علوم آب و خاک

---

طیف‌سنجی مرئی- مادون قرمز نزدیک یک روش غیرمخرب، سریع، ارزان، دارای حداقل آماده‌سازی نمونه و بدون ضرر و تخریب برای محیط زیست می‌باشد. تاکنون مطالعه‌ای در مورد استفاده از این روش در برآورد ویژگی‌های خاک‌های کشورمان انجام نشده است. این پژوهش با هدف بررسی توانایی این روش در برآورد مقدار ماده آلی، کربنات‌ها و درصد گچ خاک‌های سطحی استان اصفهان انجام شد. تعداد 248 نمونه مرکب خاک سطحی از کل استان اصفهان جمع‌آوری شد. مقدار ماده آلی، درصد گچ و آهک خاک با روش‌های استاندارد اندازه‌گیری شد. آنالیز طیفی خاک‌های مورد نظر با استفاده از دستگاه طیف‌سنج زمینی با دامنه طول موج 2500-350 نانومتر انجام شد. پس از ثبت طیف‌ها انواع روش‌های پیش‌پردازش مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس از رگرسیون حداقل مربعات جزئی برای پیش‌بینی پارامترهای مورد نظر استفاده شد. نتایج نشان داد که مقادیر ضرایب تبیین برای ماده آلی، کربنات‌ها و گچ به‌ترتیب 61/0، 45/0 و 8/0 می‌باشد. با توجه به مقادیر(Ratio of Prediction to Deviation) RPD ، پیش‌بینی مدل برای درصد گچ کاملاً مناسب بود و برای ماده آلی نیز قابل قبول است این در‌حالی است که پیش‌بینی مدل برای درصد کربنات‌های خاک ضعیف می‌باشد. بنابراین، روش طیف‌سنجی مرئی- مادون قرمز نزدیک قابلیت اندازه‌گیری همزمان چند ویژگی خاک را دارا می‌باشد و دقت مدل‌سازی نیز تا حد زیادی قابل قبول است.

---

این پژوهش با هدف ارزیابی معضل تراکم خاک در مزارع شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی اهواز انجام گرفت. نمونه‌های دست‌نخورده از کف جوی‌ها برای اندازه‌گیری درصد رطوبت (mc)و چگالی ظاهری (BD) خاک جمع‌آوری شد. با توجه به تغییر بافت در مزارع، برای بیان درجه فشردگی خاک‌های مختلف و مقایسه آنها با هم، علاوه بر چگالی ظاهری، چگالی ظاهری نسبی (RBD، نسبت چگالی ظاهری به چگالی ظاهری مرجع) نیز تعیین شد. تغییرات مقاومت مکانیکی (شاخص مخروط؛ CI) خاک نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که اکثر مقادیر BD اندازه‌گیری شده در مزارع نیشکر، در محدوده "ریشه‌های اندک" (محدودیت زیاد) می‌باشد. با مقایسه مقادیر BD به‌دست‌ آمده با حد بهینه (85/0) دیده شد که بیشتر مقادیر به‌دست آمده بیش از حد بهینه برای رشد ریشه گیاه بود که بیان‌گر فشردگی بیش از حد خاک‌های مزارع نیشکر می‌باشد. مقادیر CI در نیم‌رخ خاک‌ها نشان داد که در اکثر عمق‌ها مقادیر اندازه‌گیری شده در کف جوی‌ها از حدود محدود‌کننده (MPa 2) و بحرانی (MPa 3) برای رشد و نمو ریشه بیشتر می‌باشد. بنابراین، به‌منظور بهبود حاصلخیزی و کیفیت فیزیکی خاک، مدیریت تردد ماشین‌های برداشت نی در مزارع نیشکر، باید مورد بازنگری قرار گیرد.

