علوم آب و خاک

علاوه بر توزیع عناصر در فاز جامد خاک، گونه‌های عناصر در محلول نیز به‌دلیل اینکه مهم‌ترین بخش تأمین‌کننده عناصر برای جذب ریشه است، اهمیت زیادی دارد. برای مطالعه کامل‌تر چرخه شیمیایی عناصر در خاک‌های شور تیمارشده با بیوچار مطالعه گونه‌بندی بسیار مفید است و راهکارهای عملی برای کاهش و یا تبدیل سمیت ناشی از عناصر سمی را در خاک‌های شور فراهم می‌نماید. بنابراین به‌منظور بررسی اثر بیوچار بر گونه‌‌بندی کادمیم در دو خاک آهکی ‌شور ۱۵ میلی‌گرم بر کیلو‌گرم کادمیم از منبع کادمیم کلرید به نمونه خاک‌ها (۲0۰ گرم) اضافه و نمونه‌‌ها به‌مدت 3 هفته در دمای 2±۲۵ درجه سلسیوس در رطوبت 80 درصد ظرفیت مزرعه‌ای خوابانده شدند. سپس، 20 و 40 میلی‌مول بر کیلوگرم نمک سدیم‌کلرید (معادل 3/65 و 7/30 دسی‌زیمنس بر متر) به نمونه‌های خاک اضافه شد. در ادامه، 1 درصد (وزنی-وزنی) باگاس نیشکر و بیوچار دمای 400 درجه سلسیوس و بیوچار دمای 600 درجه سلسیوس در ۳ تکرار به نمونه خاک ‌اضافه و به ‌مدت ۳ ماه در دمای 2±۲۵ درجه سلسیوس در رطوبت 80 درصد ظرفیت زراعی در انکوباتور نگه‌داری شدند. پس از پایان دوره خوابانیدن، برای گونه‌بندی کادمیم در محلول خاک (با نسبت 2 به 1)، غلظت کاتیون‌ها و آنیون‌های محلول در نمونه‌های خاک اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که اثر متقابل شوری، بیوچار و خاک بر ⁺CdC1₂⁰ ،CdC1⁺،Cd² و ^-Cd(SO₄)₂² معنی‌دار بود. کاربرد بیوچار در خاک شنی موجب کاهش (0/05>p) غلظت گونه‌های ⁺CdSO₄⁰،CdC1₂⁰،CdC1 و ⁺CdOH نسبت به خاک شاهد شد. درحالی‌ که در خاک رسی تفاوت معنی‌داری دیده نشد. همچنین در خاک شنی شوری ناشی از کلریدسدیم باعث افزایش غلظت گونه‌های ⁺CdCl و CdCl₂⁰ و کاهش گونه‌های CdSO₄⁰ و ⁺CdOH  نسبت به خاک شاهد شد (0/05>p). نتایج نشان داد که تأثیر بیوچار بر کاهش سمیت کادمیم در محلول در خاک شنی بیشتر از خاک رسی بود.

