علوم آب و خاک

بهبود عملکرد مدل برنامه‌نویسی بیان ژن با استفاده از تبدیل موجک برای تخمین بارش درازمدت شهر رشت

بهروز یعقوبی

بارندگی مهم ترین منبع تأمین آب شرب و کشاورزی ساکنین نواحی مختلف کره زمین محسوب می شود. بنابراین شبیه سازی و تخمین این پدیده هیدرولوژیکی از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این مطالعه برای اولین بار، بارش درازمدت شهر رشت در طی یک دوره 62 ساله از 1956 تا 2017 به صورت ماهانه توسط یک مدل هوش مصنوعی ترکیبی بهینه یافته، شبیه سازی شد. برای توسعه مدل هوش مصنوعی ترکیبی (WGEP)، مدل برنامه نویسی بیان ژن (GEP) و تبدیل موجک (Wavelet transform) ترکیب شدند. در ابتدا، تأخیرهای مؤثر داده های سری زمانی با استفاده از تابع خودهمبستگی شناسایی شدند و با استفاده از آنها برای هر یک از مدل های GEP و WGEP هشت مدل متفاوت تعریف شد. سپس، نتایج مدل های GEP تجزیه و تحلیل شدند و مدل برتر GEP و مؤثرترین تأخیرها معرفی شدند. مقادیر شاخص عملکرد (VAF)، ضریب همبستگی (R) و شاخص پراکندگی (SI) برای مدل برتر GEP به ترتیب مساوی با 25/765، 0/508 و 0/709 محاسبه شدند. علاوه بر این، تأخیرهای شماره (t-1)، (t-2)، (t-3) و (t-12) مؤثرترین تأخیرها بودند. در ادامه، اعضای مختلف موجک های مادر نیز بررسی شدند که موجک مادر demy به عنوان بهینه ترین انتخاب شد. همچنین، تجزیه و تحلیل نتایج مدل های ترکیبی نشان داد که تبدیل موجک عملکرد مدل برنامه نویسی بیان ژن را به شکل قابل ملاحظه ای بهبود بخشید. استفاده از این موجک مادر باعث افزایش سه برابری شاخص عملکرد مدل WGEP برتر شد. علاوه بر این، شاخص های آماری R و MARE برای مدل WGEP برتر به ترتیب مساوی با 0/935 و 0/862 به دست آمدند. همچنین مقادیر SI، VAF و ضریب نش ساتکلیف برای این مدل به ترتیب برابر با 0/296، 0/394 و 0/858 تخمین زده شدند. نتایج این مطالعه نشان داد که تبدیل موجک عملکرد مدل برنامه نویسی بیان ژن را به شکل قابل توجهی افزایش می دهد و پیشنهاد می شود تبدیل موجک برای بهبود عملکرد سایر الگوریتم های هوش مصنوعی در مباحث هیدرولوژیکی مورد استفاده قرار گیرد.

برآورد تبخیر و تعرق گیاه نیشکر با استفاده از الگوریتم SEBAL و SEBS (مطالعه موردی کشت و صنعت امیرکبیر)

فریدون رادمنش

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. توجه به محدودیت روش های فیزیکی و تجربی برآورد تبخیر، استفاده از 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. الگوریتم های زیادی برای برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از فناوری سنجش از دور توسعه داده شده اند. از جمله این الگوریتم ها، SEBAL و SEBS هستند. در این پژوهش با استفاده از این الگوریتم ها برای محاسبه آلبیدوی سطح، دمای سطحی و شاخص وضعیت پوشش گیاهی از داده های ماهواره ای چندطیفی و اطلاعات هواشناسی مانند درجه حرارات، ساعت های آفتابی، باد، فشار بخار اشباع، رطوبت خاک و غیره استفاده و درنهایت تبخیر- تعرق در کشت و صنعت نیشکر واحد امیرکبیر واقع در جنوب غربی خوزستان، محاسبه و نقشه های تبخیر- تعرق برای سال 1397 تهیه شد. همچنین تبخیر- تعرق واقعی با استفاده از روش Priestly- Taylor محاسبه شد و با روش SEBAL و SEBS مورد مقایسه قرار گرفت. تفاضل مطلق برای الگوریتم SEBAL در دوره مورد تحقیق بین 0/1 تا 0/27 متغیر بود و برای الگوریتم SEBS این مقدار از 0/09 تا 19/2 به دست آمد که برای هر دو الگوریتم قابل قبول است اما نتایج نشان می دهد الگوریتم SEBAL کارایی قابل قبول تری نسبت به الگوریتم SEBS دارد.

