علوم آب و خاک

توانایی کمپوزیت پلی‌اکریلیک اسید- بنتونیت در حذف سرب از محلول‌های آبی در شرایط بسته و ستون

مهران شیروانی

کمبود آب و کاهش کیفیت منابع آب نیاز به یافتن راه حل هایی مناسب برای حذف آلاینده ها از منابع آبی را تشدید کرده است. فلزات سنگین که توسط فعالیت های شهری و صنعتی تولید می شوند جزء مهم ترین آلاینده های موجود در آب ها ی طبیعی و فاضلاب ها هستند. روش های مختلفی برای حذف آلاینده ها مانند فلزات سنگین از آب ها و فاضلاب های صنعتی توسعه یافته اند که در این میان فرایند جذب به عنوان یک روش کارا و اقتصادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. رس ها و پلیمرها به دلیل سازگاری با محیط زیست، فراوانی در طبیعت، هزینه کم و سطح ویژه زیاد در حال حاضر به طور گسترده ای برای جذب فلزات سنگین به کار می روند. درصورتی که این جاذب ها به صورت هیبرید استفاده شوند، برخی محدودیت های فیزیکی- شیمیایی آنها برطرف می شود. در این پژوهش، رفتار کمپوزیت پلی اکریلیک اسید- بنتونیت در مقایسه با بنتونیت طبیعی برای جذب سرب در شرایط بسته و ستون با بستر ثابت آزمایش و تأثیر pH بر آن بررسی شد. نتایج آزمایش ها در سیستم بسته نشان داد مدل لانگمویر بر داده های تعادلی جذب سرب به خوبی برازش می یابد. میزان جذب سرب با افزایش pH، افزایش یافت و بیشترین ظرفیت جذب سرب در 4=pH، برابر 83/29 میلی گرم بر گرم و در 6=pH، برابر 103/3 میلی گرم بر گرم به دست آمد. نتایج به دست آمده و محاسبه شاخص های پالایش و جذب شامل میانگین غلظت خروجی نسبی، درصد جذب نسبی، درصد سرب انتقال یافته و ضریب پالایش از روی منحنی های رخنه برای جاذب ها در سیستم ستون با بستر ثابت، نیز نشان داد که کمپوزیت پلی اکریلیک اسید- بنتونیت دارای ظرفیت جذب بیشتری برای سرب بوده و با افزایش pH، سرب بیشتری از محلول ها حذف شده است.

بهینه‌سازی پارامترهای هندسی آب‌شکن محافظ با استفاده از روش تاگوچی و GRA

حجت کرمی

به طور کلی طراحی های مهندسی نیاز به بهینه سازی فاکتورهای مؤثر در پدیده مورد مطالعه دارند که اغلب به روندی پرهزینه و طولانی مدت می انجامد. در این راستا روش های جدیدی به وجود آمده اند که می توانند بهینه سازی را با تعداد کمتر آزمایش ها انجام دهند از این رو مقرون به صرفه تر هستند. در این مطالعه سعی شده است از روش های تاگوچی و تاگوچی-GRA برای طراحی پارامترهای هندسی آب شکن محافظ استفاده شود به نحوی که بهینه ترین عملکرد را در کاهش آبشستگی سری آب شکن ها داشته باشد. نتایج حاصل از هر دو روش سطح بهینه برای نسبت فاصله آب شکن محافظ به طول آب شکن اول را برابر با 5/2 و زاویه آب شکن محافظ را 90 درجه نشان می دهند. حال آنکه نسبت طول آب شکن محافظ به طول آب شکن اصلی در روش تاگوچی 0/8 و در روش تاگوچی–GRA برابر 0/6 به دست آمد. علاوه بر این با استفاده از آنالیز واریانس مشخص شد که فاصله آب شکن محافظ از آب شکن اول، زاویه آب شکن محافظ و طول آب شکن محافظ به ترتیب بیشترین تأثیر در عملکرد آب شکن محافظ را دارا هستند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که هر دو روش توانایی بالایی در بهینه سازی دارند و بنابراین می توانند در مطالعات مهندسین هیدرولیک مفید واقع شوند.