اطلاع از انواع تغییرات پوشش گیاهی و فعالیت‌های انسانی در قسمت‌های مختلف، به‌عنوان اطلاعات پایه برای برنامه‌ریزی‌های مختلف، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. گردآوری اطلاعات در مورد تغییرات پیوسته پوشش گیاهی توسط روش‌های معمولی بسیار مشکل و پرهزینه است، از این‌رو استفاده از فناوری‌های نوین مثل سنجش از دور بسیار سودمند است. هدف از این پژوهش معرفی شاخص پوشش گیاهی مناسب و تعیین سطح زیر کشت شبکۀ آبشار است. از شاخص‌های پوشش گیاهی MSAVI، SAVI، EVI و NDVI از سال 2000 تا 2021 هر سال و به‌صورت ماهیانه مساحت‌ها در سامانه گوگل ارث انجین با استفاده از تصاویر ماهوارۀ لندست 7 سنجندۀ ETM+ محاسبه شد. همچنین شاخص خشکسالی SPI با استفاده از آمار بارش ایستگاه کوهرنگ در نرم‌افزار اکسل محاسبه شد. نتایج حاصل از مقایسه چهار شاخص نشان‌دهنده برتری و عملکرد برتر NDVI نسبت به سه شاخص دیگر برای تشخیص تغییرات پوشش گیاهی بود. سپس تغییرات سطوح زیر کشت محاسبه شد. نتایج نشان داد که روند توسعۀ کشاورزی در شبکه آبشار به‌صورت نزولی است و ارتباط مستقیمی با بارندگی و شاخص خشکسالی SPI دارد. همچنین نتایج نشان داد سال‌ 2008 مقدار شاخص خشکسالی SPI برابر با 73/1- است که نشان‌دهندۀ خشکسالی شدید در منطقه است. مقایسۀ این نتایج با سطح زیر کشت نشان داد در این سال‌ مقدار سطح زیرکشت 35721 هکتار و سال بعد از خشکسالی یعنی سال 2009 سطح زیر کشت 22950 هکتار است. بنابراین در سال 2008 کاهش بارندگی و کاهش شدید شاخص SPI وجود داشته است که منجر به کاهش شدیدی معادل 35 درصد در سطح زیرکشت در سال 2009 شده است.

کیفیت و کمیت آب به دلیل تغییر اقلیم و فعالیت‌های انسانی به مهم‌ترین نگرانی کشورهای جهان تبدیل شده است. علاوه‌براین تغییرات پوشش و کاربری اراضی و اقلیم به‌عنوان دو عامل مهم و تأثیرگذار بر دبی شناخته شده‌اند. در این پژوهش از چهار مدل تغییر اقلیم HADGEM2-ES، GISS-E-R، CSIRO-M-K-3-6-0، CNRM-CM5.0 تحت دو سناریوی حدی RCP2.6 و RCP8.5 به‌عنوان سناریوهای تغییر اقلیم در دوره آینده 2050-2020 استفاده شد. سناریوی کاربری اراضی آینده (2050) با استفاده از الگوریتم CA-Markov در نرم‌افزار IDRISI با استفاده از نقشه‌های کاربری زمین در سال‌های 1983 و 2020 تهیه شد. مدل SWAT به‌منظور شبیه‌سازی بهتر فرایندهای هیدرولوژیک در دوره 2012-1984 واسنجی و برای دوره 2019-2013 اعتبارسنجی شد و برای ارزیابی اثرات جداگانه و ترکیبی تغییر اقلیم و کاربری اراضی روی دبی مورداستفاده قرار گرفت. پیش‌بینی نتایج تأثیرات تغییر اقلیم بر دبی نشان‌دهنده کاهش دبی در بیشتر مدل‌ها تحت دو سناریو RCP2.6 و RCP8.5 است. متوسط بیشترین میزان کاهش و افزایش تحت سناریوی RCP2.6 به‌ترتیب 60 و 30 درصد است. این کاهش چشمگیر پیش‌بینی‌شده تحت سناریوی RCP8.5 بیشتر است. بررسی اثرات توأم تغییر اقلیم و کاربری اراضی نشان داد، متوسط کاهش دبی در ماه‌های اکتبر، نوامبر، دسامبر و ژانویه تحت دو سناریو به‌ترتیب 2/46 و 58 درصد است. متوسط افزایش دبی تحت سناریوی RCP8.5 ماه‌های آپریل و می در مدلHadGEM2ES  47 درصد پیش‌بینی شده است.

