علوم آب و خاک

---

روی از عناصر کمیاب ضروری است که نقشی مهم در تغذیه موجودات زنده دارد. در هر اکوسیستم، رابطه‌ای معنی‌دار بین وضعیت روی در خاک‌های کشاورزی، گیاهان و انسان‌هاوجود دارد. این پژوهش به منظور شناسایی وضعیت روی در خاک‌ و دانه گندم در سه استان فارس، اصفهان و قم و نیز مدل‌سازی رابطه بین روی در دانه گندم با ویژگی‌های خاک و اکوسیستم کشاورزی انجام گرفت. با استفاده از روش نمونه‌برداری تصادفی، 137 نمونه خاک و دانه گندم از زمین‌های کشاورزی منطقه جمع‌آوری گردید. تجزیه‌های آزمایشگاهی لازم بر روی نمونه‌های برداشت شده انجام گرفت. مدل‌سازی رابطه بین روی گیاه با ویژگی‌های اکوسیستم زراعی با استفاده از روش‌های تجزیه رگرسیونی کمترین مربعات و روباست صورت پذیرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که غلظت‌های اندازه‌گیری شده کل روی در محدوده نرمال (بین mg kg-1 149 -21 و به طور میانگینmg kg-1 2/75 ) بوده و غلظت‌های قابل عصاره‌گیری با DTPA روی تنها در۱۶٪ از خاک‌های مطالعه شده کمتر از حد بحرانی (mg kg-18/0) می‌باشند. غلظت روی دانه‌های گندم نمونه‌برداری‌شده از جنبه تغذیه گیاه غالباً بیشتر از حد کفایت ( بیش ازmg kg-1 24 در 80 درصد از نمونه ها) بود. اما زیاد بودن نسبت مولی فایتیک اسید به روی (بیش از 15) در بیش از 75 درصد نمونه‌های تجزیه شده نشان می‌دهد که قابلیت جذب روی در این نمونه‌ها برای مصرف ‌کنندگان عموماً کم است. روی قابل عصاره‌گیری با DTPA و فسفر قابل جذب خاک به عنوان متغیرهایی مهم و معنی‌دار به بیشتر مدل‌های رگرسیونی وارد شدند. تجزیه‌های رگرسیونی نشان داد که اکثر روابط به‌دست آمده بین غلظت روی گندم با روی خاک و تحت تأثیر سایر ویژگی‌های اکوسیستم زراعی با وجود زیاد بودن ضرایب تبیین، قدرت پیش‌بینی خوبی از خود نشان ندادند. این بدان معناست که عوامل دیگری غیر از موارد بررسی شده در این مطالعه بر جذب روی توسط گندم در این خاک‌ها اثر دارند.

---

تغییرات کربن آلی خاک یکی از مهم‌ترین شاخص‌های تعیین تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر کیفیت خاک است. با توجه به سابقه طولانی‌مدت تبدیل اراضی مرتعی به دیم در منطقه روئین واقع در استان خراسان شمالی، اهداف این پژوهش بررسی تأثیر تغییرات درازمدت کاربری اراضی بر مقدار کربن آلی خاک در جهات مختلف شیب و امکان استفاده از کربن آلی خاک به‌عنوان معیاری برای تصمیم‌سازی برای استفاده از اراضی در این منطقه بود. 140 نمونه خاک از عمق 15-0 سانتی‌متری بخش شیب پشتی شیب‌های شمالی، جنوبی، شرقی، غربی و بدون جهت در کاربری‌های مرتع، دیم، یونجه دیم، باغ و کشت آبی و از هر کاربری در 7 نقطه و 14 نمونه از کشت آبی، در تیرماه برداشت شد. نتایج نشان داد که کاربری باغ با میانگین 03/2 و کشت آبی با 78/0 درصد، بیشترین و کمترین مقدار کربن آلی را دارند. میانگین کربن آلی خاک در مرتع 40/1 درصد می‌باشد که تغییر کاربری باعث کاهش آن تا 27/1 و 04/1 درصد به‌ترتیب در یونجه دیم و دیم شده است. در تمام کاربری‌ها بین تمام شیب‌ها با شیب جنوبی اختلاف معنی‌داری مشاهده شد و شیب‌های‌ شرقی بیشترین مقدار کربن آلی خاک را داشتند. به نظر می‌رسد پس از تغییر درازمدت کاربری، کربن آلی خاک با شرایط محیطی و کاربری به تعادل رسیده و میانگین کربن آلی خاک در جهات مختلف شیب به غیر از شیب جنوبی از 4/1 درصد در کاربری مرتع به 12/1 درصد در کاربری دیم و 32/1 درصد در کاربری یونجه دیم درصد رسیده است که برای مناطق نیمه‌خشک در حد مناسبی قرار دارد. براساس نتایج به‌دست آمده، با هدف جلوگیری از تخریب اراضی از یک سو و از سوی دیگر با در نظر گرفتن این واقعیت که دیم‌کاری یکی از منابع اصلی درآمد ساکنان منطقه است، پیشنهاد می‌شود که کشت دیم در شیب‌های جنوبی متوقف شده و در جهات دیگر شیب با رعایت اصول حفاظتی انجام شود.