توسعه ساختار جدید بهره‌برداری- اقتصادی در شبکه‌های آبیاری فاقد بازار آب

سید مهدی هاشمی شاهدانی

این تحقیق به معرفی رویکرد بهره برداری- اقتصادی به عنوان راهبرد جدیدی در بهره برداری شبکه های آبیاری پرداخته است. برای رسیدن به این مهم، دو مدل مجزای اقتصادی و بهره برداری با هم تلفیق شدند. هدف کلی از تلفیق این مدل ها در قالب ساختار توسعه یافته واحد، تحویل و توزیع بهینه آب به واحدهای زراعی شبکه آبیاری بر اساس متوسط ارزش اقتصادی محصولات کشاورزی واقع در الگوی کشت موجود آنها است. گفتنی است که به منظور فراهم کردن امکان ارزیابی عملکرد سامانه بهره برداری کانال آبیاری با بهره گیری از رویکرد بهره برداری- اقتصادی، شاخص ارزیابی عملکرد کفایت تحویل و توزیع آب مورد بازنگری قرار گرفت. به منظور ارزیابی ساختار توسعه داده شده، کانال اصلی شبکه آبیاری رودشت در حوضه زاینده رود به عنوان مورد مطالعاتی این تحقیق انتخاب شد و مدیریت بهره برداری این کانال قبل و بعد از به کارگیری ساختار ارائه شده، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل سازی اقتصاد کشاورزی شبکه مورد مطالعه نشان داد که در واکنش به سیاست تحویل آب بر اساس ارزش اقتصادی آن در شرایط کم آبی، یونجه و گلرنگ در مقایسه با سایر محصولات (به خصوص گندم)، از جمله محصولاتی هستند که در الگوی زراعی کشاورزان، سطح زیر کشت را با شدت بیشتری کاهش می دهند. دلیل این امر ارزش اقتصادی کمتر آب و سود ناخالص کمتر در واحد هکتار دو محصول گفته ‍شده نسبت به سایر محصولات زراعی، بوده است. علت نوسانات کمتر محصول گندم را نیز می توان با وجود هزینه های بالا، در قیمت تضمینی و بالای آن در مقایسه با سایر محصولات زراعی توجیه کرد. نتایج ارزیابی عملکرد سامانه بهره برداری توسعه داده شده در این تحقیق بر اساس شاخص ارزیابی عملکرد کفایت تحویل آب حاکی از آن بود که در بهره برداری معمول کانال (عدم بهره گیری از رویکرد اقتصادی) بیشترین مقادیر شاخص کفایت تحویل آب مربوط به چهار آبگیر واقع در بالادست کانال به دست آمده است. این درحالی است که با به کارگیری رویکرد بهره برداری- اقتصادی، آبگیرهای 1، 6، 5 و 12 که مطابق نتایج مدل سازی اقتصادی بالاترین اولویت تحویل آب را به دست آورده اند، مطلوب ترین مقادیر شاخص کفایت را دارا هستند.

بررسی عددی هیدرولیک جریان در سرریزهای کلیدپیانویی و زیگزاگی‌ذوزنقه‌ای

محمد حیدرنژاد

در تحقیق حاضر، به منظور بررسی هیدرولیک جریان و مقایسه دبی عبوری، شبیه سازی سه بعدی میدان جریان روی سرریزهای زیگزاگی ذوزنقه ای (دو سیکل) و کلیدپیانویی (دو سیکل) به کمک نرم افزار Flow3D به انجام رسید و تأثیر هرکدام از مدل ها بر میدان جریان روی سرریزها و ضریب دبی مورد بررسی و نتایج حاصل با اطلاعات آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین مدل های گفته شده تحت شرایط آزمایشگاهی در یک فلوم مستطیلی به طول 12/5 متر، عرض 0/3 متر و ارتفاع 0/4 متر و در شرایط آب زلال مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که داده های مدل عددی هماهنگی مناسبی با داده های مدل آزمایشگاهی داشتند. طبق نتایج، سرریزهای کلیدپیانویی از ضریب دبی بیشتری نسبت به سرریزهای زیگزاگی برخوردار بودند. مشاهده شد در سرریز کلیدپیانویی، با افزایش 50 درصدی در ارتفاع سرریز (p) از 5 سانتی متر به 5/7 سانتی متر ضریب دبی حدود 26 درصد افزایش می یابد. همچنین در سرریزهای زیگزاگی نیز با افزایش 50 درصدی در ارتفاع سرریز از 5 سانتی متر به 5/7 سانتی متر ضریب دبی حدود 24 درصد افزایش می یابد.

برهم‌کنش کود شیمیایی فسفره و ورمی‌کمپوست بر قابلیت استفاده، شکل‌های فسفر و شاخص‌های ذرت (.Zea Mays L) در یک خاک آهکی

حمیدرضا متقیان

برای افزایش فسفر قابل استفاده خاک از کودهای شیمیایی استفاده می شود، درحالی که فسفر کودهای شیمیایی با گذشت زمان به شکل های با قابلیت استفاده کم تبدیل می شود. برای افزایش قابلیت استفاده فسفر آزاد شده از کودهای فسفره می توان از اصلاح کنننده های آلی استفاده کرد. هدف این پژوهش بررسی تأثیر کودهای فسفره و ورمی کمپوست بر قابلیت استفاده و جزء بندی فسفر و جذب آن توسط ذرت (Zea Mays L.) در یک خاک آهکی بود. این تحقیق به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل کود شیمیایی فسفر (صفر و 50 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر) و ورمی کمپوست (صفر و یک درصد وزنی) بود. پس از دو ماه کشت در گلخانه، بخش هوایی ذرت برداشته و شاخص های گیاه ذرت (غلظت، ماده خشک و جذب) تعیین شد. سپس، از خاک گلدان ها نمونه برداری و فسفر قابل استفاده و شکل های فسفر به روش تغییریافته هدلی و همکاران (1982) تعیین شد. نتایج نشان داد که برهم کنش کود شیمیایی فسفره و ورمی کمپوست بر فسفر قابل استفاده معنی دار بود. همچنین برهم کنش کود شیمیایی و ورمی کمپوست فقط بر فسفر محلول و تبادلی (05/0>P) و فسفر آلی (01/0>P) معنی دار بود. با کاربرد کود شیمیایی یا یک درصد ورمی کمپوست همه شکل های فسفر به جز فسفر متصل به کلسیم افزایش یافت. نتایج نشان داد که برهم کنش کود شیمیایی و ورمی کمپوست بر غلظت فسفر، ماده خشک و جذب معنی دار نبود (05/0<P). با کاربرد ورمی کمپوست وزن ماده خشک از 9/6 به 5/10 گرم در گلدان افزایش یافت؛ درحالی که با کاربرد 50 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر، وزن خشک ذرت از 7/7 به 7/9 گرم در گلدان رسید. همچنین در اثر کاربرد ورمی کمپوست 2/41 درصد افزایش جذب فسفر مشاهده شد، درحالی که در اثر کاربرد 50 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر، جذب آن 1/31 افزایش یافت. نتایج این تحقیق نشان داد که اثر ورمی کمپوست بر افزایش ماده خشک و جذب فسفر بیش از کود شیمیایی فسفره بود. همچنین کودهای فسفره و آلی با تأثیر بر شکل های فسفر، قابلیت استفاده آن را تغییر می دهد.