قارچ‎های میکوریز آربسکولار در بهبود رشد گیاهان و کاهش اثرات منفی آلاینده‌ها حائز اهمیت‎اند. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر مایه‌زنی قارچ میکوریز بر غلظت عناصر سنگین جعفری (Petroselinum sativum) در یک خاک آلوده به عناصر سنگین در حضور نفت سفید بود. این پژوهش به‌صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه کامل تصادفی، با چهار تکرار، در شرایط گلخانه‌ای انجام شد. فاکتورهای آزمایشی 1- مایه‌زنی میکروبی در دو سطح مایه‌زنی با قارچ میکوریز (Rhizophagus irregularis) و شاهد (بدون مایه‌زنی میکویز) و 2- نفت سفید در چهار سطح صفر، 4، 8 و 12 میلی‏ لیتر بر کیلوگرم خاک بودند. نتایج نشان داد مایه‌زنی میکوریز سبب افزایش معنی‌دار وزن خشک ریشه (61/1 تا 150/0 درصد) و اندام هوایی (9/1 تا 51/5 درصد)، غلظت فسفر، روی و مس اندام هوایی و غلظت سرب (18/7 تا 97/9 درصد) و کادمیوم (13/3 تا 98/6 درصد) ریشه شد. درحالی‌که غلظت سرب (10/0 تا 29/2 درصد) و کادمیوم (19/6 تا 72/1 درصد) در اندام هوایی را به‌طور معنی‌داری کاهش داد. مقدار فاکتور تغلیظ زیستی (BCF) در ریشه (7/74 درصد) بیشتر از اندام هوایی بوده است. مایه‌زنی میکوریز سبب کاهش فاکتور انتقال گیاهی (TF) سرب و کادمیم شد. فاکتور انتقال کمتر از یک نشان می‌دهد که قارچ میکوریزا سرب و کادمیوم را در ریشه غیر متحرک کرده و از انتقال آن‌ها به اندام هوایی جلوگیری کرده است. ازاین‌رو مایه‌زنی میکوریز می‌تواند با تغلیظ زیستی (BCF) سرب و کادمیوم در ریشه و کاهش انتقال آن‌ها به اندام هوایی جعفری در خاک‌های آلوده مؤثر باشد.

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 02/0 و 04/0 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 02/0 و 04/0 متر نسبت به سرریز بدون مانع، مقدار بیشینه عمق آبشستگی حدود 4/16 و 9/26 درصد کمتر و فاصله بیشینه عمق آبشستگی در آن‌ها نسبت به سرریز بدون مانع، حدود 7/8 و 1/19 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 04/0 متر دیده شد که تقریباً 2/41 درصد کمتر از سرریز بدون مانع است.

