علوم آب و خاک

سرریزهای جانبی از سازه‌های هیدرولیکی هستند که در شبکه‌های آبیاری و زهکشی به‌منظور انحراف آب و یا تنظیم سطح آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. افزایش راندمان سرریزهای جانبی با هد ثابت، از جمله دغدغه پژوهشگران هیدرولیک در دهه گذشته بوده‌است. استفاده از شکل‌های مختلف تاج لبه تیز، کنگره‌ای، کلید پیانویی و همچنین افزایش طول سرریز با تغییر هندسه تاج مورد بررسی قرار گرفته ‌است. در پژوهش حاضر نوع جدیدی از سرریز جانبی به شکل مثلثی در دو حالت با لبه ساده و شیبدار در آزمایشگاه و تحت شرایط هیدرولیکی مختلف در شرایط جریان زیر بحرانی مورد مطالعه قرار گرفته‌است. نتایج نشان داد که با شیبدار کردن لبه‌های سرریز جانبی مثلثی میزان ورتکس ایجاد شده در ورودی دهانه سرریز کاهش یافته و به این دلیل ضریب دبی و حجم جریان عبوری از سرریز نسبت به حالت عادی و مستطیلی به‌ترتیب به میزان حدود 27درصد و 48 درصد افزایش نشان می‌دهد. همچنین پس از تحلیل داده‌ها، معادله غیرخطی برای تخمین ضریب دبی با کمک پارامترهای بدون بعد نسبت عمق بالادست جریان به ارتفاع سرریز (y1/p) و عدد فرود بالادست جریان (Fr1) با دقت %15± و 0/134=NRMSE ارائه شد.

یکی از روش‌های بهبود مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه‌ ‌آرامش، استفاده از زبری‌های طبیعی و مصنوعی است. اخیراً به‌دلیل مزایای صفحات مستغرق در مقایسه با سایر زبری‌های مصنوعی غیر ممتد از جمله تعداد کمتر این صفحات و قابلیت طراحی هندسه و چیدمان آنها، رویکرد بیشتری شده‌است. در این مقاله تأثیر صفحات مستغرق با سه زاویه برخورد °۴۵، °۷۵ و °90 بر بهبود مشخصات پرش هیدرولیکی بررسی شده و اثر آن بر پارامترهایی نظیر نسبت اعماق ‌مزدوج، طول نسبی، میزان اتلاف انرژی و ضریب نیروی برشی بستر ارزیابی شده‌است. نتایج این پژوهش نشان داد، میانگین تأثیر صفحات مستغرق بر کاهش نسبت اعماق ‌مزدوج، طول پرش و طول غلتاب در مقایسه با حالت کلاسیک به‌ترتیب برابر 9/4، 24/6 و 28/4 درصد بوده و میانگین افزایش افت نسبی انرژی 5/5 درصد بوده که بیشینه افت نسبی انرژی در زاویه برخورد 90 درجه صفحات مستغرق با مقدار 6/5 درصد است. با درنظرگرفتن این نتایج و سایر شرایط نظیر سهولت ساخت و به‌کارگیری، تثبیت و کاهش هزینه‌های اقتصادی از میان انتخاب‌های موجود صفحات مستغرق، زاویه برخورد °75 گزینه مناسبی برای طراحی بهینه حوضچه آرامش است.

