علوم آب و خاک

ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر پارامترهای هواشناسی تحت سناریوهای مختلف در ایستگاه هواشناسی یزد

حسن فتحی زاد

هدف از این تحقیق بررسی روند تغییرات سالانه فراسنج های هواشناسی ایستگاه یزد شامل حداقل و حداکثر میانگین دمای روزانه و میانگین روزانه بارش (2005-1961) و همچنین میانگین سالانه پیش بینی شده این فراسنج ها در سه دوره سی ساله آینده 2040، 2070 و 2100 توسط مدل SDSM تحت سناریوهای RCP2.6، RCP4.5،RCP8.5، A2 و B2 است. در این پژوهش، با استفاده از ضریب تعیین و شاخص های MAE، R2، RMSE اقدام به ارزیابی داده های تولید شده توسط مدل SDSM در مقایسه با داده های مشاهده شده موجود در دوره پایه شده است. کمترین مقدار R2 در واسنجی و اعتبارسنجی بین میانگین مقادیر مشاهده ای و شبیه سازی شده SRES، مربوط به بارش (0/86 و 0/80 درصد) به دست آمد. در مرحله بعد از داده های اقلیمی بزرگ‎مقیاس HadCM3 تحت سناریوهای RCP2.6 مختلف برای پیش بینی دوره های آتی (2100-2010) مورد استفاده قرار گرفت. بیشترین کاهش بارش نسبت به دوره پایه مربوط به سناریوی RCP2.6 (0/35- میلی متر در روز در فوریه)، بیشترین افزایش دمای حداکثر نسبت به دوره پایه، در دوره 2100 مربوط به سناریوی RCP8.5 (9/71 درجه سانتی گراد در ماه اوت) و بیشترین افزایش دمای حداقل نسبت به دوره پایه، در دوره 2100 مربوط به سناریوی RCP8.5 (10/54 درجه سانتی گراد در ماه اوت) است. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش دما در تمام ماه ها و فصول سال و کاهش بارندگی در اکثر آنها است که این مسئله مؤید این مطلب است که در منطقه مورد مطالعه، اقلیم در حال تغییر است.

استفاده از بیوچار و تیمارهای معدنی برای اصلاح ویژگی‌های شیمیایی یک خاک شور و سدیمی

یاسر صفری

در پژوهش حاضر، امکان اصلاح برخی ویژگی های شیمیایی یک خاک شور و سدیمی طی افزودن سطح پنج درصد وزنی بقایای یونجه و دو نوع بیوچار تولید شده از باگاس نیشکر و پوست گردو به صورت مستقل و همزمان با گچ، سولفات آلومینیم و مخلوط این دو بررسی شد. این پژوهش در سه تکرار در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی به صورت گلدانی انجام شد. نمونه های خاک پس از اعمال تیمارها به مدت چهار ماه در رطوبت ظرفیت مزرعه خوابانیده و برخی از مهم ترین ویژگی های شیمیایی خاک اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بقایای یونجه بیشترین کارایی را در کاهش پ هاش خاک داشته و کاربرد مخلوط این نوع بقایا با گچ مقدار پ هاش خاک را از 13/9 در تیمار شاهد به 24/7 کاهش داد. تیمارهای گچ، سولفات آلومینیم و مخلوط این دو با افزایش غلظت یون هایی از جمله کلسیم و سولفات موجب افزایش غلظت الکترولیت خاک و درنتیجه افزایش قابلیت هدایت الکتریکی تا حدود سه برابر بیشتر از تیمار شاهد شدند. تیمارهای مورد استفاده با جایگزینی برخی یون ها به جای سدیم تبادلی موجب افزایش غلظت سدیم محلول و درنتیجه بالا رفتن نسبت جذب سدیم خاک شدند. بیشترین افزایش نسبت جذب سدیم را کاربرد همزمان بیوچار پوست گردو و گچ رقم زده و این ویژگی را از 6/22 در تیمار شاهد تا 3/54 افزایش داد. آزادسازی پتاسیم از تیمارهای آلی و بهبود شرایط عمومی خاک در پی افزودن تیمارهای شیمیایی موجب افزایش پتاسیم تبادلی خاک شد؛ درحالی که افزایش فسفر قابل دسترس خاک کمتر تحت تأثیر کاربرد تیمارهای شیمیایی قرار گرفت. در مجموع، به نظر می رسد که اثرات اصلاحی تیمارهای آلی و معدنی مورد استفاده تکمیل کننده یکدیگر هستند و از این رو، کاربرد همزمان آنها نه تنها ویژگی های نامطلوب شیمیایی خاک های شور و سدیمی را بهبود می دهد، بلکه افزایش کیفیت حاصلخیزی این خاک ها را نیز رقم می زند.