خاک‌ها به طور مداوم در معرض نانوذرات به ویژه نانوذرات نقره قرار دارند که می‌تواند بر جمعیت میکروبی و چرخه نیتروژن خاک اثرگذار باشد. فرضیات این مطالعه عبارت‌اند از: 1) نوع گیاه موجب تغییر در پاسخ گیاه به نوع و غلظت نانوذرات می‌شود، 2) این پاسخ ممکن است منجر به تغییر در غلظت آمینواسیدها و پروتئین خاک شود و 3) ترکیب اثرهای سیستم ریشه، نوع و غلظت نقره ممکن است اثرهای تعدیل‌کننده‌ای بر غلظت آمینواسیدها و پروتئین خاک در طول ستون خاک داشته باشد. این فرضیات در آزمایش گلخانه‌ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های تصادفی آزمون شد. نمونه برداری خاک از دو منطقه بادرود (33⁰ '44 "50 N, 51⁰ 57' 55" E) و فمی (33⁰ '42 17" N, 51⁰ 59' 58" E) در استان اصفهان با دو بافت متفاوت (شن و لوم) در عمق 0 تا 40 سانتی‌متری انجام شد. تیمارها شامل: 1) نوع خاک (شن لومی و لوم شنی)، 2) سیستم ریشه‌ای (خاک بدون کشت، گندم و گلرنگ)، 3) نوع نقره (تیمار بدون نقره، نانوذرات نقره و نیترات نقره) و 4) غلظت نقره (50 و 100ppm) است. گیاهان 110 روز پس از کاشت برداشت و نمونه‌های خاک از ناحیه ریزوسفر و خاک بدون کشت جمع‌آوری و غلظت پروتئین وآمینواسیدهای خاک اندازه‌گیری شد. در خاک بادرود با افزایش عمق غلظت پروتئین خاک به طور معنی‌داری (0/05>p) کاهش یافت. اگرچه تغییرات عمق تفاوت معنی‌داری بر غلظت پروتئین در خاک زیر کشت گندم نشان نداد، اما افزایش عمق باعث کاهش معنی‌دار (0/05>p) غلظت پروتئین در خاک تحت کشت گلرنگ شد. در خاک فمی، افزودن نیترات نقره منجر به افزایش معنی‌دار (0/05>p) غلظت پروتئین شد. این در حالی است که افزودن نانوذرات نقره تأثیر معنی‌داری (0/05>p) بر غلظت پروتئین خاک نداشت. در خاک بادرود بیشترین غلظت آمینواسیدهای خاک در تیمار نیترات نقره دیده شد. تیمار نانوذرات نقره اثر معنی‌داری (0/05>p) در غلظت آمینواسیدهای خاک نشان نداد، با این حال اعمال تیمار نقره در هر دو غلظت، افزایش معنی‌دار (0/05>p) آمینواسیدهای خاک را به دنبال داشت. به طور کلی، اثر نانوذرات و یون‌های نقره بر غلظت پروتئین‌ها و آمینواسیدهای خاک برحسب بافت خاک و پوشش گیاهی متفاوت بود؛ بنابراین مطالعات بیشتری به منظور تعیین مکانیسم‌هایی که طی آن نانوذرات و نیترات نقره بر ذخایر و چرخه نیتروژن خاک در حضور گیاه در اعماق مختلف خاک تأثیر می‌گذارند، لازم است.

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.

منابع آب زیرزمینی یکی از بخش‌‌های متأثر از شرایط بلند‌مدت خشکسالی هستند که متأسفانه کمتر از سایر بخش‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند. پژوهش حاضر با هدف بررسی و پهنه‌بندی نوسانات کمی آب زیرزمینی و نیز تحلیل زمانی خشکسالی آب زیرزمینی با استفاده از شاخص GRI در محدوده مطالعاتی شیراز در حوزه آبخیز مهارلو - بختگان انجام شده است. بدین منظور با استفاده از آمار ۱۵ساله (1382-1397) منابع آب زیرزمینی و تقسیم آن به سه دوره زمانی پنج‌ساله، پهنه‌بندی تغییرات سطح و تراز آب زیرزمینی در محیط ArcGIS انجام و آبنمود معرف آبخوان تهیه شد. همچنین خشکسالی منابع آب زیرزمینی دشت مورد مطالعه با استفاده از شاخص GRI بررسی شد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، بیشترین تراز سطح آب زیرزمینی مربوط به ناحیه شمال غرب آبخوان و حدود 1810 متر در مهرماه سال 1387 و کمترین مقدار نیز مربوط به نواحی جنوبی آبخوان با میزان 1423 متر در مهرماه 1397 است. همچنین نتایج نشان داد که سطح آب زیرزمینی در طول دوره ۱۵ساله مورد مطالعه با افتی برابر شش متر و متوسط افت سالانه 0/5 متر روبرو بوده است. بررسی تغییرات حجم مخزن نیز حاکی از این نکته بود که در سال‌های گذشته علاوه‌بر مصرف کل ذخیره تجدیدشونده، بخش زیادی از ذخیره ثابت نیز بهره‌برداری شده است. روند نزولی شاخص خشکسالی منابع آب زیرزمینی (GRI) و شدت‌گرفتن آن در سال‌های پایانی بازه زمانی مورد مطالعه، از مهم‌ترین نتایج این پژوهش بوده که در پی افزایش جمعیت و سطح زیرکشت، کاهش نزولات جوی و تغییر اقلیم رخ داده است.

