابستان و پاییز افزایش یافته است (P ≤ 0/05). در ادامه نیز تعیین روند سالانه دمای خاک نشان داد که به غیر از روش پارامتری ضریب همبستگی پیرسون، دمای خاک در تمامی ژرفاها دارای روند افزایشی بود (P ≤ 0/05). بر پایه این یافته ها، می توان این گونه اظهار داشت که در طول دوره بررسی، دمای ژرفاهای خاک طی سال های اخیر افزایش یافته است.

استفاده از نگرش تحلیل مؤلفه‌های اصلی برای وزن‌دهی ویژگی‌های آماری، اقلیمی و جغرافیایی حداکثر بارندگی 24 ساعته و تحلیل مکانی خوشه‌بندی (مطالعه موردی: حوضه دریاچه ارومیه)

زهره دهقان

ناحیه بندی یکی از ابزارهای مفید برای انجام تحلیل های مؤثر در مناطق فاقد داده، یا دارای داده های ناقص است. یکی از روش های ناحیه بندی که در مطالعات هیدرولوژیک بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، خوشه بندی است. یکی از عوامل تأثیرگذار بر خوشه بندی، درجه اهمیت و میزان مشارکتی است که هر یک از این ویژگی ها می توانند داشته باشند. در این پژوهش، سعی شد از یک مجموعه گسترده ای از ویژگی ها برای مقایسه عملکرد آنها در ناحیه بندی استفاده شود. سپس، با توجه به درجه اهمیت و نقشی که هر ویژگی در ناحیه بندی دارد، وزن مناسب برای هر یک از گروه ویژگی ها با استفاده از خروجی روش تحلیل مؤلفه های اصلی تعیین و تأثیر وزن دهی در تشکیل ناحیه های همگن با استفاده از روش خوشه بندی وارد بررسی شد. بدین منظور، در این پژوهش از داده های حداکثر بارش 24 ساعته 63 ایستگاه باران سنجی واقع در حوضه دریاچه ارومیه که دارای طول دوره آماری 30 سال (1387-1358) هستند، استفاده شد. علاوه بر این، هفت دسته ویژگی به منظور ناحیه بندی بارش تعریف شدند. نتایج نشان داد که با درنظر گرفتن ویژگی های مختلف و ترکیب آنها با یکدیگر، ناحیه بندی متفاوتی در تعداد نواحی تشکیل شده است و نیز تعداد ایستگاه های متفاوتی در هر ناحیه وجود خواهد داشت. از میان هفت گروه ویژگی مشخص شد که دسته ویژگی های جغرافیایی و اقلیمی- جغرافیایی خوشه بندی مناسب تری را در سطح حوضه نشان داده اند. همچنین، وزن دادن به ویژگی ها در بیشتر موارد می تواند تأثیر مثبتی در بهبود اندازه همگنی و تشکیل نواحی مستقل از لحاظ پراکندگی ایستگاه ها و چگونگی قرارگیری آنها در سطح حوضه داشته باشد.

پهنه‌بندی سیل‌‌خیزی حوضه با تأکید بر تحلیل‌های کمی ژئومورفومتریک

کورش شیرانی

اولویت بندی زیرحوضه ها از لحاظ شدت بلایای طبیعی و لزوم برنامه های اجرایی پیشگیری و درمان آن جایگاه ویژه ای در مدیریت منابع طبیعی و به ویژه مدیریت حوضه های آبخیردارد. در این پژوهش به اولویت بندی ۲۴ زیرحوضه آبخیز زهره- جراحی با استفاده از پارامترهای مورفومتریک و مدل ترکیبی نوین تاپسیس- رگرسیون چند متغیره خطی پرداخته شده است. تعداد 12 عامل مورفومتریکی شامل ثابت نگهداشت، تراکم زهکشی، عدد ناهمواری، ضریب نفوذ، شاخص توان آبراهه، فراوانی آبراهه، شیب، بافت زهکشی، نسبت ناهمواری، ضریب فرم، نسبت انشعاب و شاخص رطوبت توپوگرافی به همراه عامل اقلیمی بارندگی مورد مطالعه قرارگرفته است. به منظور تعیین وزن عوامل از مدل رگرسیون چندمتغیره و آمار پراکنش مکانی سیلاب های رخ داده در منطقه استفاده شد و روش تصمیم گیری تاپسیس به منظور اولویت بندی زیرحوضه ها به کار گرفته شد. نتایج وزن دهی نشان داد که عوامل عدد ناهمواری، شیب و مقدار متوسط بارندگی به ترتیب با کسب مقادیر ۰۶۸/۰، ۰۲۴/۰ و ۰۱۶/۰ بیشترین تأثیر را در رخداد سیلاب در منطقه مورد مطالعه داشته اند. طبق نتایج اولویت بندی، زیرحوضه های آبخیز صیدون، امام زاده جعفر و تخت دراز به ترتیب با کسب کمترین فاصله از ایده آل مثبت (۰۰۲۸/۰، ۰۰۲۹/۰ و ۰۰۲۹/۰) و بیشترین فاصله از ایده آل منفی (۰۰۹۷/۰، ۰۰۹۸/۰ و ۰۰۹۵/۰) و در نتیجه کسب بیشترین امتیازات (۷۷۴۵/۰، ۷۶۹۰/۰ و ۷۶۲۵/۰) در رتبه های اول تا سوم قرار گرفته اند. به منظور اعتبارسنجی مدل از آمار تعداد سیلاب های رخ داده در این زیرحوضه ها استفاده شد و نتایج اولویت بندی زیرحوضه ها با تعداد رخداد سیلاب در هر زیرحوضه مقایسه شد. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که مدل ترکیبی دارای دقت بالایی در شناسایی زیرحوضه های با پتانسیل سیل خیزی بالا است، به طوری که در زیرحوضه های صیدون، امام زاده جعفر و تخت دراز بیشترین تعداد سیلاب رخ داده است که این موضوع بیانگر کارایی بالای مدل و همچنین تأثیر زیاد وضعیت مورفومتریک زیرحوضه ها روی پتانسیل سیل خیزی آنها است.

ارزیابی خطر سرب و کادمیوم بر سلامت انسان در اراضی کشاورزی اطراف معدن ایرانکوه در استان اصفهان

الهام چاوشی

این پژوهش با هدف تعیین غلظت سرب و کادمیوم در محصولات کشاورزی اطراف معدن ایرانکوه و ارزیابی پتانسیل خطر آنها بر سلامت انسان در استان اصفهان انجام شد. نمونه برداری به صورت تصادفی و مرکب از خاک (عمق صفر تا 20 سانتی متری) و محصولات عمده زراعی (برنج و گندم) انجام شد. غلظت کل سرب و کادمیوم در خاک به ترتیب 18/71 و 57/1 میلی گرم بر کیلوگرم به دست آمد. میانگین غلظت سرب در برنج و گندم به ترتیب 81/7 و 31/2 میلی گرم بر کیلوگرم و برای کادمیوم به ترتیب 15/0 و124/0 میلی گرم بر کیلوگرم به دست آمد. میزان جذب روزانه سرب به بدن انسان از طریق خوردن برنج و گندم بیشتر از حد مجاز جذب (6/3 میکروگرم بر کیلوگرم وزن بدن در روز) به دست آمد، اما جذب روزانه کادمیوم کمتر از حد مجاز جذب برآورد شد. میانگین شاخص تجمعی خطر سرب و کادمیوم نیز برای کودکان و افراد بالغ به ترتیب 60/4 و 64/4 محاسبه شد. این نتیجه نشان می دهد که در صورت مصرف محصولات مورد مطالعه، احتمال ابتلا به بیماری های غیر سرطانی در مصرف کنندگان و همچنین احتمال ابتلا به بیماری های سرطانی ناشی از فلز سرب وجود دارد.