بررسی اثر همگرایی و واگرایی در آبگیرهای جانبی با مدل آزمایشگاهی و مدل ریاضی CCHE2D

امیرعباس کمان بدست

از جمله نکاتی که باید در طراحی عمومی آبگیرها به آن اشاره کرد مواردی نظیر: تأمین کردن آب به میزان مطلوب در هر زمان، برای رفع نیازها، بدون درنظر گرفتن دبی رودخانه است، مشروط بر آنکه نیازها از جریان رودخانه تجاوز نکنند. با توجه به کمبود اطلاعات لازم در این زمینه و اهمیت پدیده انتقال رسوب به آبگیرهای جانبی در قوس رودخانه ها، هدف اصلی تحقیق حاضر بر شناخت دقیق این مکانیزم استوار است. بدین منظور با بهره گرفتن از مدل فیزیکی، اثر ترکیب همگرایی و واگرایی در آبگیرهای جانبی در پدیده انتقال رسوب مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج نشان داد، با همگرا کردن فلوم آزمایشگاهی، دبی انحرافی به آبگیر افزایش پیدا کرده است. هرچه انتهای فلوم تنگ تر شده و همگراتر شود باعث افزایش بیشتر دبی انحرافی می شود، به طوری که با همگرا کردن فلوم به اندازه (b/B) 0/75 و 0/5 به ترتیب باعث افزایش 13/6 و 75 درصد دبی انحرافی به آبگیر می شود که می‎توان علت آن را تنگ شدگی و انسداد جریان و پس زدن جریان به آبگیر دانست. برخلاف همگرایی با واگرا کردن فلوم نتایج عکس شده، به عبارتی با واگرا کردن فلوم دبی ورودی به آبگیر کاهش پیدا کرده است. هر چه انتهای فلوم بازتر شده و واگراتر شود باعث کاهش بیشتر دبی انحرافی می شود. با واگرا کردن فلوم به اندازه (b/B) 75/0 و 5/0 به ترتیب باعث کاهش 21/9 و 31/8 درصد دبی انحرافی به آبگیر می شود. به طور متوسط درصد دبی انحرافی به آبگیر با زاویه 30، 60 و 90 درجه به ترتیب 13/2، 15/2 و 11/5 درصد است. همچنین نتایج شبیه سازی با مدل CCHE2D نزدیک به نتایج مدل فیزیکی است. شبیه سازی آبگیر در قوس همگرا 6/4 درصد خطا و شبیه سازی آبگیر در قوس واگرا 11/9 درصد خطا نسبت به مدل فیزیکی دارد که قابل قبول است.

اثر ضربه قطرات باران بر ویژگی‌های هیدرولیکی جریان شیاری تحت تأثیر درجه شیب

علیرضا واعظی

اطلاعات اندکی در مورد نقش ضربه قطرات باران بر ویژگی های هیدرولیکی جریان در شیارها وجود دارد. در این آزمایش برای بررسی نقش ضربه قطرات باران بر دبی رواناب، غلظت رسوب و ویژگی های هیدرولیکی جریان، خاکی با بافت رسی در چهار شیب (5، 10، 15 و 20 درصد) در فلومی به ابعاد 4/0×3/0×4 متر با بارانی به شدت 90 میلی متر در ساعت تا رسیدن به حالت ماندگار، در دو حالت با وجود ضربه قطرات باران و بدون وجود ضربه قطرات باران با باران شبیه سازی شده، بررسی شد. نتایج نشان داد که با حذف ضربه قطرات باران بر سطح خاک، دبی رواناب، غلظت رسوب، عمق جریان، تنش برشی، قدرت جریان، عدد رینولدز و سرعت جریان به ترتیب به اندازه 62/0 تا 54/3، 08/0 تا 83/11، 91/0 تا 96/0، 26/0 تا 25/3، 52/0 تا 45/4، 36/0 تا 27/3 و 23/0 تا 79/0 برابر کاهش یافت (05/0P<)؛ درحالی که ضرایب دارسی ویسباخ، شزی و مانینگ در حالت بدون ضربه بیشتر از حالت با وجود ضربه قطرات باران بودند (01/0P<) که با توجه به نتایج عمق رواناب و سرعت در دو حالت سطح خاک بدیهی به نظر می رسد. نتایج نشان داد که سرعت جریان مهم ترین ویژگی هیدرولیکی جریان است که تحت تأثیر ضربه قطره باران و شیب سطح قرار داشت. به طور کلی این پژوهش نشان داد که ضربه قطره باران عاملی مهم در تغییر ویژگی های هیدرولیکی جریان در شیارها بود. با افزایش شیب نیز نقش ضربه قطرات باران در ویژگی های هیدرولیکی جریان افزایش یافت. این نتایج نقش کلیدی ضربه قطرات باران را در خصوصیات هیدرولیکی رواناب و نیز شدت برداشت ذرات در شیارها نشان داد. آگاهی از این موضوع گامی اساسی در مدل سازی فرسایش شیاری است. مهار ضربه قطرات باران به ویژه در دامنه های با شیب تند از طریق حفظ پوشش گیاهی نقشی مهم در کاهش فرسایندگی جریان و هدررفت خاک از شیارها خواهد داشت.