ردپای آب یک ابزار تحلیلی است که دیدگاه بهتر و جامع‌تری از چگونگی ارتباط بین یک مصرف‌کننده یا تولیدکننده با مصرف آب شیرین ارائه می‌کند. با توجه به بحران آب در کشور و به‌خصوص استان اصفهان، هدف اصلی در این مطالعه، برآورد و مقایسه ردپای آب مستقیم و غیرمستقیم در برخی صنایع بزرگ شامل فولاد مبارکه، ذوب‌آهن، پالایشگاه و نیروگاه مستقر در حوضه آبریز زاینده‌رود است. بعد از تعیین اهداف مد نظر و زمینه‌های مورد مطالعه و نیز قابلیت دستیابی به داده‌های مد نظر، اطلاعات از صنایع منتخب جمع‌آوری شد. سپس از دو روش تجمیع کل زنجیره و حاصل جمع گام‌ها برای محاسبه ردپای آب در صنایع مورد مطالعه استفاده شد. با توجه به محاسبات انجام‌شده، مقدار ردپای آب به صورت مستقیم و غیرمستقیم در صنعت ذوب‌آهن، 9/196 مترمکعب به‌ازای یک تن فولاد در سال است که 4/026 مترمکعب آن مربوط به مصرف مستقیم و 5/17 مترمکعب آن مربوط به مصرف غیرمستقیم است. در پالایشگاه، برای تولید یک بشکه محصول (بنزین یا گازوئیل)، مقدار 18/80 لیتر آب به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم مصرف می‌شود. همچنین ردپای آب مستقیم و غیرمستقیم در نیروگاه اسلام‌آباد برابر با 1198320 مترمکعب بر تراژول و یا به عبارتی 4/31 لیتر بر کیلووات‌ساعت است. نتایج این پژوهش نشان داد که میزان مصرف ردپای آب غیرمستقیم در صنایع مورد مطالعه، برابر و یا بیشتر از میزان مصرف آب مستقیم است و هر دو به یک اندازه اهمیت دارند. درنهایت گفتنی است که نتایج این پژوهش می‌تواند توسط تصمیم‌گیرندگان و سیاست‌گذاران در صنعت، از جمله صنایع ذوب‌آهن، پالایشگاه و نیروگاه برای مدیریت ردپای آب استفاده شود.

تأثیرات تغییرات اقلیم روی عملکرد و بازدهی محصولات کشاورزی از اصلی‌ترین دغدغه‌ها و چالش‌های صنعت کشاورزی است. عوامل محیط زیستی مختلفی مانند تغییرات شدید دما و نوسانات شدید بارندگی روی رشد و عملکرد محصولات کشاورزی تأثیرگذار است. زعفران یکی از مهم‌ترین محصولات کشاورزی کشور ایران است که نقش مهمی در موضع صادرات دارد. ایران دارای بیشترین تولید زعفران در جهان و استان همدان یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان آن در ایران است. در این مطالعه با بهره‌گیری از روش‌های هوش مصنوعی برای دسته‌بندی و تحلیل حساسیت داده‌های هواشناسی و کشاورزی، تأثیر تغییر اقلیم بر عملکرد زعفران در استان همدان بررسی شد. نتایج نشان داد که شاخص‌های تغییرات شدید اقلیمی ناشی از بیشینه و کمینه دمای ماهانه، بیشترین تأثیر منفی را نسبت به سایر شاخص‌های هواشناسی بر عملکرد زعفران دارند. علاوه بر این، نتایج نشان داد که الگوریتم جنگل تصادفی، به عنوان یکی از مناسب‌ترین روش‌ها برای تحلیل حساسیت در مقایسه با سایر الگوریتم‌های بررسی‌شده، عمل می‌کند. سه شهرستان ملایر، نهاوند و اسدآباد، دارای بیشترین دقت در تحلیل حساسیت بودند. یافته‌ها نشان داد که با استفاده از اطلاعات دمایی حدی ماهانه، می‌توان ریسک تولید زعفران را ارزیابی کرد و آگاهی لازم برای کشت این محصول را افزایش داد.