بررسی تأثیر نوع رسوبات و تغییر فرم خروجی تخلیه کننده تحتانی با به‌کارگیری سازه نیم‌استوانه بر حفره رسوب‌شویی به کمک مدل فیزیکی

امیرعباس کمان بدست

در روش رسوب شویی تحت فشار، زمانی که آب از میان تخلیه کننده های تحتانی خارج می شود، پس از گذشت مدت زمانی از انجام رسوب شویی، حفره ای از آبشستگی به شکل مخروط در جلوی دریچه تحتانی به وجود خواهد آمد که ابعاد این مخروط به پارامترهای مختلفی همچون دبی جریان خروجی، عمق آب داخل مخزن و نوع رسوبات تجمع یافته در درون مخزن بستگی دارد. در این پژوهش برای بررسی اثر رسوبات چسبنده و غیرچسبنده بر تشکیل مخروط رسوب شویی، از یک مدل فیزیکی با ابعاد مشخص استفاده شد و به منظور توسعه روش تخلیه رسوبات، یک سازه نیم استوانه در جلوی تخلیه کننده تحتانی مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش ها در دانشگاه شهید چمران اهواز در دو حالت استفاده از نیم استوانه و بدون نیم استوانه و همچنین رسوبات چسبنده و غیرچسبنده با دبی های مختلف و در مجموع به تعداد 90 آزمایش انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که با افزایش دبی، به طور متوسط در دو حالت بدون نیم استوانه و با نیم استوانه افزایش حجم مخروط رسوب شویی را همراه دارد. با کاهش ارتفاع آب، جریان از حالت مستغرق خارج شده و به سمت فلاشینگ آزاد می رفت که در نتیجه افزایش حجم و طول مخروط را شاهد بودیم. استفاده از نیم استوانه به طور متوسط باعث افزایش رسوب شویی شده است که این افزایش رسوب شویی به علت به وجود آمدن یک جفت گرداب چرخشی در داخل سازه نیم استوانه در دو طرف محور مرکزی دریچه است.

ارزیابی کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت عجب‌شیر بر پایه شاخص کیفی آب زیرزمینی (GQI) و سامانه اطلاعات جغرافیایی

حمیدرضا عظیم زاده

ارزیابی کیفی منابع آب زیرزمینی از نظر تأمین آب شرب، اهمیت شایانی دارد. منابع آب زیرزمینی دشت عجب شیر واقع در حاشیه دریاچه ارومیه به دلیل برداشت بی رویه با افت سطح آب و نفوذ آب شور به سفره آب شیرین مواجه شده است. هدف این مطالعه، پهنه بندی کیفیت آب زیرزمینی دشت با استفاده از شاخص کیفی آب زیرزمینی و سامانه اطلاعات جغرافیایی است. در این مطالعه، از نتایج آنالیز 10 پارامتر شیمیایی کلسیم، سدیم، منیزیم، پتاسیم، سولفات، بی کربنات، کلراید، هدایت الکتریکی، کل جامدات محلول و سختی کل در 15 حلقه چاه استفاده شد. ابتدا نقشه غلظت مؤلفه ها به روش کریجینگ ترسیم شد. سپس بر اساس استاندارد شرب سازمان بهداشت جهانی، نقشه نرمال و رتبه تهیه و با استخراج وزن هر مؤلفه از نقشه رتبه، نقشه شاخص کیفی تهیه شد. نتایج نشان داد که مقدار شاخص کیفی بین 61 تا 81 در رده های متوسط تا قابل قبول است. تحلیل حساسیت مدل به روش حدف تک نقشه نشان داد که شاخص کیفی نسبت به پتاسیم حساس‏تر است. به طورکلی، شاخص کیفیت آب در شمال شرقی به جنوب غربی دشت و سایر مناطق آن به ترتیب در رده قابل قبول و رده متوسط قرار می گیرد.

بررسی اثرات اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی احداث سد شاه‌قاسم یاسوج از دیدگاه روستاییان بهره‌بردار

سید احمد خاتون آبادی

سال هاست که احداث سدها به عنوان مانعی در برابر حرکت آب و یکی از راهکارهای اساسی حفظ منابع آب به شمار می رود. از طرفی، سدها اثرات متفاوت اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی فراوانی را از خود برجای می گذارند که این تحقیق با هدف بررسی اثرات ناشی از سدسازی از دیدگاه روستاییان بهره بردار از آب سد شاه قاسم در یاسوج انجام شد. روش تحقیق توصیفی- پیمایشی و ابزار گردآوری داده ها به شیوه میدانی بوده است. جامعه آماری متشکل از روستاییان چهار روستا در دهستان سررود جنوبی بوده است. حجم نمونه از فرمول کوکران، 192 نفر تعیین و با استفاده از روش تخصیص متناسب سهم هر روستا از حجم نمونه مشخص شد. نتایج حاصل از تحلیل داده ها از دیدگاه روستاییان نشان داد که بیشترین تأثیرات سد در بخش اقتصادی با میانگینی از 37/2 تا 7/3 وکمترین تأثیرات در بخش زیست محیطی با میانگینی از 81/1 تا 54/3 بوده است. همچنین نتایج آزمون فرض ها با دو روش ویلکاکسون و کای دو شامل: تأثیر سد بر بهبود درآمد روستاییان، افزایش سطح زیرکشت منطقه، بهبود وضعیت اشتغال، تنوع در محصولات کشاورزی، افزایش تولیدات در منطقه، بهبود وضعیت توریستی منطقه، نادیده گرفتن نقش مشارکتی مردم در احداث سد و عدم تغییر گونه های گیاهی از دیدگاه روستاییان می شود. کنکاش دلیل این موضوع نشان می دهد که روستاییان به موضوعاتی همچون تفکر غلط فراوانی آب و اثرات کوتاه مدت احداث سد بیشتر توجه می کنند؛ درحالی که سدها در بلندمدت، دارای اثرات منفی بسیاری هستند.