ارزیابی ریسک اکولوژیک پسماندهای حفاری تونل آزادراه تهران- شمال بر رودخانه چالوس

عزیر عابسی

مواد حفاری شده از تونل آزادراه تهران- شمال که طبق برآورد مهندسان پروژه بالغ بر 5/2 میلیون متر مکعب است، متأسفانه از ابتدا در فضای باز در کنار رودخانه و بدون درنظر گرفتن ضوابط زیست محیطی دپو شده است. طی سال های اخیر عواملی همچون هوازدگی و شسته شدن مواد حفاری شده توسط بارش و تخلیه زه آب تونل به محیط، باعث آلودگی و کاهش کیفیت آب رودخانه چالوس شده است. در تحقیق حاضر ریسک اکولوژیک ورود آلاینده های معدنی از مواد حفاری شده به این رودخانه مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق از مواد حفاری شده و رسوبات 5 نقطه رودخانه و حاشیه آن در طول یک سال نمونه برداری شده است. از میان آلاینده های موجود نیکل، کادمیوم و مس مورد بررسی قرار گرفته است. قرائت نمونه ها نشان می دهد که تقریباً 15 درصد از نمونه ها دارای آلودگی زیاد، 60 درصد فاقد آلودگی و 25 درصد از نمونه ها دارای آلودگی متوسط هستند. همچنین تمامی نمونه ها دارای ریسک اکولوژیکی با خطر کم تا متوسط برآورد شده اند.

آبشستگی موضعی در آرایش تک ستونی گروه‌‌‌ پایه‌های‌ پل

سعید گوهری

با افزایش پهنای پل ها، برای تحمل بار سازه پل عموماً از گروه پایه به جای تک پایه استفاده می شود و به صورت مخصوص گروه پایه متشکل از یک ستون پایه ها برای نگهداری عرشه پل کاربرد فراوانی دارند. در این مطالعه، آبشستگی موضعی در گروه پایه های تک ستونی متشکل از چهار ردیف پایه با فاصله متفاوت بین پایه ها در شرایط آب زلال و برای دو دبی جریان 20 و 35 لیتر بر ثانیه (اثر افزایش عمق جریان در شدت جریان مشابه) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش عمق جریان نه تنها عمق آبشستگی افزایش می یابد بلکه وسعت عرضی گودال آبشستگی نیز افزایش چشمگیری داشته است. علاوه بر این، بررسی اثرات عمق نسبی جریان بر میزان آبشستگی نمایانگر ضرورت اصلاح معیار جریان عمیق گزارش شده در منابع است. نتایج آزمایش های گروه های پایه نشان دهنده تأثیر قابل توجه فاصله بین پایه ها بر آبشستگی موضعی است. افزایش فاصله بین پایه ها به کاهش اثرات متقابل گردابه های نعل اسبی و برخاستگی می انجامد و این امر سبب کاهش عمق آبشستگی و رویت گودال های آبشستگی در اطراف هر پایه به صورت تقریباً مجزا می شود. در پایان، نتایج با مدل های جامع متداول مقایسه شد. یافته های این پژوهش در انتخاب و جانمایی مناسب روش های کنترل آبشستگی کاربرد دارد.

بررسی شاخص‌های تنش خشکی در کم آبیاری سطحی ذرت

نادر سلامتی

به منظور مطالعه و ارزیابی شاخص های تنش خشکی در روش آبیاری سطحی به روش جویچه ای بر عملکرد، اجزای عملکرد دانه ذرت و کارایی مصرف آب آزمایشی طی دو سال (94 -1393) در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بهبهان اجرا شد. آزمایش به صورت کرت های یک بار خـــــرد شده در قالب بلـوک های کامل تصادفی با 4 تکــرار اجرا شد. آبیاری در 2 سطح (آبیاری پس از 100 و 200 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A) به عنوان فاکتور اصلی و رقم در 6 سطح به عنوان فاکتور فرعی مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقایسه میانگین کارایی مصرف آب در اثرات متقابل آبیاری و رقم نشان داد تیمار 100 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A و ارقام V4 (PH1)، V5 (PH3) و V2 (S.C Mobin) به ترتیب با عملکردهای 1/353، 1/299 و 1/296 کیلوگرم دانه ذرت به ازای مصرف یک مترمکعب آب، به صورت مشترک در رتبه اول و جایگاه برتر قرار گرفتند. میانگین آب مصرفی در سال 1393 در تیمارهای 100 و 200 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A به ترتیب 521/2 و 462/4 میلی متر بود. نتایج ضریب همبستگی پیرسون نشان داد با افزایش اجزای عملکرد از جمله: تعداد دانه در ردیف و تعداد ردیف دانه، وزن هزار دانه افزایش یافت و به دلیل ضریب همبستگی بسیار معنی دار وزن هزار دانه با عملکرد دانه (8776/0 r =) به تبع آن عملکرد دانه نیز افزایش یافت. بیشترین مقادیر شاخص های SSI، STI، MP، TOL، GMP HM و YI در رقم V4 (PH1) محاسبه شد. بیشتر بودن مقادیر شاخص های فوق در رقم V4 (PH1) نسبت به دیگر ارقام موجب شد تا این تیمار، برتر معرفی شود. روند کاهشی عملکرد ذرت که با اعمال تنش کم آبی اتفاق افتاد، قطعاً موجب افزایش مقادیر شاخص های SSI، STI، MP، TOL، GMP، HM و YI شد و برعکس کاهش عملکرد ذرت موجب تغییرات صعودی در شاخص YSI شد.