رطوبت خاک یکی از عوامل مهم و تعیین‌کننده برای رشد گیاه، میزان تبخیر و تعرق و همچنین مدیریت آبی در مزرعه است. به همین منظور سنجش آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. سطح زمین دارای تنوع زیادی در رطوبت خاک بوده و سنجش و اندازه‌گیری آن به شیوه‌های مختلف انجام می‌گیرد. به‌دلیل مشکلاتی که روش‌های تماسی اندازه‌گیری رطوبت خاک دارد، امروزه سنجش‌ازدور به دلیل اینکه که امکان تحلیل و پایش رطوبت خاک را در مقیاس‌های بزرگ و جهانی فراهم می‌کند، مورد توجه واقع شده ‌است. در این پژوهش از داده‌های ماهواره‌ای و رطوبت‌های اندازه‌گیری‌شده در مزارع انتخابی واقع در دشت هرمزآباد استفاده و این داده‌ها تحلیل و مقایسه شده‌اند. داده‌های ماهواره سنتینل-2 با سامانه گوگل ارث انجین تحلیل شده‌اند. نتایج این پژوهش نشان داد که اگر چه استفاده از شاخص‌های سه‌گانه به‌منظور کاربرد در مدل OPTRAM برای برآورد رطوبت دقت زیادی ندارند، ولی بااین‌وجود استفاده از شاخص گیاهی EVI نتایج بهتری نسبت به دو شاخص دیگر ارائه کرده‌است.

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.

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.

رواناب شهری به‌دلیل شهرنشینی و تغییرات آب‌وهوایی به‌عنوان یک مسئله جدی دارای اهمیت است و به این دلیل توجه به مدل‌های شبیه‌سازی بارش - رواناب برای مدیریت و کاهش پیامدهای ناگوار مهم است. در پژوهش حاضر با استفاده از نرم‌افزار SewerGEMS، حالت‌های مختلف برای بررسی عملکرد این نرم‌افزار بر اساس تعداد و مساحت زیرحوضه‌ها در دو حالت نه و هفده زیرحوضه و مدت بارندگی مختلف 6 و 12 ساعته و همچنین مقایسه عملکرد سه روش محاسبه زمان تمرکز (کرپیچ، برنس‌بای - ویلیامز، کارتر) به‌منظور شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب در شهر میناب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان حجم کل رواناب تولیدی در حالت نه زیرحوضه، 4 درصد نسبت به حجم کل رواناب تولیدی در حالت هفده زیرحوضه بیشتر است. همچنین مقدار بیشینه دبی اوج رواناب در حالت نه زیرحوضه، 20 درصد نسبت به بیشینه دبی اوج رواناب در حالت هفده زیرحوضه بیشتر است. همچنین برای محاسبه زمان تمرکز از سه روش کرپیچ، برنس‌بای - ویلیامز و کارتر استفاده شد که نتایج نشان داد، میزان خطای پیوستگی نرم‌افزار در همه حالت‌ها برای روش برنس‌بای - ویلیامز کمتر از دو روش دیگر است و روش کارتر بیشترین خطای پیوستگی را دارد. اما از آنجایی که مقدار زمان تمرکز محاسبه شده از این روش در بعضی از زیرحوضه‌ها بیشتر از مدت بارندگی 6 ساعته است، بین داده‌های دبی اوج حاصل از روش کرپیچ و روش برنس‌بای – ویلیامز، آزمون t-Test انجام شد و باتوجه‌به اینکه داده‌های دو روش در سطح 95 (0/05 >p) درصد با یکدیگر اختلاف معناداری نداشته و همچنین روش کرپیچ برای محاسبه زمان تمرکز در حوضه‌های کوچک کاربرد خوبی دارد، برای محاسبه زمان تمرکز در حالت مقایسه بین دو حالت نه و هفده زیرحوضه از روش کرپیچ استفاده شد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده مشاهده شد که با ادغام زیرحوضه‌ها و کاهش تعداد آن‌ها از هفده به نه زیرحوضه و در نتیجه افزایش مساحت زیرحوضه‌ها، حجم کل رواناب تولیدی از حدود 123839 مترمکعب به 128446 مترمکعب و بیشینه دبی اوج رواناب از حدود 2/400 مترمکعب بر ثانیه به 2/884 مترمکعب بر ثانیه می‌رسد که نشان‌دهنده افزایش حجم کل رواناب تولیدی و بیشینه دبی اوج رواناب است.

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.