یکی از مواردی که در تعیین بازشدگی پل های رودخانه ای دارای اهمیّت زیادی است، عدم انسداد جریان در اثر کاهش مقطع عبوری سیلاب است. در این مقاله تعیین بازشدگی مورد نیاز برای عبور جریان رودخانه در محل پل با استفاده از مفهوم انرژی مخصوص و مدل‌سازی یک بعدی و سه بعدی جریان بررسی شده است. ابتدا با استفاده از مفهوم انرژی مخصوص، بیشینه پیش آمدگی خاکریزهای طرفین پل در رودخانه به‌گونه‌ای تعیین شد که باعث تغییر وضعیت جریان آب در بالادست پل نشود. ابعاد به‌دست‌آمده برای بازشدگی پل، به صورت عددی و در دو حالت یک بعدی و سه بعدی شبیه سازی شده و وضعیت جریان در محل پل و بالادست آن ارزیابی و مقایسه شد. نتایج نشان داد که مدل عددی یک بعدی مقدار برگشت آب را به طور متوسط 67 درصد بیشتر از مدل سه بعدی پیش بینی می کند. این درحالی است که بیشینه تنش برشی به‌دست‌آمده از مدل یک بعدی به طور متوسط 33 درصد کمتر از مدل سه بعدی است. اثر بیه پل بر مقدار برگشت آب و سایر متغیرهای هیدرولیکی جریان از جمله تنش برشی بستر و سرعتِ بیشینه با استفاده از مدل سه بعدی نیز بررسی شده است. در حالت بیه 40 درجه مقدار افزایش عمق آب، 19/2 درصد مقدار عمق نرمال به دست آمد.

اصلاح ویژگی های خاک از مسائل دارای اهمیت در علوم کشاورزی ‌و مهندسی است. به منظور بررسی تأثیر نانوذرات سیلیس بر ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی خاک، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل نانوذرات سیلیس در سه سطح (0، 0/5 و 1 درصد وزنی) و دو نوع خاک با بافت لوم و لوم رسی بودند. نتایج آزمایش مقاومت برشی نشان داد افزودن نانوذرات سیلیس، زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی ذرات را در هر دو خاک لومی و لوم رسی افزایش داده؛ اما حد مایع و شاخص خمیری در هر دو خاک کاهش یافت. در آزمایش تحکیم نیز ضریب تراکم‌پذیری در خاک لوم از 0/38 به 0/21 و در خاک لوم رسی از 0/42 به 0/23 و ضریب تورم در خاک لوم از 0/13 به 0/07 و در خاک لوم رسی از 0/18 به 0/08 کاهش یافت. به‌طور کلی، نتایج بیانگر تأثیر معنی‌دار نانوذرات سیلیس بر اصلاح مقاومت مکانیکی خاک‌، به‌ویژه در خاک لوم رسی با مقدار رس و سطح ویژه بیشتر بود؛ بنابراین می¬توان گفت که استفاده از نانوذرات سیلیس یک روش مؤثر در تثبیت خاک‌های مسئله‌دار است.