---

زمین‌لغزش به عنوان یک فاجعه جهانی مسبب خسارات مالی و جانی بزرگی می‌باشد. شناسایی عوامل زمین‌لغزش و محل وقوع آن به کنترل ناپایداری‌ها و مکان‌یابی پروژه‌های عمرانی کمک می‌کند. این مطالعه با هدف شناسایی عوامل مؤثر بر پدیده زمین لغزش و مشخص کردن مناطق ناپایدار در شهرستان اردل (استان چهارمحال و بختیاری) به روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی انجام شد. نقشه پراکنش زمین لغزش‌های موجود با استفاده از بازدیدهای میدانی و تفسیر تصاویر ماهواره‌ای و نقشه‌های زمین‌شناسی تهیه شد. با استفاده از نقشه‌های مدل رقومی ارتفاع، شیب، جهت شیب، زمین‌شناسی، خاک، فاصله از گسل، فاصله از جاده، فاصله از رودخانه، کاربری اراضی و پوشش گیاهی و دانش تخصصی ماتریس مقایسات زوجی طراحی گردید. وزن کلیه نقشه‌های موضوعی مورد استفاده محاسبه و با تلفیق نقشه‌های موضوعی مناطق حساس به زمین‌لغزش پهنه‌بندی شدند. نقشه خطر زمین‌لغزش نشان داد که بیش از 77 ‌درصد از زمین لغزش‌های موجود در کلاس‌های با خطر زیاد و بسیار زیاد قرار گرفته‌اند. مقایسه نقشه خطر زمین‌لغزش و عوامل مؤثر بر لغزش مشخص می‌کند که فاصله از جاده و شیب بیشترین تأثیر و فاصله از گسل و جهت شیب کمترین تأثیر را بر زمین لغزش دارند.

---

چون همیشه نمی‌توان از آبیاری تحت فشار استفاده کرد، استفاده از روش‌های مدرن آبیاری سطحی ضروری است. در این مقاله ضمن معرفی مدل جدید BISEDOM برای طراحی و ارزیابی بهینه آبیاری نواری، تأثیر ضریب وزنی شاخص‌ها (راندمان‌ها) در فرآیند بهینه-سازی مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته و مناسب‌ترین الگوی وزنی که براساس پتانسیل بهبود است، معرفی می‌شود. در مدل BISEDOM برای شبیه‌سازی هیدرولیکی از مدل موازنه حجم و برای بهینه‌سازی از روش SA استفاده شده است. هم‌چنین بررسی ترکیب‌های متفاوت متغیرهای تصمیم‌گیری (دبی ورودی، طول، عرض و شیب نوار)، و نتیجتاً راندمان‌های معرف عملکرد آبیاری نواری در یک تابع هدف امکان‌پذیر شده است. ضمن این‌که به سبب ماهیت روش SA، باید پارامترهای این روش در مدل، پس‌بهینگی شوند. در این تحقیق نهایتاً مشخص شد شاخص‌های موزون مطابق الگوی پیشنهادی در بهبود عملکرد آبیاری نواری تأثیر معنی‌داری خواهد داشت. هم‌چنین اعتبارسنجی نتایج مدل، در سه بخش طراحی، ارزیابی و بهینه‌سازی با مدل SIRMOD و روش ریاضی مجانب نشان داد نتایج حاصل بسیار نزدیک به هم می‌باشد. لذا نتایج حاکی از کارایی مدل نسبت به مدل‌های موجود به‌ویژه برای اهداف بهینه‌سازی است.

---

چکدم‌های خشکه چین‌سنگی یکی از عمده‌ترین اقدامات برای کنترل سیلاب و رسوب در حوضه‌های آبخیز هستند که کاربردشان ازسال 1369 به سرعت درایران گسترش یافته است. این تخقیق درحوضه آبخیز درجزین در شمال شهر سمنان انجام شده است. چکدم‌های خشکه چین سنگی به طورگسترده طی 15 سال گذشته در دو زیرحوضه آن با هدف کنترل سیل شهر مهدی شهر احداث شده اند. به منظورتعیین اثرچکدم‌ها، تعداد بیش از650 چکدم درحوضه با پیمایش صحرایی اندازه گیری و ارزیابی میدانی شدند. داده‌های جمع آوری شده به محیط نرم افزارArcGIS منتقل شد. با استفاده از برنامه الحاقی HECGeoHMS ومدل هیدرولوژیک HEC-HMS ، تاثیر این سازه ها بر کاهش سیلاب مورد ارزیابی قرارگرفت. با توجه به همگن بودن پروژه‌های آبخیزداری درحوضه واحداث چکدم های متعدد در مسیر آبراهه‌ها، هرگونه تغییر در سیلاب حوضه مربوط به این عملیات بوده است. ارزیابی اثر این سازه‌ها برسیلاب با استفاده از آزمون مقایسه میانگین ها به روش t-استیودنت نشان داد بین دبی سیلاب در قبل و بعد از احداث چکدم های خشکه چین سنگی اختلاف معنی داری درسطح 5 درصد وجود دارد وچکدم‌ها قادرند دبی پیک سیلاب را به طور میانگین 7/16 درصد کاهش دهند.