مقایسه روش‌های درون‌یابی به‌منظور پهنه‌بندی میزان فرسایش بادی با مدل USEPA

داود نامدار خجسته

فرسایش بادی یکی از مشکلات زیست محیطی در کشور به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک کشور است. طی سالیان اخیر روش ها و مدل های مختلفی برای برآورد و پهنه بندی میزان فرسایش بادی ارائه شده است. یکی از مدل های معتبر تخمین میزان فرسایش بادی روش USEPA است. هدف از این مطالعه ارزیابی کمی میزان فرسایش بادی با مدل ذکر شده و مقایسه روش های مختلف درون یابی برای تهیه نقشه فرسایش خاک با دقت بالا است. برای این هدف از منطقه مورد مطالعه 50 نمونه از عمق 30-0 برداشت شد. پس از آنالیزهای خصوصیات فیزیکی خاک از جمله توزیع اندازه ذرات اولیه و ثانویه، پارامترهای اقلیمی از جمله میزان تبخیر و تعرق، میزان بارندگی، سرعت باد و همچنین با توجه به ویژگی های پوشش گیاهی و توپوگرافی منطقه، میزان فرسایش Q، Q30 و Q50 برآورد شد. برای تهیه نقشه فرسایش روش های درون یابی از جمله کریجینگ معمولی و عام، IDW، LPI و RBF با هم مقایسه شدند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار فرسایش شاخص Q50 با میزان 39 تن در هکتار در سال است. کمترین و بیشترین میزان فرسایش ذرات در شاخص Q30 به ترتیب 0/060 و 2/694 تن در هکتار در سال برای شاخص Q به ترتیب 0/009 و 0/055 تن در هکتار در سال است. نتایج همچنین نشان داد که روش IDW برای پارامتر Q50 با مقادیر کمترین میزان خطا (RMSE) 3/94 و میانگین خطای مطلق (MAE) با مقدار 1/89 بهترین عملکرد را بین مدل های مورد بررسی داشت. در رابطه با شاخص Q مدل LPI با کمترین میزان خطا (0/0086) و کمترین خطای مطلق (0/0021) بهترین عملکرد را داشت.

بررسی آزمایشگاهی تأثیر دبی جریان بر میزان آبشستگی اطراف گروه پایه‌های پل زبر در حضور گودال برداشت مصالح رودخانه‌ای

رسول دانشفراز

آبشستگی اطراف پایه های پل از عوامل اصلی خرابی پل بوده و برداشت مصالح رودخانه ای، ممکن است سبب تشدید این پدیده شود. تحقیق حاضر به بررسی جامع آبشستگی اطراف گروه پایه های پل در حضور گودال برداشت مصالح در دبی های مختلف پرداخته است. زبر کردن سطح پایه پل توسط شن در مقایسه گروه پایه های ساده نشان داد که اعمال زبری سبب کاهش عمق آبشستگی، کاهش نرخ تغییرات عمق آبشستگی و افزایش زمان تعادل می شود. نتایج نشان داد که کاهش عمق آبشستگی در گروه پایه های پایین دست بیشتر از بالادست بود. همچنین در دبی پایین، وجود گودال برداشت مصالح تأثیر بیشتری بر میزان تفاوت وسعت آبشستگی در اطراف گروه پایه های بالادست با پایین دست گذاشته و با افزایش دبی این تفاوت کمرنگ تر شد. نتایج آزمایش های مدل زبر نشان داد که با افزایش دبی، آبشستگی موضعی بیشتر شده و پروفیل بستر در تراز پایین تری قرار می گیرد. در حالت کلی آبشستگی گروه پایه های پایین دست گودال بیشتر از بالادست گودال بوده و نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر مناسب بودن اعمال زبری شن برای کاهش آبشستگی است.

تأثیر لجن فاضلاب بر رشد و برخی عناصر غذایی سه ژنوتیپ کینوا در یک خاک آهکی و شور

سمیه قاسمی

امروزه استفاده از پـسماندهـای آلـی بـه عنـوان کـود بـرای بهبـود خــصوصیات فیزیکــی، شــیمیایی و بیولوژیــک خــاک رایج شده است. در این تحقیق به منظور بررسی تأثیر لجن فاضلاب بر رشد و غلظت کلروفیل، نیتروژن، فسفر و پتاسیم در گیاه کینوا، آزمایشی در قالب طرح کاملاً تصادفی و به صورت فاکتوریل با سه تکرار در یک خاک آهکی و با هدایت الکتریکی 13/1 دسی زیمنس بر متر، انجام شد. تیمارها شامل سه ژنوتیپ کینوا ( (Red carina ,Titicaca ,Q29 و سه سطح لجن فاضلاب (صفر، 20، 40 تن در هکتار) بودند. نتایج نشان داد، تأثیر نوع ژنوتیپ کینوا، سطوح مختلف لجن فاضلاب و اثر متقابل تیمارها بر وزن خشک ریشه، غلظت فسفر شاخساره و غلظت کلروفیل معنی دار بود. همچنین، لجن فاضلاب تأثیر معنی داری بر طول شاخساره، وزن خشک شاخساره و غلظت نیتروژن شاخساره داشت. با افزایش سطح لجن فاضلاب، به طور میانگین طول ریشه 44/7 درصد، طول شاخساره 48/8 درصد، وزن خشک شاخساره 42/0 درصد و غلظت نیتروژن شاخساره 46/6 درصد افزایش یافت. همچنین، کاربرد 40 تن بر هکتار لجن فاضلاب، باعث افزایش معنی دار غلظت کلروفیل و غلظت فسفر شاخساره ژنوتیپ های Titicaca و Q29 شد. بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه، کاربرد لجن فاضلاب می تواند از طریق بهبود تغذیه کینوا، باعث افزایش رشد این گیاه شود.