مدل‌‌سازی جریان ترجیحی با استفاده از مدل موج سینماتیک- پخشی (KDW) در خاک و نقش ماکروپورها در ایجاد آن

محمدرضا میرزایی

جریان ترجیحی هم از لحاظ محیطی و هم از لحاظ سلامت انسان دارای اهمیت به سزایی است. به طوری که انتقال سریع آب و در نتیجه آلوده کننده ها و سموم کشاورزی از این طریق وارد خاک و آب های زیرزمینی خواهند شد. درحالی که اندازه گیری و کمی سازی آن بسیار مشکل است. در این تحقیق، با استفاده از نمونه های خاک و انجام بارش مصنوعی به وسیله یک شبیه ساز کوچک باران، سعی در کمی سازی میزان جریان ماکروپورها و مدل سازی جریان ترجیحی گردید. در این راستا از دو مدل استفاده شد: 1) مدل موج سینماتیکی ارائه شده توسط جرمان در سال 1984 و 2) مدل توسعه داده شده آن به نام مدل موج سینماتیکی- پخشی ارائه شده در سال 2003 توسط دیپیترو و همکاران. نتایج نشان داد که مدل ارائه شده توسط دی پینترو و همکاران دارای دقت بیشتری نسبت به مدل جرمان است. سپس، یک روش ابتکاری جهت محاسبه مقدار ماکروپورها به کار گرفته شد. نتایج رگرسیون نشان داد که مقدار آب ترجیحی رابطه معنی داری با کل میزان تخلخل خاک ندارد (36/0= R2)، و در مقابل با مقدار ماکروپورها با ضریب تبیین 76/0 R²= (001/0> α) دارای یک رابطه معنی دار است.

بهینه‌یابی موقعیت چاله زهکشی به‌منظور کاهش نیروی زیرفشار در پی سدها

کاظم اسماعیلی

نیروی زیرفشار یکی از عوامل ناپایداری در سازه های آبی است. به همین علت تعیین و کنترل آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از چاله های زهکشی یکی راه های کاهش این نیرو است که به صورت قائم با لوله هایی با قطر های مختلف در پی سازه های آبی ساخته می شوند. برای بررسی عملکرد این چاهک ها یک مدل آزمایشگاهی از پی سدهای بتنی در فلوم اختصاصی ساخته شد. طول پی مدل سد به پنج قسمت تقسیم بندی و تعداد چهار چاله زهکشی با ارتفاع معادل ضخامت پی سد در مدل نفوذناپذیر ایجاد شد. تغییرات فشار در پی سد با تغییر ارتفاع آب بالادست سد انجام و توسط لوله های پیزومتر نصب شده در پی و تغییر موقعیت چاله اندازه گیری شد. با استفاده از پتانسیل هیدرولیکی محاسبه شده از زهکش های تعبیه شده، نیروی زیرفشار محاسبه شد. سپس بهترین حالت که کمینه نیرو بالادهنده به ازای موقعیت زهکش در پی سد بود، مشخص شد. نتایج نشان داد در حالتی که a/L=0/4 باشد، بهترین وضعیت برای قرار دادن زهکش های قائم برای کاهش نیروی زیرفشار است (a فاصله زهکش از پاشنه سد و L طول سد در پی است) که علت آن ایجاد فشار اتمسفریک در زیر پی سد است که خود سبب کاهش نیروی زیرفشار به مقدار چشمگیری می شود.

بررسی نشست بدنه سد خاکی در دوران ساخت و مقایسه آن با نتایج تحلیلی با استفاده از نرم‌افزار PLAXIS (مطالعه موردی سد کبودوال)

حسین حکیمی خانسر

در مدل سازی سد کبودوال با استفاده از نرم افزار پلاکسیس، از مدل رفتاری موهر- کلمب استفاده شده است و تأثیر دو عامل استمرار عملیات خاکریزی و آبگیری هم زمان روی نشست، مورد بررسی شده است. نشست بدنه سد از سمت جناحین به سمت مقاطع میانی افزایش یافته و بیشترین نشست در مقطع 25-25 و حدود 2200 میلی متر ثبت شده است. با بررسی در مقاطع مختلف، بیشترین نشست در حد فاصل تراز 180 تا 185 روی داده است، یعنی تراز خاکریزی در این اعداد بحرانی بوده است. بیشتر نگرانی ها در بخش میانی سد است که وضعیت ضعیف تری نیز دارد. باتوجه به آنالیز نشست در بخش های مختلف سد کبودوال، مصالح تشکیل دهنده پی در جناح راست سد از جناح میانی و چپ سد وضعیت بهتری دارد. در مورد مقطع 19 علاوه بر مدل موهر کلمب، سد با مدل های نرم شونده و سخت شونده مدل شده است. در اینجا مدل سخت شونده برازش بهتری را ایجاد می کند. مدل سخت شونده چون داده های بیشتری از خاک را دارا است، رفتار سدهای خاکی را بهتر می تواند مدل سازی کند. با توجه به اینکه در طول ساخت معمولاً نشست های اولیه اتفاق می افتد، مدل سخت شونده کارایی بهتری می تواند داشته باشد.

منشأ و ویژگی‌های کانی‌های رسی و ارتباط آنها با شکل‌های مختلف پتاسیم در خاک‌های آهکی دشت کاکان، شرق استان کهگیلویه و بویراحمد

سیروس شاکری

هدف از انجام این پژوهش، بررسی منشأ، ویژگی های کانی های رسی و ارتباط آنها با شکل های مختلف پتاسیم در خاک های آهکی دشت کاکان استان کهگیلویه و بویراحمد، با شرایط اقلیمی مرطوب بود. برای انجام این مطالعه، ابتدا بر اساس اطلاعات به دست آمده از عکس های هوایی و نقشه های توپوگرافی، اقدام به تفکیک واحدهای فیزیوگرافی شد و در هر واحد، یک خاکرخ حفر و از افق‏ های مختلف نمونه برداری شد. نتایج نشان داد که کانی اسمکتایت مهم ترین و فراوان ترین کانی موجود در خاک های منطقه است. در خاکرخ های بخش های با زهکشی مناسب، تبدیل پالیگورسکیت به اسمکتایت و همچنین تبدیل میکا به اسمکتایت از دلایل اصلی فراوانی کانی اسمکتایت است. بررسی شکل های مختلف پتاسیم نشان داد که پتاسیم تبادلی در افق های سطحی بیشتر از افق های زیرین است. دلیل بیشتر بودن پتاسیم تبادلی در سطح نسبت به عمق، بیشتر بودن اسمکتایت و مواد آلی در سطح خاک است. برخلاف شکل های تبادلی و غیرتبادلی، به دلیل شرایط رطوبتی و حرارتی سطح خاک، مقدار نسبی پتاسیم ساختمانی در سطح خاک کمتر از لایه های پایینی بود. همچنین به دلیل اثر رقت، با افزایش مقدار کربنات کلسیم خاک ها، مقدار پتاسیم تبادلی، غیرتبادلی و ساختمانی خاک ها کاهش یافت.

