علوم آب و خاک

---

روش‌های بسیاری برای بررسی سیلاب حوزه‌های آبخیز وجود دارد، که از جمله می‌توان به تحلیل منطقه‌ای سیلاب اشاره کرد. رهیافت تحلیل منطقه‌ای سیلاب متکی بر ویژگی‌های فیزیکی، اقلیمی و اکولوژیک حوزه‌های آبخیز بوده، از روش‌های آماری در بررسی داده‌های مشاهداتی جریان استفاده می‌کند. این رهیافت دارای شیوه‌های متعددی است. هاسکینگ و والیس با گسترش روش گشتاور وزنی احتمال، آماره‌های گشتاور خطی را به عنوان رهیافتی جدید در تحلیل تناوب سیل حوزه‌های آبخیز ارائه نمودند. تئوری گشتاورهای خطی اساس پژوهش حاضر را تشکیل می‌دهد. در این پژوهش 27 ایستگاه هیدرومتری واقع در منطقه مرکزی ایران بررسی گردید. با استفاده از نمودار گشتاور خطی، منحنی چولگی خطی در برابر کشیدگی خطی و مناسب‌ترین توزیع‌های قابل برازش برای هر یک از ایستگاه‌های مطالعاتی تعیین شد. سپس به منظور حذف ایستگاه‌های غیر همگن، آزمون‌های همگنی مبتنی بر پارامترهای ناهماهنگی و ناهمگنی انجام گرفت و سرانجام دو ایستگاه بارز و گبرآباد به عنوان ایستگاه‌های ناهمگن شناخته شدند. در مرحله بعد، آزمون نیکویی برازش به منظور تعیین مناسب‌ترین تابع توزیع منطقه انجام، و به ترتیب توزیع‌های لجستیک تعمیم یافته، مقادیر حد تعمیم یافته، نرمال تعمیم یافته، پیرسون نوع سوم و پارتو تعمیم یافته مناسب‌ترین توزیع برای منطقه شناخته شدند. در نهایت، مقادیر تخمینی دبی با تناوب مختلف در منطقه تعیین، و پارامترهای منطقه‌ای توزیع‌های منتخب ارائه گردید.

---

پوشش کانال‌ها با هدف افزایش مقاومت دیواره‌های خاکی آنها در مقابل آب شستگی، کاهش نفوذ و سایرتلفات آب به منظور افزایش راندمان انتقال یک امر ضروری است. از آنجایی که ارزان‌ترین پوشش‌ها نیز هزینه قابل توجهی در بردارند، انتخاب نوع پوشش باید با دقت زیادی صورت گیرد و ضمن انتخاب مناسب‌ترین پوشش، باید در جهت کاهش هزینه‌ها با حفظ مشخصات و خصوصیات مهندسی تلاش شود. یکی از پوشش‌های معمول کانال‌های انتقال آب پوشش بتنی است. این پوشش به واسطه عمر متوسط بالا (در حدود 40 سال) و هزینه نگهداری پائین، از بهترین نوع پوشش‌ها به شمار می‌رود. ولی در عوض هزینه اجرای آن گران بوده و سرمایه اولیه زیادی را لازم دارد. در حال حاضر تحقیقات گسترده‌ای در سطح جهان روی انواع پوزولان‌ها و نیز دوام بتن‌های ساخته شده از پوزولان‌های مصنوعی در حال بررسی است. با توجه به سطح زیاد کشت گندم در کشور، پوزولان مورد استفاده در این تحقیق نانو (از اجزای واحد طول و مقدار آن 9-10 متر است) ذرات خاکستر غلاف گندم است. در این مطالعه خصوصیات مکانیکی بتن ساخته شده از نانو ذرات خاکستر غلاف (پوسته سلولزی دانه گندم است) گندم مورد بحث و بررسی قرار گرفت، خصوصیات مورد بررسی مقاومت فشاری، مقاومت کششی و دوام نمونه‌های بتنی در مقیاس آزمایشگاهی است. نتایج حاصل نشان داد که مقاومت فشاری و مقاومت کششی بتن با 20 درصد وزنی جایگزینی سیمان با نانو پوزولان خاکستر غلاف گندم، تفاوت معنی‌داری، از نظر آماری با بتن کنترل (بتن فاقد جایگزینی پوزولان) نداشته است (05/0>P). درصد بهینه جایگزینی نانو پوزولان،20 درصد وزنی سیمان بوده است. هم‌چنین نتایج دوام نمونه‌های بتنی نشان داد که بتن حاوی 20 درصد خاکستر غلاف گندم جایگزینی، دارای دوام بیشتری نسبت به بتن کنترل در محیط سولفات منیزیم است. خاکستر غلاف گندم با داشتن 56/90 درصد اکسید سیلیسیوم، فعالیت پوزولانی قابل ملاحظه و قابلیت انجام واکنش‌های شیمیایی با هیدروکسید کلسیم، سبب کاهش تخلخل و افزایش مقاومت در بتن شده است.