بررسی اثر روش آبیاری بر شاخص برداشت و بهره‌وری آب دو رقم گندم در شرایط استفاده از کود ازته

مهدی مکاری

استفاده بهینه از منابع آبی با توجه به شرایط اقلیمی کشور و خشکسالی های اخیر امری ضروری به نظر می رسد. یکی از راه کارهای مدیریتی مناسب، افزایش بهره وری آب در کشاورزی است. روش آبیاری و استفاده از سطوح مختلف کود نیتروژن از جمله عوامل تأثیرگذار در افزایش بهره وری آب هستند. لذا این پژوهش به منظور بررسی اثر روش آبیاری و کود نیتروژن بر شاخص برداشت و بهره وری آب دو رقم گندم، با 36 تیمار در قالب طرح آماری کاملاً تصادفی و به صورت کرت های دو بار خرد شده با سه تکرار در سال زراعی 98-97 در مزرعه پژوهشی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرستان کاشمر اجرا شد. تیمارها شامل دو روش آبیاری سطحی نواری با انتهای بسته و قطره ای به عنوان کرت های اصلی، سه سطح کود نیتروژن (از منبع اوره) شامل صفر، 50 و 100 کیلوگرم در هکتار به عنوان کرت های فرعی و دو رقم گندم پیشگام و سیروان به عنوان کرت های فرعی فرعی بودند. نتایج نشان داد که با تغییر روش آبیاری از نواری به قطره ای عملکرد دانه، شاخص برداشت و بهره وری آب به طور معنی داری افزایش یافت. نتایج همچنین نشان داد که عملکرد دانه و اجزای آن، شاخص برداشت و بهره وری آب در سطوح کودی 50 و 100 کیلوگرم در هکتار با هم تفاوت معنی داری نداشتند. از طرفی عملکرد دانه و اجزای آن، شاخص برداشت و بهره وری آب در رقم سیروان در مقایسه با رقم پیشگام به طور معنی داری بیشتر بودند (0/01 < P). با توجه به نتایج به دست آمده در این پژوهش می توان روش آبیاری قطره ای، سطح کودی 50 کیلوگرم در هکتار و رقم سیروان را برای منطقه خشک کاشمر پیشنهاد کرد.

بهینه‌سازی بهره‌برداری از سد مخزنی با استفاده از الگوریتم‌های گرگ ‌خاکستری، جستجوی کلاغ و نهنگ بر اساس حل مدل برنامه‌ریزی غیرخطی

امیرپویا صراف

بهینه سازی استفاده از منابع آب به ویژه در بخش کشاورزی که بیشترین سهم را در استحصال منابع آب دارد از اهمیت زیادی برخوردار است. لذا در این پژوهش ضمن معرفی الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری، جستجوی کلاغ و نهنگ، عملکرد آنها در بهره برداری بهینه از سیستم تک مخزنه سد گلستان با هدف تأمین نیاز آبی اراضی پایین دست، بر اساس شاخص های اطمینان پذیری، برگشت پذیری و آسیب پذیری مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا تابع هدف به صورت کمینه سازی کل کمبود طی دوره بهره برداری تعریف و محدودیت های معادله پیوستگی، حجم سرریز، حجم ذخیره و حجم رهاسازی از مخزن بر تابع هدف مسئله اعمال شد. سپس نتایج با پاسخ بهینه مطلق بر اساس روش برنامه ریزی غیرخطی حاصل از نرم افزار GAMS مقایسه شد و درنهایت بر اساس توسعه مدل تصمیم گیری چندمعیاره رتبه بندی الگوریتم ها از لحاظ عملکرد صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که الگوریتم گرگ خاکستری در بهینه سازی تابع هدف بهتر از سایر الگوریتم ها عمل می کند به گونه ای که میانگین پاسخ ها در الگوریتم های گرگ خاکستری، جستجوی کلاغ و نهنگ به ترتیب 92، 84 و 67 درصد پاسخ بهینه مطلق است به علاوه، الگوریتم گرگ خاکستری در کلیه شاخص ها از عملکرد مناسب تری نسبت به الگوریتم های جستجوی کلاغ و نهنگ برخوردار است. همچنین ضریب تغییرات پاسخ های به دست آمده توسط الگوریتم گرگ خاکستری نسبت به الگوریتم های جستجوی کلاغ و نهنگ به ترتیب به میزان 2 و 1/43 برابر کوچک تر است. درنهایت نتایج حاصل از مدل تصمیم گیری چندمعیاره مشخص کرد که الگوریتم گرگ خاکستری دارای رتبه نخست نسبت به دو الگوریتم دیگر مورد بررسی در حل مسئله بهره برداری بهینه از مخزن سد گلستان است.

