علوم آب و خاک

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.

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.

گون پوشش گیاهی بسیاری از کوهستان‌های فلات ایران است و باتوجه‌به شکل بالشتی و سیستم ریشه‌دوانی عمیق، کنترل و نفوذ بارش‌های جوی را به درون خاک تسهیل و نقش عمده‌ای در ارائه خدمات اکوسیستمی ایفا می‌کند. از طرفی همبستگی اکوسیستم‌های گون‌زار (Astragalus habitats) با اقلیم‌های خشک و نیمه‌خشک، آن‌ها را در برابر تغییرات اقلیمی آسیب‌پذیر نموده‌است. در این مطالعه نقشه تولید رواناب بر پایه منحنی بادیکو تحت شرایط حال حاضر و آتی تغییر اقلیم (2050) با استفاده ازداده‌های اقلیمی و دمایی سایتChelsa (مدل گردش عمومی CanESM2) در نرم‌افزار TerrSet و با استفاده از نقشه‌های: زیرحوزه‌ها، بارش سالانه، تبخیر و تعرق پتانسیل سالانه، عمق خاک، آب قابل‌دسترس گیاه و نقشه "پوشش زمین _کاربری زمین" حال حاضر و آینده با ترکیبی از روش‌های میدانی و مدل‌های پراکنش گونه‌ای در مقیاس محلی حوزه آبخیز رودخانه شور دهاقان (زاگرس مرکزی) تهیه و درنهایت خسارت رواناب مازاد تولید‌شده در اثر تغییر اقلیم به روش هزینه جایگزین (Replacement cost method) برآورد شد. نتایج حاکی از افزایش حجم رواناب سالانه حوزه از70 میلیون مترمکعب در حال حاضر به 105 میلیون مترمکعب در شرایط تغییر اقلیم تحت سناریوی rcp26 سال 2050 بود. با احتساب هزینه 10 میلیون ریال به ازای کنترل 530 مترمکعب رواناب از طریق پروژه‌های متنوع آبخیزداری، جلوگیری از خسارات رواناب مازاد تولید‌شده، نیازمند اعتباری بالغ بر 660 میلیارد ریال بر اساس ارزش حال است. این مطالعه قابلیت نرم‌افزار TerrSet برای پیش‌بینی و تولید نقشه خدمت اکوسیستم تولید رواناب تحت تغییرات اقلیمی یا تغییرات کاربری اراضی و با هدف ارزش‌گذاری را در مقیاس محلی به اثبات رساند. همچنین ارزش‌گذاری فوق می‌تواند مبنای برنامه‌ریزی و تأمین اعتبار برای مطالعه و اجرای طرح‌های آبخیزداری با هدف مقابله با تهدیدات تغییر اقلیم باشد.

