علوم آب و خاک

در گذشته روش‌های مختلفی برای کنترل آبشستگی پاشنه ساحل پیشنهاد شده است برای رودخانه‌های کم‌عمق (نظیر رودخانه‌های کوهستانی) از انواع سرریزها استفاده می‌شود؛ بنابراین در این پژوهش به بررسی توسعه آبشستگی در سازه‌های cross vane و w-weir برای حفاظت سواحل پرداخته شد. نتایج نشان داد، با نصب سازه w-weir در موقعیت 90 درجه نسبت به موقعیت 30 و 60 درجه به‌ترتیب شاهد 37/9 و 19/7 درصد کاهش آبشستگی هستیم. همچنین با نصب سازه cross vane در موقعیت 90 درجه نسبت به موقعیت 30 و 60 درجه به‌ترتیب شاهد 35/4 و 21/2 درصد کاهش آبشستگی هستیم. با افزایش عرض (L/B) (نسبت عرض سازه به عرض فلوم) سازه w-weir از 1/5 به 2، میزان آبشستگی 7/9 درصد کاهش داشته است. همچنین با افزایش عرض (L/B) سازه cross vane از 1/3 به 1/7، میزان آبشستگی 4/7 درصد کاهش داشته است. سازه w-weir به‌طور متوسط 7/3 درصد آبشستگی کمتری نسبت به سازه cross vane داشته است.

خصوصیات کیفی آب از مؤلفه‌هایی است که لحاظ آن در برنامه‌ریزی‌های مربوط به مدیریت منابع آب، ارزیابی سلامت حوضه‌های آبخیز و همچنین اعمال تغییرات مدیریتی ضرورت دارد. هدف از این تحقیق، ارائه یک تصویر کلّی از وضعیت کیفیت آب‌های سطحی در حوضه رودخانه گرگانرود برای استفاده در طرح‌ها و برنامه‌های مدیریت آبخیز است. بدین منظور از داده‌های ثبت شده تعدادی از متغیرهای فیزیکوشیمیایی آب (شامل آنیون‌ها و کاتیون‌های اصلی، TDS، EC، SAR، pH و سختی کل) در 25 ایستگاه هیدرومتری و شاخص کیفیت آب کانادا (CCME) برای ارزیابی استفاده شد. نتایج ارزیابی کیفیت آب برای مصارف شرب، کشاورزی و صنعت نشان داد که به‌طور کلی، میانگین شاخص کیفیت آب در سرشاخه‌ها و مناطق مرتفع، بیشتر از مناطق پایین‌دست و نزدیک به خروجی حوضه است. فرایندهای ژئوشیمیایی و اضافه‌شدن انواع آلاینده به آب در مسیر حرکت آب از سرشاخه‌ها تا خروجی حوضه باعث کاهش کیفیت آب شده است. بالاترین کیفیت آب در سطح حوضه برای ایستگاه‌های کبودوال و شیرآباد و پایین‌ترین در ایستگاه باغه‌سالیان ارزیابی شده است. در مورد کیفیت آب برای مصرف شرب، از بین متغیرهای منتخب برای ارزیابی، متغیرهای سختی، بی‌کربنات و کلرید، عوامل تنزل کیفیت آب در سرشاخه‌ها و مناطق بالادست حوضه تشخیص داده شد. امّا به سمت پایین‌دست حوضه، با افزایش آلاینده‌هایی مانند TDS، سولفات و سدیم، کیفیت آب رودخانه به‌شدت کاهش پیدا کرده و در وضعیت نسبتاً ضعیف تا ضعیف قرار گرفته است. کیفیت آب برای مصارف کشاورزی در اکثر ایستگاه‌های حوضه (حدود 60% ایستگاه‌ها) در طبقه عالی قرار دارد و عامل محدودکننده‌ای از منظر کیفی وجود ندارد. تنها در 3 ایستگاه در نزدیکی خروجی حوضه میزان بالای کلرید، SAR و هدایت الکتریکی باعث شده کیفیت آب برای مصارف کشاورزی در طبقه نسبتاً ضعیف تا ضعیف قرار گیرد. در خصوص کیفیت آب برای مصارف صنعتی، تنها 28% از ایستگاه‌های هیدرومتری که در سرشاخه‌ها قرار دارند، در وضعیت خوب ارزیابی شده است. سختی آب، اسیدیته و TDS مهم‌ترین عوامل تنزل کیفیت آب برای مصارف صنعتی در مناطق بالادست حوضه و کلرید و سولفات عوامل کاهش کیفیت آب در پایین‌دست حوضه هستند. نتایج این تحقیق می‌تواند به برنامه‌ریزی‌های مدیریت منابع آب، آبخیزداری و منابع طبیعی در حوضه گرگانرود کمک نماید. امّا در بخش صنعت و به‌ویژه بهداشت و سلامت نیاز به بررسی‌های تفصیلی‌تر، با درنظرگرفتن برخی دیگر از متغیرهای مهم کیفیت آب (مانند نیترات، کلیفرم کل، کلیفرم روده‌ای و...) است.