تأثیر صفحات مثلثی بر طول اختلاط و ضریب اختلاط عرضی در کانال مستقیم

الهام یباره پور

کانال ها و آب های سطحی راهی برای انتقال آلاینده ها به محیط زیست و انسان هستند. هنگامی که آلاینده ای به کانال وارد می شود غلظت آلاینده پس از طی مسافتی کاهش می یابد. کاهش این مسافت یک مصلحت مهندسی است و برای کاهش این مسافت باید اختلاط در آب را افزایش داد. بنابراین در این مطالعه هدف این است که تأثیر نصب صفحه مثلثی، از سازه های کنترل فرسایش سواحل رودخانه، بر ضریب اختلاط مواد ردیاب را بررسی کرد. برای انجام آزمایش های این تحقیق از یک فلوم به عرض 80 سانتی متر استفاده شد. صفحه مثلثی از جنس پلکسی گلاس با طول مؤثر 30 درصد عرض فلوم و ارتفاع 15 سانتی متر در فاصله 5/0 متری محل تزریق محلول نمک (که به عنوان ردیاب استفاده شد)، نصب شد. برای نشان دادن اثر سازه، آزمایش های مختلفی در دو حالت بدون و با حضور صفحه مثلثی در شرایط مختلف جریان انجام شد و برای اندازه گیری غلظت ردیاب در چهار مقطع پایین دست محل تزریق از حسگرهای شوری سنج استفاده شد. تغییرات طول اختلاط و ضرایب اختلاط عرضی محاسبه شد و مبین این است که نصب صفحه مثلثی باعث کاهش طول اختلاط به میزان حدود30 درصد و افزایش ضریب اختلاط عرضی به میزان بیش از 43/1 برابر نسبت به حالت بدون حضور صفحه می شود.

تأثیر مایه‌زنی میکروبی بر کارایی مصرف آب و عملکرد لوبیا‌چیتی (Phaseolus vulgaris L.) در شرایط تنش خشکی

اکبر همتی

به منظور تعیین اثرات باکتری های ریزوبیوم و قارچ میکوریزا آربسکولار در کارایی مصرف آب و عملکرد لوبیا در شرایط تنش خشکی، اقدام به اجرای آزمایش به صورت کرت های خرد شده در طرح بلوک های کامل تصادفی در مزرعه مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی فارس طی سال های 1394 و 1395 شد. در سطوح اصلی، تیمارهای تنش خشکی شامل آبیاری در 80،60 و 100 درصد آب قابل استفاده (AW) و در سطوح فرعی پنج تیمار مجزا و ترکیبی باکتری ریزوبیوم سویه های 160 و 177 و قارچ میکوریزا آربسکولار همراه با تیمار شاهد قرار داشت. نتایج نشان داد که اثرات تیمارهای تنش خشکی و کود های زیستی بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب اثر معنی داری در سطح پنج درصد داشتند. بیشترین مقدار عملکرد دانه برابر 2371 کیلوگرم در هکتار همراه با بیشترین کارایی مصرف آب (522 گرم دانه در متر مکعب آب)، در شرایط تنش خشکی با مصرف سویه های باکتری ریزوبیوم 160 و 177 و قارچ میکوریزا آربسکولار به دست آمد. نتایج این آزمایش نشان داد، کاربرد زادمایه باکتری های ریزوبیوم و قارچ میکوریزا در شرایط تنش خشکی باعث افزایش عملکرد و کارایی مصرف آب در لوبیا شده است.

اثرات ماده آلی محلول بر جذب علف‌کش سیمازین در خاک‌های مختلف

محمدرضا ریگی

اثرات ماده آلی محلول به دست آمده از کمپوست بر جذب سیمازین در چند خاک مختلف با استفاده از روش تعادلی مورد مطالعه قرار گرفت. در این تحقیق شش خاک با مقادیر مختلف کربن آلی انتخاب شدند. هم دماهای جذب سیمازین در خاک ها با استفاده از مدل خطی به دست آمد و مقادیر ضریب توزیع در شرایط بدون حضور (K_d) و با حضور (K_d*) ماده آلی محلول محاسبه شدند. با افزایش غلظت ماده آلی محلول در دامنه 65-0 میلی گرم ماده آلی محلول در لیتر در سیستم خاک- محلول، مقدار K_d*/K_d ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. غلظت های بحرانی ماده آلی محلول (DOM_np) در خاک های مختلف به دست آمد که در این نقطه غلظتی، مقدار K_d* برابر با K_dمی شود. در شرایط حضور ماده آلی محلول با غلظت های کمتر از غلظت بحرانی ماده آلی محلول، جذب سیمازین در خاک ها افزایش یافته (K_d* > K_d)، درحالی که در غلظت های بیشتر از غلظت بحرانـی ماده آلی محلـول، جذب سیمازین در خاک ها کاهش نشان داد (K_d* < K_d). غلظت بحرانی ماده آلی محلول با مقدار کربن آلی خاک همبستگی منفی داشت و حداکثر مقدار K_d*/K_d یعنی (K_max) با حداکثر جذب ماده آلی محلول در خاک (X_max) همبستگی مثبت نشان داد. علاوه بر این، نتایج نشان داد که حضور جزء آب گریز ماده آلی محلول به طور کاملاً مشهود جذب سیمازین در خاک ها را افزایش داد درحالی که حضور جزء آب دوست ماده آلی محلول سبب کاهش جذب سیمازین شد.

بررسی عددی اثرات مقیاس بر الگوی جریان اطراف پایه‌های پل مستطیلی با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت

زهره طالبی

الگوی جریان اطراف پایه شامل پروفیل سطح آب، پروفیل سرعت، سرعت برشی، تنش برشی و ... است. در این تحقیق به بررسی تأثیر شکل پایه و اثرات مقیاس بر الگوی جریان در اطراف پایه پل مستطیلی به صورت عددی با استفاده از نرم افزار فلوئنت و با معیار توزیع افقی سرعت (V_x) و توزیع قائم سرعت (V_y) پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که در بررسی مؤلفه افقی سرعت برای پایه با مقطع مستطیلی شعاع فعالیت گرداب ها 8 برابر طول پایه، حداقل عرض کانال برای فعالیت گرداب ها 16 برابر طول پایه، حداقل طول کانال در جلوی پایه 4 برابر طول پایه و در پشت پایه 25 برابر طول پایه و طول حداقل کانال برای فعالیت گرداب ها 29 برابر طول پایه پل برآورد شد و نیز مؤلفه قائم سرعت، الگوی جریان در اطراف پایه پل را بررسی کرده ولی پارامتر مناسبی برای بررسی تأثیر طول و عرض کانال نیست.