فرسایش بادی و گردوغبار ناشی از آن امروزه به‌صورت یک معضل زیست‌محیطی، نه‌تنها مناطق بیابانی بلکه کل کشور را تحت تأثیر خود قرار داده و هزینه‌های بسیاری در پی داشته‌است. مبارزه با فرسایش بادی در بسیاری از مناطق بیابانی با بهره‌گیری از مالچ‌های نفتی و کشت گیاهان سازگار، از دهه 40 آغاز شده است. اما استفاده گسترده از مالچ‌های نفتی علاوه بر مشکلات زیست‌محیطی، به‌دلیل هزینه‌های زیاد خریداری، جابه‌جایی و پاشش، صرفه اقتصادی ندارد. بدین منظور در این پژوهش، کارایی پنج مالچ غیرنفتی و شیمیایی در احیای بیولوژیک تپه‌های ماسه‌ای حاشیه نوار ریگ بلند کاشان بررسی شد. این پژوهش در قالب طرح کامل تصادفی تحت تیمار مالچ شامل: شاهد (بدون مالچ)، مالچ پلیمری، پتاس، فارس، پایا و آکرلیکی در 3 تکرار (3 تپه ماسه‌ای) انجام شد و میزان بادبردگی (به کمک شاخص‌های چوبی تعبیه شده در تپه‌ها)، زنده‌مانی گیاهان کشت‌شده به‌صورت قلمه و نهال، درصد رطوبت و دمای عمق 15 سانتی‌متری هر تکرار، اندازه‌گیری و مورد تجزیه واریانس قرار گرفت. مشاهده شاخص‌های چوبی نشان داد که مالچ‌های فارس، پایا و آکرلیکی باتوجه‌به میزان بادبردگی (تقریباً بدون بادبردگی) به لحاظ استحکام از مقاومت تقریباً یکسانی برخوردارند. در مالچ فارس پس از گذشت هشت ماه از پاشش، ترک‌های ریزی دیده شد که ناشی از دست‌ دادن انعطاف است. بررسی آمار دمای خاک نشان داد که تیمارهای تحت مالچ، تفاوت دمایی چندانی نسبت به تیمار شاهد ندارد که این خود مزیت مالچ‌های مورد استفاده را نشان می‌دهد. مقایسه داده‌های درصد رطوبت خاک، گویای درصد زیاد رطوبت در تیمار مالچ پتاس بود. بررسی درصد زنده‌مانی گیاهان کشت‌شده در تیمارهای پایا و آکرلیکی بیشتر بود. باتوجه‌به نتایج این پژوهش مالچ‌های آکرلیکی، پایا و فارس برای تثبیت ماسه‌های روان توصیه می‌شود. از محدودیت‌های پژوهش در عرصه‌های بیابانی، غیر قابل کنترل بودن شرایط محیطی و انسانی است؛ بنابراین محصور کردن کل عرصه مالچ‌پاشی و استفاده از دستگاه تونل بادی سیار در محل اجرای طرح و تعیین میزان بادبردگی در سرعت‌های مختلف پیشنهاد می‌شود.

الگوی توزیع زمانی بارندگی می‌تواند در تولید رواناب و هدررفت خاک طی بارندگی نقش ایفا کند. در این پژوهش چهار الگوی بارندگی یکنواخت، پیش‌افتاده، بینابین و دیرکرده بررسی شدند. مقدار بارندگی در همه الگوهای بارندگی 20 میلی‌متر بود. در الگوی بارندگی یکنواخت، شدت بارندگی (20 میلی‌متر بر ساعت) ثابت بود و در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، بیشترین شدت (40 میلی‌متر بر ساعت) در دوره 15 دقیقه اعمال شد. آزمایش‌ها در کرت‌هایی به ابعاد 60 سانتی‌متر در 80 سانتی‌متر در دامنه‌ای با شیب 9 درصد در سه تکرار انجام گرفت. الگوهای بارندگی در پنج رخداد با فاصله یک هفته بر کرت‌ها اعمال شدند. نتایج نشان داد که تفاوتی معنی‌دار بین الگوهای بارندگی از نظر رواناب و هدررفت خاک وجود دارد (0/01 >p). این تفاوت به‌دلیل تخریب ساختمان خاک سطحی و کاهش نفوذپذیری خاک به‌ویژه در زمان اوج شدت بارندگی (40 میلی‌متر بر ساعت) بود. بیشترین مقدار رواناب در باران دیرکرده (3/43 میلی‌متر) و بیشترین مقدار هدررفت خاک (61/47 گرم بر مترمربع) در باران بینابین رخ داد که دلیل آن وقوع اوج شدت بارندگی در اواخر بارندگی و نقش مؤثر آن در تخریب بیشتر ساختمان خاک و کاهش شدت نفوذ بود. بررسی تغییرات رواناب و رسوب در رخدادهای بارندگی نشان داد که روند هدررفت خاک در الگوی بارندگی یکنواخت همسو با روند تولید رواناب است؛ درحالی‌که در سایر الگوها تغییرات هدررفت خاک از تغییرات رواناب پیروی نکرد. این نتایج نشان می‌دهد که در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، در کنار مقدار تولید رواناب، دردسترس‌بودن ذرات فرسایش‌پذیر نیز عامل مؤثر در هدررفت خاک است. نتایج این پژوهش ضرورت آگاهی از الگوی توزیع بارندگی و تغییرات رخداد به رخداد آن را برای پیش‌بینی دقیق فرسایش خاک در منطقه نیمه‌خشک آشکار می‌کند.