---

در این پژوهش تأثیر خاک ورزی بین رد یفی در فصل رشد بر عملکرد س یب زمینی و کارآ یی مصرف آب به مدت دو سال ( ۱۳۸۸ و ۱۳۸۹ ) در خاک ی با بافت لوم رس ی س یلتی در ایستگاه تحق یقات کشاورز ی تجرک همدان بررس ی شد . این پژوهش با استفاده از آزما یش کرتهای نوار ی در قالب طرح بلوک های کامل تصاد فی اجرا شد . نوار افقی، مقدار آب آبیاری پس از مرحله گل دهی شامل : آبیاری کامل و کم آ بیاری ( ۱۰۰ و ۷۵ % نیاز آبی سیب زمینی) و نوار عمودی، نوع خاک ورزی بین ردیف های کاشت شامل: ۱) خاک ورزی با زیرشکن به ۲۰ سانتی متر، ۳) خاک ورزی با پنجه غازی به عمق ۵ سانتی متر و - ۳۵ سانتی متر، ۲) خاک ورزی با گاوآهن قلمی به عمق ۲۵ - عمق ۴۰ ۴) بدون خا ک ورزی بین رد یفی (شاهد) بود. در طول رشد گ یاه، مقاومت مکا نیکی خاک (شاخص مخروط ی) در دو مرحله و نی ز سرعت نفوذ آب به خاک ا ندازه گیری شدند . در زمان برداشت، عملکرد و برخی از فاکتورهای کمی و ک یفی سیب زمینی اندازه گیری شدند . نتا یج نشان داد که اثر روش های خاک ورزی بین رد یفی بر مقاومت مکا نیکی خاک مع نی دار بوده و به تر تیب خاک ورزی با ز یرشکن ی ا گاوآهن قلمی بیشترین تأثیر را بر کاهش مقا ومت مکا نیکی خاک در بین تیمارها داشتند . سرعت نفوذ آب در خاک در تیمار ز یرشکن زن ی به طور معنی داری بیشتر از روش های استفاده از پنجه غازی و بدون عمل یات بود . تأثیر روش های خاک ورزی بین رد یفی بر عملکرد س یب زمین ی در سطح ۵ درصد مع نی دار شد و روش های خاک ورزی با ز یرشکن یا گاوآهن قلم ی بیشترین عملکرد س یب زمینی را در ب ین تیمارها داشتند . تأثیر مقدار آب آ بیاری پس از مرحله گل دهی بر عملکرد س یب زمینی مع نی دار نشد . اثر روش های مختلف خاک ورزی بین رد یفی بر کارآ یی مصرف آب معنی دار نبود.

---

یکی از راه‌های جلوگیری از ورود آلودگی ناشی از تجمع فلزات سنگین خاک به داخل گیاهان تثبیت این عناصر توسط رسوبات رسی در خاک‌های آلوده می‌باشد. این مطالعه با هدف بررسی پتانسیل رسوبات حاوی رس‌های اسمکتیت و پالیگورسکیت در جذب کادمیم و جلوگیری از ورود این فلز به داخل گیاه کلزا انجام شد. نمونه‌برداری رسوبات از دو منطقه واقع در استان اصفهان صورت گرفت. پس از تجزیه‌های فیزیکی و شیمیایی نمونه‌های رسوب، مشخص شد کانی غالب در رسوب 1 پالیگورسکیت و در رسوب 2 اسمکتیت است. آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. هر واحد آزمایشی شامل یک گلدان 800 گرمی با سه بوته بود. در 27 گلدان، رس به عنوان بستر کشت و شن کوارتزی به‌عنوان پرکننده با نسبت 5 درصد به صورت رس 1 (پالیگورسکیت غالب) + شن کوارتزی، رس 2 (اسمکتیت غالب) + شن کوارتزی و شن کوارتزی (شاهد) خالص ریخته شد. برای آلوده کردن خاک با کادمیم از نمک کلرید کادمیم با غلظت‌های صفر، 5/2 و 5/7 میلی‌گرم بر کیلوگرم استفاده شد. آزمایش گلدانی ثابت کرد استفاده از رس‌هایی با کانی‌های غالب پالیگورسکیت و اسمکتیت برای تثبیت کادمیم در خاک‌های آلوده و جلوگیری از ورود آن به گیاه بسیار مفید است. کانی رسی اسمکتیت، نسبت به پالیگورسکیت میزان بیشتری از فلز کادمیم را جذب کرد . گیاهان کاشته شده در گلدان‌های حاوی رس اسمکتیت رشد رویشی بهتری نسبت به گلدان‌های حاوی رس پالیگورسکیت و شاهد داشتند.

