علوم آب و خاک

---

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.

---

از عوامل موثر در فرسایش خاک، زمین شناسی سطحی است که هم از حیث حساسیت به فرسایش و هم از نظر تولید رسوب قابل بررسی است. استفاده از سامانه های مختلف خاک‌ورزی پس از تغییر ناآگاهانه و غیر علمی کاربری اراضی سایر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک را تحت تاثیر قرار می دهد. این امر به ویژه در اراضی حاشیه ای و مناطق پر شیب کوهستانی بیشتر مشهود است. در این تحقیق به منظور بررسی حساسیت به فرسایش و تلفات خاک کاربری های مختلف نهشته های سازند آغاجاری، بخشی از حوزه آبخیز مرغا شهرستان ایذه به مساحت 1609 هکتار انتخاب گردید. این تحقیق به منظور تعیین رابطه بین تلفات خاک بوسیله شبیه ساز باران با برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مانند درصد ماسه خیلی ریز، شن، رس، سیلت، اسیدیته، هدایت الکتریکی، رطوبت، کربنات کلسیم و شوری خاک در کاربری های مختلف سازند های آغاجاری انجام گرفت. نمونه برداری با دستگاه شبیه ساز باران در 7 نقطه و با 3 بار تکرار در شدت های مختلف 75/0، 1 و 25/1 میلیمتر در دقیقه در سه کاربری مرتع، منطقه مسکونی و اراضی کشاورزی انجام شد. به منظور بررسی عوامل موثر در تلفات خاک و فرسایش پذیری، نمونه برداری از خاک در لایه 0-20 سانتی متری نیز به همان تعداد برداشت رسوب صورت گرفت. به منظور انجام کلیّه تجزیه و تحلیل‌های آماری از نرم افزار11.5 SPSS و EXCEL استفاده گردید. سپس مهمترین عوامل موثر در تولید رسوب به کمک رگرسیون چند متغیره شناسایی شدند. نتایج نشان داد که تلفات خاک و فرسایش پذیری در کاربری ها، در شدت های مختلف بارش اختلاف معنی داری با هم دارند. مدل های رگرسیونی به دست آمده نشان داد که در کاربری های مختلف، از بین عامل های اندازه گیری شده شاخص های مقادیر سیلت، ماسه خیلی ریز، آهک، شوری، اسیدیته خاک و ماده آلی بیشترین نقش را در تولید رسوب داشته اند. درصد شن در کاربری مسکونی و درصد ماسه خیلی ریز و شوری خاک و ماده آلی در کاربری زراعی بیشترین تاثیر را در تولید رسوب داشته اند. در کاربری مرتع نیز درصد رطوبت و اسیدیته خاک بیشترین نقش را در تولید رسوب دارد.

---

بیشتر سیستم‌های آبیاری جویچه‌ای به علت فرونشت عمقی در بالادست مزرعه و رواناب در پایین دست مزرعه عملکرد ضعیفی دارند. جهت رفع این مشکل نوآوری در زمینه بهبود بازده سیستم‌های آبیاری جویچه‌ای بسیار مؤثر است. ایجاد هیدروگراف‌های متفاوت جریان ورودی با توجه به شرایط مزرعه شامل شیب، بافت خاک و طول جویچه تاثیر قابل توجهی بر صرفه‌جویی در مصرف آب دارد. به‌منظور ایجاد و کاربرد هیدروگراف‌های متفاوت جریان ورودی آب به جویچه، در این مطالعه یک شیر کنترل اتوماتیک که نیروی محرکه آن از طریق یک موتور تأمین می‌گردید طراحی شد که توانایی تغییر دبی جریان ورودی به جویچه نسبت به زمان را بر اساس هیدروگراف جریان ورودی مورد نظر دارا بود. مزرعه آزمایشی در دانشگاه صنعتی اصفهان قرار داشت. در این مزرعه، دستگاه انتقال آب به جویچه شامل شیر کنترل طراحی شده نصب گردید و آزمایش با هیدروگراف‌های متفاوت جریان ورودی به جویچه‌ها انجام شد. مقایسه ارقام اندازه‌گیری شده دبی جریان ورودی آب به جویچه با نمودار حاصل از شیر کنترل اتوماتیک برای هیدروگراف‌های متفاوت جریان ورودی نشان داد که شیر کنترل اتوماتیک با دقت نسبتا خوبی قادر به ایجاد هیدروگراف‌های متفاوت جریان ورودی است

---

وجود فلزات سنگین در منابع آب از مشکلات زیست محیطی بسیاری از جوامع است. تاکنون روش‌های مختلفی برای حذف این فلزات مورد توجه قرار گرفته است که استفاده از جاذب‌های ارزان قیمت از جمله این روش‌ها به‌شمار می‌رود. در این تحقیق، مقایسه‌ای بین دو جاذب جدید برگ سدر و خاکستر آن برای جذب فلز کادمیم از محیط آبی صورت گرفت و برای تعیین فاکتورهای مؤثردر جذب از سیستم ناپیوسته استفاده شد. سپس تأثیر پارامتر‌های pH، زمان تماس و مقدار جاذب بر راندمان جذب تعیین و بهترین مدل سینتیک و ایزوترم جذب مشخص گردید. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که pH بهینه جذب برای جاذب برگ سدر و خاکستر برگ سدر به‌ترتیب 5 و 6 می‌باشد. زمان تعادل جذب برای برگ سدر 45 دقیقه و برای خاکستر برگ سدر 30 دقیقه به‌دست آمد و راندمان جذب با افزایش مقدار جاذب افزایش یافت. مقایسه پارامتر‌های مدل‌های ایزوترم جذب نشان داد که ظرفیت جاذب خاکستر برگ سدر در جذب کادمیم (27/4 میلی‌گرم برگرم) بیشتر از ظرفیت جاذب برگ سدر (91/3 میلی‌گرم بر گرم) می‌باشد.