---

پیامدهای انباشت فلزات سنگین در خاک خطرناک و نگران کننده است. یکی از روش‌های آلودگی‌زدایی این فلزات از خاک استفاده از کی‌لیت کننده‌ها و به‌ویژه EDTA است. در این تحقیق حذف Zn، Pb و Cd از سه خاک سطحی (با میزان کل این فلزات به‌ترتیب 5/10، 8/55 و 6/80 میلی مول بر کیلوگرم خاک) جمع‌آوری شده از اطراف کارخانه سرب و روی زنجان به روش استخراج ستونی (شامل پیوسته و پالسی)، با استفاده از استخراج‌کننده EDTA 2 H 2 Na (100 میلی مول بر کیلوگرم خاک خشک) و با شدت جریان KS 5/0 مورد بررسی قرار گرفت. در آزمایش‌های مقدماتی، جریان محلول به‌دلیل کاهش هدایت هیدرولیکی خاک متوقف گردید. لذا، آزمایش‌های روش ستونی پیوسته در حضور محلول زمینه نیترات کلسیم و آزمایش‌های روش ستونی پالسی در حضور این محلول زمینه و تنظیم pH در 8 انجام گرفت. نتایج نشان داد که متوسط درصد استخراج Cd و Pb در روش‌های پیوسته و پالسی تقریباً یکسان بود. در‌حالی‌که، میزان استخراج Zn در روش پیوسته به‌طور متوسط حدود 13 درصد بیشتر از روش پالسی بود. وجود محدودیت غلظت EDTA برای کمپلکس کردن فلزات سنگین سبب تبعیت کارایی استخراج از ثابت پایداری کمپلکس‌های EDTA با این فلزات به‌صورت Pb>Zn>Cd گردید. همچنین بر خلاف Cd و Zn، درصد استخراج Pb رابطه خطی مستقیمی با مقدار کل این فلز در خاک داشت. در‌حالی‌که غلظت Pb به‌طور متوسط فقط حدود یک بیستم غلظت Znبود. منحنی های رخنه در هر دو روش ستونی پیوسته و ستونی پالسی ترتیب تحرک Cd>Zn>Pb را نشان دادند. به‌طور‌کلی، به‌نظر می‌رسد الگوی استخراج فلزات سنگین خاک‌ها نه تنها به نوع خاک بلکه به روش استخراج بستگی دارد.

---

امروزه، به‌دلیل قابلیت تطابق زیاد مدل‌های پیشرفته شبیه‌سازی آب زیرزمینی با سیستم هیدرولیکی آبخوان، امکان استفاده از این مدل‌ها برای مدیریت و بهره‌برداری جامع از منابع آب زیرزمینی فراهم شده است. هدف از این تحقیق، بررسی و مدل‌سازی منابع آب زیرزمینی زیرحوضه کوهپایه- سگزی و به‌طور خاص تخمین ضرایب هیدرودینامیک آبخوان سطحی این زیرحوضه می‌باشد. در این راستا، پس از تهیه لایه‌های ورودی به‌ مدل، پارامترهای مؤثر در مدل‌سازی، شرایط مرزی و شبکه‌بندی آبخوان تعیین ردید. سپس با استفاده از اطلاعات موجود اقدام به اجرا و واسنجی مدل در حالت ماندگار (سال آبی 1381) و ناماندگار سال‌های آبی (1381 تا 1383) نموده و برای کسب اطمینان از نتایج شبیه‌سازی آزمون صحت‌سنجی برای سال آبی 1384 انجام شد. هدایت هیدرولیکی آبخوان از 26/15 تا 87/19 متر بر روز و آبدهی ویژه (ضریب ذخیره) آبخوان از 0107/0 تا 0186/0 به‌دست آمد. با بررسی هیدروگراف معرف تغییرات سطح آب زیرزمینی آبخوان از سال آبی 1374 تا 1391 میزان افت سطح آب به‌علت وجود دو ناحیه زیر پوشش شبکه آبیاری کانال‌های آبشار و رودشتین (ناحیه سبز) که موجب بالاآمدگی سطح آب زیرزمینی شده زیاد نیست و متوسط سالانه آن حدود 22 سانتی‌متر می‌باشد ولی با حذف ناحیه سبز، میزان افت سطح آب زیرزمینی آبخوان به‌طور متوسط بیش از 80 سانتی‌متر در سال حاصل شده است. با تحلیل حساسیت مدل در حالت ناماندگار به‌منظور بررسی نحوه و میزان تأثیر هر یک از پارامترهای تغذیه، هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه (ضریب ذخیره) بر نتایج مدل، صحت نتایج حاصل از واسنجی مدل مورد تأیید قرار گرفت. همچنین در طول دوره‌های زمانی اجرای مدل، مقادیر تراز هیدرولیکی محاسبه شده توسط مدل با مقادیر مشاهده شده در محل کلیه پیزومترها تطابق خوبی دارند.