بررسی پتانسیل باکتری ویبریو فیشری (Vibrio fischeri) برای پایش آلودگی نفتی در محیط‌های آبی

محسن سلیمانی

نگرانی های فزاینده نسبت به آلودگی آب و اثرات مضر بالقوه آن بر انسان، تلاش های جدی را برای توسعه روش های پایش زیستی قابل اعتماد برانگیخته است. آنالیز بیولومینسنت یکی از نویدبخش ترین روش های سریع برای پایش زیستی محیط زیست است، زیرا سیستم لومینسنت حتی به مقدار کم آلاینده ها شدیداً حساس است. هدف پژوهش حاضر، سنجش سمیت ترکیبات نفتی با استفاده از باکتری ویبریو فیشری (Vibrio fischeri) است. الگوی رشد باکتری در محیط کشت فتوباکتریوم براث با اندازه گیری تراکم سلولی در طول موج 600 نانومتر تعیین و مشخص شد که زمان بهینه رشد باکتری حدوداً 18-16 ساعت پس از تلقیح بود. همچنین تأثیر پارامترهای محیطی مانند دما، pH و غلظت های مختلف نفت بر رشد و مقدار لومینسانس باکتری ویبریو فیشری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شرایط بهینه رشد باکتری بعد از 16 ساعت شامل دمای 25 درجه سانتی گراد و 7 pH= بود. همچنین رشد و شدت لومینسانس باکتری ویبریو فیشری تابعی از غلظت کل هیدروکربن های نفتی در محیط بود که در غلظت های نفت بیش از چهار درصد حجمی به میزان قابل توجهی کاهش یافت؛ بنابراین باکتری ویبریو فیشری پتانسیل استفاده برای پایش آلاینده های نفتی در محیط های آبی را داراست.

کارایی جذب بیوماس، بیوچار و بیوچار مهندسی ‌شده‌ باگاس نیشکر در حذف کادمیوم از محلول‌های آبی

محمد امیر دلاور

امروزه به منظور کاهش خطرات ناشی از آلاینده ها، تکنیک های جدید پاکسازی آلاینده ها بر دوستدار محیط زیست و مقرون به صرفه بودن متمرکز شده است. بیوچار با توجه به فراوانی دسترسی، ارزان قیمت بودن و داشتن خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مطلوب پتانسیل بالایی برای پاکسازی آلاینده ها در محیط های آبی دارد. هدف از این مطالعه بررسی کارایی بیوچار مهندسی شده با کیتوسان (Bc-Ch)، بیوچار باگاس (Bg-Bc) و باگاس نیشکر (Bg) در حذف کادمیوم از محلول آبی است. بدین منظور اثر زمان تماس، مقدار جاذب، پ هاش محلول بر درصد حذف کادمیوم و نیز همدماهای جذب و مدل های سینتیکی جذب مطالعه شد. نتایج نشان داد همدمای لانگمویر و مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم بهترین برازش را بر داده های جذبی داشتند. حداکثر مقدار جذب با توجه به مدل لانگمویر برای Bc-Ch، Bg-Bc و Bg به ترتیب 78/32، 57/11 و 23/2 میلی گرم بر گرم به دست آمد. برای هر سه جاذب مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم بهترین برازش را بر داده های تجربی جذب نشان داد. این مطالعه نشان داد که بیوچار مهندسی شده با کیتوسان می تواند به عنوان جاذبی مؤثر، مقرون به صرفه و دوستدار محیط زیست برای پاکسازی آلاینده های فلزی در محیط های آبی مورد استفاده قرار گیرد.

ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در رسوب بستر دریاچه و خاک‌های سطحی بخش شرقی شهرستان ارومیه با استفاده از شاخص‌های آلودگی

حسین پیرخراطی

آلودگی خاک به فلزات سنگین یک مشکل جدی زیست محیطی است که سلامت بشر را تهدید می کند. پژوهش حاضر به منظور بررسی و شناسایی آلودگی فلزات سنگین آرسنیک، مس، سرب، روی و آهن متأثر از فعالیت های انسانی و طبیعی در رسوب بستر دریاچه و خاک های سطحی بخش شرقی شهرستان ارومیه واقع در استان آذربایجان غربی انجام شد. در مجموع تعداد 20 نمونه خاک و رسوب سطحی از عمق صفر تا30 سانتی متری به صورت تصادفی از مناطق مورد مطالعه جمع آوری شد. بعد از آماده سازی نمونه ها، عصاره گیری برای تعیین غلظت کل فلزات سنگین خاک با استفاده از اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک صورت گرفت و غلظت کل فلزات توسط دستگاه ICP-OES اندازه گیری شد .نتایج محاسبه فاکتور آلودگی نشان داد که مس، آهن، روی و سرب در کلاس آلودگی کم و متوسط و آرسنیک در 5/65 درصد نمونه ها در کلاس آلودگی بسیار زیاد قرار داشت. مقادیر بالای فاکتور آلودگی مس، سرب و روی در حاشیه شهر و فاکتور آلودگی آرسنیک در بستر دریاچه مشاهده شد. تجزیه و تحلیل نقشه های فاکتور آلودگی و شاخص بار آلودگی با نقشه کاربری اراضی و زمین شناسی، نشان داد که مس، سرب و روی بیشتر تحت تأثیر فعالیت های انسانی و آرسنیک متأثر از مواد مادری در منطقه است.