---

از روش‌های جدید آبیاری که به سرعت در کشور‌های مختلف رو به گسترش است، روش آبیاری قطره‌ای می‌باشد. قطره‌چکان‌ها مهم‌ترین بخش سیستم آبیاری قطره‌ای به شمار می‌روند. عوامل بسیاری مثل گرفتگی فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی، فشار، دمای آب وتغییرات ساخت، دبی قطره‌چکان‌ها و در نتیجه یکنواختی پخش آب را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در این تحقیق به منظور بررسی تأثیر فشار بر عملکرد هیدرولیکی قطره‌چکان‌ها، 6 نمونه قطره‌چکان تنظیم‌کننده فشار موجود در بازار انتخاب و در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفتند. برای این منظور یک سیستم آبیاری قطره‌ای در آزمایشگاه آبیاری دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز طراحی شد. پارامترهای متوسط دبی قطره‌چکان‌، ضریب تغییرات ساخت قطره‌چکان (CV)، یکنواختی پخش (EU)، ضریب یکنواختی کریستیانسن (CU) و تغییرات دبی برای انواع قطره‌چکان‌ها در فشارهای 5، 10، 15 و 20 متر محاسبه و مقایسه شد. هم‌چنین به منظور مقایسه توان تنظیم‌کنندگی فشار، برای هر قطره‌چکان معادله دبی- فشار استخراج گردید. نتایج نشان داد که قطره‌چکان ایریتک(D ) بهترین عملکرد هیدرولیکی را در بین قطره‌چکان‌های مورد آزمایش دارد. لذا این قطره‌چکان جهت رسیدن به راندمان بیشتر و هم‌چنین به منظور استفاده در اراضی شیبدار و ناهموار در رتبه اول قرار دارد، هر چند عملکرد سایر قطره‌چکان‌های مورد آزمایش نیز قابل قبول می‌باشد

---

خودکارسازی شبکه‌های آبیاری برای ارتقای عملکرد این شبکه‌ها و به عنوان یکی از روش‌های بهبود بهره‌برداری، ضرورتی است که نیازمند بکارگیری سیستم‌های کنترل است. در این بین، کنترل‌کننده‌های PID کاربرد زیادی در مناطق مختلف دنیا داشته‌اند، اما تنظیم آنها برای شرایط هندسی و هیدرولیکی مختلف کانال‌ها، همچنان به عنوان مشکل اصلی طراحی محسوب می‌شود. از آنجا که پارامتر شیب کف کانال یکی از عوامل تعیین کننده رفتار دینامیک جریان آب است، در این مطالعه با اعمال تغییر شیب طولی در یک کانال مبنا، کنترل‌کننده پایین‌دست فاصله‌دار با کاربرد دی‌کوپلینگ و تکنیک تناسبی-انتگرالی-دیفرانسیلی پس‌خورد، طراحی و ارزیابی شد. هم‌چنین برای تنظیم کنترل‌کننده از مشخصه‌های کانال استفاده شد و این مشخصه‌ها با استفاده از رویکرد جدید فرایند شناسایی سیستم تعیین شدند. به منظور طراحی و اجرای الگوریتم‌های کنترل از مدل هیدرودینامیک سوبک در تلفیق با نرم‌افزار مت‌لب استفاده شد و با در نظر گرفتن مقادیر مختلف برای شیب کف کانال، اثر آن روی رفتار جریان آب و تنظیم کنترل‌کننده و در نتیجه اثر آن در ضرایب کنترل‌کننده، بررسی شد. سپس ارزیابی عملکرد کنترل‌کننده تنظیم شده، در دوره بهره‌برداری مورد نظر و در سناریوهای مختلف، با محاسبه شاخص‌های عملکرد صورت گرفت. به‌طور کلی نتایج نشان داد که جریان آب در شیب‌های زیاد رفتار رزونانسی کمتری نشان می‌دهد و توانایی این نوع کنترل‌کننده در کانالی با شیب زیاد، نسبت به شیب‌های ملایم‌تر، کمتر است.