ارزیابی نقش شاخص‌های کمی و کیفی دشت و آبخوان در مکان‌یابی بهینه حوضچه‌های تغذیه مصنوعی (مطالعه موردی دشت خانمیرزا، استان چهارمحال‌ بختیاری)

سید سجاد مهدی زاده محلی

دشت خانمیرزا در استان چهارمحال‏ و بختیاری یکی از دشت ‏های حاصلخیز کشور است که در آن کشاورزی رونق بسیاری دارد. اما کمبود بارش طی سالیان اخیر و برداشت بی‏رویه از چاه ‏های موجود در منطقه، باعث کاهش سطح آب در چاه ‏های برداشتی و حتی پدیده فرونشست زمین شده است. ازسوی دیگر استفاده زیاد از کودهای شیمیایی به‏ خصوص کودهای نیتراته و کاهش حجم آب در آبخوان ‏ها، باعث افزایش میزان املاح و مواد شیمیایی در آب زیرزمینی آن دشت شده است. بنابراین اهمیت ایجاد حوضچه ‏های تغذیه مصنوعی به عنوان یکی از راهکارهای احیای آبخوان در این دشت بیش از پیش آشکار می شود. در این مطالعه، برای شناسایی مکان ‏های مناسب ساخت حوضچه تغذیه، 12 عامل تأثیرگذار در انتخاب محل احداث حوضچه های تغذیه مصنوعی شناسایی و وزن آنها نسبت به یکدیگر با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) مشخص شده است. در ادامه با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، تمامی لایه ‏های تولید شده روی هم قرار داده شده و مکان ‏های مناسب و اولویت‏دار شناسایی شده‏اند. ویژگی مکان‏ های بهینه شناسایی شده در این پژوهش در راستای استفاده از پساب کشاورزی است. مطابق با یافته‏ های این تحقیق از میان تمامی عوامل، افت تراز آب زیرزمینی بیشترین وزن (40 درصد) و شیب زمین با توجه به وجود شاخص نزدیکی به آبراهه های موجود به عنوان یک معیار مستقل کمترین وزن را به خود اختصاص داده و مکان هایی با وسعت حدود 18 کیلومتر مربع واقع در نواحی شمالی و شمال غربی دشت خانمیرزا در اولویت احداث حوضچه تغذیه قرار خواهند داشت.

ارزیابی تأثیر شکل هندسی پایۀ پل روی عمق آبشستگی با استفاده از الگوریتم پشتیبان بردار ماشین

مهدی فولادی پناه

پیش بینی عمق آبشستگی موضعی به عنوان پدیده ای پویا و غیرخطی با استفاده از روش هایی با توانایی پیش بینی مناسب همواره مورد توجه پژوهشگران بوده اند. از عوامل مؤثر در اندازۀ حفرۀ آبشستگی، شکل هندسی پایه های پل است. در این پژوهش با استفاده از الگوریتم پشتیبان بردار ماشین و بر مبنای 395 دادۀ صحرایی سازمان زمین شناسی آمریکا و فروهلیچ (1988) در قالب دو سناریو، مقدار عمق آبشستگی سه پایۀ پل استوانه ای، نوک تیز و مستطیلی بر اساس ترکیب های مختلف پارامترهای بی بعد: زاویۀ حملۀ آب (α)، عدد فرود (Fr)، نسبت طول به عرض پایه (ِb / L) ( و نسبت قطر متوسط ذرات رسوبی به عرض پایه (ِb / 50 D) پیش بینی شدند. نتایج پژوهش ضمن تأیید عملکرد قابل قبول الگوریتم SVM برای همۀ پایه ها در هر دو سناریو نشان داد در سناریوی اول و دوم بهینه ترین عملکرد مربوط به پایۀ مستطیلی به ترتیب با ضریب همبستگی 0/8702 و 0/8838 و مقدار بیشینۀ Ds(DDR) با مقادیر 0/854 و 1/229 در فرایند تست الگوریتم بودند. همچنین تأثیر مثبت افزایش تعداد داده ها روی عملکرد الگوریتم SVM با افزایش شاخص های ارزیابی تأیید شد. مقایسۀ نتایج نشان داد الگوریتم SVM مقادیر آبشستگی را بیشتر از مقدار مشاهداتی با خطای مطلق بین 11 تا 35 درصد برآورد کرده است.

نقش کرم‌های خاکی (ایزینیا فتیدا) در فراهمی زیستی خاک‌های آلوده به فلزات سنگین

قاسم رحیمی

کرم های خاکی موجودات زنده مفید خاک هستند که به طور معمول در مطالعات زیست محیطی و سمیت شناسی زیستی استفاده می شوند. از این رو مطالعه حاضر با هدف نقش کرم های خاکی ایزینیا فتیدا در فراهمی زیستی فلزات روی و مس خاک های آلوده انجام شد. بدین منظور این تحقیق روی یک خاک آلوده که از معدن آهنگران در 26 کیلومتری شهرستان ملایر و زمین های اطراف آن نمونه برداری شده بود، انجام شد. در این مطالعه 12 عدد کرم خاکی با میانگین وزن 0/3 تا 0/6 گرم برای هر نمونه خاک انتخاب شدند. کرم ها به مدت 42 روز در معرض خاک آلوده به فلز قرار گرفتند. بعد از زمان مورد آزمایش غلظت فلز روی (Zn) و مس (Cu) در بخش های مختلف خاک اندازه گیری شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که کود گاوی، پورۀ هویج و ورمی کمپوست به ترتیب باعث کاهش معنی دار (در سطح 5 درصد) 62/2، 80 و 65/2 میلی گرم بر کیلوگرم غلظت فلز روی در بخش کربناته نسبت به تیمار شاهد شد. کرم های خاکی به طور معنی داری باعث افزایش فلز روی (81/45 میلی گرم بر کیلوگرم) در بخش کربناته شد. از طرفی افزایش معنی داری در مقدار مس تبادلی با اضافه کردن کود آلی همراه با کرم خاکی نسبت به نمونۀ شاهد دیده شد که این افزایش در تیمار ورمی کمپوست (1/27میلی گرم بر کیلوگرم) و پورۀ هویج (1/32 میلی گرم بر کیلوگرم) نسبت به شاهد در سطح 1 درصد معنی دار شد.