---

در این تحقیق به منظور بررسی وضعیت جریان‌های کم در حوضه آبخیز کرخه از پنج شاخص جریان کم رودخانه‌ای شامل 10،7Q، 20،7Q، 10،30Q، 3،4Q و95Q استفاده شد و آمار دبی روزانه 12 ایستگاه هیدرومتری این حوضه در طول دوره آماری سال‌های 46-1345 تا 81-1380 مورد استفاده قرار گرفت. همگنی داده‌های دبی از طریق آزمون توالی بررسی شد. مقادیر شاخص 95Q با ترسیم منحنی‌های تداوم جریان مشخص شد و چهار شاخص 10،7Q، 20،7Q، 10،30Q ، 3،4Q به کمک تحلیل فراوانی جریان‌های کم 4، 7 و 30 روزه محاسبه گردید. پس از محاسبه شاخص‌ها، دوره‌های جریان کم در ایستگاه‌های مختلف مشخص شد. ناحیه‌بندی شاخص‌ها نیز به کمک روش کریجینگ صورت گرفت. نتایج نشان داد که شاخص‌های 3،4Q و 95Q نسبت به بقیه شاخص‌های جریان کم مقادیر کمتری دارند و هرچه دوره بازگشت افزایش یابد، مقدار شاخص جریان کم کاهش می‌یابد. براساس نقشه‌های ناحیه‌بندی شاخص‌های جریان کم، بیشترین مقدار شاخص‌های جریان کم در نواحی مرکزی و جنوبی حوضه می‌باشد و هرچه به سمت شمال حوضه حرکت شود از مقدار این شاخص‌ها کاسته می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که سال‌های وقوع خشک‌سالی هیدرولوژیک در ایستگاه‌های مختلف حوضه آبخیز کرخه یکسان نیست، ولی در سال‌های 46-1345، 78-1377، 79-1378، 80-1379 و 81-1380 در بیشتر ایستگاه‌ها خشک‌سالی هیدرولوژیک اتفاق افتاده است، به طوری که در این سال‌ها به ترتیب در 67، 92، 84، 75 و 59 درصد ایستگاه‌ها خشک‌سالی هیدرولوژیک اتفاق افتاده است.