---

منابع آب زیرزمینی به عنوان مهمترین منبع آب شیرین به حساب می‌آیند. نیاز فزاینده به منابع آب در ایران، موجب بهره‌برداری بی‌رویه و سبب برهم زدن تعادل طبیعی منابع آب زیرزمینی شده است، بطوری‌که تراز سفره‌های آبدار در بسیاری از مناطق کشور منفی شده است. هدف از این تحقیق، بررسی روند تغییرات برخی از خصوصیات آب‌های زیرزمینی دشت سگزی اصفهان طی دوره‌ی آماری 1374 تا 1387 می‌باشد. بدین منظور، داده‌های مورد نیاز از سازمان آب منطقه‌ای اصفهان تهیه و آزمون همگنی با آزمون تام (ران- ‌تست) در سطح اطمینان 95 درصد بر روی داده‌ها انجام گردید. جهت بررسی استقلال داده‌ها نیز از توابع خودهمبستگی مربوط به سری‌های زمانی (ACF) استفاده شد، بدین صورت که میزان خودهمبستگی داده‌ها در تاخیرهای زمانی مختلف محاسبه و در نهایت از آزمون من-کندال جهت ارزیابی روند سری‌های زمانی تغییرات خصوصیات آب‌های زیرزمینی استفاده شد. نتایج آزمون ران- تست نشان داد تمامی سری های مورد استفاده در این تحقیق همگن می‌باشند (Pvalue > 0.05). نتایج آزمون تحلیل روند برای چاه‌های منطقه، نشان دهنده روند معنی‌دار افزایش میزان کلر در منابع آب زیرزمینی منطقه می‌باشد (P value > 0.05). همچنین میزان کلسیم نیز 3 واحد افزایش نشان می‌دهد. نتایج همچنین نشان داد که تمامی سری های مورد استفاده در این تحقیق تصادفی هستند و آزمون تحلیل روند من- کندال می‌تواند شاخص مناسبی برای ارزیابی روند موجود در داده‌ها باشد. به دلیل بهره‌برداری بی‌رویه‌ای که از منابع آب زیرزمینی صورت می‌گیرد، با افزایش عمق سطح آب، بر میزان املاح مختلف شوری مانند کلر و سدیم افزوده می‌گردد که این موضوع بر شدت تخریب منابع سطحی زمین مانند خاک و پوشش گیاهی می‌افزاید که این وضعیت بیشتر در چاه‌های محدوده اراضی کشاورزی مشاهده می‌گردد.

---

به‌منظور بررسی اثر تنش آبی و آفات بر مراحل مختلف رشد لوبیا‌ چشم ‌بلبلی (Vigna sinensis) این محصول در مزرعه خزانه دانشگاه صنعتی اصفهان، به‌صورت آزمایش فاکتوریل در قالب بلوک‌های کامل تصادفی در دو مزرعه سم‌پاشی ‌شده و سم‌پاشی نشده با تیمارهایی شامل تنش آبی شدید (تأمین 50% نیاز آبی) و تنش آبی ملایم (تأمین 75% نیاز آبی) در چهار مرحله رشد گیاه، مرحله اول (از کاشت دانه تا گل‌دهی)، مرحله دوم (از گل‌دهی تا غلاف‌دهی)، مرحله سوم (از غلاف‌دهی تا برداشت) و تمام مراحل رشد لوبیا چشم ‌بلبلی در سه تکرار کشت شد. تیمار شاهد هم به‌صورت بدون تنش آبی در سراسر دوره رشد در دو مزرعه با سه تکرار وجود داشت. نتایج نشان داد که تنش آبی تأثیر معنی‌داری روی درصد پروتئین و مواد معدنی نداشته است. نتایج نشان داد که در مزرعه سم‌پاشی نشده تنش آبی تأثیر معنی‌داری در سطح 1% روی جمعیت حشرات داشته است. تنش آبی به‌طور معنی‌داری در سطح 1% جمعیت حشرات کامل و پوره‌های زنجرک E. decipiens و علائم خسارت مینوز را کاهش داده و جمعیت Thrips tabaci Lind را افزایش داده است. با توجه به نتایج به‌دست آمده و طولانی بودن دوره اول رشد (63 روز) بهترین حالت اعمال تنش آبی، اعمال تنش آبی در مرحله اول رشد می‌باشد که گیاه از حساسیت کمتری برخوردار است. در مناطقی که کشاورزان با کمبود آب در کاشت لوبیا چشم بلبلی مواجه هستند بهترین عملکرد از نظر اقتصادی زمانی حاصل می‌شود که تنش آبی ملایم در دوره اول رشد (تا قبل از گل‌دهی) اعمال شود.

---

در این مطالعه، از الگوریتم SUFI-2 (Sequential Uncertainty Fitting, ver. 2) در ‌بسته نرم‌افزاری LEACHN-CUP در تعیین پارامترهای مدل LEACHN و تحلیل عدم قطعیت آن در دو حالت عدم استفاده از زئولیت کلینوپتیلولایت (کنترل) و کاربرد آن (تیمار Z) استفاده شد. مقادیر P-factor، R-factor (نشان‌دهنده درجه عدم قطعیت) و ضریب نش- ساتکلیف (NS) در شبیه‌سازی میزان زه‌آب خروجی در کنترل به‌ترتیب 71/0، 76/0 و 92/0 به‌دست آمد. نتایج شبیه‌سازی در صورت کاربرد پارامترهای هیدرولیکی به‌دست آمده از کنترل در شبیه‌سازی میزان زه‌آب خروجی در تیمار Z رضایت‌بخش بود (مقادیر P-factor، R-factor و NS به‌ترتیب 82/0، 78/0 و 87/0). مقادیر P-factor، R-factor و NS در پیش‌بینی میزان نیترات خروجی در کنترل به‌ترتیب 87/0، 36/1 و 91/0 به‌دست آمد. در صورت کاربرد پارامترهای مؤثر در چرخه نیتروژن به دست آمده از کنترل در شبیه‌سازی میزان نیترات خروجی در تیمار Z، عدم قطعیت به‌مقدار قابل توجهی افزایش یافت (مقادیر P-factor و R-factor به‌ترتیب 1 و 46/2). در صورت اصلاح پارامترهای کنترل برای تیمار Z، افزایش شدت دنیتریفیکاسیون، افزایش ضریب توزیع -N NO3 و کاهش شدت نیتریفیکاسیون در اثر کاربرد اصلاح‌کننده کلینوپتیلولایت مشاهده شد.