کشت کلزا به‌عنوان کشت دوم در غالب اراضی شالیزاری استان گیلان، نیازمند احداث سامانه‌های زهکشی است. زهکشی لانه‌موشی به‌عنوان یک روش زهکشی کم‌هزینه، کم‌عمق، متناسب با شرایط کشت برنج و با قابلیت اجرای آسان‌تر نسبت به زهکش‌های لوله‌ای، می‌تواند یک راهکار در توسعه کشت دوم گیاهان باشد. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی زهکش لانه‌موشی و مدیریت کود نیتروژن بر کمیت و کیفیت زه‌آب در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گیلان انجام شد. در این راستا آزمایشی تحت دو تیمار زهکشی و کود نیتروژن انجام شد. در تیمار زهکشی سطوح شامل 1- زهکشی لانه‌موشی سنتی و 2- زهکشی لانه‌موشی پرشده با شن و در تیمار کود دو سطح شامل 180 و 240 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار در سه تکرار مدنظر قرار گرفت. پس از هر بارش در طول دوره رشد گیاه، از زه‌آب زهکش‌ها نمونه‌برداری شد و پارامترهای هدایت الکتریکی، اسیدیته، کل جامدات معلق، فسفر کل، کدورت، غلظت‌های آمونیوم، کلراید، نیتریت، نیترات، فسفات و سولفات اندازه‌گیری شدند. همچنین در هنگام بارندگی و پس از آن دبی خروجی از زهکش‌ها و سطح ایستابی توسط پیزومترها اندازه‌گیری شدند. مقایسه میانگین اسیدیته و کل جامدات معلق نشان داد که بیشترین آن‌ها به ترتیب با 7/49 و 281/25 میلی‌گرم بر لیتر به ترتیب در زهکش لانه‌موشی پرشده با شن و زهکش لانه‌موشی سنتی و تیمار کودی 180 به دست آمد. بیشترین میانگین هدایت الکتریکی و کدورت به ترتیب به میزان 651 میکروموس بر سانتی‌متر در زهکش لانه‌موشی سنتی و تیمار کودی 240 و با 67/76 ان تی یو در زهکش لانه‌موشی سنتی و تیمار کودی 180 مشاهده شد. نتایج آنالیز آماری نشان داد که اثر تیمار زهکشی بر مقادیر آمونیوم، نیتریت، نیترات، فسفات و فسفر کل معنی‌دار نبود. دبی خروجی از زهکش لانه موشی سنتی 49 درصد کمتر از زهکش لانه‌موشی پرشده با شن بود. زهکش لانه‌موشی سنتی و پرشده با شن توانستند به ترتیب با ضریب عکس‌العمل میانگین در طول دوره رشد 0/8 و 0/83 بر روز باران را تخلیه نمایند. باتوجه‌به سرعت تخلیه آب، دبی زه‌آب و عدم معنی‌داری غالب پارامترهای کیفی میان تیمارهای زهکشی، زهکشی لانه‌موشی پر شده با شن برای توسعه کشت کلزا در اراضی شالیزاری توصیه می‌شود.

باتوجه‌به کمبود منابع آبی، بارش کم و تبخیر بیش از اندازه در کشور، داشتن برنامه دقیق آبیاری و شیوه مدیریتی مناسب، امری ضروری است. حال به‌منظور بررسی اثر مالچ و سوپرجاذب، پژوهشی در شهر خرم‌آباد و در سال 1401 به‌صورت فاکتوریل با طرح پایه کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. فاکتور اول تیمار آب آبیاری در چهار سطح شامل آبیاری بر اساس وجود تأمین 100 درصد نیاز آبی (I100)، تأمین 80 درصد نیاز آبی (I80)، تأمین 60 درصد نیاز آبی (I60) و تأمین 40 نیاز آبی (I40) گیاه بود. فاکتور دوم نیز شامل مواد اصلاحی مالچ گیاهی (M)، سوپرجاذب (S) و تیمار شاهد (I) بودند. نتایج پژوهش نشان داد که بیشترین میزان عملکرد‌ تر، عملکرد خشک و ارتفاع بوته مربوط به تیمار I100-M بود که به ترتیب برابر52/89 تن در هکتار، 29/42 تن در هکتار و 2/27 متر به ‌دست آمد. بیشترین مقدار بهره‌وری تر و بهره‌وری بیولوژیک از آن I40-S بود که به ترتیب برابر 14/24 کیلوگرم علوفه تر به‌ازای یک مترمکعب آب و 4/75 کیلوگرم ماده خشک به‌ازای یک مترمکعب آب محاسبه شد. کمترین میزان عملکرد ‌تر و خشک مربوط به I40-M بود و کمترین بهره‌وری تر نیز مربوط به تیمار I100- S بود. به‌طورکلی ماده اصلاحی مالچ در تیمار‌های با تنش آبی کمتر، عملکرد بهتری داشت، ولی با افزایش میزان تنش آبی، عملکرد تیمار‌های حاوی مالچ کاهش یافت. ماده اصلاحی سوپرجاذب نیز در تیمارهای آبیاری کامل یا با تنش کمتر، عملکرد کمتری را نشان داد، ولی با افزایش میزان تنش نتیجه بهتری را رقم زد.