ارزیابی عملکرد سه روش‌ طبقه‌بندی تصویر (جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان و بیشترین شباهت) در تهیه نقشه کاربری اراضی

محمدرضا اختصاصی

نقشه های کاربری/ پوشش اراضی ورودی پایه برای بسیاری از مدل های شبیه سازی محیط طبیعی است؛ بنابراین، صحت نقشه های حاصل از طبقه بندی تصاویر ماهواره ای، عدم قطعیت را در مدل سازی کاهش می دهد. .این مطالعه با هدف ارزیابی صحت نقشه های کاربری اراضی تولید شده توسط روش های طبقه بندی مبتنی بر یادگیری ماشین (الگوریتم جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان) و مقایسه آن با روش متداول بیشترین شباهت انجام شد. بدین منظور تصویر سنجنده OLI ماهواره لندست 8، مربوط به منطقه مورد مطالعه (حوضه سد ستارخان در آذربایجان شرقی)، پس از انجام تصحیحات اولیه، مورد استفاده قرار گرفت. پنج کاربری شهر، کشاورزی آبی، کشاورزی دیم، مرتع و پهنه آبی مورد توجه قرار گرفت. داده های واقعیت زمینی در قالب دو مجموعه داده های تعلیمی (70 درصد از نمونه ها) و داده های آزمون (30 درصد) برای انجام طبقه بندی نظارت شده استفاده شد. صحت نقشه های حاصل از سه الگوریتم، با استفاده از شاخص های ارزیابی صحت مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی اختلاف معنادار آماری میان نتایج طبقه بندی از آزمون مک- نمار استفاده شد. نتایج نشان داد، صحت کل برای روش ماشین بردار پشتیبان، جنگل تصادفی و بیشترین شباهت به ترتیب برابر با 6/96، 8/90 و 8/90 درصد و ضریب کاپا به ترتیب 934/0، 813/0 و 834/0 بوده است. نتایج آزمون مک- نمار نیز معناداری اختلاف عملکرد در سطح پنج درصد آماری روش ماشین بردار پشتیبان با دو روش دیگر را تأیید کرد.

کارایی باکتری‌های انحلال‌کننده روی بر جذب روی و برخی شاخص‌های رشدی گندم در گلخانه

نعیمه عنایتی ضمیر

روی یک عنصر ضروری برای گیاهان است. این عنصر در گیاه موجب بهبود رشد و عملکرد شده و در متابولیسم کربوهیدرات ها نقش دارد. کمبود روی در خاک ها و گیاهان زراعی ایران به دلایل متعددی از جمله آهکی بودن خاک های زراعی، مصرف بی رویه کودهای فسفره و مصرف نامتعادل کودها محتمل است. در پژوهش حاضر تأثیر باکتری های انحلال کننده عنصر روی بر برخی ویژگی های گیاه گندم به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی بررسی شد. تیمارهای آزمایش شامل باکتری در چهار سطح ₁B (شاهد)،₂B (Bacillus megaterium)، ₃B(Enterobacter cloacae)، ₄B(ترکیب دو باکتری مذکور) و کود سولفات روی در سه سطح Zn₀ (شاهد)، Zn₂₀ (20 کیلوگرم بر هکتار) و Zn₄₀ (40 کیلوگرم بر هکتار) بودند. طی دوره آزمایش ارتفاع گیاه و شاخص کلروفیل اندازه گیری شد. در پایان دوره کشت مقدار روی تبادلی خاک، وزن خشک ریشه و اندام هوایی و مقدار روی در ریشه، ساقه و دانه اندازه گیری و عملکرد دانه و مقدار جذب روی در دانه نیز محاسبه شد. نتایج نشان داد مقدار روی تبادلی خاک با کاربرد هر یک از تیمارهای باکتری نسبت به تیمار شاهد، افزایش معنی داری در سطح یک درصد داشت. بیشترین مقدار روی تبادلی، عملکرد دانه، غلظت و جذب روی در دانه در تیمار دارای دو باکتری و با کاربرد 40 کیلوگرم بر هکتار سولفات روی و پس از آن در حضور Enterobacter cloacae با کاربرد 40 کیلوگرم در هکتار سولفات روی مشاهده شد. بیشینه تمام ویژگی های اندازه گیری شده در تیمار دارای دو باکتری Enterobacter cloacae و Bacillus megaterium نشان دهنده امکان استفاده از این باکتری ها در راستای غنی سازی روی در گندم، تولید بهینه محصول و کشاورزی پایدار است.

تأثیر اسید هیومیک بر کارایی گیاه‌پالایی سرب در خاک‌های آلوده توسط گیاه افسنتین (Artemicia absantium)

میرحسن رسولی صدقیانی

با توجه به اثرات نامطلوب سرب بر ویژگی های خاک و سلامت انسان، بررسی روش های اصلاح و پاک سازی این آلاینده ضروری به نظر می رسد. به منظور ارزیابی تأثیر اسید هیومیک در اصلاح خاک های آلوده به سرب، در حضور گیاه افسنتین، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار انجام گرفت. فاکتورهای آزمایش شامل غلظت های مختلف سرب (منبع نمک نیترات سرب به شکل جامد) (0، 250، 500 و 1000 میلی گرم بر کیلوگرم خاک) و سطوح متفاوت اسید هیومیک (0، 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم خاک) بودند. در پایان دوره رشد برخی از خصوصیات خاک و گیاه اندازه گیری شدند. بر اساس نتایج به دست آمده، با افزایش غلظت سرب در خاک، مقدار تنفس پایه خاک، کربن زیست توده میکروبی خاک، وزن خشک ریشه و شاخسار، محتوای نسبی آب برگ و غلظت آهن و روی در شاخسار کاهش یافت. به طوری که میانگین تنفس پایه خاک و کربن زیست توده میکروبی خاک در تیمار ₁₀₀₀Pb به ترتیب 60 و 1/51 درصد نسبت به تیمار ₀Pb کمتر بود. مقدار تجمع سرب در ریشه و شاخسار به دنبال افزایش غلظت این عنصر در خاک به طور معنی دار افزایش یافت. به گونه ای که بیشترین غلظت سرب شاخسار (10/37 میلی گرم بر کیلوگرم) و ریشه (1/38 میلی گرم بر کیلوگرم) در تیمار ₁₀₀₀Pb مشاهده شد. همچنین نتایج حاکی از تأثیر مثبت اسید هیومیک بر غلظت آهن، روی و سرب شاخسار بود، به نحوی که غلظت این عناصر در ₂₀₀HA به ترتیب 25/1، 64/1و 66/1 برابر در مقایسه با ₀HA افزایش نشان دادند. مقدار پرولین برگ بر اثر افزایش غلظت سرب در خاک به طور معنی دار افزایش یافت، لیکن کاربرد 200 میلی گرم بر کیلوگرم اسید هیومیک، منجر به کاهش 5/54 درصدی مقدار پرولین نسبت به تیمار شاهد شد. به طورکلی تأثیر اسید هیومیک بر افزایش جذب سرب توسط گیاه و بهبود خواص بیولوژیک خاک و افزایش فراهمی و حلالیت سرب، نشان دهنده توانایی بالای آن در ارتقای کارایی پالایش سبز است. همچنین با توجه به نتایج به دست آمده در این مطالعه، افسنتین، گیاهی غیرانباشتگر بوده لذا نمی توان از این گیاه برای اهداف گیاه پالایی استفاده کرد.