---

خشکسالی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین بلایای طبیعی، هزینه‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی زیادی را به‌همراه دارد. اگرچه خشکسالی بیشتر به‌عنوان یک پدیده طبیعی یا فیزیکی در‌نظر گرفته می‌شود اما اثرات آن حاصل کنش متقابل میان یک پدیده طبیعی و نیاز آبی جامعه می‌باشد و اغلب اثرات آن توسط فعالیت‌های انسانی تشدید می‌شود. روش مرسوم برای مدیریت خشکسالی، مدیریت بحران می‌باشد. با توجه به اشکالات وارده به مدیریت بحران، روش مدیریت ریسک پیشنهاد شده است. با توجه به لزوم تغییر رویه از مدیریت بحران به‌سمت مدیریت ریسک، ارزیابی ریسک خشکسالی استان اصفهان در این تحقیق انجام گرفت. ریسک خشکسالی به‌صورت تابعی از شاخص خطر و شاخص آسیب‌پذیری تعریف شده است. شاخص بارش استاندارد شده(SPI) به‌عنوان شاخص خطر خشکسالی در‌نظر گرفته شد که برای محاسبه آن ابتدا آمار بارش ماهانه 47 ایستگاه هواشناسی و باران سنجی استان طی دوره آماری 1975-2007 جمع‌آوری گردید. سپس سری زمانی مربوط به داده‌های بارش تهیه و برای محاسبه شاخص بارش استاندارد شده در بازه‌ زمانی 12ماهه وارد برنامه SPI گردید. نقشه درصد وقوع خشکسالی در هر‌یک از شدت‌های خشکسالی تهیه و در‌نهایت نقشه شاخص خطر خشکسالی به‌دست آمد. آنالیز آسیب‌پذیری از طریق شاخص‌های اقتصادی- اجتماعی( تراکم جمعیت و درصد شاغلین بخش کشاورزی) و شاخص‌های فیزیکی ( ظرفیت آب قابل استفاده خاک و کاربری اراضی) انجام شد. روش مورد استفاده برای تلفیق لایه-های آسیب‌پذیری روش ترکیب خطی وزنی(wlc) و روش مورد استفاده برای استاندارد‌سازی و وزن‌دهی به معیارها به‌ترتیب روش توابع فازی و روش تحلیل ساختار سلسله مراتبی‌(AHP) بود. برای اجرای عملیات وزن دهی پرسش‌نامه‌ای تهیه و از گروهی از متخصصین خواسته شد که این پرسش‌نامه را تکمیل نمایند. در‌نهایت شاخص ریسک خشکسالی از ضرب دو شاخص خطر خشکسالی و آسیب-پذیری به‌دست آمد. نتایج حاصل از شاخص خطر خشکسالی نشان داد که مناطق مرکزی استان نسبت به‌وقوع خشکسالی بسیار شدید مستعدتر می‌باشد و استعداد مناطق شمال و شمال شرق به خشکسالی شدید، زیاد می‌باشد. مناطق جنوب غرب نیز به خشکسالی متوسط بیشتر از سایر مناطق حساسیت نشان دادند. نقشه شاخص آسیب‌پذیری نشان می‌دهد که بیشترین آسیب‌پذیری در غرب، جنوب و شمال استان و به‌صورت پراکنده در شرق استان وجود دارد. نقشه ریسک خشکسالی نشان داد که قسمت‌های شمالی استان در ریسک بالای خشکسالی قرار دارند. از جمله اقداماتی که می‌توان برای کاهش ریسک خشکسالی در استان انجام داد می‌توان به استقرار نظام پایش و پیش‌آگاهی خشکسالی در سطح استان، آموزش جامعه در جهت صرفه‌جویی هر چه بیشتر در منابع آب و بهبود سیستم‌های مدیریت آب اشاره کرد.