---

بحران کمی و کیفی منابع آب یکی از مهم‌ترین مشکلات در مناطق خشک و نیمه خشک از جمله ایران به‌شمار می‌آید. در همین راستا تصفیه فاضلاب‌ها از آلاینده‌ها و سپس بهره‌برداری از این پساب‌های تصفیه شده به‌عنوان منبع بالقوه آب نه تنها می-تواند کمبود آب را جبران کند بلکه از ورود آلاینده‌های خطرناک به منابع آب‌های زیرزمینی و سطحی جلوگیری کند. روش‌های مختلفی برای بهبود کیفیت آب‌های نامتعارف وجود دارد که در بین آنها روش فیلتراسیون یک روش کارآمد و مؤثر در حذف عناصر بوده است. در ساختن فیلتر مهم‌ترین قسمت انتخاب جاذب است. در مطالعه حاضر از تراشه‌های لاستیکی به‌عنوان جاذب استفاده شد. آزمایش‌های جذب ستونی در شرایط مزرعه، در دو مرحله جداگانه و با استفاده از دو نوع آب نامتعارف شامل آب شور چاه و پساب صنعتی انجام شد. هر آزمایش به‌صورت فاکتوریل با سه فاکتور در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای مورد مطالعه شامل سه فاکتور اندازه ذرات (در دو سطح 5-2 میلی‌متر و 5-3 سانتی‌متر)، ضخامت فیلتر (در سه سطح 10، 30 و 50 سانتی‌متر) و زمان تماس جاذب با محلول بود. نتایج نشان داد که با افزایش ضخامت فیلتر و زمان تماس جاذب با محلول میزان جذب عناصر افزایش می‌یابد. بهترین عملکرد در کاهش شوری در تیمار ضخامت 50 سانتی‌متر با زمان تماس 24 ساعت مشاهده شد. که میزان شوری در این تیمار 3/20 درصد (در مرحله آزمایش با آب شور چاه) و 2/11 درصد (در مرحله آزمایش با پساب صنعتی) کاهش یافت. عملکرد فیلتر در این تیمار یرای کاهش غلظت فلزات سرب، روی و منگنز به‌ترتیب 99، 1/72 و 4/41 درصد دیده شد که نسبت به تیمارهای دیگر بازده بهتری داشت. هم‌چنین در اکثر پارامترهای اندازه‌گیری شده عملکرد تیمارهای ذرات سانتی‌متری و میلی‌متری تفاوت چندانی با یکدیگر نداشتند. به‌طور کلی تراشه‌های لاستیک کارائی مناسب برای بهبود کیفیت آب خصوصاً پساب صنعتی از خود نشان دادند.

---

تلفات نیتروژن از مزارع تحت آبیاری به‌ویژه در خاک‌های شنی سبب آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی، افزایش کاربرد نیتروژن برای گیاهان و ضرر و زیان اقتصادی می‌شود. این مسأله به‌دلیل بار منفی نیترات و عدم تمایل ذرات خاک در جذب آن اتفاق می‌افتد. برای جلوگیری از حرکت آنیون‌ها، به موادی نیاز است که دارای تمایل جذب آنیونی بالایی باشند که این مواد به‌طور طبیعی در دسترس نیست. به‌دلیل تبادل کاتیونی بالای زئولیت‌های طبیعی، می‌توان خصوصیات سطحی آنها را به نحوی تغییر داد که قادر به جذب ترکیبات دیگری از جمله آنیون‌ها و مواد آلی غیرقطبی نیز باشند. در این مطالعه عملکرد زئولیت ایرانی (سمنان) اصلاح‌شده با سورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم بروماید (SMZ) در دو اندازه میلی‌متر و نانومتر در حضور یون Cl- در حذف نیترات مورد بررسی قرار گرفت و بهترین مدل تجربی فرآیند تبادل یونی تعیین شد. هم‌چنین فرآیند رهاسازی نیترات توسط SMZ به‌عنوان تابعی از زمان و قدرت یونی مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج این مطالعه، SMZ در اندازه میلی‌متر قادر به جذب بیش از1- mmol kg 60 نیترات و SMZ در اندازه نانومتر قادر به جذب بیش از1- mmol kg 80 نیترات است، که نیترات جذب شده می‌تواند به راحتی تحت شرایط قدرت یونی مختلف رها شود. راندمان حذف برای SMZ میلی‌متری و نانومتری به‌ترتیب بین 7/26 تا 3/82 درصد و 8/37 تا 5/85 درصد به‌دست آمد. متوسط میزان نیترات رها شده از SMZ در اندازه میلی‌متر توسط آب دیونیزه 92/6 میلی‌مول در کیلوگرم بود، در حالی‌که این میزان در محلول‌های واجذب با قدرت‌های یونی 03/0، 1/0 و 3/0 مولار به‌ترتیب به 68/14، 71/22 و 91/34 میلی‌مول در کیلوگرم افزایش یافت.