کاربرد سیستم‌های تکاملی در تعیین ضریب دبی سرریزهای کنگره‌ای مثلثی

مهدی ماجدی اصل

سرریزهای کنگره ای جزء سرریزهای غیرخطی هستند که می توانند دبی را برای یک عرض مشخص و بدون افزایش بار آبی، افزایش دهند. امروزه سرریزهای کنگره ای به عنوان گزینه ای مناسب برای اصلاح سرریزهایی که برای عبور حداکثر سیل محتمل با مشکل روبه رو هستند، مطرح می شوند. الگوی سه بعدی جریان و نامحدود بودن تغییرات پارامترهای هندسی در سرریزهای کنگر ه ای، چالش بزرگی را برای طراحان این سرریز ایجاد کرده است. در این تحقیق عملکرد ماشین بردار پشتیبان (SVM) در برآورد ضریب دبی سرریزهای کنگره ای مثلثی لبه تیز بررسی و با دا ه های آزمایشگاهی مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور تعداد 123 سری داده آزمایشگاهی که شامل پارامترهای هندسی و هیدرولیکی از جمله زاویه رأس (θ)، نسبت بزرگنمایی (L/B)، نسبت بار آبی (h/w) ، عدد فرود (Fr) ، عدد وبر (We) و عدد رینولدز (Re) هستند، مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در ماشین بردار پشتیبان، ترکیب ورودی که فقط شامل پارامترهای هندسی (, h/w, L/Bθ) است، دارای بهترین نتایج با 974/0R²=، 0118/0RMSE=، 0112/0MAE= و 0170/0= MNE در مرحله آزمون داده ها است. همچنین برای این سرریزها معادلات رگرسیون غیرخطی و خطی چند جمله ای ارائه شده است. در پایان ضریب دبی سرریزهای کنگره ای لبه تیز براساس معادله ریبوک، با روش های SVM، رگرسیون غیرخطی و خطی، محاسبه و مقایسه شدند.

اثر زهاب تولید شده در فصل رشد نیشکر بر کیفیت آب تالاب شادگان

احمد کوچک زاده

از سال 1380 آب زهکش اصلی واحدهای کشت و صنعت نیشکر و صنایع جانبی که در شرق رودخانه کارون قرار دارند، به طرف تالاب شادگان منحرف شد. با توجه به متوسط دبی و شوری زهاب این شرکت ها در بهار و تابستان که به ترتیب برابر 20 و 5/20 متر مکعب در ثانیه و 1/17 و 3/13 دسی زیمنس بر متر برآورد شد، تغییرات قابل ملاحظه ای در کیفیت آب تالاب نسبت به زمان قبل از ورود زهاب رخ داد. بر همین اساس طی آزمایشی اقدام به بررسی اثر زهاب تولیدی نیشکر بر کیفیت آب تالاب شد. نتایج نشان داد که میانگین شوری در طی زمان های قبل و بعد از ورود زهاب در نقاط مختلف تفاوت معنی داری داشت. میانگین شوری نقطه دو (در امتداد محل ورود زهاب) در تابستان از 7/17 به 5/51 دسی زیمنس بر متر رسید. مشخص شد که پس از ورود زهاب به تالاب، میزان شوری آب و املاح آن در تابستان، در تمامی نقاط به جز نقاط یک (در حاشیه شمالی تالاب) و سه (تحت تأثیر رودخانه جراحی) افزایش یافت. میزان یون فسفات نیز در تمامی نقاط روند صعودی را نشان داد اما بیشترین افزایش میزان فسفات آب در فصل تابستان در نقاط یک و دو مشاهده شد. با توجه به اهمیت این تالاب در حفظ گونه های متعدد گیاهی و جانوری، ضروری است تا شرکت های کشت و صنعت نیشکر و صنایع جانبی نسبت به این امر حساسیت ویژه ای را نشان دهند.

برآورد بیلان حجمی آب و الگوی رطوبتی آبیاری قطره‌ای زیرسطحی در محیط متخلخل

سینا بشارت

سیستم های آبیاری قطره ای زیر سطحی، بیشترین تحویل آب و مواد غذایی به منطقه ریشه را در مقایسه با سیستم های آبیاری دیگر (کرتی و جویچه ای) دارا هستند. اهداف این پژوهش، ارزیابی پیشروی جبهه رطوبتی شبیه سازی شده آبیاری قطره ای زیر سطحی توسط مدل HYDRUS 2D با داده های اندازه گیری شده در مزرعه است. در این پژوهش، آبیاری قطره ای با روش T-Tape در مزرعه ای با خاک لوم شنی توسط دو قطره چکان در زمان ه ای مختلف انجام گرفت. برای تعیین میزان رطوبت خاک از دستگاه رطوبت سنج Wet استفاده شد. ارزیابی مقادیر شبیه سازی با مقادیر اندازه گیری شده رطوبت حجمی خاک با استفاده از ضریب تعیین و پارامتر های خطای نسبی و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده انجام گرفت. بر اساس نتایج، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده پیش بینی رطوبت حجمی خاک برای قطره چکان های عمق 20 و 40 سانتی متری به ترتیب در محدوده 10 تا 19 و 10 تا 13 درصد محاسبه شد. همچنین متوسط خطای نسبی برای قطره چکان های عمق 20 و 40 سانتی متری به ترتیب در محدوده 16- تا 5- و 8 تا 11 درصد محاسبه شد. مقدار متوسط ضریب تعیین برای قطره چکان ه ای عمق 20 و 40 سانتی متری به ترتیب، 87/0 و 98/0 به دست آمد. همچنین پنج سناریو (F1، F2، T1، T2 و S1) برای بررسی مقدار عمق آب ذخیره شده در پروفیل خاک و بیلان حجمی آب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل در پیش بینی رطوبت حجمی خاک، دارای دقت قابل قبول است.

ارزیابی کارایی الگوریتم‌های سنجش از دور SEBS و SEBAL در برآورد تبخیر و بررسی اثر شوری در پیکره‌های آبی

مه نوش مقدسی

تبخیر یکی از پارامترهای مهم در مدیریت پیکره های آبی، تغییرات تراز آب در آنها و محاسبه بیلان آب است که برآورد دقیق آن با مشکلات و پیچیدگی های خاصی روبه رو است. فناوری سنجش از دور به دلیل امکان برآورد مکانی اطلاعات و همچنین حداقل کردن استفاده از داده های هواشناسی می تواند کاربرد وسیعی در محاسبه تبخیر داشته باشد. در این تحقیق دو الگوریتم سنجش از دور SEBS و SEBAL با لحاظ فاکتور شوری در برآورد تبخیر ماهانه از سطح آزاد آب دریاچه ارومیه مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت که بدین منظور برای ارزیابی تأثیر شوری آب بر میزان تبخیر، از دریاچه آب شیرین زریوار واقع در مریوان استفاده شد. تصاویر سنجنده MODIS برای ماه های خرداد، تیر، مرداد و شهریور طی سال های 1385 تا 1388 استفاده شده است. ارزیابی الگوریتم های مذکور با مقایسه داده های تشتک تبخیر حاکی از دقت قابل قبول هر دو الگوریتم در برآورد تبخیر ماهانه هستند ولی الگوریتم SEBS (با اعمال فاکتور شوری)، با وجود سادگی در پیاده سازی آن، از دقت بالاتری نسبت به الگوریتم SEBAL برخوردار است.