---

موقعیت جغرفیایی استان اصفهان به گونه‌ای است که همواره در معرض خشک‌سالی قرار دارد. یکی از راه‌های تعدیل خشک‌سالی، ارزیابی و پایش آن بر اساس شاخص‌هایی است که بتوان میزان شدت و تداوم آن را در یک منطقه تعیین نمود. در پژوهش حاضر به منظور تحلیل خشک‌سالی و روند آن در استان اصفهان به ترتیب از شاخص بارش استاندارد و آزمون ناپارامتریک من-کندال استفاده گردید. هم‌چنین برای پیش‌بینی خشک‌سالی هواشناسی در این استان، سری زمانی ماهانه پارامتر بارش در دوره آماری 2009-1970 به کار گرفته شد. به این منظور، رهیافت ارائه شده توسط باکس و جنکینز برای مدل‌سازی مد نظر قرار گرفت که شامل سه مرحله تشخیص مدل، تخمین پارامتر و در نهایت آزمون نکوئی برازش یا آزمون استقلال زمانی و نرمال باقیمانده‌هاست. نتایج بررسی‌ها نشان داد که اکثر نقاط استان اصفهان در سال 2000 با خشک‌سالی شدیدی روبه‌رو بوده و در سال 2008 چنین شرایطی بار دیگر در استان اتفاق افتاده است. هم‌چنین نتایج مدل‌سازی برای تمامی ایستگاه‌ها مدل‌های ضربی به دست آمد. به طوری که در ایستگاه‌های اصفهان، میمه و اردستان بیشترین هم‌بستگی بین داده‌های اصلی و پیش‌بینی شده را مدل (0,1,1) ARIMA (1,0,0) و در ایستگاه‌های نائین، فریدونشهر، خوانسار و نطنز بیشترین هم‌بستگی را مدل(0,1,1) ARIMA (0,0,1) ایجاد کرده‌اند و به عنوان بهترین مدل‌ها انتخاب شدند و سپس مقادیر بارش تا سال 2015 پیش‌بینی شد. روند داده‌های پیش‌بینی شده بارش در کل استان اصفهان نشان می‌دهد که در اکثر ماه‌ها روند معنی‌داری وجود ندارد.

---

کاهش مداوم کیفیت آب زیرزمینی برای فعالیت‌های مختلف کشاورزی در مناطق پهناور خشک و نیمه‌خشک به یک نگرانی اساسی مبدل شده است. بنابراین پهنه بندی کیفیت آب زیرزمینی در یک مقیاس کلان در مدیریت اراضی امری ضروری می‌باشد. هدف مطالعه حاضر پهنه‌بندی توزیع مکانی دو شاخص مهم کیفیت آب زیرزمینی شامل EC و SAR با استفاده از تکنیک‌های زمین آمار در استان اصفهان می‌باشد. تکنیک‌های زمین آمار مختلف مانند کریجینگ، IDW و RBF بر داده‌های 540 حلقه چاه اعمال و نقشه پیوسته EC و SAR در محیط نرم افزار ArcGIS 9.3 تهیه گردید. مطابق نتایج، از میان روش‌های مختلف، روش کریجینگ با مدل واریوگرامی دایره‌ای بهترین عملکرد و کمترین خطا را نشان داد. بنابراین، نقشه‌های تولید شده این روش براساس روش تقسیم‌بندی کیفیت آب ویل کاکس مورد طبقه بندی قرار گرفت. نتایج نشان داد که EC بین 2/392 میکروموس بر سانتی‌متر در غرب استان تا 6/17917 در مناطق شمال و شرق منطقه مطالعاتی متغیر است. حداکثر و حداقل شاخص SAR نیز برای شهرستان‌های خور و بیابانک و سمیرم به‌ترتیب بین 9/38 تا 13/0 تخمین زده شد. مطابق روش ویل کاکس، 13/12 % از آب‌های زیرزمینی استان به‌عنوان کلاس خوب، 16% متوسط، 5/17% نامناسب و 35/54% به‌عنوان کلاس غیرقابل استفاده طبقه‌بندی گردید. به‌طور کلی، کیفیت آب زیرزمینی استان اصفهان از لحاظ کشاورزی، از جنوب به شمال و هم‌چنین از غرب به شرق مخصوصاً در پلایا (اراضی فاقد کشاورزی) که کلاس کیفیت آب غیرقابل استفاده غالب است کاهش می‌یابد.

---

اگر چه افزودن مواد بهساز به خاک جهت تغییر وضعیت پتاسیم خاک نیست، اما تأثیرات جانبی این مواد می‌تواند در توزیع پتاسیم بین شکل‌های محلول، تبادلی و غیرتبادلی خاک مهم باشد. در پژوهش حاضر تأثیر افزودن مقدار 2 درصد زئولیت، 2 درصد ورمی‌کمپوست و 1 درصد زئولیت+ 1 درصد ورمی‌کمپوست روی10 خاک آهکی استان فارس در 5 راسته ، مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. نمونه‌ها به مدت 90 روز در دمای 2±22 درجه سلسیوس و 50 درصد رطوبت اشباع نگهداری شده و سپس شکل‌های مختلف پتاسیم در آنها اندازه‌گیری گردید. افزودن زئولیت سبب افزایش 279 میلی‌گرم بر کیلوگرم در پتاسیم تبادلی، کاهش 24 میلی‌گرم بر کیلوگرم در پتاسیم غیرتبادلی و عدم تغییر معنی‌دار پتاسیم محلول شد. کاربرد ورمی‌کمپوست اگر چه شکل محلول و تبادلی پتاسیم را افزایش داد اما این تأثیر بیشتر در جهت افزایش پتاسیم محلول بود (افزایش 139 میلی‌گرم بر کیلوگرم). ترکیب زئولیت+ورمی‌کمپوست سبب افزایش هر سه شکل پتاسیم گردید. افزایش پتاسیم محلول در‌نتیجه کاربرد ورمی‌کمپوست می‌تواند احتمال آبشویی پتاسیم را افزایش دهد؛ اما کاربرد زئولیت می‌تواند با نگهداشتن پتاسیم در فاز تبادلی از آبشویی و تثبیت پتاسیم جلوگیری کند.