آبشستگی موضعی پیرامون پایه‌های پل یکی از مهم‌ترین عوامل تخریب پل‌ها است. ازاین‌رو، بررسی عمق آبشستگی پیرامون گروه‌ پایه‌های پل امری ضروری است. در این پژوهش اثر زاویه انحراف گروه‌پایه تک‌ستونی در دو آرایش 2×1 و 3×1 نسبت به جهت جریان روی بیشینه عمق آبشستگی پیرامون گروه پایه مورد بررسی قرار گرفت. گروه‌پایه در آرایش 2×1 در زوایای انحراف صفر تا 90 درجه و در آرایش 3×1 در زوایای انحراف صفر تا 45 درجه تحت شرایط جریان ماندگار قرار گرفت. نتایج نشان داد افزایش زاویه انحراف گروه پایه بر بیشینه عمق آبشستگی پیرامون پایه اول تقریباً بی‌اثر است؛ اما تأثیر بسیاری بر بیشینه عمق آبشستگی، توسعه زمانی آن و گسترش حفره آبشستگی پیرامون پایه‌های دوم و سوم در آرایش‌های مختلف گروه‌پایه دارد. بیشینه عمق آبشستگی گروه‌پایه در هر دو آرایش مختلف در زاویه انحراف 30 درجه به وقوع پیوست که در آرایش 2×1 پیرامون پایه دوم و به میزان 13/33 درصد بیش از پایه اول و در آرایش 3×1 پیرامون پایه سوم و به میزان 21/57 درصد بیش از پایه اول دیده شد.

فرسایش آبی می‌تواند به‌شدت تحت‌تأثیر تغییر کاربری زمین و تخریب فیزیکی خاک در اثر عملیات کشاورزی قرار گیرد. این پژوهش به‌منظور بررسی اثرات تغییر کاربری مراتع ضعیف بر تخریب‌پذیری فیزیکی خاک و فرسایش خاک در عرصه‌های مرتعی منطقه نیمه‌خشک انجام شد. آزمایش در 42 نمونه خاک مربوط به هفت عرصه با کاربری مرتع ضعیف و زراعت دیم که از خاک متفاوت (لوم رسی، لوم رس سیلتی، لوم رس شنی، لوم سیلتی، لوم، لوم شنی و شن لومی) برخوردار بودند، انجام شد. ویژگی‌های فیزیکی خاک در نمونه‌های هر دو نوع کاربری زمین اندازه‌گیری شد و تغییرات آن به‌عنوان تخریب فیزیکی خاک بیان شد. حساسیت به فرسایش در خاک‌ها تحت باران شبیه‌سازی‌شده با شدت 50 میلی‌متری بر ساعت به مدت 60 دقیقه اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که تغییر کاربری زمین‌های مرتعی به زراعت دیم به‌شدت منجر به تخریب فیزیکی خاک‌ها می‌شود؛ به‌طوری که چگالی ظاهری، تخلخل کل، تخلخل درشت، رطوبت ظرفیت مزرعه، درصد رطوبت اشباع، اندازه خاکدانه، پایداری خاکدانه به‌ترتیب 28، 22، 41، 11، 5، 62 و 63 درصد در اثر تغییر کاربری زمین تخریب شدند. ویژگی‌های ساختمانی خاک (اندازه خاکدانه و پایداری خاکدانه) بیشترین تخریب‌پذیری فیزیکی را داشتند. تغییر کاربری زمین حساسیت خاک‌ها را به فرسایش افزایش داد. میان حساسیت به فرسایش در اثر تغییر کاربری و تخریب‌پذیری فیزیکی خاک رابطه معنی‌دار وجود داشت. نتایج نشان داد که خاک‌هایی که از خاکدانه‌های درشت و پایدارتری برخوردارند، بیشترین تخریب‌پذیری فیزیکی را در اثر تغییر کاربری زمین ‌دارند و بیشترین حساسیت را به فرسایش نشان می‌دهند.