توزیع شکل‌های روی در تعدادی نمونه خاک آهکی از دشت‌های ماهیدشت و هلیلان استان‌های کرمانشاه و ایلام

ابراهیم ادهمی

پژوهش حاضر برای بررسی وضعیت قابلیت جذب و توزیع شکل های شیمیایی روی و ارتباط آنها با خصوصیات خاک در سی نمونه خاک آهکی استان های کرمانشاه و ایلام انجام شد. عصاره گیری پی در پی با نیترات منیزیم (شکل محلول + تبادلی)، استات سدیم با pH=5 (شکل کربناتی)، هیپوکلرید سدیم با 5/8 pH= (شکل آلی)، هیدروکسیل آمین هیدروکلرید pH=2 (شکل متصل به اکسیدهای منگنز)، هیدروکسیل آمین هیدروکلرید 25/0 مولار (شکل متصل به اکسیدهای آهن بی شکل)، اگزالات آمونیوم 2/0 مولار (شکل متصل به اکسیدهای آهن متبلور) و اسید نیتریک 7 مولار (شکل باقیمانده) در دو تکرار انجام شد. مقدار DTPA-Zn در محدوده 34/0 تا 7/3 میلی گرم در کیلوگرم خاک بود. روی محلول + تبادلی، متصل به اکسیدهای منگنز و روی متصل به اکسیدهای آهن متبلور در حد تشخیص دستگاه جذب اتمی نبودند. فراوانی شکل های شیمیایی روی به صورت شکل آلی< کربناتی < متصل با اکسیدهای آهن بی شکل < باقیمانده بود. شکل آلی روی، شکل متصل به اکسیدهای آهن بی شکل و روی باقیمانده با کربنات کلسیم معادل همبستگی منفی و معنی داری نشان دادند. چنین به نظر می رسد که عامل اصلی کنترل کننده محتوای روی خاک های مورد مطالعه، کربنات کلسیم است.

برآورد پارامترهای نفوذ آب به خاک با استفاده از مدل فرکتالی ریو و اسپوزیتو

مهدی همایی

بیان کمّی تغییرپذیری مکانی ویژگی های هیدرولیکی خاک برای برنامه ریزی، مدیریت و بهره برداری بهینه از آن اهمیت فراوان دارد. اندازه گیری نفوذ آب به خاک بسیار پرهزینه و زمان بر است. ساختمان خاک نیز اهمیت زیادی در نفوذ آب به خاک دارد. هدف از این پژوهش، تعیین تغییرپذیری مکانی نفوذ آب به خاک، انتخاب مدل مناسب نفوذ و محاسبه پارامترهای مدل های مربوطه، کمّی سازی ساختمان خاک با استفاده از هندسه فرکتالی و تخمین پارامترهای نفوذ آب به خاک با استفاده از ویژگی های خاک و پارامترهای فرکتالی بود. بدین منظور، نفوذ آب به خاک در 161 مکان و در یک شبکه منظم 500 ×500 متری، با استفاده از استوانه های دوگانه با بار ثابت اندازه گیری شد. تمام داده های به دست آمده، به سه مدل انتخابی نفوذ آب به خاک برازش داده شدند. جرم ویژه ظاهری، مقدار رطوبت خاک، توزیع اندازه ذرات خاک، توزیع اندازه خاکدانه ها، مقدار کربن آلی، رطوبت اشباع خاک، قابلیت هدایت الکتریکی و pH خاک نیز اندازه گیری شدند. برای بیان کمّی ساختمان خاک، پارامترهای فرکتالی با استفاده از مدل فرکتالی ریو و اسپوزیتو و میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و میانگین هندسی قطر خاکدانه ها محاسبه شد. نتایج نشان داد که سرعت نفوذ پایه در بیشتر ایستگاه ها کم (11/31-11/1) و میانگین آنها 69/6 سانتی متر بر ساعت بود. با استفاده از روش حداقل مجموع مربعات، مدل فیلیپ با بیشترین ضریب تبیین به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. توزیع اندازه خاکدانه ها رفتاری فرکتالی داشت و همبستگی معنی داری بین پارامترهای نفوذ آب به خاک با پارامترهای فرکتالی و دیگر ویژگی های خاک وجود داشت.

تأثیر اضافه برداشت آب از منابع آب زیرزمینی بر رفاه کشاورزان در دشت ملایر

سید محسن سیدان

در سال های اخیر به دلیل برداشت بی رویه منابع آب زیرزمینی در دشت ملایر، سطح آب به شدت کاهش یافته و منابع آب زیر زمینی به عنوان مهم ترین منبع تأمین کننده آب مورد نیاز بخش کشاورزی و شرب شهری با خطر جدی تخلیه روبه رو شده است. در این راستا هدف این پژوهش تحلیل رفاه کشاورزان در اثر بهره برداری بیش از حد مجاز از منابع آب زیرزمینی است. ضمناً با در نظر گرفتن این مسئله که مزارع با سایر مزارع کشاورزی اطراف خود از نظر منابع آب زیرزمینی ارتباط دارد، در این تحقیق تلاش شد به این سؤال پاسخ داده شود که عامل مجاورت تا چه حد رفاه کشاورزان را تحت تأثیر قرار می دهد. لذا استفاده از رهیافت اقتصادسنجی فضایی در این زمینه می تواند مفید باشد. برای این منظور با تشکیل تابع رفاه اجتماعی، اثر تغییر در سطح آب زیرزمینی بر میزان رفاه اجتماعی تولیدکنندگان بررسی شده است. اطلاعات لازم از طریق تکمیل 119 پرسشنامه در سال زراعی 1396 جمع آوری شده است. آماره I موران نشان می دهد که کاربرد رگرسیون فضایی نتایج بهتری را نسبت به روش کلاسیک دارا است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که کاهش رفاه ناشی از افت سطح آب های زیرزمینی چشمگیر بوده و ادامه روند برداشت از این منبع، کاهش دسترسی به آب و در نتیجه کاهش تولید را به دنبال خواهد داشت. میزان تغییر رفاه به ازای تغییر هر متر کاهش سطح آب زیرزمینی در کشت گندم و سیب ‎زمینی به ترتیب برابر 6983 و 7634 میلیون ریال است.