تخمین رطوبت خاک با تلفیق روش ریزمقیاس‌سازی داده‌های سنجنده مایکروویو و مدل SMAR (مطالعه موردی: دشت رفسنجان)

حسین انصاری

برآورد رطوبت خاک در مقیاس های زمانی و مکانی کلید مدیریت استراتژیک منابع آب است. روش های سنجش از دور مبتنی بر امواج مایکروویو با وجود فراهم کردن گسترده و مداوم رطوبت در نزدیکی سطح زمین، قدرت تفکیک مکانی پایینی دارند. در این پژوهش، ابتدا از محصولات رطوبت خاک سطحی سنجنده مایکروویو AMSR2 با وضوح 25 کیلومتر استفاده شد و این محصولات بر اساس یک مدل رگرسیونی که رطوبت خاک سطحی را به سه پارامتر سنجنده مودیس ارتباط می دهد، به ابعاد یک کیلومتر ریزمقیاس شدند. در مرحله بعد تلفیق مدل ریزمقیاس شده رطوبت خاک سطحی با مدل SMAR، به منظور پایش رطوبت خاک ناحیه ریشه در منطقه مورد مطالعه (دشت رفسنجان) انجام شد. برای بررسی عملکرد روش پیشنهادی در 10 ایستگاه از دشت رفسنجان رطوبت سطح و نیمرخ خاک اندازه گیری شد. مقایسه داده های معمولی و ریزمقیاس شده رطوبت خاک سطحی با داده های اندازه گیری نشان داد که مقادیر میانگین کل ایستگاه ها برای میزان ضریب همبستگی از 0/540 به 0/739 افزایش و قدر مطلق میانگین خطا و جذر میانگین مربعات خطا به ترتیب از 0/039 به 0/018 و از 0/040 به 0/020 کاهش یافت. همچنین نتایج حاصل از اعتبار سنجی مقادیر رطوبت خاک ناحیه ریشه نشان داد که روش پیشنهادی توانسته با دقت بالایی رطوبت را در این ناحیه تخمین بزند و تغییرات آن را نشان دهد.

تحلیل تغییرات زمانی رویدادهای گردوغبار و تعیین سهم عوامل اقلیمی مؤثر بر آن در مناطق خشک بر اساس تحلیل رگرسیون ریج (مطالعه موردی: شهر یزد)

زهره ابراهیمی خوسفی

هدف از مطالعه حاضر تحلیل تغییرات زمانی پدیده گردوغبار و بررسی میزان ارتباط آن با عناصر اقلیمی در شهرستان یزد است که در نزدیکی یکی از کانون های بحرانی تولید گردوغبار در مرکز ایران واقع شده است. بدین منظور، ابتدا شاخص توفان گردوغبار محاسبه شد. پس از استانداردسازی داده های بارندگی، دما، حداکثر سرعت وزش بادها، سرعت متوسط وزش بادها، رطوبت نسبی و شاخص توفان گردوغبار، اثر هم خطی بین متغیرها با استفاده از فاکتور تورم واریانس محاسبه شد. سپس مدل های رگرسیونی متعددی بر اساس پارامتر بهینه ریج تهیه شدند. عملکرد مدل ها بر اساس ضریب تبیین، مقدار F و خطای جذر میانگین مربعات مورد ارزیابی قرار گرفت. درنهایت با استفاده از دقیق ترین مدل، نقش پارامترهای اقلیمی بر تغییر رخدادهای گردوغبار تعیین شد. نتایج نشان داد که فراوانی وقوع رخدادهای گردوغبار در فصل بهار بیشتر از بقیه ایام سال بوده است. بر اساس مدل بهینه (مدل شماره 12) مشخص شد که مهم ترین عامل مؤثر بر تغییر شاخص توفان گردوغبار در فصل های مختلف، سرعت متوسط وزش بادهای سطحی بوده است. همچنین نشان داده شد که به ترتیب 39، 25، 46 و 31 درصد تغییرات شاخص توفان گردوغبار در فصل های زمستان، بهار، تابستان و پاییز به دلیل اثر متقابل پنج پارامتر اقلیمی مورد بررسی در تحقیق حاضر بوده است.

ارزیابی کارایی مدل الخلافه در تخمین رطوبت بهینه خاکورزی و شاخص خمیرایی خاک

مسلم ثروتی

ارزیابی مهندسی خاک برای کارشناسان در فعالیت های عمرانی و بهره برداری از خاک مفید است. مدل الخلافه سامانه ارزیابی ویژگی های مهندسی خاک است که با رگرسیون چندگانه عمل می کند. در این تحقیق از مدل الخلافه برای تخمین شاخص خمیرایی و رطوبت بهینه خاکورزی خاک های منطقه میاندوآب (۱۸۴ نمونه خاک) استفاده شد. نتایج نشان داد که بین مقدار رس و شاخص خمیرایی و رطوبت بهینه خاکورزی همبستگی بالایی با ضریب تبیین به ترتیب 88/0 و 72/0 وجود داشت. ظرفیت تبادل کاتیونی نیز همبستگی بالایی (84/0 و 70/0) با ویژگی های شاخص خمیرایی و رطوبت بهینه خاکورزی نشان داد. با این حال، ضریب همبستگی مواد آلی با این ویژگی ها پایین بود. همچنین برای شاخص خمیرایی 3/50 ، 7/۵، صفر و 44 درصد از کل اراضی، بر اساس داده های آزمایشگاهی و 46، 13، 6 و 35 درصد بر اساس مدل الخلافه به ترتیب در کلاس های کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد طبقه بندی شدند. تطابق نقشه خمیرایی مدل الخلافه با نقشه داده های آزمایشگاهی نیز 4/80 درصد بود. ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب نش- ساتکلیف و میانگین هندسی مربعات خطا به ترتیب 767/0، 3/9، 671/0 و 86/0 برای شاخص خمیرایی و 739/0، 5/14، 543/0 و 73/0 برای رطوبت بهینه خاکورزی محاسبه شد که در سطح احتمال پنج درصد معنی دار بود. درنهایت مدل الخلافه تخمینی قابل اطمینان از ویژگی های مهندسی ارائه داد.