تلفیق مدل‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره مکانی در ارزیابی سناریوهای تخصیص آب

کیومرث ابراهیمی

در تعیین تخصیص منابع آب، ابتدا، وضعیت محتمل منابع و مصارف حوضه آبریز سناریوسازی می شود سپس، این سناریوها در چارچوب مدیریت بهم پیوسته منابع آب بر اساس اثرات مکانی از دید شاخص های توسعه پایدار ارزیابی شده و سناریوی برتر ملاک تخصیص آب قرار می گیرد. در این ارزیابی ها، وجود همزمان توزیع مکانی اثرات تخصیص آب و اندرکنش های آن در ماتریس تصمیم، دو ویژگی کلیدی هستند که اغلب در فرایند ارزیابی سناریوها مورد توجه واقع نمی شوند. در تحقیق حاضر، به منظور اعمال دو ویژگی فوق، دو روش ارزیابی چندمعیاره مکانی تلفیق شده و در فرایند ارزیابی سناریوهای تخصیص آب حوضه ارس به کار گرفته شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل سازی توزیع مکانی اثرات سناریوهای تخصیص آب و اندرکنش های مکانی آنها از طریق روش های ارزیابی ساده، امکان پذیر نیست. ساده سازی و صرف نظر کردن دو ویژگی کلیدی فوق در فرایند ارزیابی سناریوها، می تواند عدم قطعیت قابل توجه بر نتایج رتبه بندی ها با ضریب اسپیرمن 0/1- تحمیل کند. در تحقیق حاضر با به کارگیری رویکرد تصمیم گیری چندمعیاره مکانی- تلفیقی و اعمال توأم دو ویژگی کلیدی فوق، سناریوی چهارم حائز رتبه برتر شد. رویکرد ارزیابی چندمعیاره مکانی- تلفیقی پیشنهادی در مقایسه با مدل های ساده، نتایج رتبه بندی متفاوت تر و دقیق تر با ضریب همبستگی 5/0، 6/0 و 7/0 ارائه کرد.

شناسایی و بررسی تغییرات سطح زیر کشت محصولات زراعی روستای حسین‌آباد میش‌مست با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای

حمیده صدوقی

شناسایی و بررسی تغییرات سطح زیر کشت انواع محصولات برای مدیریت عرضه تولیدات زراعی ضروری است. در این پژوهش، به منظور شناسایی و بررسی تغییرات سطح زیر کشت محصولات زراعی عمده منطقه حسین آباد میش مست در استان قم از تصاویر سری زمانی سنجنده های OLI و ETM+ ماهواره لندست 8 و 7 با توجه به تقویم زراعی این منطقه استفاده شد. با بهره گیری از شاخص پوشش گیاهی (NDVI) در الگوریتم درخت تصمیم گیری، حد آستانه های این شاخص متناسب با محصولات زراعی عمده این منطقه تنظیم و سپس نقشه الگوی کشت محصولات تهیه شد. برای ارزیابی نتایج از آمار جهاد کشاورزی استان طی سال های زراعی 2005، 2009 ، 2014 و 2019 استفاده شد. نتایج نشان داد که با استفاده از حد آستانه شاخص NDVI محصولات زراعی در این منطقه در سال 2005 شامل گندم و جو و یونجه بوده و مساحت های آنها در مقایسه با آمار جهاد کشاورزی به ترتیب خطایی برابر با 17/1 و 6/1 درصد داشت و در سال 2009 گندم و جو، یونجه و ذرت خطایی برابر با 0/5، 9/6 و 0/1 درصد داشت. در سال 2014 نیز محصولات زراعی گندم و جو، یونجه، ذرت و صیفی جات خطایی برابر با 4/9 ، 0/4، 11/4 و 2/4 درصد و همین محصولات در سال 2019 خطایی برابر با 0/04، 11/6، 1/4 و 17/5 درصد داشت که خطا معنادار نبوده و طبق نتایج، کارایی مناسب شاخص NDVI در برآورد سطح زیر کشت محصولات با توجه به فنولوژی آنها مشخص شد. همچنین در سال 2009 و 2014، ذرت و صیفی جات به محصولات زراعی این منطقه اضافه شد و سطح زیر کشت محصولات در سال 2019 نسبت به سال 2014 افزایش یافت.

ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر جریان ورودی به سد زاینده‌رود

مهدی سرائی تبریزی

در پژوهش حاضر، توسعۀ مدل هیدرولوژیکی SWAT در بالادست سد زاینده رود برای ارزیابی جریان ورودی به این سد شده است. بر این اساس پس از وارد کردن اطلاعات هواشناسی و هیدرومتری منطقه، شبیه سازی رواناب انجام گرفت. ایستگاه های هیدرومتری قلعه شاهرخ با توجه به حجم بالای ورودی به سد زاینده رود به عنوان ایستگاه مبنا برای واسنجی و اعتبارسنجی در طول دوره آماری 1990 تا 2015 انتخاب شد. پس از شبیه سازی هیدرولوژیکی و صحت نتایج، پیش بینی وضعیت اقلیمی با استفاده از مدل پنجم تغییر اقلیم برای سناریوهای RCP انجام گرفت. طبق پیش بینی انجام گرفته با استفاده از مدل های تغییر اقلیم، در همه مدل ها میزان دما افزایش داشته و بیشترین میزان افزایش تحت سناریوی اقلیمی RCP 8.5 اتفاق خواهد افتاد. پس از ارزیابی تغییر اقلیم در سناریوهای مختلف انتشار، شبیه سازی میزان رواناب حوضه در مدل SWAT انجام گرفت. نتایج شبیه سازی میزان رواناب در حوضه آبریز نشان داد که اگر چه میزان بارش در منطقه افزایش داشته اما افزایش میزان دما اثر بیشتری داشته و باعث کاهش میزان رواناب در حوزه شده است. بر این اساس با استفاده از نتایج تغییر اقلیم شبیه سازی هیدرولوژیکی با استفاده از مدل SWAT انجام گرفت. نتایج تغییر اقلیم نشان داد که اثر سناریوهای انتشار در منطقه متفاوت بوده و باعث افزایش دما و بارش می شوند. بیشترین میزان افزایش در سناریوی RCP8.5 مشاهده شد که با ذات این سناریوی انتشار که بیشترین میزان انتشار گازهای گلخانه ای و دی اکسیدکربن است نیز مطابقت داشت. سپس ارزیابی مدل هیدرولوژیکی انجام و نتایج نشان داد که اگرچه میزان بارش در منطقه افزایش داشته است اما افزایش دما در این حوضه اثر و کارایی بیشتری در کاهش میزان رواناب داشته است.

تأثیر اقلیم و تکامل خاک بر مقدار و توزیع شکل‌های شیمیایی عناصر غذایی کم‌مصرف آهن، مس، روی و منگنز در سری‌های غالب خاک‌های استان کهگیلویه و بویراحمد

سیروس شاکری

تعیین و شناخت توزیع نسبی هر یک از شکل های شیمیایی عناصر و ارتباط آنها با خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و کانی های رسی خاک می تواند پژوهشگران را برای دستیابی به مدیریت پایدار کشاورزی کمک کند. تحقیق حاضر به منظور بررسی و شناخت شکل های شیمیایی عناصر کم مصرف روی، مس، آهن و منگنز در تعدادی از خاک های سطحی و زیرسطحی استان کهگیلویه و بویراحمد و ارتباط آنها با خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و کانی شناسی انجام گرفت. نتایج مطالعه حاضر نشان داد درحالی که مقدار شکل های شیمیایی تبادلی و جذب سطحی شده عناصر مورد مطالعه بسیار کم و قابل چشم پوشی بود، شکل های باقی مانده، کربناتی و آلی به ترتیب بیشترین به کمترین مقادیر از شکل های شیمیایی این عناصر را به خود اختصاص داده اند. بررسی همبستگی شکل های شیمیایی این عناصر با خصوصیات خاک نشان از وجود همبستگی مؤثر کربن آلی با شکل های شیمیایی روی و همبستگی مؤثر رس، سیلت، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربنات کلسیم با شکل های شیمیایی مس منگنز و آهن داشت. همبستگی مقادیر کمّی کانی های رسی با شکل های شیمیایی این عناصر نشان داد. مقادیر شکل های مختلف عناصر مورد مطالعه با کانی های سیلیکاتی 2:1 (به ویژه ورمی کولیت) ارتباط مستقیم دارند. بررسی مقادیر کمّی شکل های شیمیایی آهن و منگنز در خاک های دارای تکامل پروفیلی (آلفی سول و مالی سول) با آب و هوای مرطوب تر و رژیم رطوبتی زریک مقادیر بالاتری را نسبت به خاک های با تکامل پروفیلی کمتر (انتی سول و اینسپتی سول) و آب و هوای خشک تر و رژیم رطوبتی یوستیک نشان دادند. به طور کلی نتایج نشان داد، تغییرات عوامل خاکسازی از جمله اقلیم، به صورت محسوسی علاوه بر مقادیر کل عناصر، بر شکل های شیمیایی عناصر غذایی کم مصرف به ویژه منگنز و آهن مؤثر بوده و می تواند در مدیریت راسته های خاکی با تکامل ضعیف تا زیاد مؤثر باشد.

ارزیابی عملکرد فیلترهای ساخته شده از منسوجات BC، PET وPP در حذف آلاینده‌های نفتی از آب