---

با توجه به‌تغییرات زیاد وقایع هیدرولوژیکی نسبت به زمان و مکان در مناطق خشک و نیمه‌خشک اندازه‌گیری تغذیه در این مناطق بسیار دشوار می‌باشد. طی سال‌ها هنوز هم روش ثابت و مشخصی برای اندازه‌گیری تغذیه آب‌های زیرزمینی وجود ندارد و تا کنون روش‌های مختلفی برای محاسبه نرخ تغذیه توسعه یافته است. هدف از این تحقیق ارزیابی و ایجاد یک روش هیبریدی برای محاسبه تغذیه آب‌های زیرزمینی می‌باشد. در این تحقیق با استفاده از یک روش هیبریدی اثرات پارامترهای مختلف بر تغذیه آب‌های زیرزمینی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مهم‌ترین پارامترهای م&zwjؤثر بر تغذیه بافت خاک، بارش، کاربری اراضی، ضخامت ناحیه غیراشباع، شیب زمین، میزان نیاز آبیاری و آبدهی ویژه، می‌باشد که در این بین بارش و بافت خاک بیشترین تأثیر را دارا می‌باشند. نتایج ارزیابی‌ها نشان داد که به‌طور کلی تغییرات‌اند که بارش و دما اثرات قابل توجهی بر تغذیه می‌گذارند به‌طوری که با تغییر 10 درصدی بارش میزان تغذیه بین 16 تا 77 درصد تغییر می‌کند، همچنین با تغییر 1 در جه‌ای دما، میزان تغذیه بین 6 تا 42 درصد تغییر می‌یابد. براساس نتایج به‌دست آمده حساسیت خاک‌های ریز بافت به‌این تغییرات خیلی بیشتر از خاک‌های درشت بافت می‌باشد. همچنین نتایج نشان داد که تغییرات بارش و تبخیر و تعرق در چهار ماه شامل آذر، دی، بهمن و اسفند اثر قابل ملاحظه‌ای در مقدار نرخ تغذیه سالانه دارا می‌باشند. با استفاده از نتایج این تحقیق می‌توان مناطق آسیب‌پذیر دشت، مکان‌های مناسب و نیز زمان مناسب برای تغذیه مصنوعی در سطح دشت را مشخص نمود. به‌طور کلی نتایج به‌دست آمده ازاین تحقیق می‌تواند در جنبه‌های مختلف مدیریت آب‌های زیرزمینی بسیار مفید باشد.

---

در طول چند دهه اخیر، بخش جنوبی دریای مازندران با وقایع اقلیمی شدیدی مانند خشکسالی و سیل مواجه بوده است. آنالیز روند متغیرهای هیدرو اقلیمی با استفاده از آزمون غیر‌پارامتری من-کندال و آزمون رگرسیون برای حوضه نکارود در شمال ایران انجام شده است. روند خصوصیات جریان رودخانه و بارش شامل جریان ماکزیمم، جریان متوسط و شاخص‌های جریان کم در مقیاس زمانی ماهانه، فصلی و سالانه از سال 1358 تا 1391 آنالیز شدند. نتایج آنالیز، کاهش تدریجی در بارش فصل زمستان،کاهش سالانه و همچنین کاهش بارش ماکزیمم روزانه همراه با افزایش روند در بارش ماکزیمم روزانه را نشان داد. برای متغیرهای هیدرولوژی، جریان کم هفت روزه در همه زیرحوضه‌ها در تابستان کاهش داشته است. جریان متوسط ماهانه و سالانه به‌ویژه در زمستان، در همه زیرحوضه‌ها روند کاهشی داشته اما جریان ماکزیمم سالانه از حوضه‌های بالادست تا پایین‌دست، روند افزایشی داشته است. تغییرات کاربری اراضی مانند شهرسازی و جنگل‌زدایی در طول 34 سال در حوضه‌های پایین‌دست، افزایش داشت. نتایج نشان داد که جریان‌های کم و جریان متوسط، به‌شدت تحت تأثیر تغییرات اقلیمی هستند. به‌طور کلی، از لحاظ هیدرولوژیکی نتایج نشان می‌دهد که منطقه مورد مطالعه با وقایع خشکسالی شدیدی مواجه می‌باشد. نتایج این تحقیق می‌تواند در پیش‌بینی خشکسالی‌های آتی، برنامه‌ریزی آبیاری و مدیریت منابع آب منطقه به‌کار گرفته شود.