ارزیابی شاخص خشکسالی چندمتغیره MSDI و پایش خشکسالی هواشناسی- کشاورزی در استان چهارمحال ‌و ‌بختیاری

پوریا محیط اصفهانی

خشکسالی به عنوان یکی از پیچیده ترین پدیده های طبیعی هر ساله خسارت های زیادی به صورت مستقیم و غیرمستقیم به بخش های مختلف وارد می کند. از این جهت شناسایی و پایش خشکسالی بر اساس یک متغیر شاید به اندازه کافی جوابگوی تصمیم گیری و مدیریت مناسب برای این پدیده نباشد. در این مطالعه با استفاده از متغیر های بارش و رطوبت خاک و محاسبه شاخص چندمتغیره استاندارد (MSDI) اقدام به پایش خشکسالی هواشناسی- کشاورزی در استان چهارمحال و بختیاری شد. همچنین برای ارزیابی کارایی و عملکرد شاخص MSDI در شناسایی و پایش پدیده خشکسالی از شاخص های بارش استاندارد (SPI) برای پایش خشکسالی هواشناسی و رطوبت خاک استاندارد (SSI) برای پایش خشکسالی کشاورزی در این استان استفاده شد. شاخص MSDI بر اساس احتمال رخداد توأم دو متغیر بارش و رطوبت خاک ساخته می شود. در این مطالعه از روش گرین گورتن به طور تجربی و توابع خانواده ارشمیدسی کوپلا به صورت پارامتریک اقدام به برآورد احتمال توأم دو متغیر مذکور شد. نتایج نشان داد که MSDI بیش از دو برابر قابلیت شناسایی پدیده خشکسالی را نسبت به شاخص های SSI و SPI دارد. همچنین پایش خشکسالی بر اساس شاخص MSDI نشان داد که استان چهارمحال و بختیاری در سال های 2000، 2008، 2011 و 2014 دچار خشکسالی های شدید هواشناسی- کشاورزی بوده است.

توسعه مدلی کاربردی برای بهینه‌سازی مخازن ضربه‌گیر و محفظه‌های هوا در سامانه‌های انتقال آب

محسن نجارچی

از متداول ترین راه های مقابله با ضربه قوچ و کاویتاسیون در سامانه های انتقال آب، استفاده از مخازن ضربه گیر و محفظه های هوا است طراحی بهینه این دو تجهیز حفاظتی می تواند اقدامی مؤثر در کاهش هزینه های مربوط به ساخت و بهره برداری از یک سامانه انتقال آب محسوب شود. در این مقاله، نرم افزاری کاربردی با قابلیت شبیه سازی و بهینه سازی همزمان این تجهیزات حفاظتی ارائه شده است. برای شبیه سازی رفتار هیدرولیکی سامانه در شرایط گذرا از روش خطوط مشخصه و برای بهینه یابی تعداد، ابعاد و موقعیت قرارگیری مخازن ضربه گیر و محفظه های هوا از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. قیود و محدودیت های این مسئله بهینه سازی شامل کنترل فشارهای منفی و مثبت در محدوده مجاز برای جلوگیری از وقوع کاویتاسیون و ضربه قوچ است برای ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادی، یک سامانه انتقال آب مشهور در تحقیقات پیشین، به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. نتایج این مقاله نشان می دهد که مدل پیشنهادی، علاوه بر آنکه حداقل و حداکثر فشار در گره های سامانه را به مقادیر مطمئن تری می رساند، هزینه های مربوط به ساخت مخازن ضربه گیر و محفظه های هوا را نیز 17 درصد کاهش داده است.

ارزیابی عملکرد سامانه تحویل و توزیع آب کشاورزی از دیدگاه کفایت، راندمان و عدالت توزیع آب (مطالعه موردی: شبکه آبیاری رودشت اصفهان)

سید مهدی هاشمی شاهدانی

هدف اصلی تحقیق حاضر شبیه سازی بهره برداری کانال اصلی آبیاری و ارزیابی نقطه ای، منطقه ای و کلی تحویل و توزیع آب با استفاده از شاخص های کفایت، راندمان و عدالت توزیع آب، و محاسبه شاخص کلی مطلوبیت تحویل و توزیع آب است. بدین منظور، مدل هیدرودینامیکی HEC-RAS در کانال اصلی شبکه آبیاری رودشت ایجاد شد. نتایج کالیبراسیون و صحت سنجی مدل هیدرودینامیکی حاکی از رضایت بخش بودن کارکرد مدل داشت. سناریوهای مختلف بهره برداری شامل نرمال، کم آبی و نوسانی به منظور ارزیابی تحویل و توزیع آب در همه شرایط ممکن درنظر گرفته شد. در ارزیابی نقطه ای کفایت تحویل و توزیع آب در محدوده 7 تا 85 درصد متغیر بوده و میزان راندمان در همه سناریوها 100 درصد محاسبه شد. مقادیر شاخص های کفایت، راندمان و عدالت در ارزیابی منطقه ای به ترتیب در محدوده های6 تا 89 ، 91 تا 100 و 13 تا 46 درصد متغیر هستند. ارزیابی کلی نشان داد که مطلوب ترین وضعیت، مربوط به سناریو شدید افزایشی است که مقادیر شاخص های کفایت، عدالت و راندمان به ترتیب برابر 82 ، 23 و 91 درصد هستند. محاسبه شاخص مطلوبیت تحویل و توزیع آب نشان از عملکرد ضعیف در همه سناریوهای بهره برداری داشت و تنها در سناریو نوسانی شدید افزایشی با میزان 82 درصد، عملکرد کانال متوسط برآورد محاسبه شاخص مطلوبیت تحویل و توزیع آب نشان از عملکرد ضعیف تحویل و توزیع آب در همه سناریوهای بهره برداری داشت و تنها در سناریوی نوسانی شدید افزایشی با میزان 82 درصدی شاخص مطلوبیت تحویل و توزیع آب ، عملکرد کانال متوسط برآورد شد. نتایج ارزیابی تحویل و توزیع آب نشان داد که تحویل و توزیع آب در کانال مورد مطالعه در ارزیابی های نقطه ای، منطقه ای و کلی مطلوب نبوده و نیازمند ارائه راهکارهایی به منظور بهبود عملکرد کانال است.