خاک به‌عنوان یکی از منابع حیاتی طبیعی، نقشی اساسی در پایداری اکوسیستم‌ها و امنیت غذایی جهانی دارد. اما تخریب ناشی از مدیریت ناپایدار، کشاورزی فشرده و آلودگی ظرفیت آن را تهدید می‌کند. استفاده از اصلاح‌کننده‌های آلی مانند هیدروچار رویکردی نوین برای بهبود خواص فیزیکوشیمیایی خاک و ارتقای شاخص کیفیت خاک (SQI) است. این پژوهش با هدف بررسی اثر سطوح مختلف هیدروچار بر ویژگی‌های خاک و ارزیابی SQI انجام شد. تیمارها شامل شاهد و سه سطح هیدروچار (H10، H20 و H50) بودند. ویژگی‌های pH، تخلخل، چگالی ظاهری، هدایت الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل و فسفر قابل‌استفاده اندازه‌گیری و پس از نرمال‌سازی با روش‌های آنتروپی و تحلیل مؤلفه‌های اصلی وزن‌دهی شدند. نتایج نشان داد نیتروژن و کربن آلی بیشترین اهمیت را در کیفیت خاک دارند. تیمار H50 بالاترین SQI (0/815) را به‌طور معنی‌دار نسبت به سایر تیمارها داشت؛ درحالی‌که H20 (0/546) و H10 (0/336) نیز نسبت به شاهد (0/159) اثر مثبت داشتند. بهبود کربن آلی، نیتروژن و فسفر و کاهش چگالی ظاهری از مهم‌ترین اثرهای هیدروچار بود؛ هرچند افزایش هدایت الکتریکی در H50 دیده شد. در مجموع، کاربرد هیدروچار اثر مثبت و تدریجی بر SQI دارد و سطح H20 می‌تواند به‌عنوان گزینه بهینه برای ارتقای حاصلخیزی و کاهش خطر شوری پیشنهاد شود.

پژوهش حاضر با هدف تحلیل کمی و کیفی مصرف آب کشاورزی در استان مرکزی، به محاسبه و بررسی مصرف آب در سطح ۱۸ محصول زراعی و ۱۲ شهرستان با استفاده از ردپای آب به‌عنوان شاخصی جامع پرداخته است. در این راستا، بررسی هم‌زمان سه مؤلفه ردپای آب آبی، سبز و خاکستری به‌عنوان ابزاری تحلیلی برای ارزیابی میزان و نحوه مصرف آب صورت گرفت. در این مطالعه از داده‌های هواشناسی، کشاورزی و مصرف نهاده‌ها در سال زراعی ۱۴۰2–۱۴۰1 استفاده  شده و مقادیر ردپای آب به‌صورت واحد و کل برحسب محصول و شهرستان برآورد شده‌اند. نتایج نشان داد که BWFU به‌شدت تحت‌تأثیر عوامل مکانی (اقلیم و بارش) و ویژگی‌های گیاهی (عملکرد، نوع محصول و دوره رشد) قرار دارد. تفاوت BWFU تا ۹۸% در میان محصولات مختلف و تفاوت بیش از ۹ برابری GWFU در اراضی دیم نسبت به فاریاب دیده شد. همچنین مقادیر GRWFU برای بسیاری از محصولات از BWFU فراتر رفت که بیانگر بار آلاینده قابل‌توجه ناشی از مصرف کودهای شیمیایی است. علاوه بر عوامل مکانی و ویژگی‌های گیاهی، اختلاف  MCM223 بینشهرستان‌های ساوه و آشتیان و اختلافMCM52/7 بین شهرستان‌های شازند و محلات به‌ترتیب در BWF و GWF نشانگر تفاوت مکانی در BWFU و سطح کشت است. همچنین اختلاف  MCM137 بین GRWF شهرستان‌های اراک و آشتیان علاوه بر سطح کشت، تحت تأثیر میزان و نوع کود مصرفی قرار دارد. اقدامات مدیریتی پیشنهادی در کنار بهبود عملکرد، شامل کاهش سطح کشت محصولات پرمصرف، توسعه اراضی دیم در نواحی پربارش، بهینه‌سازی مصرف نهاده‌ها و اصلاح الگوی کشت متناسب با منابع و شرایط اقلیمی به‌منظور حفظ کمیت و کیفیت منابع آب توصیه می‌شود. بر این اساس، نتایج پژوهش قابلیت شاخص ردپای آب را در تحلیل مکان‌محور و محصول‌محور مصرف آب و تدوین واکنش‌های مدیریتی بیان می‌کند.