سدها به‌عنوان سازه‌های مصنوعی دست‌ساز بشر، نقش بسیار مهمی در تأمین نیازهای آبی انسان در بخش‌های مختلف از جمله کشاورزی، صنعت، تولید برق، و کنترل سیلاب ایفا می‌کنند. از مصالح مختلف خاکی مانند ماسه‌ای، رسی و سنگی برای ساخت و استقرار سدهای خاکی استفاده می‌شود. در این پژوهش با عنوان بررسی و تحلیل جریان نشت و گرادیان هیدرولیکی در بدنه و پی سد خاکی علویان با استفاده از نرم‌افزار SEEP/W به بررسی اثرات جریان نشت و گرادیان هیدرولیکی در بدنه و پی پرداخته می‌شود. این پژوهش با استفاده از نرم‌افزار SEEP/W به تحلیل جزئیات این فرایند می‌پردازد و نتایج به‌دست‌آمده را تجزیه‌وتحلیل می‌کند. مبانی نظری مرتبط با جریان نشت و گرادیان هیدرولیکی در سدهای خاکی و اهمیت آن‌ها در پایداری سدها، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مسائل مهندسی عمران مورد بحث‌وبررسی قرار می‌گیرند. روش‌های کنترل نشت آب از سدهای خاکی شامل استفاده از آب‌بند، دیواره‌های ساخته شده با ملات دوغاب، هسته‌های نفوذناپذیر، سپرکوبی فلزی و پتوهای نفوذناپذیر در بالادست سد است. در این مطالعه از زهکش، آب‌بند و پتوی رسی به‌عنوان روش‌های کنترل نشت آب استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که استفاده از دیوار آب‌بند باعث کاهش میزان نشتی می‌شود؛ زیرا این دیواره مانع هدایت آب از بدنه سده می‌شود. به‌طور کلی، این پژوهش با ارائه نتایج به حالت کمی و توصیه‌هایی برای بهبود پایداری سدها و کاهش احتمال خطرات ناشی از جریان نشت و گرادیان هیدرولیکی به پایان می‌رسد و عناصر مهمی را که در طراحی و ساخت سدهای خاکی باید در نظر گرفته شوند، بررسی می‌کند. در این مطالعه به بررسی اثرها و عملکرد سدهای خاکی با استفاده از روش‌های المان محدود پرداخته شده است و عملکرد هر یک از این سدها ارزیابی شده است. برای مدل‌سازی از نرم‌افزار المان محدود GEOSTUDIO استفاده شده است. نتایج حاصل از این مدل‌سازی شامل بررسی پارامترهایی مانند خطوط فریاتیک، تأثیر سطح آب پشت سد، پتوی رسی و آب‌بند است. همچنین مقدار دبی نشت یا به عبارت دیگر، میزان نشتی از بدنه سد برای حالت‌های مختلف تعریف‌شده در مدل استخراج و تحلیل شده است.

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.

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.

سرریزهای کلیدپیانویی شکل جدیدی از سرریزهای منقاری و به صورت غیرخطی هستند. به دلیل راندمان زیاد این سرریزها در ظرفیت عبور جریان، بررسی آبشستگی موضعی و راهکار برای کاهش آن دارای اهمیت فراوانی است. در پژوهش حاضر، برای اولین‌بار به بررسی آبشستگی موضعی در پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای نوع B پرداخته شد. سرریز در فاصله 5/50 متری از ابتدای کانال نصب شد و دارای ارتفاع 0/20 متر و سه سیکل (سه کلید خروجی، دو کلید ورودی و دو نیم‌کلید ورودی) است. از سه عمق پایاب و سه دبی جریان مختلف نیز استفاده شد. با افزایش عدد فرود ذرات و دبی جریان و کاهش عمق پایاب، بیشینه عمق آبشستگی افزایش می‌یابد. محدوده پارامتر بدون بعد عدد فرود ذرات در پژوهش حاضر بین 1 تا 2 متغیر است. همچنین از دو مصالح بستر شن و ماسه استفاده شد. با افزایش قطر مصالح بستر، بیشینه عمق آبشستگی کاهش خواهد یافت. شاخص آبشستگی در مصالح بستر شن به‌مراتب کمتر از مقدار شاخص آبشستگی در مصالح ماسه بوده و به این معنا است که خطر واژگونی سرریز در مصالح بستر شن بسیار کمتر است.