بررسی استهلاک انرژی و دبی عبوری از دریچه سالونی- بیضوی در شرایط وجود تبدیل ناگهانی

سید محسن سجادی

دریچه های سالونی با مزایای قابلیت نصب آسان، خودکارسازی و امکان عبور راحت رسوبات و اجسام شناور، از جمله سازه های جدید تنظیم سطح آب و کنترل دبی در کانال های آبیاری هستند. تبدیل شکل دریچه از مستطیلی به بیضوی، امکان افزایش دبی عبوری با یک رقوم سطح آب را فراهم می کند. در تحقیق حاضر تأثیر تبدیل ناگهانی بر مقدار دبی و افت انرژی دریچه سالونی- بیضوی در شرایط جریان مستغرق به صورت آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بیانگر آن است که مقدار دبی و افت انرژی دریچه سالونی- بیضوی با تبدیل ناگهانی نسبت به شرایط هم عرض کانال به ترتیب در حدود 28 تا 86 درصد کاهش و 11 تا 35 درصد افزایش می یابد. در پایان روابط آماری برای برآورد دبی با حداکثر خطای 16± درصد و افت انرژی دریچه دریچه سالونی- بیضوی با تبدیل ناگهانی در شرایط جریان مستغرق با حداکثر خطای 16± درصد ارائه شد.

ارزیابی کیفی آبخوان ساحلی دشت تالش با استفاده از مدل آسیب‌پذیری DRASTIC اصلاح شده

سمیه جنت رستمی

با توجه به ناکارآمد بودن شاخص DRASTIC در مسائل مربوط به بالا آمدن آب شور در مناطق ساحلی، در این پژوهش، برای ارزیابی آسیب پذیری آبخوان ساحلی تالش، سه پارامتر کاربری اراضی، فاصله تا ساحل و اختلاف تراز سطح آب زیرزمینی با سطح آب دریا به شاخص DRASTIC اضافه شد. نتایج حاصل از صحت سنجی مدل ها با داده های EC اندازه گیری شده از چاه های کیفی در دشت تالش نشان داد که DRASTIC اصلاح شده با ضریب همبستگی 0/52 نسبت به DRASTIC با ضریب 0/45 تطابق به نسبت بیشتری با نقشه پهنه بندی EC دارد. همچنین آنالیز حساسیت حذف پارامترهای مدل نیز نشان داد، که تغییر شاخص آسیب پذیری با حذف پارامتر عمق تا سطح ایستابی (D) در روش DRASTIC و پارامتر کاربری اراضی (Lu) در روش DRASTIC اصلاح شده، بیشتر از سایر پارامترهاست. در ادامه، براساس آنالیز حساسیت تک پارامتری، مؤثرترین پارامترها در روش DRASTIC، عمق تا سطح ایستابی و تغذیه خالص است درحالی که در روش DRASTIC اصلاح شده، پارامترهای کاربری اراضی و عمق تا سطح ایستابی مؤثرترین پارامترها هستند. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد، که با اصلاح روش DRASTIC درصد مساحت طبقات با آسیب پذیری زیاد تا خیلی زیاد کاهش یافته است درحالی که طبقات با آسیب پذیری خیلی کم تا متوسط، بیشتر شده است.

بررسی تأثیر میکروارگانیسم‌های حل‌کننده فسفات‌های نامحلول بر کارایی جذب و مصرف فسفر گیاه ذرت

میرحسن رسولی صدقیانی

به منظور بررسی کارایی جذب (PACE) و مصرف فسفر (PUTE) گیاه ذرت در حضور میکروارگانیسم های حل کننده فسفات، آزمایش گلخانه ای به صورت فاکتوریل شامل منابع فسفاته (تری کلسیم فسفات و خاک فسفات) و تلقیح میکروبی (شاهد، تغذیه با فسفر محلول، تلقیح با باکتری، تلقیح با قارچ و تلقیح تلفیقی قارچ و باکتری) اجرا شد. در پایان دوره رشد، وزن خشک، مقدار فسفر گیاه و فسفر خاک اندازه گیری و شاخص PACE، فسفر کارایی (PE) و PUTE محاسبه شد. نتایج نشان داد که اثر متقابل منابع فسفاته و تلقیح میکروبی بر مقدار فسفر اندام هوایی گیاه، فسفر خاک، PUET و PE معنی دار شد. به طوری که تیمار تلقیح قارچی با منبع تری کلسیم فسفات مقدار فسفر بخش هوایی را 7 برابر در مقایسه با تیمار شاهد منبع خاک فسفاته افزایش داد. PUET در تیمار شاهد از منبع تری کلسیم فسفات 2/35 برابر بیشتر از فسفر محلول مشاهده شد تیمار تلقیح قارچی 1/61 برابر PACE در مقایسه با تیمار تلقیح توأم باکتری و قارچ افزایش داد. همچنین، بیشترین PE (99 درصد) از تیمار تلقیح قارچی از منبع تری کلسیم فسفات حاصل شد. به طور کلی، در خاک های آهکی با فراهمی پایین فسفر، تلقیح میکروارگانیسم ها به همراه منابع کم محلول فسفر می تواند سبب رفع نیاز فسفاته گیاه شود.