---

مدل‌های پالایش سبز برای شناخت بیشتر فرآیندهای حاکم بر این پدیده و مدیریت خاک‌های آلوده از اهمیت بالایی برخوردارند. بررسی‌ها نشان داده است که تاکنون تلاش‌های اندکی برای ارزیابی پتانسیل پالایش سبز فلزات براساس مدل‌های ریاضی انجام گرفته است. هدف از این پژوهش، مدل‌سازی پالایش سبز خاک آلوده به نیکل بود. بدین منظور، با استفاده از توابع کاهش تعرق نسبی و غلظت نیکل در خاک مدلی برای تعیین نرخ پالایش سبز نیکل از خاک ارائه شد. برای ارزیابی مدل، خاک با سطوح مختلفی از آلاینده نیکل آلوده شد. جهت آلوده کردن خاک از نمک نیترات نیکل استفاده شد. سپس با پر کردن گلدان‌ها با خاک‌های آلوده بذر ریحان (Ocimum tenuiflorum L.) در آنها کشت گردید. برای دوری از تنش رطوبتی، گلدان‌ها با فواصل زمانی کوتاه (48 ساعت) توزین و تا رسیدن به رطوبتی نزدیک به‌ظرفیت زراعی آبیاری شدند. گیاهان در چهار نوبت برداشت شدند. در هر مرحله از برداشت، مقادیر تعر ق نسبی و غلظت نیکل در نمونه‌های خاک و گیاه اندازه‌گیری شد. در پایان کارآیی مدل‌ها با آماره‌های ریاضی آزموده شد. برای ارزیابی مدل‌ها، محاسبه آماره‌های خطای ماکزیمم، ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب تبیین، کارایی مدل و ضریب جرم باقی‌مانده برای هر کدام از مدل‌ها انجام شد. ترسیم روند تغییرات تعرق نسبی ریحان در بازه‌های مختلف زمانی فصل رشد در سطوح مختلف آلودگی نیکل در خاک نشان داد که در حضور آلاینده‌های فلزی در خاک تعرق گیاه کاهش یافته است. اما به‌دلیل پایین بودن غلظت‌های اعمال شده تغییرات چشمگیر نبوده است. نتایج حاصل از مقایسه آماره‌ها نشان داد برای برآورد تعرق نسبی ریحان در آلودگی نیکل خاک برای تمام بازه‌های زمانی در فصل رشد، کارآیی مدل خطی (940/0 =2R) تنها اندکی بهتر از مدل غیرخطی (84/0 =2R) است. هم‌چنین، مدل حاصل از ترکیب تابع خطی و غلظت نیکل در خاک، برازش نسبتاً خوبی (7/0=R) با مقادیر اندازه‌گیری شده نرخ پالایش سبز نیکل از خاک دارد.

---

تعیین مکان‌های مناسب با دقت و سرعت مورد نیاز جهت پخش سیلاب از اهمیت بسیاری برخوردار است. هدف اصلی این تحقیق تهیه، استفاده و ارزیابی سامانه پشتیبان تصمیم‌گیری برمبنای تکنیک‌های GIS و RS به‌منظور شناسایی و اولویت بندی نواحی مناسب پخش سیلاب، در منطقه مورد مطالعه می‌باشد. در این مطالعه منطقه مناسب برای پخش سیلاب براساس چهار معیار اصلی، هشت زیر معیار و بیست و چهار شاخص انتخاب گردید در نهایت 5 سناریو تهیه و ارزیابی گردید (یک سناریو بر‌اساس ارزش نسبی برابر برای 4 معیار، و چهار سناریو بر‌اساس تفاوت آشکار یکی از معیارهای اصلی). مقایسه میانگین مطلوبیت در بین پنج سناریو نشان دهنده آن است که زیرحوزه 1 در 3 سناریو(ارجحیت نفوذ، ارجحیت کاربرد آب و برابری تمامی معیارهای اصلی) دارای میانگین مطلوبیت بالاتری بوده لذا در میان 2 زیرحوزه در این سناریوها دارای ارجحیت بیشتری نسبت به دیگر زیرحوزه‌ می‌باشد. از بین 2 زیرحوزه منطقه ایور، با توجه به میانگین مطلوبیت آنها، زیرحوزه 1 و از بین سناریوهای اجرا شده، سناریوی 1 (ارجحیت معیار اصلی نفوذ) به‌عنوان اولویت اول انتخاب گردیدند. اولویت دوم برای مکان‌یابی پخش سیلاب متعلق به زیرحوزه 2 و با سناریوی 1 می‌باشد.

---

سرعت پیشروی از فاکتورهای مهم در طراحی و شبیه‌سازی سیستم‌های آبیاری سطحی به‌شمار می‌رود. بیلان حجم یک مدل ساده طراحی و مدیریتی سیستم آبیاری سطحی است که بر پایه معادله پیوستگی ایجاد شده است. در گذشته مدل‌های بیلان حجم بر این فرض استوار بود که عمق جریان سطحی در بالادست ثابت و برابر با عمق نرمال می‌باشد که این فرض اولیه امکان بروز خطای معنی‌دار را در محاسبه پیشروی جریان فراهم می‌آورد. در این تحقیق مدل بیلان حجم اصلاح شده برای پیش‌بینی منحنی پیشروی در آبیاری شیاری توسعه یافته است. در مدل پیشنهادی عمق جریان در ابتدای شیار متغیر با زمان و برابر با عمق واقعی جریان در این مقطع در‌نظر گرفته شد. طول پیشروی پیش‌بینی شده توسط روش بیلان حجم کلاسیک، بیلان حجم ترکیبی با اینرسی صفر و مدل اصلاح شده بیلان حجم در تحقیق حاضر با داده‌های مشاهده‌ای به‌دست آمده از سه طول شیار 60، 80 و 90 متری مقایسه گردید. شاخص‌های ارزیابی دقت مدل اصلاح شده را بیشتر از دو مدل دیگر با RMSE به‌ترتیب 26/9، 37/7 و 76/6 نشان می‌دهد. آنالیز حساسیت نشان داد که دبی ورودی بیشترین تأثیر را در مدل داشته و مدل ارائه شده در مقایسه افزایش دبی نسبت به کاهش دبی حساسیت ببیشتری دارد.