سرریزهای کلیدپیانویی جزء جدیدترین سرریزهای غیرخطی هستند که ضریب آبگذری بیشتری نسبت به سرریزهای مشابه دارند. این سازه‌های هیدرولیکی دارای فونداسیون سبک و ساده‌ای هستند که روی سدها و کانال‌های زهکشی طراحی و نصب می‌شوند. به‌دلیل راندمان زیاد این سرریزها، بررسی آبشستگی پایین‌دست آنها و راهکار برای کاهش مقدار آن در سال‌های اخیر، موردتوجه مهندسان قرار گرفته است. در این پژوهش سعی شده از یک سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای نوع C، سه دبی و سه عمق پایاب استفاده   شود. همچنین از دو مانع با ارتفاع‌های 0/02 و 0/04 متر در انتهای کلیدهای خروجی سرریز استفاده شد. نتایج نشان داد که وجود مانع، باعث کاهش آبشستگی در پنجه سرریز می‌شود. مقدار کاهش آبشستگی در پنجه سرریز و با ارتفاع مانع بزرگ‌تر، بیشتر از سرریز با ارتفاع مانع کوچک‌تر و در هر دو بیشتر از سرریز بدون مانع است. وجود مانع باعث کاهش بیشینه عمق آبشستگی و دورتر شدن فاصله بیشینه عمق آبشستگی از پنجه سرریز می‌شود. در سرریز با ارتفاع مانع 0/02 و 0/04 متر نسبت به سرریز بدون مانع، مقدار بیشینه عمق آبشستگی حدود 16/4 و 26/9 درصد کمتر و فاصله بیشینه عمق آبشستگی در آن‌ها نسبت به سرریز بدون مانع، حدود 8/7 و 19/1 درصد بیشتر است. شاخص آبشستگی در سرریزهای دارای مانع کمتر از سرریزهای بدون مانع است که می‌تواند خطر واژگونی سرریز را کاهش دهد. کمترین مقدار شاخص آبشستگی در سرریز با ارتفاع مانع 0/04 متر دیده شد که تقریباً 41/2 درصد کمتر از سرریز بدون مانع است.

امروزه بسیاری از کشورهای دنیا از جمله ایران با مخاطرات طبیعی مانند فرونشست، خشکسالی، سیل و کم آبی مواجه هستند. بسیاری از این مخاطرات به‌دلیل عدم مدیریت صحیح منابع آب زیرزمینی است. یکی از راهکارهایی که در سطح دنیا برای مقابله با این مخاطرات به‌ویژه فرونشست زمین مطرح شده است، تغذیه مصنوعی آبخوان ها است. بدین منظور در این مقاله، اثرات کمی و کیفی پساب تصفیه‌خانه داران به‌منظور تغذیه آبخوان دشت دامنه داران مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که تغذیه از طریق پخش پساب در رودخانه دامنه ‎داران، تأثیر مثبتی داشته و بدون درنظرگرفتن کیفیت پساب تغذیه شده، پخش از طریق رهاسازی در رودخانه موجب افزایش سطح ایستابی آبخوان در شعاع بیشتری خواهد شد. بر اساس نتایج پیشنهاد می‌شود که تمامی پساب تصفیه‌خانه در شرایط فعلی و آتی به تعادل‌بخشی آبخوان اختصاص یافته و در بخش جایگزینی پساب با چاه‌های فعال، به‌دلیل عدم وجود چاه با کاربری صنعت و فضای سبز در منطقه، تمامی پساب جایگزین چاه‌های فعال در بخش کشاورزی با شرط انجام تصفیه تکمیلی شود.