ارزیابی ‌سیستمی ‌راهکارهای ‌سیاستی ‌کاهش ‌آسیب‌پذیری ‌دشت ‌سیستان ‌به ‌نوسان ‌و ‌کاهش ‌منابع ‌آب

رضا میر

با هدف توسعه تحلیل آسیب پذیری دشت سیستان به نوسانات و کاهش منابع آب رودخانه هیرمند از چارچوب آسیب پذیری فوزل با رویکرد برگشت پذیری گذار استفاده شده است. مؤلفه های اقتصادی- اجتماعی و بیوفیزیکی مطرح شده در این چارچوب، در مجموعه ای از زیرسیستم های مدل پویایی سیستم ها درنظر گرفته شده است. بر این اساس چهار سطح برگشت پذیری مرجع بر پایه آورد سالانه رودخانه هیرمند تعریف و مقادیر مشخصه های نگرانی تحت ساختار موجود منطقه تا افق 1430 مشخص شد. در ادامه، راهکارهای پیشنهادی در ساختار اقتصادی- اجتماعی تحت دو حالت بحرانی مخاطره کم آبی و نوسان جریان رودخانه به کار گرفته شدند. مقادیر مشخصه های نگرانی دو حالت مذکور با هریک از سطوح برگشت پذیری مرجع مطابقت داده شدند. نتایج حکایت از مناسب بودن گزینه سیاستی کاهش مصرف آب و اهمیت پیامدهای زیست محیطی مؤلفه بیوفیزیکی دارد. به نحوی که حالت های مخاطره کم آبی و نوسان جریان دارای درآمدهایی به ترتیب 9490 و 5100 میلیارد ریال (به قیمت پایه سال 1390) بوده اند ولی دارای جمعیت و سطح رفاهی یکسان هستند که علت آن به تأمین 117 و 600 میلیون متر مکعب از نیاز زیست محیطی ارتباط دارد. مدیریت، توسعه و حمایت مستمر بخش صنعت قادر خواهد بود الگوی "موفقیت برای موفق ها" را برای بخش اجتماعی- اقتصادی سیستان به ارمغان آورد.

تأثیر کم آبیاری، روش کشت و خاکپوش بر محصول و بهره‌وری آب گیاه ماش

علی اکبر کامگار حقیقی

پژوهش حاضر به منظور بررسی تأثیر سطوح مختلف آبیاری، خاکپوش آلی و روش کشت بر بهره وری آب و محصول ماش در دشت باجگاه انجام شده است. طرح آزمایش در سال اول به صورت بلوک کامل تصادفی و در سال دوم به صورت بلوک های دوبار خرد شده کامل تصادفی و در سه تکرار انجام شد. بررسی ها نشان داد در تیمار آبیاری کامل (100 درصد)، با تغییر روش کشت از روی پشته به درون جویچه، محصول دانه به مقدار 2 درصد در سال اول و 5 درصد در سال دوم افزایش یافته است. همچنین نتایج در سال اول نشان داد که تفاوت معنی داری بین محصول دانه در تیمارهای بدون خاکپوش با آبیاری کامل و تیمار با خاکپوش با 75 درصد آبیاری وجود ندارد. با اضافه کردن خاکپوش به نوع کشت های درون جویچه و روی پشته می توان مقدار آب آبیاری را 25 درصد کاهش داد و درنهایت به محصولی با اختلاف کم در مقایسه با حالت بدون تنش آبی دست پیدا کرد. بیشترین بهره وری آب مربوط به تیمار 50 درصد آبیاری کامل با روش کاشت درون جویچه با خاکپوش، معادل kg/m³ 0/4 است. که نشان دهنده تولید محصول بیشتر به ازای واحد آب داده شده در صورت کاربرد توأم کم آبیاری و خاکپوش است.