---

نفوذپذیری به‌عنوان فرایندی که انتقال و توزیع آب از سطح به نیم‌رخ خاک را انجام می‌دهد، بیشترین تأثیر را در راندمان و یکنواختی آبیاری دارد. استفاده از روش‌های مستقیم اندازه‌گیری نفوذ مانند روش موازنه حجم اولاً مستلزم صرف وقت، دقت و هزینه زیاد بوده و ثانیاً قبل از آماده‌سازی زمین و در زمان انجام مطالعات، استفاده از این روش میسر نیست. روش USDA-NRCSاصلاح‌شده برای تبدیل پارامترها به شرایط هیدرولیکی جدید کاربرد دارد. در این تحقیق، دقت روش USDA-NRCS اصلی و ‏USDA-NRCS اصلاح‌شده در برآورد پارامترهای معادله نفوذ سیستم‌های آبیاری شیاری مزارع نیشکر کشت و صنعت امیر‌کبیر اهواز، بررسی گردید. برای این‌منظور، پارامترهای نفوذ و متوسط نفوذ تجمعی 6 ساعته برای سیستم‌های آبیاری شیاری این منطقه به چهار روش USDA-NRCS اصلی، ‏USDA-NRCS اصلاح‌شده برای آبیاری شیاری، USDA-NRCS اصلاح‌شده برای آبیاری نواری و روش مستقیم‏‏ (ورودی- خروجی) برآورد شد و روش مستقیم مبنای مقایسه قرار گرفت. جهت تعیین مقدار خطای هر یک از مدل‌ها از چهار شاخص آماری متوسط خطای پیش بینی مدل (Er)، متوسط خطای نسبی (Ea)، توزیع نسبت به خط 45 درجه (λ) و ضریب تبیین (R) استفاده شد. بر طبق نتایج حاصل، روش USDA-NRCS اصلاح‌شده با لحاظ روابط مربوط به آبیاری نواری با متوسط مقادیر λ، R، Er و Ea به‌ترتیب برابر 95/0، 97، 6/5 و 7/6 درصد بهترین برآورد را از مقدار نفوذ تجمعی دارد.

---

خشکسالی هیدروژیک معمولاً بر منطقه وسیعی تأثیر گذار است و جریان حداقل رودخانه‌ای شاخص مناسبی برای مطالعه خشکسالی هیدرولوژیک است. در این تحقیق جهت پیش‌بینی خشکسالی هیدرولوژیک در حوزه آبخیز کارون شمالی، 14 ایستگاه با طول دوره آماری مناسب و آمار ثبت شده تا سال آبی 88-1387 انتخاب شد و 13 خصوصیت فیزیوگرافی و اقلیمی از ایستگاه‌های منتخب برای انجام آزمون همگنی به روش تحلیل خوشه‌ای سلسله مراتبی مد نظر قرار گرفت. سپس سری زمانی جریان حداقل 7 روزه، برای هر ایستگاه محاسبه شد و بر اساس آزمون‌های نکویی برازش کای اسکوئر و کلموگراف اسمیرنوف و همچنین محاسبه آماره توزیع گامای 2 پارامتره به عنوان بهترین توزیع منطقه‌ای شناسایی گردید و دبی جریان حداقل 7 روزه با دوره های بازگشت ‌‌5، 10،20، 50 و 100 سال با استفاده از نرم‌افزار FREQ در هر ایستگاه برآورد گردید. سپس تحلیل منطقه‌ای جریان کم به روش رگرسیون چند متغیره انجام شد. به علاوه با ترسیم منحنی تداوم جریان در هر ایستگاه، شاخص نیز برای هر ایستگاه استخراج گردید و نقشه‌های ناحیه‌بندی شاخص‌های ، ، و تهیه شد. نتایج تحلیل منطقه‌ای نشان داد که ارتفاع متوسط و شیب متوسط حوزه آبخیز کارون شمالی از عوامل مؤثر بر جریان حداقل در این حوزه می‌باشند. همچنین بررسی نقشه‌های ناحیه‌بندی جریان حداقل نیز نشان داد از میان نواحی که بیشتر خشکسالی را تجربه می‌کنند گستره جنوب شرقی حوزه، خشکسالی شدیدتری را نسبت به سایر نقاط تجربه می‌کند.