---

تکنیک‏های محاسباتی نرم در سه دهه اخیر به‌طور وسیعی در تحقیقات علمی و مسائل مهندسی مطالعه و به‌کار برده شده‏اند. هدف از این پژوهش، بررسی توانایی شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP) و عصبی- فازی (NF) در برآورد پارامتریک منحنی نگهداشت رطوبتی خاک (SWRC) با استفاده از داده‏های کشت و صنعت‏های استان خوزستان بود. آنالیز حساسیت نیز جهت انتخاب ترکیب بهینه ورودی‏ها به‌کار برده شد. در تحقیق حاضر معادله‏های ون‏گنوختن و فردلند و زینگ جهت برآورد پارامتریک SWRC استفاده شد. ویژگی‏های اندازه‏گیری شده شامل توزیع اندازه ذرات خاک، ماده آلی، چگالی ظاهری، کربنات کلسیم معادل، نسبت جذب سدیم، هدایت الکتریکی عصاره اشباع، اسیدیته خاک، میانگین وزنی قطر خاکدانه‏ها، حدود خمیری و روانی، مقاومت نفوذی، درصد رطوبت اشباع و محتوی رطوبتی در مکش‏های 33،100، 500 و 1500 کیلوپاسکال بودند. نتایج این پژوهش بر پایه شاخص‏های ارزیابی عملکرد نشان داد که هر دو مدل MLP و NF برآوردهای مناسبی از SWRC ارائه دادند در حالی‏که شبکه عصبی برآوردهای بهتری از مدل عصبی- فازی فراهم کرد. به‌عنوان مثال مقادیر آماره NMSE در برآورد Sθ، rθ، α، n و m در معادله فردلند و زینگ با استفاده از مدل‏های MLP و NF به‌ترتیب برابر (059/0، 061/0)، (154/0، 162/0)، (109/0، 117/0)، (125/0، 135/0) و (129/0، 145/0) بودند. به‌علاوه پارامترهای α و n در عمق اول و rθ و α در عمق دوم در معادله فردلند و زینگ با دقت بیشتری نسبت به معادله ون‏گنوختن برآورد شدند.

---

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.

---

مدل سازی جریان آب و انتقال مواد محلول در محیط‌های متخلخل دارای اشباع‌شدگی متغیر نیازمند اطلاعات تکمیلی و دقیق خصوصیات هیدرولیکی خاک می‌باشد. خصوصیات هیدرولیکی که در این مطالعه با استفاده از حل معکوس تعیین شده‌اند هدایت هیدرولیکی غیر‌اشباع K(h) و تابع نگهداشت آب θ(h) می‌باشد. در روش حل معکوس فرض می‌شود که K(h) و θ(h) را همانند پارامترهای انتقال به‌صورت هم‌زمان و با استفاده از داده‌های جریان ناپایدار و به‌کارگیری آنها در حل معکوس معادلات حاکم بر جریان و انتقال مواد تعیین کرد. به‌منظور دستیابی به‌نتایجی واحد، قابل شناسایی و پایدار در موقعیت‌ها و شرایط مختلف آزمایشی، آزمایش عددی جدید توزیع مجدد مورد ارزیابی و استفاده قرار گرفت. برای مطالعه شکل تابع هدف در حالت کمترین مقدار آن، سطوح پاسخ برای پارامترهای تخمینی تهیه شد. حساسیت خروجی‌های مدل نسبت به تغییر پارامترهای ورودی نیز محاسبه و تحلیل شد. نتایج آزمایش توزیع مجدد نشان می‌دهد زمانی‌که متغیرهای خروجی‌های مدل به‌اندازه کافی به پارامترهای بهینه‌ شده حساس نیست عدم یگانگی جواب افزایش می‌یابد. مقادیر تخمینی پارامترها به بزرگی خطای داده‌های اندازه‌گیری شده حساس است. در این آزمایش، تخمین پارامتر بر‌اساس داده‌های بار فشار حل یگانه‌ای را در اختیار قرار می‌دهد. به‌دلیل جریان ترجیحی در نمونه، مشاهدات کشش‌سنجی می‌تواند نتایج اشتباهی برای حل معکوس مساله مورد نظر ارائه دهد. استفاده از اطلاعات هدایت هیدرولیکی می‌تواند یگانگی جواب را بیشتر کرده و خطای تخمین پارامترهای تجربی α و n را کاهش ‌دهد. آنالیز حساسیت می‌تواند ابزار مفیدی برای تعیین زمان بهینه و توزیع موقعیت نقاط مشاهداتی در آزمایش باشد.