اثرات پذیرش فناوری خاکورزی حفاظتی بر عملکرد گندم، مصرف آب و فقر خانوار

آذر شیخ زین الدین

اثر متقابل رشد جمعیت، بهبود فناوری و تغییر اقلیم به شدت بر پایداری کشاورزی و محیط زیست تأثیر گذاشته است. در ایران، عملیات خاکورزی متداول منجر به فرسایش خاک و از دست دادن مواد آلی خاک شده است. کشاورزی حفاظتی (CA) می تواند به عنوان ابزاری برای افزایش بهره وری مواد غذایی، کاهش فقر و تقلیل دهنده پیامدهای تغییر اقلیم در خانوارهای روستایی، محسوب شود. از این رو هدف از انجام این مطالعه بررسی تعیین کننده ها و تأثیر فناوری کشاورزی حفاظتی برعملکرد گندم، فقر خانوار و مصرف آب است. برای این منظور، مدل رگرسیون سوئیچینگ درونزا (ESR) برای برآورد اثرات فناوری خاکورزی حفاظتی بر متغیرهای پیوسته مانند عملکرد گندم، فقر و میزان آب مصرفی، بکار گرفته شد. اطلاعات مورد نیاز از 260 کشاورز در منطقه زرقان از طریق تکمیل پرسشنامه در سطح مزرعه جمع آوری شد. نتایج نشان داد که در معادله انتخاب از روش (ESR)، ده ضریب (از مجموع دوازده ضریب) در سطح 5 درصد یا بالاتر معنی دار هستند. آگاهی از کیفیت خاک، دسترسی به اعتبارات، دسترسی به اطلاعات، تحصیلات، اندازه مزرعه، مالکیت ماشین آلات، شرکت در فعالیت های ترویجی و درک کشاورز اثرات مثبت و معنی داری بر احتمال پذیرش فناوری حفاظتی دارند. در مقابل، متغیرهای فاصله تا مرکز خرید و تعداد قطعات زمین، اثرات منفی و معنی داری بر پذیرش دارند. همچنین، نتایج تحلیل جایگزین واقعیت نشان داد که در صورت بکارگیری فناوری خاکورزی حفاظتی از سوی کشاورزان، عملکرد گندم به میزان 1/05 تن افزایش و شکاف فقر و مصرف آب به ترتیب به میزان 20 % و 910 متر مکعب در هکتار کاهش خواهد یافت.

مقایسه اثر آبیاری شیاری و قطره‌ای با پساب توأم با اعمال کم‌آبیاری بر شاخص‌های عملکردی و کارآیی مصرف آب ذرت

سید ابراهیم هاشمی گرم دره

امروزه یکی از چالش های بزرگ جهان کمبود آب، به خصوص در بخش کشاورزی است. این پژوهش به بررسی اثر همزمان نوع آبیاری و کم آبیاری با استفاده از پساب تصفیه شده شهری، بر زیست توده، عملکرد دانه، اجزای عملکرد و کارآیی مصرف آب در ذرت دانه ای سینگل کراس 704 می پردازد. این تحقیق در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با دو نوع آبیاری (آبیاری شیاری (F) و قطره ای(T) ) و سه تیمار کم آبیاری 100 (D₁)، 75 (D₂) و 55 (D₃) درصد نیاز آبی و در سه تکرار در سال 1396 در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران در شهرستان پاکدشت اجرا شد. نتایج نشان داد که بیشترین عملکرد زیست توده گیاهی برابر 2/426 کیلوگرم در متر مربع برای تیمار آبیاری قطره ای کامل به دست آمد و بین تیمارهای D₁ و D₂ اختلاف معنی دار وجود نداشت. بیشترین عملکرد دانه 1/240 کیلوگرم در متر مربع برای تیمار آبیاری قطره ای کامل مشاهده شد. بیشترین کارآیی مصرف آب زیست توده برای تیمار 75 درصد آبیاری قطره ای و برابر با 5/3 کیلوگرم بر متر مکعب آب مصرفی به دست آمد. بنابراین سیستم آبیاری قطره ای با 75 درصد نیاز آبی سیستم بهینه است و استفاده از آن توصیه می شود.

شبیه‌سازی و بهینه‌سازی تلفیق آب‌های سطحی و زیرزمینی با روش پویایی سیستم (مطالعه موردی: شبکه آبیاری دشت عباس)

حمزه علی علیزاده

توسعه شبکه آبیاری دشت عباس و انتقال آب سد کرخه بدون توجه به منابع آب زیرزمینی دشت، باعث ماندابی شدن اراضی کشاورزی دشت در سال های اخیر شده است. هدف از این مطالعه بهینه سازی تلفیق منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت عباس برای حداقل کردن مشکلات ماندابی شدن اراضی و دستیابی به حداکثر درآمد خالص دشت بود. برای این منظور ابتدا رفتار آبخوان دشت با استفاده از روش پویایی سیستم ها شبیه سازی شد. سپس با استفاده از روش بهینه سازی چندمعیاره مدل Vensim تلفیق آب های سطحی و زیرزمینی با تابع هدف حداکثرسازی درآمد خالص دشت بهینه سازی شد. زمان شروع مدل سازی سال 1380 و پایان آن سال 1410 و به مدت 30 سال است. مدل با استفاده از داده های زمانی سال 1380 تا 1388 واسنجی و با استفاده از داده های زمانی سال 1388 تا 1395 صحت سنجی شد. نتایج ارزیابی ها نشان داد که مدل قادر است متغیر های کلیدی تراز آب زیرزمینی (ME برابر 60 سانتی متر، R² برابر 97 درصد وRMSE برابر 47 سانتی متر) و شوری آب زیرزمینی (ME برابر0/123 میکروموس بر سانتی متر، R² برابر 74 درصد و RMSE برابر 100 میکروموس بر سانتی متر) را با دقت مناسب شبیه سازی کند. همچنین نتایج مدل بهینه سازی نشان داد که بهینه ترین نسبت مصرف آب سطحی و زیرزمینی برای تأمین نیاز کشاورزی دشت عباس به ترتیب 65 و 35 درصد است. به طور کلی می توان نتیجه گرفت که با بهینه سازی تلفیق آب سطحی و زیرسطحی با صرفه جویی سالانه حدود 10 میلیون متر مکعب آب می توان 800 هکتار اراضی جدید را آبیاری کرد.