عوامل اقلیمی نقش بسیار اساسی در رشد و نمو گیاهان دارند و بنابراین بر کشاورزی مؤثرند. آستانه تحمل گیاهان در رابطه با هر یک از این عوامل محدود است. هرگونه تغییر در این عوامل می‌تواند به‌طور مستقیم و غیرمستقیم بر تولیدات کشاورزی اثرهای چشمگیری داشته باشد. دراین‌بین تنش دمایی از جمله مهم‌ترین پدیده‌های زیان‌بخش است که مشکلات بسیاری برای تولید محصول و عملکرد ایجاد می‌کند. در این پژوهش، به زمان وقوع تنش دمایی با دوره آماری ۴۴ساله (2023-1980) و بررسی وجود ارتباط بین دمای هوا با عملکرد و زیست‌توده پرداخته شد. بر اساس داده‌های هواشناسی، ماه‌های خرداد، تیر و مرداد گرم‌ترین ماه‌های سال شناخته شدند. از سوی دیگر بیشترین امواج گرمایی در تیر و مرداد در سال‌های 1997، 2014 و 2018 دیده شد که منجر به کاهش کیفیت محصول و یا ازبین‌رفتن گیاه شد. طبق نتایج مربوط به ارزیابی مدل، دقت مدل در شبیه‌سازی روز تا گلدهی و روز تا رسیدگی با استفاده از آماره‌های R2 (0/8 و 0/51) و NRMSE (15/36 و 7/12) تأیید شد. همچنین مدل عملکرد ماده خشک را برای مزارع مورد بررسی به‌ترتیب با 1/92، 5/65، 4/94، 1/58، 0/96 و 1/49 درصد انحراف شبیه‌سازی کرد که نشان داد، مدل عملکرد رضایت‌بخشی داشته و می‌توان از آن در برنامه‌ریزی‌های مربوط به تولید ذرت استفاده کرد. در ادامه رابطه بین دما با عملکرد و زیست‌توده بررسی شد که طبق نتایج، رابطه منفی و معنادار بین آن‌ها در سطح اطمینان 99% وجود داشت.

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.

آگاهی از توزیع مکانی ویژگی‌های خاک به‌عنوان عامل اساسی برای برنامه‌ریزی کشاورزی پایدار در نظر گرفته می‌شود. روش‌های زمین‌آماری به‌طور گسترده‌ای به‌منظور تعیین تغییرپذیری مکانی ویژگی‌های خاک در نقاط ناشناخته استفاده می‌شود. این پژوهش به‌منظور ارزیابی روش‌های زمین‌آماری به‌منظور پهنه‌بندی برخی ویژگی‌های حاصل‌خیزی منطقه دارنگان با کاربری‌های مختلف (زراعی- باغی و مرتعی) در جنوب غرب شیراز انجام شد. 134 نمونه‌ خاک سطحی با الگوی شبکه‌ای، از کاربری‌های مختلف برداشت و ویژگی‌های حاصل‌خیزی آن‌ها اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که بهترین مدل با بیشترین دقت، برای فسفر، نمایی ساده، پتاسیم و آهن، J-Bessel، کلسیم و منگنز، مدل Stable، نیتروژن و منیزیم، چندوجهی کروی و روی مدل گوسی و مس، مدل منطقی درجه دوم بوده‌اند. ساختار مکانی برای روی، ضعیف، برای نیتروژن، پتاسیم و منگنز متوسط و برای سایر متغیرها قوی برآورد شد. بر اساس نقشه‌های پهنه‌بندی، 96، 28 و24 درصد از اراضی مورد مطالعه به‌ترتیب با کمبود نیتروژن، فسفر و پتاسیم مواجه هستند. در ارتباط با عناصر ریزمغذی نیز 78 و 63 درصد از اراضی به‌ترتیب دارای کمبود آهن و روی هستند. مقایسه آماری ویژگی‌های مطالعه‌شده بیانگر تفاوت معنی‌دار مقادیر فسفر، پتاسیم، آهن، منگنز، کلسیم، منیزیم و ظرفیت تبادل کاتیونی در کاربری‌های مختلف است.