ارتباط رطوبت و سرب موجود در خاک بر فعالیت آنزیم‌های اوره‌آز و فسفاتاز خاک

اکبر فرقانی

آلودگی خاک ها با فلزات سنگین به دلیل حضور فلزات متنوعی مانند مس، نیکل، کادمیوم، روی، کروم و سرب است. فلزات سنگین اثرات مضری بر توابع بیولوژیکی خاک شامل اندازه، فعالیت و تنوع جمعیت میکروبی خاک و فعالیت آنزیم های درگیر در تغییر شکل عناصری مانند P، N، C و S دارند. از این رو فعالیت آنزیم های خاک به عنوان یک معرف زیستی روشی ارزان و سریع برای توزیع طبیعی و آنتروپوژنیک آلودگی فلزات سنگین مورد توجه واقع شده است. هدف این تحقیق بررسی اثرات سرب و رطوبت خاک بر فعالیت آنزیم های اوره آز و فسفاتاز و برهم کنش آنها در طی ده هفته انکوباسیون است. برای اعمال تیمارهای سرب از نمک استات سرب به مقادیر 50، 100، 150 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم خاک استفاده شد و سپس به گلدان های حاوی خاک با دو رژیم متفاوت آبی (ظرفیت مزرعه و غرقابی) اضافه شد. سپس در هفته های 2، 4، 6، 8 و 10 برای اندازه گیری فعالیت آنزیم های اوره آز و فسفاتاز اسیدی و قلیایی از هر گلدان نمونه برداری شد. با توجه به نتایج مشخص شد که فعالیت آنزیم اوره آز و فسفاتاز اسیدی در خاک مورد مطالعه تحت تأثیر غلظت های متفاوت سرب واقع نشد درحالی که فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی در غلظت زیاد سرب کاهش یافت. از طرفی رطوبت در نحوه عملکرد آنزیم ها متفاوت و وابسته به غلظت سرب و زمان انکوباسیون عملکرد متفاوتی داشت. همچنین عملکرد و برهم کنش سه عامل سرب، رطوبت و زمان در فعالیت آنزیم های فوق به شدت تأثیرگذار است؛ بنابراین در مطالعه خاک های آلوده توجه به غلظت سرب، میزان رطوبت و زمان و برهم کنش آنها برای بررسی آلودگی خاک حائز اهمیت است.

بررسی تأثیر تالاب آلاگل بر تصفیه آب رودخانه اترک

معصومه فراستی

در این پژوهش به بررسی تأثیر تالاب آلاگل بر تصفیه آب رودخانه اترک پرداخته شد. بدین منظور از خرداد 1395 تا اردیبهشت 1396 در روز پانزدهم هر ماه از آب میانه و خروجی تالاب چهار نمونه آب برداشت شد، تالاب فقط در ماه های شهریور، آبان و بهمن آبگیری شده و در هر ماه، نمونه آب برداشت شد. با توجه به نتایج، pH آب در ورودی و خروجی تفاوت معنی داری داشت. DOدر خروجی تالاب بیشتر از میانه و ورودی بوده که نشان دهنده بهتر شدن کیفیت آب و بالا بودن اکسیژن محلول در خروجی تالاب بوده است. میزان BOD، COD و NO₃ در خروجی تالاب 12، 26 و 51 درصد نسبت به ورودی کاهش یافته است. میزان اکسیژن محلول در خروجی تقریباً 60 درصد نسبت به ورودی تالاب افزایش یافته است. همین طور با توجه به نتایج در ماه های شهریور، آبان و بهمن ماه که از رودخانه اترک آبگیری شده، کیفیت آب در میانه و خروجی تالاب نسبت به ورودی تالاب بهتر شده است. با توجه به نتایج به دست آمده تالاب آلاگل آلاینده های NO₃ ، NH₄ ،PO₄، BOD، COD، DO را کاهش داده و غلظت آنها به کمتر از حد مجاز رسیده است. با توجه به نتایج به دست آمده، تالاب در خروجی، 10 درصد شوری رودخانه را کاهش داده است. اما با توجه به اینکه شوری در ورودی تالاب خیلی زیاد بوده، میزان آن در خروجی هم بالاتر از حد مجاز بوده است و تالاب نتوانسته شوری را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد. نتایج این پژوهش نشان داد که میزان بار آلودگی کیفی آب در ورودی به جز پارامترهای اکسیژن محلول و درجه حرارت بالا بوده و در میانه به صورت متوسط و در خروجی کاهش پیدا کرده است. با توجه به کیفیت خروجی تالاب، از آب تالاب آلاگل می توان برای مراکز پرورش ماهی استفاده کرد. در صورت کشت زمین ها در خروجی تالاب، باید از گیاهان مقاوم به شوری از جمله نی، گز و آتریپلکس استفاده کرد.