تأثیرگذاری ویژگی‌های خاک بر شدت فرسایش بادی در مناطق مختلف استان کرمان

مجید محمودآبادی

فرسایش بادی یکی از مهم ترین جنبه های تخریب اراضی به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شود. ویژگی های خاک از طریق تأثیر بر فرسایش پذیری آن، در کنترل شدت فرسایش بادی نقش اساسی دارند. هدف این پژوهش بررسی ارتباط بین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک و شدت فرسایش بادی و تعیین مهم ترین ویژگی مؤثر بود. به این منظور، شدت فرسایش بادی به صورت درجا و با استفاده از یک دستگاه تونل باد قابل حمل در 60 نقطه از مناطق مختلف استان کرمان اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که شدت فرسایش بادی بین 0/03 تا 3/41 گرم بر متر مربع در دقیقه متغیر بود. سرعت آستانه فرسایش بادی از طریق تابع توانی باعث کاهش معنی دار شدت فرسایش شد (0/001P<، 0/81=R²). درصد ذرات رس و سیلت، مقاومت برشی، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، سنگریزه سطحی، خاکدانه های بزرگ تر از 0/25 میلی متر، کربن آلی خاک، کربنات کلسیم معادل و همچنین کلسیم، پتاسیم و منیزیم محلول با شدت های فرسایش بادی روابط عکس و غیرخطی داشتند. در مقابل با افزایش درصد ذرات شن، سدیم محلول، هدایت الکتریکی و نسبت جذب سدیم، فرسایش بادی به طور معنی داری افزایش یافت. بر اساس نتایج نهایی، از بین ویژگی های مورد مطالعه، نسبت جذب سدیم و میانگین وزنی قطر خاکدانه بیشترین اثرگذاری را بر شدت فرسایش بادی در خاک های استان کرمان نشان دادند. بنابراین پیشنهاد می شود در راستای جلوگیری از سدیمی شدن و نیز تخریب ساختمان خاک ها، اقدامات حفاظتی مناسب انجام شود.

ارزیابی آلودگی زیست‌محیطی و توزیع مکانی فلزات سنگین در گردوغبار خیابانی شهر اهواز

نوید قنواتی

ریزگرد ها حاوی فلزات سنگین، نظیر سرب، روی، مس، کروم، کادمیوم و آرسنیک هستند، که می توانند اثرات مخربی بر سلامت انسان و محیط زیست وارد کنند. بررسی توزیع غلظت فلزات سنگین برای پایش آلودگی خاک و حفظ کیفیت محیط زیست امری لازم و ضروری است. برای ارزیابی سطح آلودگی فلزات سنگین در گردوغبار خیابانی شهر اهواز، تعداد 115 نمونه گردوغبار از پیاده روهای خیابان های اصلی جمع آوری شد. نمونه ها برای اندازه گیری غلظت فلزات سنگین به روش جذب اتمی (AAS) آنالیز شدند. سطح آلودگی بر اساس فاکتور زمین انباشتگی، فاکتور آلودگی و فاکتور غنی شدگی برآورد شد. متوسط غلظت فلزات سنگین سرب، روی، مس، کروم، کادمیوم و آرسنیک به ترتیب : 179/6، 150/1، 179/7، 101، 5/6 و 14/2 میلی گرم بر کیلوگرم به دست آمد. ضریب همبستگی پیرسون نشان داد عناصر سرب، روی، مس و کروم دارای همبستگی معنی داری بوده که این ناشی از منابع انسان زاد در محیط است. از طرفی فلزات کادمیوم و آرسنیک همبستگی کمتری با دیگر فلزات از خود نشان دادند که ناشی از زمین زاد بودن این فلزات است. نتایج فاکتور آلودگی، فاکتور غنی شدگی و فاکتور زمین انباشتگی نشان داد سطح آلودگی فلزات سرب، روی، مس و کادمیوم در شهر اهواز بسیار بالا است و در مناطقی با تراکم جمعیت بالا، ترافیک سنگین و فعالیت های صنعتی، آلودگی شدیدی از نظر فلزات سنگین وجود دارد.