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.

استفاده از پرتاب‌کننده‌های جامی و مثلثی با شکل‌های مختلف، به‌دلیل ایمنی و استهلاک بهتر انرژی برای محافظت از بستر پایین‌دست ابنیه‌های آبی و همچنین مزایای اقتصادی نسبت به سایر مستهلک‌کننده‌های انرژی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف این پژوهش بررسی افت انرژی جریان عبوری در سرریز جامی دندانه‌ای و مثلثی دندانه‌ای در شرایط آزمایشگاهی و عددی است. مدل‌سازی فیزیکی و عددی در یک فلوم مستطیلی به طول 9 متر، عرض 0/5 متر و ارتفاع 0/5 متر و سرریز جامی و مثلثی با دندانه با ابعاد مشخص مطابق استاندارد USBR در شدت‌جریان‌های مختلف در شرایط آزمایشگاهی و عددی استفاده شد. میزان افت انرژی در سرریز جامی دندانه‌ای 71/4 درصد و مثلثی دندانه‌ای 74/8 درصد در شرایط آزمایشگاهی به‌دست آمد که نشان داد سرریز مثلثی دندانه‌ای در زمینه اتلاف انرژی عملکرد مناسب‌تری نسبت به سرریز جامی دندانه‌ای دارد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد، شکل هندسه سرریز و وجود دندانه در انتهای سازه عامل مهم و تأثیرگذاری در میزان اتلاف انرژی جریان‌های عبوری از سرریزهای جامی دندانه‌ای و مثلثی دندانه‌ای دارد که باعث شکسته و فشرده‌شدن بیشتر خطوط جریان عبوری و به‌تبع آن افزایش سرعت در لحظه پرتاب و درنهایت اتلاف نسبی انرژی بیشتر در پایین‌دست سازه می‌شود. پس از تعیین عملکرد بهتر سرریز مثلثی دندانه‌ای در اتلاف انرژی، به شبیه‌سازی عددی سرریز مثلثی دندانه‌ای به روش محاسبات عددی در نرم‌افزار Flow-3D پرداخته شد. نتایج تحلیل نشان داد که میزان اتلاف انرژی در سرریز مثلثی دندانه‌ای در محاسبات عددی 87/5 درصد بود که نشان‌دهنده همسو بودن و صحت آزمایش‌های انجام‌شده با شرایط آزمایشگاهی 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.

هدف این مطالعه، بررسی قابلیت شبیه‌سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا - الیگودرز است که در بالادست حوضه کارون بزرگ و شرق استان لرستان واقع است. برای انجام این پژوهش از اطلاعات روزانه هواشناسی مربوط به ایستگاه سینوپتیک الیگودرز و بارش ایستگاه‌های باران‌سنج کمندان و دره تخت در بازه ۲۰۲۳-۱۹۹۱، دبی مشاهداتی مربوط به ایستگاه هیدرومتری ماربره در بازه ۱۹۹۱-۲۰۲۱ و نقشه خاک، کاربری اراضی و ارتفاعی حوضه ازنا - الیگودرز استفاده شد. دوره ۱۹۹۱ و ۱۹۹۲ به‌منظور وارم‌آپ مدل، واسنجی از سال ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۶ و دوره صحت‌سنجی از ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۱ در نظر گرفته شد. بر اساس شبیه‌سازی انجام‌شده در این منطقه، مدل دارای ضعف در شبیه‌سازی بود. بعد از شبیه‌سازی اولیه اقدام به واسنجی مدل شد. پس از تحلیل حساسیت پارامترهای مختلف، ۲۲ پارامتر مؤثر انتخاب و مدل واسنجی شد. نتایج ارزیابی نشان داد برای مراحل واسنجی و صحت سنجی، مقدار NSE به‌ترتیب برابر 0/60 و 0/56 و مقدار ضریب R2 به‌ترتیب برابر 0/61 و 0/78 به‌دست آمد. بر اساس ضرایب به‌دست‌آمده در هر دو مرحله واسنجی و صحت‌سنجی مشخص شد که مدل به‌طور کلی دارای دقت رضایت‌بخش در شبیه‌سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا - الیگودرز بود.