محمد شایان نژاد

منابع آبی در بسیاری از مناطق جهان محدود است و گاهی همین منابع محدود نیز با سهل انگاری روبه آلودگی و زوال می رود. یکی از عوامل آلوده کننده آب، نفت و مشتقات آن است. جذب نفت با استفاده از منسوجات یکی از راه های رایج برای جداسازی نفت از آب است. در این پژوهش یک فیلتر جداکننده، به وسیله سه نوع از انواع منسوجات فنی با خواص گوناگون برای آزمایش ها ساخته شد. آزمایش ها با استفاده از سه غلظت متفاوت 10، 20 و 30 درصد وزنی نفت انجام شد. سه نوع منسوج BC (Bicomponent)، PET (Polyethylene Terephthalate) و PP (Polypropylene) در حضور زهکش های افقی و عمودی مورد بررسی قرار گرفت. منسوج PET و PP به ترتیب از الیافی از جنس پلی استر و پلی پروپیلن تهیه شده اند و منسوج BC یک منسوج دوجزئی از هر دو لیف پلی استر و پلی پروپیلن است، که برای اولین بار استفاده شد. جریان از میان منسوجات یک جریان آشفته بود. که با استفاده از روابط جریان غیردارسی و روش بهینه سازی، ضرایب مربوط به جریان محاسبه شد. در این پژوهش ارتباط میان این ضرایب و درصد جذب نفت توسط منسوج بررسی شد. نتایج نشان داد که در غلظت های کم نفت، جذب نفت با مقدار تخلخل منسوجات و ضرایب جریان آشفته نسبت معکوس داشت، اما در غلظت های بیشتر اثر این عوامل کمتر شده و به جای آن، اثر میزان غلظت نفت و توانایی ذاتی الیاف منسوج در جذب بیشتر است. منسوج PP و PET با حضور زهکش افقی با مقدار جذب به ترتیب 95 و 91 درصدی بهترین عملکرد را داشتند.

توسعه مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی هیدرولیکی- اقتصادی طراحی آبیاری کرتی

محمود اکبری

هدف این پژوهش، توسعه یک مدل شبیه سازی- بهینه سازی هیدرولیکی- اقتصادی برای طراحی آبیاری کرتی بود. این مدل شبیه سازی هیدرولیکی (طراحی آبیاری کرتی) را با معادله بیلان حجم، شبیه سازی اقتصادی را از طریق محاسبه مجموع 4 هزینه در طول فصل و بهینه سازی را با الگوریتم فرا ابتکاری چندهدفه NSGAII انجام می دهد. به منظور برنامه نویسی، از نرم افزار برنامه نویسی MATLAB استفاده شد. برای بهینه سازی توابع هدف، از بهینه سازی تابعی، چندبعدی، ایستا، مقید، پیوسته، چندهدفه و فرا ابتکاری استفاده شد. متغیرهای تصمیم که از بین ورودی های شبیه سازی انتخاب شدند، به گونه ای محاسبه شدند که توابع هدف هیدرولیکی (کمینه سازی ترکیب خطی هفت شاخص عملکرد) و اقتصادی (کل هزینه فصل آبیاری بر اساس مجموع هزینه های آب، کارگر، آماده سازی کرت و حفر نهر) کمینه شود. برای شبیه سازی از اطلاعات یک مزرعه آزمایشی استفاده شد. پس از شبیه سازی اولیه، بهینه سازی مزرعه آزمایشی به وسیله الگوریتم فرا ابتکاری چندهدفه NSGAII با پارامترهای تنظیم شده انجام شد. بهینه سازی با استفاده از مدل پیشنهادی باعث کاهش (بهبود) توابع هدف نسبت به عملکرد اولیه شبیه سازی شد. در مجموع مدل پیشنهادی که ابزاری تخصصی برای آبیاری کرتی است، با وجود سادگی کارایی مناسبی داشت.

ارزیابی روش‌های یادگیری ماشین در نقشه‌برداری رقومی کربن آلی خاک‌های زراعی (بخشی از دشت خرم‌آباد)

حمید رضا متین فر

شناخت توزیع مکانی کربن آلی خاک یکی از ابزارهای کاربردی در تعیین استراتژی های مدیریت پایدار اراضی است. طی دو دهه اخیر استفاده از رویکردهای داده کاوی در مدل سازی مکانی کربن آلی خاک با استفاده از تکنیک های یادگیری ماشین به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است. یکی از گام های اساسی در کاربرد این روش ها، تعیین متغیرهای بهینه پیش بینی کننده کربن آلی خاک است. این مطالعه به منظور مدل سازی و نقشه برداری رقومی کربن آلی خاک سطحی با استفاده از روش های یادگیری ماشین و ویژگی های خاک شامل درصد سیلت، رس، شن، کربنات کلسیم معادل، میانگین وزنی قطر خاکدانه و اسیدیته انجام پذیرفت. بدین منظور دقت عملکرد مدل های جنگل تصادفی، کوبیست، رگرسیون حداقل مربعات جزئی، رگرسیون خطی چندمتغیره و کریجینگ معمولی برای برآورد میزان کربن آلی خاک سطحی، در 141 نمونه از عمق 30-0 سانتی متر در بخشی از اراضی کشاورزی دشت خرم آباد با مساحت 680 هکتار مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آنالیز حساسیت متغیرهای پیش ران در مدل سازی کربن آلی نشان داد که به ترتیب سه ویژگی درصد سیلت، آهک و میانگین وزنی قطر خاکدانه بیشترین تأثیر را روی تغییرپذیری مکانی کربن آلی خاک داشتند. همچنین مقایسه رویکردهای مختلف تخمین کربن آلی نشان داد که مدل جنگل تصادفی به ترتیب با مقادیر ضریب تبیین (R²) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) 0/75 و 0/25 درصد بهترین کارایی را نسبت به سایر رویکردهای مورد استفاده در منطقه مطالعاتی ارائه کرد. در مجموع مدل های با رویکرد غیرخطی صحت بالاتری نسبت به مدل های خطی در مدل سازی تغییرات مکانی کربن آلی خاک نشان دادند.