---

از آنجا که اقلیم تأثیر بسزایی برروی تولید گرد و غبار دارد، شناسایی پارامتر‌های اقلیمی مؤثر بر این پدیده ضروری است. در این مطالعه، پارامتر‌های اقلیمی درجه حرارت، رطوبت نسبی، بارندگی، سرعت و جهت حداکثر باد انتخاب و ارتباطشان با داده‌های قدرت دید و همچنین تعداد روز‌های گرد و غباری ثبت شده در ایستگاه‌های هواشناسی در مقیاس ماهانه و سالانه در استان خوزستان با استفاده از رگرسیون خطی چند‌متغیره آنالیز شد. نتایج نشان داد که تعداد روز‌های طوفانی در 5 سال اخیر به 366 روز رسیده است. کمترین تعداد روز‌های طوفانی برای تمامی ایستگاه‌های استان خوزستان شامل: آبادان، اهواز، امیدیه، دزفول و مسجد سلیمان در پاییز و بیشترین آن برای ایستگاه آبادان و اهواز در بهار و برای سه ایستگاه دیگر در تابستان رخ داده است. نتایج همچنین نشان داد که در ایستگاه‌ آبادان و اهواز فصل همراه با بیشترین روز‌های طوفانی (بهار) با فصل دارای کمترین مقدار بارندگی (تابستان) مطابقت ندارد که به‌نظر می‌رسد دلیل اصلی، تفاوت ویژگی‌های اقلیمی منطقه رسوب‌گذاری و منطقه منشأ است. در‌حالی‌که رخ دادن طوفان‌های گرد و غبار در تابستان در ایستگاه‌های دیگر نشان‌دهنده امکان محلی و درون استانی بودن منشأ طوفان‌های این منطقه می‌باشد. آنالیز رگرسیون نیز این مسئله را تأیید کرد، بدین صورت که تعداد پارامتر‌های اقلیمی که دارای همبستگی مهم با داده‌های قدرت دید می‌باشند از غرب به شرق از 8 به 16 پارامتر افزایش یافته است. به‌طور‌کلی، نتایج نشان داد که با افزایش فاصله از کشور‌های عربی از قبیل عراق و عربستان صعودی، منشأ طوفان‌ها محلی و درون استانی می‌شود.

---

بیابان‌زایی به‌عنوان یک بحران مهم در مناطق خشک استان اصفهان شناحته شده است. بنابراین، مطالعه حاضر با هدف ارزیابی سه مدل اصلی پهنه‌بندی شدت بیابان‌زایی MEDALUS، MICD و FAO-UNEP در کانون بحران بیابان‌زایی منطقه جرقویه در شرق اصفهان صورت گرفته است. بدین منظور معیارها و شاخص‌های بیابان‌زایی مربوط به آنها براساس خصوصیات منطقه و کارهای میدانی انتخاب و نقشه آنها در 27 رخساره ژئومرفولوژی تهیه گردید. نقشه‌های شدت بیابان‌زایی تولیدی براساس کلاس‌های هر مدل در محیط ArcGIS 10 طبقه‌بندی گردید و سپس توسط نرم‌افزار IDRISI Tiga 16.03 با یکدیگر مقایسه شدند. مطابق نتایج هر سه مدل، بیش از 95% منطقه مطالعاتی دارای کلاس بیابان‌زایی شدید است. مقایسه کلاس‌های شدت بیابان‌زایی بین سه مدل نشان داد که تنها 45% شدت بیابان‌زایی در بین مدل‌ها مشابه بوده که این امر به‌علت مختلف بودن تعداد کلاس‌ها و همچنین معیارها و شاخص‌ها در مدل‌های مختلف است. با توجه به صحت نقشه شدت بیابان‌زایی مدل مدالوس و همچنین سازگاری آن در انتخاب معیارها و شاخص‌ها، به‌کارگیری سامانه GIS و میانگین هندسی در پهنه‌بندی بیابان‌زایی؛ به‌عنوان مدل برتر انتخاب گردید. طبق این مدل به‌ترتیب 85% و 15% از منطقه دارای بیابان‌زایی بسیار شدید و شدید است که بیانگر میزان بیابان‌زایی بسیار بالا در منطقه است و باید هرچه سریع‌تر با اجرای برنامه‌های بیابان‌زدایی روند صعودی فرایند آن را کاهش داد.

---

یکی از معضلات عمده خاک‌های آلوده به نفت به‌ویژه در مناطق خشک دنیا آبگریزی است. لذا روش‌های مختلفی مانند استفاده از کانی‌های رسی جهت از بین بردن و یا بهبود وضعیت آبگریزی این خاک‌ها پیشنهاد شده است. بر این اساس، این مطالعه با هدف بررسی تأثیر کاربرد یک نمونه کانی زئولیت ایرانی بر کاهش آبگریزی یک نمونه خاک آلوده به نفت استان خوزستان و بررسی تأثیر عوامل مختلف مانند رطوبت اولیه خاک (صفر، 10، 20 و30 درصد وزنی)، مقدار کاربرد کانی (2، 4 و 8 درصد وزنی)، اندازه ذرات (53-25 میکرون و کوچک‌تر از 2 میکرون) و نوع کاتیون موجود بر سطوح تبادلی (سدیم و کلسیم) بر خاصیت آبگریزی خاک انجام شد. ویژگی آبگریزی خاک نیز از روش زمان نفوذ قطرات آب (Water Drop Penetration Time) تعیین گردید. نتایج حاکی از این است که بیشترین میزان کاهش در آبگریزی خاک مورد مطالعه در نتیجه کاربرد 2 درصد زئولیت به‌دست می‌آید. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از کانی‌های سدیم دار عملکرد بهتری نسبت به کانی‌های حاوی کلسیم دارند، به‌گونه‌ای که میانگین مدت زمان نفوذ قطرات آب به خاک در تیمار اشباع با سدیم 23 درصد و در تیمار اشباع با کلسیم حدوداً 5 درصد نسبت به شاهد کاهش (05/0>P) نشان داد. رطوبت30 درصد وزنی نیز با کاهش 67 درصدی آبگریزی نسبت به شاهد بهترین عملکرد را در کاهش آبگریزی داشت. همچنین، کاهش اندازه ذرات کانی زئولیت تأثیر معنی‌داری بر کاهش آبگریزی خاک نشان نداد.