پایش خشکسالی در حوضه‌های برفی، مستلزم اصلاحاتی در شاخص‌های متداول خشکسالی تحت عنوان شاخص‌های خشکسالی برفی است. جدیدترین شاخص برفی توسعه‌یافته عبارت از SZIsnow است. محاسبه شاخص مزبور، علاوه بر داشتن الگوریتم خاصی، مستلزم دسترسی به مقادیر 22 متغیر مختلف اقلیمی و فیزیکی از جمله رطوبت خاک در عمق 0 تا 10 سانتی‌متر، رطوبت خاک در عمق 100 تا 200 سانتی‌متر، دمای هوا، آب معادل برف، رواناب حاصل از ذوب برف، ، بارش برف، بارش باران، نرخ کل بارندگی، تبخیر و تعرق، سرعت باد، رواناب سطحی، رواناب آب زیرزمینی، تبخیر بالقوه، فشار هوا، رطوبت نسبی، شار خالص گرمای نهان، شار حرارتی زمین، شار خالص حرارتی محسوس، تبخیر از خاک لخت، تبخیر از تاج پوشش، تعرق و تبخیر و تعرق بالقوه است. شاخص مزبور، تاکنون فقط در مقیاس قاره‌ای محاسبه شده‌است. این در حالی است که پایش خشکسالی در مقیاس حوضه‌ای به‌عنوان یکی از جنبه‌های مدیریتی منابع آب دارای اهمیت است. از طرفی به‌دلیل نبودن اطلاعات کافی برای تخمین پارامترهای مزبور، استفاده از اطلاعات پایگاه‌های داده جهانی راه‌گشا خواهد بود. از این‌رو در پژوهش حاضر، علاوه بر معرفی فرایند محاسبه شاخص SZIsnow، در حوضه آبریز دز، اقدام به استخراج پارامترهای مورد نیاز شاخص در مقیاس زمانی 3، 6 و 12ماهه و دوره ۴۱ساله (1982 تا 2023) با استفاده از داده‌های  GLDASو سپس پایش خشکسالی حوضه مورد مطالعه شد. نتایج نشان داد که شاخص جدید SZIsnow، چندمتغیره‌ای است که به‌واسطه وجود پارامترهایی که فاقد مشاهدات زمینی است و از سوی دیگر دردسترس‌بودن پایگاه معتبر GLDAS، امکان محاسبه شاخص را فراهم می‌آورد. همچنین نتایج نشان داد که در گام‌های زمانی 3، 6 و ۱۲ماهه به‌ترتیب جولای، به میزان 0/59-، ماه ژوئن به میزان 0/45- و ماه اکتبر به میزان 0/35- بیشترین میزان خشکسالی را دارد.

کینوا گیاهی با ارزش غذایی مطلوب و پتانسیل رشد و تولید در شرایط نامساعد محیطی است که در برابر شوری تحمل زیادی دارد. استفاده مجدد از زه‌آب کشاورزی یک روش طبیعی و مهم در مدیریت زه‌آب است که موجب افزایش درآمد کشاورزان، تولید پایدار و امنیت غذایی خواهد شد؛ بنابراین این پژوهش با هدف بررسی آبیاری با زه‌آب کشاورزی و تنش شوری و کم‌آبی بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه کینوا (رقم تیتیکا) تحت سطوح شوری 2، 10، 15 و 20 دسی‌زیمنس بر متر و سطوح آبیاری کامل، آبیاری 80 و 60 درصد نیاز آبی گیاه با سه تکرار و در قالب کرت‌های خردشده و با طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی در مزرعه آزمایشی دانشکده مهندسی آب و محیط‌زیست دانشگاه شهید چمران اهواز در دو فصل پاییز و بهار در سال‌های 1401 و 1402 انجام شد. نیاز آبی گیاه با استفاده از اندازه‌گیری رطوبت خاک قبل از هر آبیاری و افزایش رطوبت به مقدار ظرفیت زراعی به روش وزنی انجام شد. تیمارهای آزمایشی پس از جوانه‌زنی بذرها و از ابتدای کشت اعمال شد. پس از رسیدن فیزیولوژیکی گیاه عملیات برداشت به‌صورت بریدن بوته از سطح خاک انجام شد و نمونه‌ها به‌منظور خشک‌کردن تعیین اجزای عملکرد به آزمایشگاه منتقل شد.

نتایج نشان داد که تنش شوری در مقایسه با تنش کم‌آبی (در سطح احتمال یک درصد) میزان تأثیر بیشتری روی کاهش عملکرد و اجزای عملکرد کینوا داشته است. همچنین بر اساس نتایج این مطالعه، بیشترین و کمترین میزان عملکرد دانه به‌ترتیب در فصل پاییز 5/45 و 1/8 و در فصل بهار 3/87 و 0/73 تن در هکتار به‌طور مشابه در تیمارهای S1I1 و S4I3 به‌دست آمد.