گندم یکی از مهم‌ترین محصولات غذایی در سراسر جهان است. در زمینه بحران جهانی غذا و تغییرات آب‌وهوایی، پیش‌بینی دقیق تولید گندم برای توسعه کشاورزی دقیق از اهمیت زیادی برخوردار است. سنجش‌ازدور امکان پیش‌بینی غیرمستقیم تولید محصول را قبل از برداشت فراهم می‌کند. در این پژوهش به بررسی کاربرد روش‌های جنگل تصادفی و رگرسیون بردار پشتیبان در شبیه‌سازی تولید گندم در ده مزرعه انتخابی در دشت قزوین طی دوره 2020-2019 با استفاده از شاخص‌های گیاهی MSAVI ،NDVI و EVI پرداخته شده است. برای شاخص‌های گیاهی از ماهواره سنتینل2 استفاده شد. تولید ده مزرعه گندم از سازمان جهاد کشاورزی استان قزوین دریافت شد. به‌منظور ارزیابی داده‌های تولید گندم مشاهداتی و شبیه‌سازی‌شده با استفاده از روش‌های رگرسیون بردار پشتیبان و جنگل تصادفی از آماره‌های  RMSE ،MBE ،R² و  MAE ارزیابی شد. به‌منظور بررسی شبیه‌سازی تولید گندم با استفاده از شاخص‌های گیاهی، هفت روش (روش‌های یک تا سه هر شاخص به‌صورت جداگانه، در روش‌های چهار تا شش شاخص‌ها به‌صورت ترکیب دوتایی و در روش هفت اثر ترکیبی هر سه شاخص) تعریف شد. مدل رگرسیون بردار پشتیبان در همه روش‌ها به‌جز روش یک و چهار در مرحله آزمون با ضریب تبیین بیش از 0/98 و مقدار اندک RMSE تخمین مناسبی از تولید گندم داشته است. مدل جنگل تصادفی در همه روش‌ها به‌جز روش دو و شش در مرحله آزمون با احتمال معنی‌داری 95% (0/00=P-value) و ضریب تبیین بیش از 0/8 تخمین مناسبی از تولید گندم داشته است. به‌طورکلی، این پژوهش اهمیت و پتانسیل تکنیک‌های یادگیری ماشین را برای پیش‌بینی به‌موقع تولید محصول نشان می‌دهد که پایه محکمی برای امنیت غذایی در منطقه فراهم می‌کند.