---

یکی از چالش‌های عمده در مدیریت منابع آب، بهره‌برداری از این منابع در حوضه‌های آبریز مشترک مرزی می‌باشد. واقعیتی که هم‌اکنون کشور ایران در بهره‌برداری از رودخانه هیرمند سال‌ها است با آن مواجه می‌باشد. در چنین وضعیتی، کاربرد یک مدل مفهومی بارش- رواناب که بتواند سناریوهای مختلف مدیریتی را شبیه‌سازی کند، ابزار مناسبی خواهد بود. در این خصوص، مدل SWAT می‌تواند انتخاب مناسبی باشد. با این وجود، نیاز به داده‌های هواشناسی و رواناب مشاهداتی از موانع جدی در پیاده‌سازی چنین مدلی است. این مشکل به‌خصوص در مناطقی مثل افغانستان با زیرساخت‌های ضعیف دوچندان است. به‌همین دلیل، کاربرد آنها دارای مشکلات بیشتری خواهد بود. در مطالعه حاضر، به‌منظور بررسی توانایی مدل SWAT در شبیه‌سازی فرآیند بارش- رواناب در مناطق با کمبود داده، حوضه بالادست رودخانه هیرمند به‌عنوان منطقه مطالعاتی انتخاب شد. بدین‌منظور، داده‌های رواناب ایستگاه دهرآوود از سال 1969 تا 1979 و بعضی داده‌های هواشناسی تهیه و برای واسنجی و اعتبارسنجی شبیه‌سازی‌ها به‌کار گرفته شد. نتایج این بخش رضایت‌بخش بود، به‌طوری‌که در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی، ضرایب 2R در خروجی حوضه به‌ترتیب 76/0 و 70/0 به‌دست آمد. نکته قابل توجه آنکه با توجه به برفی بودن حوضه، استفاده از امکانات Elevation-Band بخش برف مدل نیز تأثیر قابل ملاحظه‌ای در بهبود نتایج به‌خصوص دبی پایه داشت. علاوه بر ارزیابی قبل، نقشه برف استخراج شده از دو تصویر ماهواره‌ای لندست در ماه فوریه 1973 و 1977 زمانی که حوضه نسبتاً پوشیده از برف است، با نقشه برف تولید شده از مدل مقایسه شد که نتایح حاکی از اجرای خوب مدل بود، به‌طوری‌که ضریب 2R در این دو تاریخ به‌ترتیب 87/0 و 82/0 برآورد گردید.

---

شاخص ‌شدت خشکسالی پالمر که متغیرهای مختلف آب و هواشناسی را برای یک موازنه آبی ساده در خاک تحلیل می‌کند و شرایط خشکسالی یا ترسالی را به‌صورت پدیده‌ای پویا درنظر می‌گیرد، در بسیاری از نقاط جهان جهت بررسی شرایط خشکسالی و تداوم آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به این‌که واسنجی شاخص براساس شرایط منطقه مورد مطالعه می‌تواند منجر به ارائه نتایج بهتر و دقیق‌تری گردد، هدف این تحقیق، ارزیابی شاخص پالمر براساس فرضیات اوّلیه، وضعیت واسنجی‌شده در حوزه‌ها‌ی ایران مرکزی و همچنین استفاده از خروجی‌های واسنجی- صحت‌سنجی ‌شده مدلSWAT به‌عنوان ورودی شاخص می‌باشد. لذا شاخص پالمر براساس روش‌های: 1) شاخص اولیه پالمر بدون ‌واسنجی، با استفاده از ضرائب اقلیمی و معادله شدت استخراجی برای کانزاس غربی و آیوای مرکزی؛ 2) شاخص اولیه همراه با اصلاح ضرائب معادله‌های شدت خشکسالی؛ 3) شاخص واسنجی ‌شده با بومی‌سازی معادلات شدت؛ 4) شاخص با جایگزینی متغیرهای رطوبت خاک و تبخیر ‌تعرق پتانسیل از مدل SWAT؛ و 5) شاخص با جایگزینی متغیرهای رطوبت خاک، تبخیر‌تعرق پتانسیل و رواناب از مدل SWAT؛ در سطح کل ایران، در قالب 17 حوزه مطالعاتی، در مقیاس ماهانه در دوره آماری 2002-1990 محاسبه شد. سپس با استفاده از هر پنج روش، شدت خشکسالی برای 160 زیرحوزه واقع در ایران مرکزی محاسبه و ارزیابی گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که، در بین آنها روش 4 نتایج مطمئن‌تری را ارائه می‌کند همچنین این روش‌ها مرطوب‌ترین سال (1992) و خشک‌ترین سال (2001) را به‌خوبی مشخص نمودند. نتایج این پژوهش، مطالعه واسنجی شاخص پالمر را برای هر منطقه و با استفاده از خروجی‌ِ سایر مدل‌های هیدرولوژیکی امکان‌پذیر می‌سازد.