حرکت سریع و پیچیده رسوبات در محیط‌های رودخانه‌ای و ساحلی با جریان بسیار فرسایشی و گذرا مشکلات زیادی را برای مهندسان رودخانه در موضوع ژئومورفولوژی رودخانه‌های آبرفتی ایجاد می‌کند. پیش‌بینی دقیق این پیچیدگی‌ها در سیستم آب - رسوب (یک سیستم جریان دانه‌ای متراکم چند فازی) هنوز یک چالش عمده برای مدل‌های مبتنی بر شبکه است. باتوجه‌به توانایی روش‌های لاگرانژی بدون شبکه در مدل‌سازی تغییر شکل‌های بزرگ و ناپیوستگی‌ها، روش‌های لاگرانژی بدون شبکه می‌توانند یک فرصت منحصربه‌فرد برای مقابله با چنین پیچیدگی فراهم کنند. پژوهش حاضر قابلیت‌های مدل نیمه‌ضمنی ذرات متحرک با تراکم ضعیف Weakly compressibility moving particle semi-implicit (WC-MPS) در مدل‌سازی برهم‌کنش خاک - سیال را توسعه می‌دهد تا امکان مدل‌سازی انتقال رسوب و اثرات آب‌شستگی را در پشت دیواره‌های ساحلی فراهم کند. در این روش مواد دانه‌ای به‌صورت یک سیال غیر نیوتنی و ویسکوپلاستیک در نظر گرفته شده است. برای پیش‌بینی رفتار غیر نیوتنی فاز دانه‌ای، از مدل رئولوژیکی 𝜇(I) استفاده شده است. به‌منظور تأیید کاربرد مدل حاضر در شبیه‌سازی برهم‏کنش فازهای مایع و جامد، ابتدا مسئله پرکاربرد شکست سد روی بستر فرسایش‌پذیر مدل‌سازی شد. متوسط خطای مدل مد نظر تقریباً 6 درصد محاسبه شد که نشان‌دهنده کارایی و دقت مدل مد نظر در این مسئله است. در انتها، آب‌شستگی دیواره‌های ساحلی شبیه‌سازی شد. بررسی‌ها نشان داد که فرایندهای مرتبط با فرسایش و آب‌شستگی به‌خوبی توسط روش لاگرانژی حاضر قابل مدل‌سازی بوده و نتایج عددی با اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی مطابقت بسیار خوبی (با متوسط خطای مدل برابر با 10 درصد) را نشان داد.

سرریزها در مدیریت سیلاب‌ها و ایمنی سدها نقش حیاتی ایفا می‌کنند و بخش عمده‌ای از هزینه‌های ساخت سدها را به خود اختصاص می‌دهند. انتخاب سیلاب‌های با دوره‌های بازگشت بلندمدت برای طراحی سیلاب از اهمیت زیادی برخوردار است، اما در برخی موارد افزایش ظرفیت سرریز از طریق افزایش عرض آن به‌دلیل محدودیت‌های توپوگرافی غیرممکن است. یکی از راهکارهای افزایش ظرفیت آبگذری سرریزها، استفاده از سرریزهای کنگره‌ای است که با افزایش طول مؤثر تاج سرریز در یک عرض معین، امکان عبور دبی بیشتری را با حفظ بار هیدرولیکی مشابه فراهم می‌آورد. در این پژوهش، عملکرد هیدرولیکی سرریز کنگره‌ای با استفاده از مدل عددی Flow3D و داده‌های آزمایشگاهی بررسی شده است. ازآنجاکه انجام مطالعه‌های آزمایشگاهی معمولاً نیازمند صرف هزینه و زمان زیادی است، استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی به‌منظور دستیابی به نتایج دقیق‌تر و قابل ‌اعتمادتر برای ارزیابی رفتار هیدرولیکی سرریز کنگره‌ای در اولویت قرار دارد. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که نرم‌افزارFlow3D  با استفاده از پارامتر‌های آماریR2، DC و RMSE به‌ترتیب برابر است با (0/9805، 0/9725 و 0/0142) که قادر است جریان عبوری از سرریزها را با دقت زیاد مدل‌سازی کند. مقادیر به‌دست‌آمده ضریب دبی در Flow3D تطابق بسیار خوبی با داده‌های آزمایشگاهی کروکستون دارد و هم‌راستایی تقریبی این نتایج نشان‌دهنده دقت زیاد مدل عددی است. علاوه بر این در مقایسه با دبی‌های مختلف، برای نمونه خطای نسبی محاسباتی مشاهده‌ شده برای دبی‌های 0/35، 0/6 و 0/44 (مترمکعب بر ثانیه) تقریباً 0/5 درصد محاسبه شده است، درحالی‌که برای دبی‌های 0/3، 0/4 و 0/57 به‌ترتیب خطاهایی معادل 8، 6 و 4 درصد مشاهده شد. نتایج نشان می‌دهد که این ابزارها می‌توانند در تحلیل‌های هیدرولیکی دقیق و بهینه‌سازی طراحی سرریزها، سیستم‌های آبیاری و پدیده‌های دینامیک سیالاتی به‌طور مؤثری استفاده شوند.

