علوم آب و خاک

تکنیک‏های محاسباتی نرم در سه دهه اخیر به‌طور وسیعی در تحقیقات علمی و مسائل مهندسی مطالعه و به‌کار برده شده‏اند. هدف از این پژوهش، بررسی توانایی شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP) و عصبی- فازی (NF) در برآورد پارامتریک منحنی نگهداشت رطوبتی خاک (SWRC) با استفاده از داده‏های کشت و صنعت‏های استان خوزستان بود. آنالیز حساسیت نیز جهت انتخاب ترکیب بهینه ورودی‏ها به‌کار برده شد. در تحقیق حاضر معادله‏های ون‏گنوختن و فردلند و زینگ جهت برآورد پارامتریک SWRC استفاده شد. ویژگی‏های اندازه‏گیری شده شامل توزیع اندازه ذرات خاک، ماده آلی، چگالی ظاهری، کربنات کلسیم معادل، نسبت جذب سدیم، هدایت الکتریکی عصاره اشباع، اسیدیته خاک، میانگین وزنی قطر خاکدانه‏ها، حدود خمیری و روانی، مقاومت نفوذی، درصد رطوبت اشباع و محتوی رطوبتی در مکش‏های 33،100، 500 و 1500 کیلوپاسکال بودند. نتایج این پژوهش بر پایه شاخص‏های ارزیابی عملکرد نشان داد که هر دو مدل MLP و NF برآوردهای مناسبی از SWRC ارائه دادند در حالی‏که شبکه عصبی برآوردهای بهتری از مدل عصبی- فازی فراهم کرد. به‌عنوان مثال مقادیر آماره NMSE در برآورد Sθ، rθ، α، n و m در معادله فردلند و زینگ با استفاده از مدل‏های MLP و NF به‌ترتیب برابر (059/0، 061/0)، (154/0، 162/0)، (109/0، 117/0)، (125/0، 135/0) و (129/0، 145/0) بودند. به‌علاوه پارامترهای α و n در عمق اول و rθ و α در عمق دوم در معادله فردلند و زینگ با دقت بیشتری نسبت به معادله ون‏گنوختن برآورد شدند.

عوامل گوناگونی بر نرخ فرسایش پاشمانی تأثیر دارند که یکی از آنها میزان و نوع نمک می‌باشد. هدف از انجام این پژوهش بررسی اثر شوری و قلیائیت خاک بر قابلیت فرسایش پاشمانی در شیب‌های متفاوت بود. این پژوهش به‌صورت آزمایش فاکتوریل سه عاملی در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار با استفاده از دستگاه جام پاشمانی چندمتغیره اجرا شد. عامل اول شامل شوری و قلیائیت در چهار سطح (2=EC، 2=SAR؛ 24=EC، 15=SAR؛ 56=EC، 42=SAR و 113=EC، 47=SAR)، عامل دوم شدت بارندگی در دو سطح (5/2 و 5/3 میلی‌متر بر دقیقه) و عامل سوم شیب در دو سطح (5 و 15 درصد) بود. نتایج نشان داد که با افزایش شوری و قلیائیت میزان کربن آلی و میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها کاهش یافت. اثر سطوح گوناگون شوری و قلیایی، شیب و شدت بارندگی بر نرخ فرسایش پاشمانی بالادست، پایین‌دست و کل فرسایش پاشمانی معنی‌دار بود. هم‌چنین اثر متقابل شیب-شوری و قلیائیت، شدت بارندگی- شوری و قلیائیت و شیب-شدت بارندگی- شور و قلیائیت بر نرخ فرسایش پاشمانی بالادست، پایین‌دست و کل فرسایش پاشمانی معنی‌دار بود. بنابراین به‌نظر می‌رسد که افزایش شوری و قلیائیت همراه با کاهش کربن آلی و پایداری خاکدانه‌ها سبب افزایش امکان وقوع فرسایش پاشمانی گردید.

اندازه‌گیری کمی ریزگرد‌ها کمک شایانی در منشاء‌یابی و کنترل فرسایش بادی می‌نماید. هدف از انجام این پژوهش ارزیابی کارایی تله اصلاح شده ویلسون و کوک (MWAC)، تله رسوب‌گیر دورانی با مخروط (CDSC)، تله رسوب‌گیر دورانی بدون مخروط (CDS) و تله رسوب‌گیر تیله‌ای (MDCO) در مقایسه با نمونه‌گیر BSNE در سرعت‌های گوناگون با اندازه ذرات متفاوت بود. بدین منظور نمونه‌گیر‌های MWAC،BSNE وMDCO شبیه‌سازی و دو تله رسوب‌گیر دورانی با مخروط (CDSC) و بدون مخروط (CDS) طراحی و ساخته شده است. کارایی نسبی نمونه‌گیرهای MWAC، MDCO وCDS ، CDSC در سرعت‌های7-2 متر بر ثانیه و با ذراتی به قطر 50D، 80، 137 و 260 میکرومتر در آزمایشگاه با استفاده از تونل باد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کارایی نسبی تله رسوب‌گیرCDSC نسبت به تله‌های رسوب‌گیرCDS، MWAC و MDCO در سرعت‌های 2-7 متر بر ثانیه بیشتر بود. کارایی CDSC و CDS با افزایش سرعت باد متغیر بود درحالی‌که، کارایی تله‌های رسوب‌گیرMWAC و MDCO ثابت بود. همچنین با افزایش اندازه ذرات از 80 به 260 میکرومتر، کارایی نسبی تله‌های رسوب‌گیرCDSC ، CDS، MWAC، MDCO به‌ترتیب بین 8/0، 48/0، 18/2، 58/0 برابر متغیر بود.