تحلیل اثر پارامترهای اقلیمی و خشکسالی‌های هواشناسی بر رخدادهای گردوغبار داخلی (مطالعه موردی: شهرستان قزوین)

سمیرا زندی فر

وقوع پدیده فرسایش بادی و انتشار ذرات گردوغبار یکی از عوامل مهم و تهدید کننده محیط زیست به شمار می رود. تغییر اقلیم و تناوب وقوع خشکسالی ها، نقش مهمی بر تشدید و یا تضعیف این رخدادها داشته است. هدف اولیه پژوهش حاضر، بررسی روند تغییر چهار عنصر مهم اقلیمی (بارندگی، دما، سرعت باد و رطوبت نسبی) و شاخص توفان گردوغبار (DSI) در شهرستان قزوین با استفاده از آزمون من کندال پیش سفید شده و تعیین ارتباط بین آنها بر اساس روش رگرسیون خطی چندگانه است. ارزیابی وضعیت خشکسالی های هواشناسی بر اساس دو شاخص بارش استاندارد شده و شاخص بارش و تبخیر و تعرق استاندارد شده و تحلیل اثر آنها بر میزان فعالیت رخدادهای گردوغبار هدف بعدی این پژوهش، در منطقه مطالعاتی است. بدین منظور پس از تهیه و پردازش داده های اقلیمی و محاسبه شاخص توفان گردوغبار، نسبت به بررسی روند تغییرات و ارتباط پارامترهای اقلیمی و رخدادهای گردوغبار اقدام شد. نتایج حاصل نشان داد که روند تغییرات سالانه بارندگی و رطوبت نسبی در شهرستان قزوین، افزایشی و روند تغییرات سالانه سرعت باد و دمای متوسط هوا، کاهشی بوده است. همچنین بررسی روند تغییرات ماهانه رخدادهای گردوغبار نشان داد که تنها در ماه ژولای روند کاهشی شدیدی در وقوع پدیده فرسایش بادی و انتشار ذرات گردوغبار داخلی، رخ داده است. در مقیاس فصلی به استثنای فصل زمستان که بدون روند گزارش شده است، در سایر فصول، از شدت وقوع این رویدادها به میزان قابل توجهی کاسته شده است. اثر خشکسالی هواشناسی بر رخداد فرسایش بادی در سطح اطمینان 99 درصد، 11 درصد برآورد شد. به طور کلی، این یافته ها بیانگر سیر کاهشی تخریب اراضی و بیابان زایی ناشی از فرسایش بادی در شهرستان قزوین است.

ارزیابی عملکرد مدل‌های هیبریدی ARIMA در پیش‌بینی هدایت الکتریکی روزانه (مطالعه موردی: ایستگاه هیدرومتری تله‌زنگ)

عباس احمدپور

در این پژوهش از مدل سری زمانی اریما و شبکه استنتاج فازی- عصبی و شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه و مدل های هیبریدی ARIMA-ANN, ARIMA- ANFIS برای مدل سازی و پیش بینی پارامتر هدایت الکتریکی جریان روزانه ایستگاه آب سنجی تله زنگ با طول دوره آماری 49 ساله استفاده شده است. برای این منظور از داده های روزانه سال های 1384-1347 برای آموزش مدل و از داده های سال های 1396-1385 برای آزمون استفاده شد. برای تأیید صحت مدل های اریما برازش یافته از توابع خودهمبستگی و خودهمبستگی جزئی باقی مانده ها و آماره پورت مانتئو استفاده شد. در مدل سازی و پیش بینی هدایت الکتریکی برای انتخاب پارامتر ورودی مؤثر شبکه استنتاج فازی عصبی و شبکه عصبی مصنوعی از الگوریتم PMI بهره گرفته شد که پارامترهای روزانه منیزیم (با دو روز تأخیر) و سدیم (با یک روز تأخیر) و درجه حرارت (با یک روز تأخیر) و دبی جریان (با دو ماه تأخیر) و اسیدیته (با یک روز تأخیر) با داشتن کمترین مقادیر اکایک و بیشترین مقادیر آماره همپل به عنوان ورودی شبکه استنتاج فازی عصبی و شبکه عصبی مصنوعی برای مدل سازی و پیش بینی هدایت الکتریکی روزانه معرفی شدند. بررسی معیارهای ارزیابی مدل ها تأیید کننده برتری مدل هیبریدی ARIMA-ANFIS با تابع عضویت ذوزنقه ای و تعداد تابع عضویت 2 نسبت به سایر مدل ها با مقادیر ضریب تبین 86/0و ریشه میانگین مربعات dS/m 29 است همچنین مدل آریما ضعیف ترین عملکرد را در مدل سازی و پیش بینی پارامتر کیفی روزانه ایستگاه هیدرومتری تله زنگ به خود اختصاص داده است.