ارزیابی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی و تصاویر لندست طی بازه زمانی 1991 تا 2016 (مطالعه موردی: حوضه آبخیز بهشت‌آباد، استان چهارمحال و بختیاری)

مهدی پژوهش

به منظور برنامه ریزی و مدیریت سرزمین لازم است عوامل تأثیرگذار بر تغییرات آن را شناسایی و ارزشیابی کرد. تغییرات کاربری زمین یکی از عوامل اصلی تأثیرگذار بر فرایندهای آب و هوایی محلی، منطقه ای و جهانی است که به صورت تغییر در نوع استفاده از زمین تعریف می شود و یکی از عوامل مهم در تغییر جریان هیدرولوژیک، فرسایش حوضه و انهدام تنوع زیستی است. حوضه آبخیز بهشت آباد به عنوان یکی از زیرحوضه های سامانه کارون بزرگ، حدود 70 درصد از جمعیت استان چهارمحال و بختیاری را دربرمی گیرد. به همین دلیل با توجه به اهمیت بالای این حوضه در تأمین آب حوضه های دیگر و نیز اهمیت شناخت کاربری های موجود در منطقه در طول چند دهه گذشته، هدف اصلی از این مطالعه، ارزیابی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی در حوضه آبخیز بهشت آباد استان چهارمحال و بختیاری با مساحتی حدود 384787 هکتار با استفاده از علم سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی طی یک دوره 25 ساله است. در این تحقیق، ابتدا با تجزیه و تحلیل و پردازش تصاویر ماهواره ای لندست 5 سنجنده TM مربوط به سال های 1991، 2008 و لندست 8 سنجنده OLI سال 2016 و درنظر گرفتن 5 طبقه کاربری شامل اراضی مرتعی، مناطق ساختمانی- شهری، اراضی کشاورزی، اراضی باغی و اراضی بایر، اقدام به تهیه نقشه های کاربری اراضی برای سه مقطع زمانی به روش چشمی و هیبریدی با دقت قابل قبول شد. دقت کلی برای هر یک از نقشه های کاربری به دست آمده برای سال های 1991، 2008 و 2016 به ترتیب برابر 17/92، 29/94 و 41/93 درصد به دست آمد که دلالت بر مقبولیت دقت نقشه های تهیه شده داشت. سپس روند تغییرات کاربری اراضی و سهم هریک از طبقه های کاربری و درصد تغییرات هر یک از کاربری ها طی دو دوره مطالعاتی مشخص شد. نتایج این تحقیق نشان دهنده تغییراتی در سطح حوضه مورد مطالعه است. مساحت اراضی مرتعی در طی دو دوره روند کاهشی، مناطق ساختمانی- شهری روند افزایشی، اراضی کشاورزی در طی دوره اول روند کاهشی و در طی دوره دوم روند افزایشی، اراضی باغی در طی دو دوره روند افزایشی، اراضی بایر در دوره اول روند افزایشی و در دوره دوم روند کاهشی داشته است. در مجموع باید عنوان کرد که در منطقه بهشت آباد شاهد افزایش جایگزینی مراتع با مناطق ساختمانی- شهری، کشاورزی دیم، باغات و اراضی بایر و بروز تخریب پوشش مرتعی در منطقه هستیم.

برررسی تأثیر فشار بر گسیلندگی آب با روش کیت آبیاری قطره‌ای بدون استفاده از پمپ، در چهار نوع قطره‌چکان مختلف

موسی حسام

با توجه به افزایش روزافزون قطعات زراعی کوچک، سیستم کیت آبیاری قطره ای بدون پمپ، می تواند روش مقرون به صرفه ای باشد. از این رو در این پژوهش ویژگی های پخش آب (دبی، ضریب یکنواختی پخش (CU) و ضریب تغییرات دبی) در آبیاری کیت مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق با ایجاد فشار کارکردهای 1، 2، 3 و 4 متر و سه تکرار آبیاری، ویژگی های گسیلندگی چهار نوع قطره چکان کوزه ای 2 نازله، 8 نازله، آسان دریپر و نتافیم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد در فشار 1 متری، قطره چکان های کوزه ای 2 نازله و 8 نازله با ضرایب یکنواختی پخش برابر با 98/39 و 99/30 درصد و دبی خروجی 3/60 و 3/62 لیتر بر ساعت، در فشار 2 متر قطره چکان آسان دریپر با دبی پخش 3/85 لیتر بر ساعت و یکنواختی پخش 99/44 درصد و در ارتفاع 3 و 4 متر قطره چکان نتافیم با دبی خروجی به ترتیب برابر با 3/87 و 3/97 لیتر بر ساعت و ضرایب یکنواختی 99/32 و 99/47 درصد، بهترین شرایط پخش را داشتند. در فشار کارکردهای کمتر از 2 متر قطره چکان های کوزه ای و در فشارهای بیش از 3 متر انواع نتافیم و آسان دریپر به دلیل وجود تنظیم کننده های فشار، گسیلندگی بهتری داشتند. در حالت کلی هر چهار نوع قطره چکان یکنواختی پخش و دبی مطلوبی را در فشارهای مختلف ایجاد کردند.