فرسایش پاشمانی از اشکال اصلی و مهم فرسایش آبی است که بستر را برای ایجاد سایر اشکال فرسایش فراهم می‌کند. هدف از این مطالعه مدل‌سازی فرسایش پاشمانی در بخشی از حوضه آبخیز کارون شمالی از طریق روش استنتاج فازی می‌باشد. عمده کاربری اراضی منطقه به‌صورت کشت آبی، کشت دیم، مرتع و مرتع تخریب شده می‌باشد. ویژگی‌های خاک شامل ماده آلی، آهک، مقاومت برشی سطحی، توزیع اندازه ذرات، میانگین وزنی قطر خاکدانه و فرسایش پاشمانی خاک در چهار حالت شیب (S: ٪) و شدت بارندگی (RI: ¹mm.h^-) به‌ترتیب 50-5، 50-15، 80- 5، 80- 15، توسط دستگاه پاشمانی چند متغیره (MSS) در 80 نقطه اندازه‌گیری شد. مدل‌سازی براساس روش موسوم به قانون ترکیبی استنتاج با پنج روش در انتخاب عملگرها صورت گرفت. کارایی این پنج روش با استفاده از شاخص میانگین مربعات خطا بین مقادیر اندازه‌گیری شده و برآورد شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر 5 روش کارایی مناسبی در تخمین فرسایش پاشمانی دارند. همچنین فرسایش پاشمانی به‌وسیله پارامترهای شیب، شدت بارندگی، میانگین وزنی قطر خاکدانه، مقاومت برشی سطحی، شن ریز و سیلت درشت به‌خوبی و با دقت زیاد برآورد می‌شود.

هدف از این پژوهش بررسی مزرعه ­ای اثر کاربرد نفت سفید بر جذب عناصر سنگین در برخی از سبزی‌ها در استان خوزستان است. بدین‌منظور آزمایشی در پاییز و زمستان سال 1392، به‌صورت آشیان ه­ای در قالب طرح کاملاً تصادفی با عامل­ های شهرستان (شوش، دزفول و باوی)، گیاه (جعفری، شوید، گشنیز و هویج)، نوع مدیریت مزرعه (شاهد، مزرعه آلوده به نفت سفید یک و مزرعه آلوده به نفت سفید دو) در سه تکرار انجام شد. میزان غلظت برخی از عناصر سنگین قابل جذب خاک و نیز غلظت این عناصر در نمونه­ های گیاهی اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد در همه شهرستان­ ها، میانگین غلظت عناصر سنگین در خاک و گیاه مزارع آلوده به نفت سفید نسبت به نمونه شاهد بیشتر بود. همچنین بیشترین و کمترین میزان غلظت عناصر سنگین کادمیم و سرب خاک و گیاه به‌ترتیب در شهرستان باوی (29/ 14 و 46/40 میلی­گرم بر کیلو­گرم و 99/11 میلی­گرم بر کیلو­گرم در شوید و 53/35 در گیاه گشنیز) و شوش (33/9 و 36/30 میلی‌گرم بر کیلو­گرم و 01/8 و 54/23 میلی­گرم برکیلو­گرم در هویج) حاصل شد. ولی بیشترین و کمترین میزان عناصر روی و مس در خاک و گیاه به‌ترتیب در شهرستان دزفول (08/109 و 71/47 میلی­گرم بر کیلو­گرم  و 33/86 و 57/38 میلی­گرم برکیلو­گرم در شوید) و باوی (75/34 و 30/22 میلی­ گرم بر کیلو­گرم و 44/28 و 96/16 میلی­گرم برکیلو­گرم در هویج) به‌دست آمد. با توجه به یافته­ های این پژوهش می­ توان نتیجه گرفت که کاربرد نفت سفید در مزارع سبزی باعث افزایش جذب کادمیم، سرب و مس بیش از حد مجاز در سبزی‌ها شده است و خطر انتقال آلاینده ­های مذکور به زنجیره غذایی را در پی دارد.