کاربرد الگوریتم تلفیقی فازی– ازدحام ذرات برای تعیین حوضه‌های آبخیز همگن بر اساس وقوع سیلاب

ستار چاوشی

نخستین گام در مطالعات منطقه ای سیلاب یافتن حوضه های آبخیز همگن از لحاظ رفتار هیدرولوژیکی است. این تحقیق برمبنای مفهوم ناحیه اثر بوده و با هدف یافتن گروه های همگن حوضه های آبخیز در محدوده حاشیه جنوبی دریای خزر انجام گرفته است. روش تحقیق مبتنی بر چارچوبی است که بر مبنای بهینه سازی شبکه های فازی با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات شکل گرفته است. پس از تعیین متغیرهای اصلی مرتبط با سیلاب با روش آزمون تحلیل مؤلفه های اصلی، از آنها به عنوان ورودی سیستم فازی استفاده شد. گروه بندی حوضه ها در فضای فازی این متغیرها و طی یک فرایند تکراری انجام گرفت. تعیین بهینه گروه های همگن توسط الگوریتم ازدحام ذرات انجام شد، به نحوی که از آماره گشتاور خطی ناهمگنی به عنوان معیار ارزیابی صحت و دقت گروه های همگن استفاده شد. تعداد 61 ایستگاه هیدرومتری واقع در این منطقه درنظر گرفته شده و مشخصات فیزیکی، اقلیمی و هیدرولوژیک آنها به عنوان متغیرهای مرتبط با سیلاب بررسی شده است. آزمون تحلیل مؤلفه های اصلی با روش چرخشی قائم و چرخش عامل واریوماکس روی داده های حوضه منتهی به چهار عامل اصلی مساحت، ارتفاع متوسط، ضریب گراولیوس و ضریب شکل شد که در مجموع 84 درصد واریانس تجمعی را پوشش داده و لذا از آنها برای مراحل بعدی همگنی استفاده شده است. عملکرد الگوریتم ازدحام ذرات در تکرار نهم موجب کسب بهترین نتیجه، یعنی حداقل میانگین و بهینه تابع شد که به ترتیب 26 و 22 است. مشخصات توپولوژی PSO به دست آمده در این مطالعه شامل وزن اینرسی، شتاب محلی، شتاب اجتماعی، تعداد نسل و اندازه جمعیت به ترتیب 7298/0، 4692/1، 4692/1، 10 و 5 است. نتایج حاصل از این تحقیق تعداد 61 ناحیه اثر (متعلق به 61 ایستگاه مورد مطالعه) است. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایستگاه های واقع در نواحی همگن می توان نتیجه گرفت که فاصله جغرافیایی حوضه ها الزاماً دلالت بر همگنی یا عدم همگنی آنها ندارد. نتایج این مطالعه بیانگر کارایی روش تحقیق مورد استفاده در تعیین مناطق همگن حوضه های آبخیز دریای خزر دارد.

مطالعات هم‌دما و ترمودینامیکی جذب سرب توسط هیدروژل آلژینات پایدار شده با رس سپیولیت

مهران شیروانی

پلیمر زیستی آلژینات به دلیل دارا بودن تمایل و ظرفیت زیاد برای جذب فلزات سنگین، ماده مناسبی برای حذف این فلزات از آب های آلوده به شمار می رود، اما ساختار فیزیکی ضعیف ژل تولید شده از آلژینات عامل محدود کننده استفاده عملی از این ترکیب است. در این مطالعه، از کانی رسی سپیولیت به عنوان استحکام دهنده ژل آلژینات استفاده و ترکیبات هیبرید حاصل از اختلاط نسبت های مختلف آلژینات: سپیولیت (1:2، 1:4 و 1:8) تهیه شد. قابلیت جذب سرب در غلظت های متفاوت (25 تا 2000 میلی گرم بر لیتر) در چهار دمای 15، 25، 35 و 45 درجه سلسیوس برای تعیین ثابت های هم دما و ترمودینامیکی جذب سرب به وسیله پلیمر آلژینات، رس سپیولیت و ترکیبات هیبریدی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل های لانگمویر و فروندلیچ هم دماهای جذب سرب توسط جاذب های مورد مطالعه را به خوبی توصیف می کنند. بر اساس پیش بینی مدل لانگمویر، آلژینات بیشترین و سپیولیت کمترین ظرفیت جذب سرب را نشان دادند و جاذب های هیبرید از این نظر حد واسط بودند. با افزایش دما از 15 تا 45 درجه سانتی گراد ظرفیت و قدرت جذب سرب توسط تمامی جاذب ها افزایش یافت. مقادیر منفی محاسبه شده برای تغییرات انرژی آزاد گیبس، برخود به خودی بودن و مقادیر مثبت تغییرات انتالپی به ماهیت گرماگیر جذب سرب توسط جاذ ب های مذکور دلالت دارند. همچنین مقادیر مثبت تغییرات انتروپی جذب سرب نشانگر افزایش بی نظمی در نتیجه تغییرات ساختاری اجزای سیستم است. به طورکلی می توان نتیجه گرفت باوجود اینکه پایدارسازی آلژینیات با سپیولیت موجب کاهش ظرفیت جذب سرب توسط این پلیمر زیستی می شود، هیبریدهای حاصل نیز ظرفیت قابل توجهی در حذف سرب از محلو ل های آبی دارند.

شبیه‌سازی و بررسی تغییرات فصلی کیفیت آب رودخانه طالقان با استفاده از مدل ریاضی

کیومرث ابراهیمی

یکی از عوامل اصلی که موجب آلودگی منابع آبی می شود تخلیه مواد زاید ناشی از فعالیت های انسانی در این منابع است. در این تحقیق به منظور بررسی آثار تخلیه آلودگی های در رودخانه طالقان از مدل Qual2kw برای شبیه سازی و بررسی تغییرات فصلی کیفیت آب رودخانه استفاده شد و داده های کیفی جمع آوری شده از این رودخانه در دو ماه شهریور و بهمن به عنوان ماه های کم آب و پرآب مدل شد. نتایج بررسی ها نشان داد که مقدار اکسیژن محلول در شهریور از 5/4 تا 52/6 میلی گرم بر لیتر تغییر می کند و در بهمن ماه مقدار آن از 8/4 تا 3/5 تغییر می کند که میزان کاهش اکسیژن در فصل پرآبی به علت تخلیه زهاب ناشی از شسته شدن زمین های کشاورزی اطراف رودخانه بوده است، همچنین مقادیر BOD در فصل پرآبی از 6 تا 31 میلی گرم بر لیتر و در فصل کم آبی از 10 تا 26 میلی گرم بر لیتر تغییر می کند که این تغییرات به دلیل رقیق شدن جریان رودخانه در فصل پرآبی است. بررسی مقادیر pH در فصول کم آبی و پرآبی نیز نشان می دهد که آب رودخانه طالقان در فصول پرآب قلیایی تر از فصول کم آب است که این به دلیل وجود آلودگی های غیرنقطه ای یا همان وارد شدن کودهای شیمیایی ناشی از شست و شوی زمین های کشاورزی در اثر بارندگی است. بررسی تغییرات EC رودخانه طالقان نشان داد که تغییرات این پارامتر در فصول پرآب و کم آب قابل توجه نیست. همچنین دمای آب در بهمن ماه بین 3 تا 10 درجه و در شهریورماه بین 19 تا 25 درجه متغیر است.