در مطالعه حاضر از مدل تحویل رسوب جاده (SEDMODL) و سامانه اطلاعات جغرافیایی برای تخمین میزان و درصد رسوب‌دهی متوسط سالانه ناشی از شبکه جاده‌های جنگلی در جنگل‌های بلوط غرب کشور در استان چهارمحال‌وبختیاری (جاده جنگلی نازی به طول 5171 متر) برای اولین بار در کشور استفاده شد. بر اساس سه عامل پایه در مدل، رسوب‌دهی ناشی از شبکه جاده جنگلی مطالعاتی برآورد شد. همچنین در این پژوهش به‌منظور اندازه‌‌گیری میدانی میزان فرسایش و رسوب در فواصل مختلف از جاده و در قسمت‌های مختلف جاده مطالعاتی، 30 میخ فرسایشی نصب و در طول یک سال میزان تغییرات آن‌ها اندازه‌‌گیری شد. نتایج نشان داد میانگین فرسایش خاک در فواصل مختلف از جاده نازی بر اساس میخ‌های فرسایشی 5/7 میلی‌متر در سال است. همچنین بر اساس مدل SEDMODL، برآورد میزان فرسایش و رسوب‌دهی کل شبکه جاده مطالعاتی به‌ترتیب 2875 و 570 تن در سال در کیلومتر است. ارزیابی مدل با استفاده از میخ‌های فرسایشی نشان داد که SEDMODL مدلی مناسب برای برآورد فرسایش خاک در جاده‌های جنگلی غرب کشور است (0/78=R2 و 0/73=RMSE). گفتنی است که تحلیل آماری لکه‌های داغ فرسایش نشان داد، 39 درصد از جاده‌های جنگلی نازی دارای تولید فرسایش بسیار زیاد هستند. بنابراین باتوجه به نتایج به‌دست‌آمده در پژوهش حاضر پیشنهاد می‌شود اقدامات اصلاحی، حفاظتی و مراقبت از جاده در مناطق با خطر زیاد فرسایش در اولویت تصمیم‌گیران قرار گرفته شود.

در این پژوهش، موضوع کمبود آب یا کمیابی منابع آبی بررسی می‌شود که شامل مفاهیم تنش آبی، کم‌آبی و بحران آب است. تنش آبی به مشکلات دسترسی به منابع آب شیرین اطلاق می‌شود و به‌ویژه به‌علت برداشت بیش از حد از منابع آب سطحی و زیرزمینی ایجاد می‌شود. بحران آب به وضعیتی گفته می‌شود که در آن منابع آب شرب و غیرآلوده در یک منطقه خاص به اندازه نیاز موجود نیست. عواملی مانند خشکسالی، کاهش بارش‌ها و آلودگی می‌توانند باعث تشدید تنش آبی شوند. کم‌آبی نیز به دلایلی چون ناتوانی در برآورده ساختن نیازها، رقابت‌های اقتصادی در خصوص کیفیت و کمیت آب، اختلافات میان کاربران، کاهش غیرقابل‌ بازگشت منابع آب زیرزمینی و آثار منفی زیست‌محیطی به وجود می‌آید. این پژوهش شاخصی برای ارزیابی تنش آبی ارائه می‌دهد که قابلیت پهنه‌بندی در منطقه مطالعه‌شده را دارد و با جمع‌آوری اطلاعات از منابع مختلف، داده‌های مرتبط را تحلیل می‌کند. در این شاخص از پارامترهای استاتیکی و دینامیکی برای برآورد خشکسالی استفاده شد؛ به‌طوری‌که  شرایط تنش آبی را بهتر نشان دهد. پارامترهای استاتیکی شامل کاربری اراضی، شیب زمین و نوع خاک است. همچنین پارامترهای دینامیکی شامل بارش، دما و سطح آب زیرزمینی است. شهرستان کاشان به‌دلیل کاهش مستمر منابع آبی، به‌عنوان نمونه‌ مطالعه انتخاب شده است. نتایج نشان داد که در سال‌های آبی 1382، 1393، 1399 و 1400 شهرستان کاشان بیشترین میزان تنش آبی و در سال‌های آبی 1381، 1383، 1389، 1391، 1392 و 1394 کمترین میزان تنش آبی را تجربه کرده است.