آلودگی ناشی از فلزات سنگین به دلیل سمیت و تجزیه‌ناپذیری آن‌ها یک خطر بسیار جدی برای محیط‌زیست و همچنین سلامتی بشر محسوب می‌شود. اندازه‌گیری و پایش غلظت‌های ناچیز (حتی کمتر از حد تشخیص دستگاه) در مورد آلاینده‌های خطرناک و زیست پایداری همچون فلز سنگین کادمیم در نمونه‌های آب طبیعی یک ضرورت است. استخراج فاز جامد با استفاده از جاذب‌های کربنی کارآمدترین و رایج‌ترین روش پیش‌تغلیظی فلزات سنگین از نمونه‌های محیطی است. جاذب کربنی مورد استفاده در استخراج فاز جامد باید علاوه بر هزینه کم و زیست‌سازگاری، ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مطلوبی داشته باشد. در این پژوهش از یاخته‌های سیانوباکتری آفانوکاپسا به‌عنوان یک پیش‌ماده ارزان‌قیمت برای ساخت یک جاذب میکرومقیاس با استفاده از روش هیدروترمال بهره‌گیری شد. ویژگی‌های کیفی و جذبی این جاذب با استفاده از آزمون‌های تجزیه دستگاهی و آزمایش‌های شیمیایی مبتنی بر کادمیم ارزیابی شد. جاذب ساخته شده به صورت ذرات به نسبت کروی (با اندازه کمتر از 10 میکرومتر) با سطحی ناهموار و سطح ویژه 382/02 مترمربع بر گرم بود. این جاذب به نوعی خاصیت بافری داشت که کارایی جذب کادمیم توسط آن در محدوده وسیعی از pH (3 تا 8) بیش از 90 درصد بود. سطح جاذب به لحاظ گروه‌های عامل اکسیژن‌دار و نیتروژن داری همچون هیدروکسیل، ایزوتیوسیانات و کربونیل غنی بود. هم‌دمای جذب کادمیم بهترین برازش را با مدل غیرخطی فروندلیچ و سرعت جذب کادمیم بهترین برازش را با مدل غیرخطی شبه‌مرتبه دوم داشت. متغیرهای محاسباتی مرتبط با مدل فروندلیچ از جمله شدت جذب نشان داد که جاذب تمایل زیادی به جذب غلظت‌های کم کادمیم دارد. کادمیم بیشترین و کمترین رقابت را برای جذب روی جاذب، به‌ترتیب با کاتیون‌های فلزات قلیایی و کاتیون‌های فلزات سنگین داشت. مقاومت جاذب در برابر افزایش قدرت یونی و غلظت کاتیون‌های رقیب به‌ترتیب برابر با 4 و 20 میلی‌گرم بر لیتر بود. کارایی شست‌وشوی جاذب بارگذاری‌شده در نسبت جاذب به محلول (1 به 1000)، در غلظت 0/3 نرمال و حجم 160 میکرولیتر شوینده (اسید نیتریک) به بیشترین مقدار خود رسید. با توجه به یافته‌های این پژوهش می‌توان گفت جاذب کربنی با منشأ سیانوباکتری آفانوکاپسا به‌دلیل خواص منحصربه‌فرد خود می‌تواند جاذب کارآمدی برای استفاده در استخراج فاز جامد کادمیم به‌منظور کاهش آلودگی زیست‌محیطی باشد.

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.