---

پایداری خاکدانه‌های خاک به‌عنوان یک شاخص کلیدی برای ارزیابی کیفیت و سلامت خاک مراتع درنظر گرفته می‌شود. بسیاری از عوامل و ویژگی‌ها مانند بافت، کربن آلی، آهک، نسبت جذب سدیم و رسانایی الکتریکی خاک بر پایداری خاکدانه‌های خاک مؤثرند. تأثیر این فاکتورها بر پایداری خاکدانه‌ها در 71 نمونه خاک در چهار منطقه (2 منطقه در مناطق نیمه‌خشک و 2 منطقه در مناطق خشک) از استان اصفهان بررسی شد. پایداری خاکدانه‌ها به‌روش الک تر اندازه‌گیری شد. برای بهینه‌سازی شرایط آزمایش برای خاک‌های مورد بررسی، سه زمان الک‌کردن (5، 10 و 15 دقیقه) به‌منظور اعمال تنش‌های هیدرومکانیکی متفاوت در آب استفاده شد و اثر آنها بر پایداری خاکدانه‌های 10 خاک انتخابی از بین خاک‌های مورد بررسی ارزیابی شد. پایداری خاکدانه‌ها با استفاده از شاخص‌های میانگین وزنی قطر (MWD) و میانگین هندسی قطر (GMD) خاکدانه‌ها محاسبه شد. پایداری خاکدانه‌ها در همه زمان‌های الک‌کردن با یکدیگر تفاوت معنی‌داری در سطح 1/0 درصد با یکدیگر نشان دادند. زمان 10 دقیقه الک‌کردن خاکدانه‌ها برای ارزیابی پایداری ساختمان خاک در این مناطق مناسب‌تر بود، زیرا در این زمان اختلاف بین پایداری ساختمانی خاک‌ها بهتر مشخص شد. از میان ویژگی‌های ذاتی خاک، مقدار کربن آلی بیشترین نقش را در پایداری خاکدانه‌های خاک در همه‌ی مناطق داشت. علاوه بر مقدار کربن آلی، رسانایی الکتریکی خاک در پایداری خاکدانه‌ها در مراتع مناطق استپی که شرایط خشک‌تری دارند، اهمیت بیش‌تری داشت. در مقایسه با توزیع نرمال و شاخص MWD، توزیع لوگ-نرمال و شاخص GMD بهتر توانستند توزیع اندازه خاکدانه‌ها را در مناطق مورد بررسی استان اصفهان نشان دهند. بنابراین ارزیابی و پایش پایداری خاکدانه‌ها و مقدار کربن آلی می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در خصوص روند تغییرات مثبت و منفی عملکرد مراتع در نتیجه انجام روش‌های مدیریتی فراهم نماید.

---

گنجایش تبادل کاتیونی در خاک مجموع نقاط تبادلی کلوئیدهای آلی و معدنی خاک است. مدل‌سازی و تخمین گنجایش تبادل کاتیونی یک شاخص مفید برای حاصلخیزی خاک می‌باشد. از رویکردهای جدید جایگزین‌شده برای تخمین ظرفیت تبادل کاتیونی، روش‌های غیرمستقیم و مبتنی بر مدل‌های هوشمند است. در‌این مطالعه، به‌منظور تخمین ظرفیت تبادل کاتیونی ، تعداد 485 نمونه خاک از دو منطقه چپرسر(مازندران در شمال ایران) و بستان‌آباد(آذربایجان‌شرقی در شمال‌غرب ایران) تهیه گردید. در‌این تحقیق ضمن معرفی برنامه‌ریزی ژنتیک، پارامترهای ورودی که شامل درصد رس، کربن آلی و سیلت می‌باشد با‌استفاده از مدل‌های برنامه‌ریزی ژنتیک، شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استنتاج عصبی- فازی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل حاکی از توانایی مطلوب مدل‌های هوشمند در تخمین مقدار ظرفیت تبادل کاتیونی خاک می‌باشد. با‌توجه به شاخص‌های آماری به‌کار گرفته‌شده در تحقیق حاضر، مدل برنامه‌ریزی ژنتیک با جذر میانگین مربعات خطا 78/1 و ضریب تبیین 95/0 نسبت به مدل‌های دیگر دارای کارایی بالاتری‌بوده و قادر است نتایج قابل قبولی را ارائه نماید. هم‌چنین راه حل‌های صریحی که نشانگر ارتباط بین متغیر‌های ورودی و خروجی باشد، بر مبنای برنامه‌ریزی ژنتیک ارائه گردیدند که این امر بر ارجحیت مدل برنامه‌ریزی ژنتیک بر مدل‌های دیگر می افزاید. تجزیه رگرسیون گام به گام جهت تعیین سهم هر یک از پارامترهای ورودی در مقدار گنجایش تبادل کاتیونی نشان داد که مواد آلی با داشتن ضریب تبیین 84 درصد بیشترین میزان تغییرات گنجایش تبادل کاتیونی را توجیه نموده‌است و رس و سیلت به‌ترتیب دارای ضریب تبیین 10 و 6 درصد بوده‌اند.