در این مطالعه، یک مدل مفهومی مبتنی بر سیستم پویا برای بهینه‌سازی مدیریت آب، زمین و تولید محصولات کشاورزی (چای و برنج) در نواحی آبیاری شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود توسعه داده شد. به‌منظور شناخت رفتار شبکه و تهیه مدل شبیه‌سازی سیستم از یک مدل مفهومی مبتنی بر مدل پویایی سیستم استفاده شد که در محیط MATLAB/Simulink شبیه‌سازی مدل انجام شد. در ادامه با استفاده از روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک مدل بهینه‌سازی سیستم مورد مطالعه به‌صورت یک مدل چندهدفه توسعه داده شد و سپس با استفاده از روش وزن‌دهی توابع هدف، شرایط مختلف مدیریتی اجرا شد. نتایج نشان داد که انتخاب بهترین پاسخ از مدل‌های بهینه‌سازی چندهدفه به مقادیر وزنی توابع هدف وابسته است و با تغییر این مقادیر، تصمیم‌گیرندگان می‌توانند پاسخ‌های متنوعی برای مسائل پیچیده بهینه‌سازی ارائه دهند. مدل بهینه‌سازی با ترکیب وزنی مختلف، سطح زیر کشت و تخصیص آب را به‌گونه‌ای تعیین می‌کند که کمبود آب کمینه و عملکرد محصولات بیشینه شود. علاوه بر این، یافته‌ها حاکی از آن است که کانال‌های شبکه آبیاری نقش حیاتی در تأمین نیاز آبی دارند و تخصیص عادلانه آب برای جلوگیری از برداشت بی‌رویه و پیامدهای منفی مانند پیشروی آب شور و فرونشست زمین ضروری است. مطالعه نشان می‌دهد که بهترین راهکار به شرایط محلی و سیاست‌های تصمیم‌گیرندگان بستگی دارد. برای دستیابی به بیشترین سود اقتصادی و پاسخگویی به نیازهای آب، پیشنهاد می‌شود از ترکیب وزنی نزدیک به   استفاده شود. درنهایت، این مدل به مدیران و تصمیم‌گیرندگان کمک می‌کند تا با تغییر سطح زیر کشت و بهره‌برداری بهینه از منابع آب، کمترین میزان کمبود آبی را در منطقه ایجاد کنند.

یکی از عوامل اصلی ایجاد فرسایش آبی، ویژگی ذاتی خاک یا فرسایش‌پذیری است. فرسایش‌پذیری تابعی از توزیع اندازه ذرات، ماده آلی، ساختمان و نفوذپذیری خاک است. هدف پژوهش حاضر بررسی تغییرات عامل فرسایش‌پذیری خاک در رخساره‌های ژئومورفولوژی است. شاخص فرسایش‌پذیری خاک با نمونه‌برداری از 58 نقطه در رخساره‌های ژئومورفولوژی حوضه آبخیز دوراهان - بروجن با روش ویشمایر و اسمیت برآورد شد. در آزمایشگاه توزیع دانه‌بندی خاک، درصد مواد آلی، ساختمان خاک، مقدار سنگ‌ریزه، آهک، شوری، اسیدیته و نسبت جذب سدیم تعیین شد. نتایج نشان داد فرسایش‌پذیری خاک در کل حوضه بین 0/0661- 0/0148 تن ساعت بر مگاژول میلی‌متر متغیر است. شاخص فرسایش‌پذیری خاک (K) در رخساره‌های تپه‌ماهور با دامنه منظم و برونزد سنگی بین 25 تا 50 درصد از لحاظ مقدار بیشتر از بقیه است و از لحاظ دامنه تغییرات نیز از بقیه رخساره‌ها بیشترین دامنه تغییرات را دارد. از طرفی کمترین دامنه تغییرات در رخساره‌های ژئومورفولوژی، مربوط به رخساره تپه‌ماهور با دامنه منظم و برونزد سنگی کمتر از 25 درصد است. به‌طور کلی با حرکت از سمت شرق به غرب حوضه، شاخص فرسایش‌پذیری کاهش پیدا می‌کند و یکی از دلایل آن، وجود رخساره‌های برونزد سنگی بوده که به‌عنوان لایه پوششی از خاک محافظت می‌کند.