ارزیابی عملکرد الگوریتم کلونی زنبور ‌عسل در تحلیل تناوب سیلاب

ستار چاوشی بروجنی

انتخاب تابع توزیع مناسب و تخمین پارامترهای آن دو گام اساسی در برآورد دقیق تناوب سیلاب است. در این مقاله برای بهبود تخمین پارامترهای توابع توزیع، از مفهوم بهینه سازی الگوریتم فرا ابتکاری استفاده شده است. هدف از این مقاله استفاده از الگوریتم کلونی زنبور عسل (ABC) در راستای برآورد پارامترهای توابع توزیع رایج در تخمین سیلاب است. در این راستا از سه آماره برازندگی، ضریب همبستگی، ضریب تشخیص و مجذور میانگین مربعات خطا، برای مقایسه عملکرد این الگوریتم با روش های متعارف تخمین پارامتر، حداکثر درست نمایی(ML)، گشتاورها (MOM) و گشتاور وزنی احتمال (PWM)، استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه حوضه آبخیز بابل رود در حاشیه جنوبی دریای مازندران است که دارای سوابق وقوع سیلاب است. تعداد شش ایستگاه هیدرومتری دارای آمار مشاهداتی دبی حداکثر سیلاب در منطقه شناسایی و داده های آنها در تحلیل تناوب سیل شش تابع توزیع نرمال، گمبل، گاما، پیرسون نوع 3، مقادیر حد و لجستیک مورد استفاده قرار گرفت. مقایسه عملکرد روش های ABC، ML، MOM و PWM در برآورد سه آماره برازندگی نشان می دهد که تابع توزیع پیرسون نوع 3 دارای بیشترین مقدار میانگین ضریب همبستگی (0/97) با کمترین دامنه تغییرات (0/05-0/04) و تابع توزیع گاما دارای بیشترین مقدار ضریب تشخیص (0/93) با کمترین دامنه تغییرات (0/10) و همچنین کمترین مقدار مجذور میانگین مربعات خطا (8/61) با کمترین دامنه تغییرات (14/33) است. درنهایت با جمع بندی نتایج به دست آمده است می توان نتیجه گرفت که الگوریتم کلونی زنبور عسل عملکرد بهتری (مقادیر بالاتر ضریب همبستگی و ضریب تشخیص و مقدار کمتر مجذور میانگین مربعات خطا) از سایر روش های رایج در تخمین پارامترهای توابع توزیع مطالعاتی در منطقه دارد.

اصول حفاظت و مدیریت آب‌های مشترک در سطح بین‌االملل

محمدرضا حق شناس

بهداشت عمومی آب های مشترک در حفظ سلامت انسان به عنوان «بزه دیده انسانی» و سلامت محیط زیست و منابع طبیعی به عنوان «بزه دیده سبز» (بزه دیده خاموش) به خاطر ماهیت فراجغرافیایی و عدم انحصار آثار و عوارض نقض آن در قلمرو یک دولت خاص اهمیت ویژه ای در حقوق بین الملل عمومی دارد. لذا حمایت از آسیب دیدگان نقض بهداشت عمومی آب های مشترک توسط نهادهای بین المللی و دولت های عضو جامعه جهانی ضروری است. سیاست حمایتی، شاخه ای از سیاستگذاری عمومی است که «حمایت های قانونی مختلف از آسیب دیدگان نقض هنجارها و مقررات با سیاست های منسجم و استفاده از اصول راهبر» را هدف اصلی خویش قرار می دهد. این اصول، مجموعه آموزه ها و راهبردهای منسجمی هستند که خط مشی و سیاست های کلان و به تبع آن کیفیت وضع قوانین و مقررات اجرایی را تعیین می کند و همانند سنجه ای کیفی امکان پایش قوانین و مقررات را فراهم می سازد. پژوهش حاضر مطالعۀ مروری است که اصول سیاست حمایتی حفاظت و مدیریت بهداشت آب های مشترک را در معاهدات و رویه های قضایی بین المللی بررسی کرده است. اصولی که در این منابع مطرح شده اند در سه دسته «عدالت محور»، «همکاری محور» و «انصاف محور» قابل طبقه بندی هستند. این اصول می توانند در سیاست حمایتی حقوق بهداشت آب ایران استفاده شوند.

تأثیر تغییر کاربری اراضی بر برخی ویژگی‌های میکرومورفولوژیکی خاک در حوضه آبخیز رکعت در شرق استان خوزستان

سعید حجتی

این مطالعه با هدف بررسی اثر تغییر کاربری اراضی (جنگل و مرتع طبیعی به کشاورزی) بر برخی شاخص های میکرومورفولوژیکی کیفیت خاک در بخشی از حوزه آبخیز رکعت در شرق استان خوزستان انجام شد. نمونه های دست نخورده خاک از لایه های 15-0 و 30-15 سانتی متری کاربری های مزبور تهیه و ساختمان میکروسکوپی، نوع و فراوانی حفرات، ویژگی های اکسید و احیائی، فراوانی مواد هومیکی در این اراضی مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که در کاربری جنگل طبیعی غالب حفرات از نوع آرایشی و ماکروپور بوده درحالی که در تغییر کاربری از جنگل به کشاورزی این حفرات از توسعۀ کمتری برخوردار هستند. در کاربری مرتع طبیعی حفرات عمدتاً از نوع آرایشی، کانال و ماکروپور بوده اما پس از تغییر کاربری از مرتع به کشاورزی حفرات بیشتر از نوع وگی مشاهده شد. نتایج همچنین نشان داد که کاربری جنگل طبیعی و پس از آن مرتع طبیعی به ترتیب با 73/27 و 18/22 درصد فراوانی حفرات بیشتری را در مقایسه با کاربری های چنگل به کشاورزی (01/19) و مرتع به کشاورزی (62/18) دارا هستند. در هر دو کاربری جنگل طبیعی و مرتع طبیعی انواع گرهک های اکسیدی، پوشش ها، پوشش های زیرسطحی و در امتداد سطح آهن و منگنز به میزان قابل توجهی بیشتر از کاربری های کشاورزی بود.