---

درپژوهش حاضر، کارآیی شش مدل تجربی با نام‌های فراتر از آستانه ساده، فراتر از نسبت ثابت، ذخیره با تابع درجه دوم، ذخیره با تابع نمایی، ذخیره با تابع درجه سوم و ذخیره با تابع توانی به‌منظور برآورد تغذیه‌ی پتانسیل آب‌های زیرزمینی در منطقه‌ای نیمه‌خشک، مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. ابتدا، برآورد تبخیر از روش ضریب دوگانه گیاهی FAO درطی رخداد تغذیه پتانسیل ارزیابی شد. سپس مدل‌های تجربی با استفاده از داده‌های رطوبت خاک و تغذیه پتانسیل، واسنجی شدند. به‌منظور اعتبارسنجی مدل‌های تجربی، رطوبت خاک و تغذیه پتانسیل به‌طور هم‌زمان برای واقعه‌ای مستقل برآورد شدند. مطابق با نتایج، 5 مدل از شش مدل مورد بررسی (به‌استثنای مدل فراتر از آستانه ساده) قادر به برآورد تغذیه‌ی پتانسیل با دقت مناسب و با بیشترین مقدار "جذر میانگین مربعات خطا نرمال شده"(NRMSE) برابر با 4/24 درصد می‌باشند. براساس نتایج اعتبارسنجی، تغذیه پتانسیل توسط مدل‌های نمایی، درجه سه و توانی به‌طور مناسب‌تری نسبت به مدل‌های خطی برآورد گردید. هم‌چنین، رطوبت خاک با به‌کارگیری تمامی مدل‌های تجربی با دقت مناسبی در دوره تغذیه برآورد شد. درنهایت، مدل نمایی که دارای کمترین مقدار NRMSE در برآورد رطوبت خاک و هم‌چنین برآورد مناسبی از تغذیه بوده، به‌عنوان مناسب‌ترین مدل برآورد تغذیه‌ی پتانسیل درمنطقه مورد مطالعه معرفی گردید.

---

بعد فرکتال ذرات بافت خاک شاخص فیزیکی مناسبی برای توصیف توزیع اندازه‌ی ذرات خاک بوده و کاربردهای گوناگونی دارد. محاسبه‌ی بعد فرکتال می‌تواند به چند روش و با دو گزینه‌ی برازش خطی و غیر خطی صورت گیرد. هدف از مطالعه‌ی حاضر مقایسه و انتخاب روش مناسب برای تعیین بعد فرکتال با استفاده از داده‌های هیدرومتری با روابط جرم- زمان، جرم- قطر و روش تعدیل شده‌ی جرم- قطر (کرچنکو-ژانگ) است. به‌همین منظور ۶۰ نمونه خاک از چهار مزرعه واقع در طاقانک،شهرکرد، جمع‏آوری و پس از تیمار نمونه‏ها با آب اکسیژنه، قرائت هیدرومتر در دقایق ۶۷/۰، ۱، ۲، ۵، ۱۵، ۳۰، ۶۰، ۱۲۰، ۱۸۰، ۱۴۴۰ و ۲۸۸۰ انجام شده، سپس به داده‏های جرم-زمان، و جرم-قطر تبدیل و بعد فرکتال ذرات جامد بافت خاک با برازش خطی و غیرخطی سه رابطه‏ی فوق‏الذکر تعیین شد. برازش غیرخطی روش کرچنکو و ژانگ به‌دلیل ضریب تبیین بالاتر و میانگین مربعات خطا کمتر و معیار اطلاعاتی آکائیکه کوچک‌تر به‌عنوان مناسب‌ترین روش محاسبه‌ی بعد فرکتال ذرات بافت انتخاب شد. تجزیه‏وتحلیل خطا نیز موید این روش است. بین بعد فرکتال حاصل از برازش خطی و غیرخطی در دو روش جرم-قطر و جرم-قطر کراچنکو-ژانگ رابطه‌ی معنی‌دار ولی نه‌چندان قوی مشاهده شد. از این روابط می‌توان برای تصحیح بعد فرکتال تعیین شده در مطالعات قبلی استفاده نمود.