هدررفت خاک و تخریب فراوان ناشی از فرسایش خندقی همواره خسارات فراوانی به همراه داشته است. به دلیل اینکه اندازه گیری مستقیم میدانی و پایش فرسایش خندقی امری هزینه بر و زمان بر است، امکان تعیین میزان هدررفت خاک ناشی از فرسایش خندقی بسیار مشکل است. این پژوهش با هدف محاسبه حجم خاک ازدست‌رفته ناشی از فرسایش خندقی با استفاده از مدل های یادگیری ماشین در حوزه آبخیز آبگندی استان کهگیلویه و بویراحمد بر اساس مطالعات میدانی، انجام شده است. مدل های یادگیری ماشین عبارت‌اند از: جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استنباط فازی عصبی تطبیقی. ازاین‌رو، موقعیت 68 خندق در منطقه ثبت و به منظور مدل سازی هدررفت خاک ناشی از خندق ها، لایه های رقومی عوامل تأثیرگذار بر گسترش خندق ها از جمله عوامل توپوگرافی، خاک شناسی، سنگ شناسی و هیدرولوژیک به عنوان متغیرهای مستقل تهیه شد. سپس حجم خاک ازدست‌رفته ناشی از فرسایش خندقی منطقه در تعدادی خندق معرف به صورت مستقیم به عنوان متغیر وابسته در عرصه اندازه گیری شد. خندق های اندازه گیری‌شده، به صورت تصادفی به دو گروه آموزش و اعتبارسنجی تقسیم شدند. نتایج مدل ها با استفاده از خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) و شاخص R2 ارزیابی شده و مدل ها با یکدیگر مقایسه شدند. بر اساس نتایج این مطالعه، فرسایش خندقی در حوضه آبگندی استان کهگیلویه و بویراحمد هر ساله رو به افزایش است و در شرایطی که میزان بارندگی و همچنین فراوانی بارش‌های سنگین (بیشتر از مقدار پنج میلی‌متر یا بیشتر) و دارای شدت زیادی باشد، میزان فرسایش و هدررفت خاک به طور مستقیم افزایش چشمگیر خواهد داشت. از میان مدل‌های یادگیری ماشین مورد استفاده در این پژوهش، مدل جنگل تصادفی به عنوان مدل برتر در زمینه پیش‌بینی هدررفت خاک ناشی از فرسایش خندقی انتخاب شد.

فرسایش خاک و انتقال رسوبات از چالش‌های اساسی در مدیریت منابع آب‌وخاک کشور به شمار می‌رود. در این پژوهش، با هدف تخمین حجم تولید رسوب و بررسی وضعیت فرسایش در حوضه آبریز پلاسجان، از مدل تجربی اصلاح‌شده پسیان (Modified PSIAC)  استفاده شد. این مدل بر پایه ارزیابی نه عامل مؤثر شامل ویژگی‌های زمین‌شناسی، خصوصیات خاک، شرایط اقلیمی، میزان رواناب، شیب زمین، وضعیت پوشش گیاهی، نوع کاربری اراضی، فرسایش سطحی و فرسایش جریان‌های آبی طراحی شده و از طریق امتیازدهی و ترکیب لایه‌های اطلاعاتی، شدت رسوب‌زایی در هر زیرحوضه به‌صورت کمی و کیفی تعیین می‌شود. در این پژوهش، ابتدا داده‌های پایه با بهره‌گیری از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) آماده‌سازی و تحلیل شد. سپس امتیاز نهایی شاخص فرسایش برای هر زیرحوضه محاسبه و بر اساس جداول استاندارد مدل، سطوح خطر فرسایش در طبقات مختلف تعیین شد. مقدار کل رسوب تولیدی در حوضه حدود 803,301 تن در سال برآورد شد و نسبت تحویل رسوب (SDR) برابر با 14/84 درصد محاسبه شد که بیانگر رسوب‌گذاری چشمگیر در مسیرهای انتقال است. نتایج نشان داد که بیشتر زیرحوضه‌ها در طبقه فرسایش متوسط قرار دارند و پوشش گیاهی ناکافی، شیب زیاد و تغییرات کاربری اراضی از مهم‌ترین عوامل افزایش رسوب محسوب می‌شوند. بر اساس یافته‌ها، تمرکز بر شناسایی مناطق بحرانی، اجرای طرح‌های کنترل فرسایش و بهره‌گیری از فناوری‌های سنجش از دور و سیستم‌های پایش رسوب ضروری به نظر می‌رسد. این مطالعه می‌تواند پایه‌ای علمی برای تصمیم‌گیری مدیریتی در حوضه‌های مشابه و کاهش خطرات ناشی از فرسایش فراهم کند.