تأثیر روش‌های مختلف خاکورزی در تناوب‌های گندم- پنبه و گندم- کنجد بر میزان ترسیب کربن در خاک

محمد جواد روستا

با توجه به مزایای مختلف کاربرد روش های خاکورزی حفاظتی در اراضی کشاورزی از جمله کاهش اثرات تغییر اقلیم از طریق کاهش انتشار گاز دی اکسید کربن به جو، ناشی از ترسیب کربن در خاک، این پژوهش با دو تناوب گندم- پنبه و گندم- کنجد در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بختاجرد شهرستان داراب (جنوب شرقی استان فارس) با دارای اقلیم گرم و خشک، در یک خاک لوم به مدت چهار سال با هدف بررسی و مقایسه میزان ترسیب کربن در روش های مختلف خاکورزی حفاظتی با روش مرسوم، انجام شد. نتایج نشان داد در تناوب گندم- پنبه، بیشترین و کمترین مقدار کل ترسیب کربن در عمق 20-0 سانتی متری خاک با میانگین 17/160 و 13/810 تن در هکتار به ترتیب با کاربرد روش بدون خاکورزی و خاکورزی مرسوم به دست آمد. بنابراین، کشت مستقیم گندم و پنبه باعث شد مقدار کل ترسیب کربن نسبت به روش خاکورزی مرسوم 24/26 درصد افزایش یابد که ارزش زیست محیطی مقدار افزایش ترسیب کربن در این عمق نسبت به روش کشت مرسوم معادل 103/274 میلیون ریال است. در تناوب گندم- کنجد، بیشترین و کمترین مقدار کل ترسیب کربن با میانگین 25/850 و 12/505 تن در هکتار به ترتیب در روش بدون خاکورزی و خاکورزی مرسوم حاصل شد. بنابراین، کشت مستقیم گندم و کنجد مقدار کل ترسیب کربن در عمق 20-0 سانتی متری خاک را نسبت به روش خاکورزی مرسوم بیش از 100 درصد (1/07 برابر) افزایش داد که ارزش زیست محیطی آن نسبت به روش کشت مرسوم معادل 412 میلیون ریال محاسبه شد. در تناوب گندم- پنبه و گندم- کنجد در شرایط مشابه، روش بدون خاکورزی می تواند جایگزین روش خاکورزی مرسوم شود.

تأثیر موقعیت شیب و کاربری اراضی بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در منطقه کوهرنگ استان چهارمحال و بختیاری

سجاد مهری بابادی

برای مدیریت پایدار خاک بررسی اثرات موقعیت شیب و تغییر کاربری اراضی بر منابع خاک و آب ضروری است. در این پژوهش، سه نوع کاربری مرتع تخریب شده، کشت دیم و باغ سیب با هدف تأثیر موقعیت شیب و کاربری اراضی بر برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک در منطقه کوهرنگ استان چهارمحال و بختیاری انتخاب شد. هر کدام از کاربری ها بر اساس موقعیت شیب تقسیم شدند و ماده آلی (OM)، هدایت هیدرولیکی (K_S)، شاخص آب گریزی (RI)، رس قابل پراکنش (DC) و میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (MWD)، به عنوان ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که هدایت هیدرولیکی بیشترین ضریب تغییرات را داشت. همچنین نتایج مقایسه میانگین نشان داد که تمامی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی اندازه گیری شده، در کاربری ها و موقعیت های مختلف شیب دارای تفاوت آماری معنی دار در سطح 5 درصد هستند. به طور کلی در هر سه کاربری بر اساس ویژگی های اندازه گیری شده کاربری باغ و موقعیت پایه شیب دارای شرایط کیفی بهتر نسبت به سایر کاربری ها و موقعیت های شیب است. تخریب مراتع و تغییر کاربری از مرتع به کشت دیم موجب کاهش سطح کیفی خاک شد که این امر در درازمدت سبب کاهش بهره دهی خاک و خارج شدن برخی زمین ها از چرخه تولید خواهد شد. نتایج همبستگی بین ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک نشان داد که به طور کلی ماده آلی خاک بیشترین همبستگی را با سایر پارامتر ها دارد.

کاربردهای میدانی رسوب میکروبی کربنات کلسیم در بهسازی خاک؛ چالش‌ها و فرصت‌ها

مهدی ملکی کاکلر

در سال های اخیر، بهسازی زیستی خاک بر پایه رسوب میکروبی کربنات کلسیم (MICP) به عنوان یک شاخه جدید در مهندسی ژئوتکنیک مطرح شده و هدف آن نیز بهبود خواص مکانیکی خاک است. امکان استفاده از MICP در حل مسائل ژئوتکنیکی از قبیل روانگرایی و فرسایش باعث شده این روش سازگار با محیط زیست، کم هزینه و مناسب به عنوان جایگزینی برای روش های متداول بهسازی خاک مطرح شود. با این حال، با وجود استفاده گسترده از این فناوری در مقیاس آزمایشگاهی، تعداد کمی از کاربردهای میدانی برای ارزیابی کارایی آن در مقیاس بزرگ اجرا شده است. از این رو، این مقاله بررسی جامعی در مورد این روش زیستی، نقش فرایندهای بیولوژیک در مهندسی ژئوتکنیک و عوامل تأثیرگذار فرایند به ویژه در کاربرد مقیاس بزرگ آن ارائه می کند. هدف اصلی این بررسی، ارزیابی پارامترهای اصلی محدود کننده اجرای روش در مقیاس میدانی است. در نهایت پیشرفت لازم برای استفاده صنعتی از این فناوری و چالش های اصلی پیش رو برای تحقیقات آینده قبل از کاربرد عملی آن به طور خلاصه مورد بحث قرار می گیرد.