---

خاک از مهم‌ترین اجزای تشکیل‌ دهنده جنگل‌ است و شناسایی خاک، تعیین قابلیت و استعداد آن اولین گام برای اعمال مدیریت بهتر به‌شمار می‌رود. این‌ مطالعه جهت یافتن ارتباط بین جهت دامنه و موقعیت آن بر سه عنصر کربن‌آلی، نیتروژن و فسفر خاک انجام گردید. نمونه‌برداری از خاک در منطقه تنگ دالاب واقع در استان ایلام که جزئی از زاگرس جنوبی است، در دو دامنه شمالی و جنوبی و در توده بلوط ایرانی انجام‌ شد. در هر دامنه، سه ترانسکت ارتفاعی پیاده‌ شد. 60 نمونه در طول دامنه به فواصل 50 متر از یکدیگر برداشت گردید. بعد از آنالیز نرمال ‌بودن داده‌ها، مقایسه میانگین‌ها با ‌استفاده‌ از آزمون دانکن در سطح احتمال 5% انجام شد. اثر جهت دامنه بر میزان کربن آلی و نیتروژن کل معنی‌دار می‌باشد. موقعیت دامنه بر‌ میزان هر سه عنصر تأثیرگذار بوده‌ است. با حرکت از بالای دامنه به‌ طرف پایین دامنه بر غلظت عناصر غذایی در خاک اضافه گردید. بیشترین مقدار کربن در پائین دامنه شمالی 84/5 درصد و کمترین آن در پائین دامنه جنوبی 31/3 درصد، بیشترین مقدار نیتروژن در وسط دامنه شمالی 58/0 درصد و کمترین آن در وسط دامنه جنوبی 24/0 درصد و بیشترین مقدار فسفر در پائین دامنه شمالی 19/108 میلی‌گرم در کیلوگرم و کمترین آن در بالا دامنه شمالی 83/37 میلی‌گرم در کیلوگرم اندازه‌گیری ‌شد. نتیجه کلی حاصل از این ‌مطالعه تأیید می‌کند که عناصر غذایی در دامنه شمالی بیشتر از دامنه جنوبی بوده همچنین با حرکت از بالای دامنه به پایین دامنه بر غلظت عناصر در خاک افزوده ‌می‌شود.

---

طبقه‌بندی و تهیه نقشه کاربری‌های اراضی یکی از پرکاربردترین موارد در استفاده از داده‌های سنجش از دور است. تعدادی از روش‌های پیشرفته‌تر طبقه‌بندی در دهه‌های گذشته توسعه پیداکرده‌اند که از آنها می‌توان به شبکه‌های عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان اشاره کرد. در این مطالعه از تصاویر لندستTM باقدرت تفکیک 30 متر جهت استخراج کاربری‌های اراضی با استفاده از دو روش طبقه‌بندی شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان اقدام شد. نتایج، دقت بالای طبقه‌بندی‌های شبکه عصبی و ماشین بردار پشتیبان با کرنل شعاعی، هر کدام به‌ترتیب با دقت کلی 67/90 و 67/91 درصد را نشان داد. ماشین بردار پشتیبان کلاس‌هایی را که دارای خصوصیات طیفی مشترک بودند بهتر تفکیک کرد. همچنین در قسمت‌های مرزی دو نوع کاربری، ماشین بردار پشتیبان قابلیت جداسازی بهتری نسبت به شبکه عصبی داشت و مرز بین دو کلاس ملموس تر بود. با توجه به نتایج گرفته ‌شده، هر دو روش شبکه عصبی و ماشین بردار پشتیبان برای طبقه‌بندی کاربری‌های اراضی خوب بوده، اما روش ماشین بردار پشتیبان با اختلاف 1 درصد در دقت کلی و 2درصد در ضریب کاپا بهتر بود. دقت بالای ماشین بردار پشتیبان می‌تواند ناشی از مرز تصمیم‌گیری بهینه آن باشد درحالی‌که شبکه عصبی نمی‌تواند این مرز را ایجاد کند.

---

کاربری اراضی یکی از فاکتورهای اساسی در کنترل رفتار هیدرولوژیکی حوزه‌ها می‌باشد. در مقابل ویژگی‌های عمدتاً ثابت حوزه و مؤثر بر چرخه آب حوزه (مانند خصوصیات خاک، توپوگرافی، اقلیم و کاربری اراضی) ممکن است زمینه‌ساز تغییرات کوتاه مدت باشند. بنابراین، عموماً فرض می‌شود که تغییر کاربری اراضی علت تغییر در پویایی هیدرولوژیکی حوزه‌ها می‌باشد. در این مقاله اثر کاربری اراضی در شرایط فعلی و بهینه بر رسوبدهی حوزه با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی و اجرای مدل هیدرولویکی HEC-HMS در حوزه آبخیز شور و شیرین واقع در استان فارس بررسی شده است. نقشه کاربری اراضی جهت تهیه نقشه شماره منحنی استفاده شد و این نقشه به‌عنوان پارامتر مهم جهت ورودی مدل استفاده گردید. نتایج نشان داد که رسوب برآورد شده در دو شرایط با یکدیگر تفاوت داشته و رسوب برآوردی به‌میزان متوسط 12 درصد، در شرایط کاربری بهینه کمتر از شرایط فعلی اراضی می‌باشد. کاهش دبی اوج و میزان رسوب در شرایط بهینه اراضی نسبت به شرایط کاربری فعلی بیان‌کننده این مطلب است، که تغییر کاربری اراضی و نوع کاربری مورد استفاده نقش بسزایی در کاهش یا افزایش ارتفاع رواناب و در نتیجه دبی اوج سیلاب و میزان رسوبزایی حوزه دارد.