کم‌آبی و چگونگی سازگاری با آن مهم‌ترین مسئله کشاورزی ایران است. بهینه‌سازی الگوی کشت یکی از راهکارهای اساسی برای سازگاری با کم‌آبی است. در مطالعه حاضر، بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات گیاهی آبی در استان فارس، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مناطق تولید محصولات کشاورزی ایران، ارزیابی شد. برای این منظور، از برنامه‌ریزی ریاضی خطی مبتنی بر سامانه استانی بیلان و حسابداری آب (SAWA) استفاده شد. الگوی کشت بهینه با هدف کمینه‌سازی حجم آب آبیاری کاربردی تعیین و با الگوی کشت فعلی و الگوی کشت سازمان جهاد کشاورزی (اکجک) برای سال زراعی 1403-1402 مقایسه شد. بر اساس نتایج، در الگوی کشت بهینه نسبت به الگوی کشت فعلی، سطح زیرکشت گندم 30 درصد، هر یک از گیاهان جو، ذرت دانه‌ای، ذرت علوفه‌ای، یونجه، چغندرقند، سیب‌زمینی، حبوبات سرمادوست و گیاهان روغنی سرمادوست 60 درصد، برنج 80 درصد، درختان گرمادوست 42 درصد و سبزی و صیفی 13 درصد کاهش یافته است. در مقابل، سطح زیرکشت هر یک از گروه‌های گیاهی حبوبات گرمادوست و درختان سرمادوست 60 درصد و حبوبات سرمادوست 150 درصد افزایش پیدا کرده است. در مجموع، برای دستیابی به اهداف سازگاری با کم‌آبی و کشاورزی پایدار تعریف‌شده در این مطالعه، کاهش 24 درصدی سطح زیرکشت آبی در استان فارس اجتناب‌ناپذیر است. یکی از مهم‌ترین دستاوردهای اجرای الگوی کشت بهینه کاهش مصرف آب آبیاری در استان به میزان 34 درصد بدون کاهش درآمد کشاورزان است. همچنین، با وجود اینکه در الگوی کشت بهینه نسبت به فعلی، میزان تولیدات گیاهی 32 درصد کاهش پیدا کرد، ولی  کشت گیاهان با بازده اقتصادی بیشتر و مصرف آب کمتر به‌جای گیاهان با بازده اقتصادی کمتر و مصرف آب بیشتر باعث شد تا بازدهی ناخالص اقتصادی الگوی کشت بهینه تفاوتی با الگوی کشت فعلی و اکجک نداشته باشد. مقایسه الگوی کشت بهینه با اکجک نشان داد که در اکجک به صرفه‌جویی آب، سازگاری با کم‌آبی و اصول کشاورزی پایدار به‌طور جدی توجه نشده است و با توجه به پیامدهای اضافه برداشت آب استان ضرورت دارد تا اکجک بازنگری و با درنظرگرفتن ضرورت سازگاری با کم‌آبی و پایداری تولید بهینه شود.

آگاهی از میزان تأثیر تنش کم‌آبی بر عملکرد کمی و کیفی محصولات کشاورزی باتوجه‌به خشکسالی‌های متناوب اخیر و کاهش بارندگی برای مدیریت مصرف آب ضروری است. هدف این پژوهش ارزیابی تیمارهای مختلف کم‌‏آبیاری بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره‌وری مصرف آب گیاه گندم پاییزه در منطقه شهرکرد است. برای این منظور آزمایشی با سه تکرار در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در اراضی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال‌وبختیاری در سال 1402- 1401 انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل چهار تیمار آبیاری کامل (T100)، 80 درصد آبیاری کامل (T80)، 60 درصد آبیاری کامل (T60) و 40 درصد آبیاری کامل (T40) بودند. با اعمال تیمار کم‌آبیاری T60، عملکرد دانه گندم بیش از 14 درصد و اعمال تیمار کم‌آبیاری T80، عملکرد دانه بیش از 31 درصد کاهش یافت. همچنین دیده شد تیمار T60 دارای بیشترین بهره‌وری آب به میزان 1/22 کیلوگرم بر هر مترمکعب و تیمارهای T100، T80 و T40 به‌ترتیب دارای بهره‌وری آب 1/06، 1/12 و 1/19 کیلوگرم بر هر مترمکعب آب مصرفی بودند. نتایج نشان داد که کم‌آبیاری بر عملکرد دانه، زیست‌توده و بهره‌وری آب مصرفی گندم پاییزه در شرایط آب‌وهوایی منطقه شهرکرد تأثیرگذار است. نتایج این پژوهش نشان داد که تیمار کم‌آبیاری T80 می‌تواند عملکرد قابل قبول‌تری از نظر بهره‌وری آب داشته باشد.