---

در میان انواع خطر‌های طبیعی، سیل شاید به‌عنوان ویرانگرترین عامل شناخته شود که خسارت زیادی را به جوامع انسانی تحمیل می‌کند. از اینرو اهمیت برآورد خسارات ناشی از سیل و پهنه‌بندی سیلاب که کاربرد بسیاری در مدیریت دشت سیلابی دارد، مشخص می‌گردد. در این مطالعه با استفاده از نرم‌افزار  HEC-FIAکه یکی از مدل‌های جدید (سپتامبر 2012) به‌منظور برآورد اثرات و خسارات ناشی از سیل می‌باشد به محاسبه خسارات سیل در حوزه‌های آبخیز قهرود و قمصر پرداخته شد. در این مدل با‌ استفاده از نقشه آبگرفتگی مربوط به سیلاب‌های با دوره‌های بازگشت مختلف که از HEC-RAS و HEC-Geo RAS به‌صورت فایل HEC-DSS به‌دست می‌آید و با کمک بانک اطلاعاتی جمع‌آوری شده در رابطه با کاربری‌های کشاورزی، ساختمانی و انسانی منطقه، خسارت‌های جانی و مالی به‌طور مستقیم قابل برآورد هستند. براساس نتایج این مدل خسارت‌های بخش کشاورزی، ساختمانی و انسانی به‌ترتیب در حوزه قهرود 354 میلیون ریال و 24 باب ساختمان تحت تأثیر سیل قرار می‌گیرند و همچنین در حوزه قمصر 12879 میلیون ریال و 36 باب ساختمان تحت تأثیر سیل قرار می‌گیرند. از مزایای این مدل نسبت به مدل‌های قبلی برآورد مستقیم خسارت‌های اقتصادی و جانی برای سیل‌های اتفاق افتاده و احتمالی که در آینده به‌وقوع می‌پیوندند، می‌باشد که نتایج آن می‌تواند در مدیریت حوزه آبخیز، بیمه سیل و مدیریت ریسک ستاد بحران کمک شایانی بنماید.

---

تکنوسول‌ها خاک‌های تغییر یافته تحت تأثیر فعالیت‌های انسانی می‌باشند. این مطالعه تشکیل، طبقه‌بندی و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک‌های تکنوسول تشکیل شده بر روی مواد زائد نفتی را در چهار خاکرخ آلوده به نفت و دو خاکرخ غیرآلوده مورد بررسی قرار داد. مطالعات کانی‌شناسی وجود کانی اسمکتایت را به‌عنوان کانی غالب به‌همراه سایر کانی‌های رسی به اثبات رساند. این کانی‌ها ترکیبات نفتی را در فضای بین لایه‌ای خود جذب کرده و از تحرک و تجزیه آنها در خاک جلوگیری می‌کنند. عوارض میکرومورفولوژیکی مختلفی از ترکیبات نفتی شامل مناطق تخلیه شده، انواع پوشش (معمولی، در امتداد سطوح (کوازی کوتینگ) و زیرسطحی (هایپوکوتینگ) و همچنین عوارض ناشی از انتشار افقی و عمودی ترکیبات نفتی درون خاک موید پویایی مواد نفتی در خاک و تأثیر بر فرآیندهای خاکسازی می‌باشند. کاهشpH و افزایش کربن آلی و آهن آمورف خاک تحت تأثیر مواد نفتی در مقایسه با خاک‌های غیرآلوده به اثبات رسید. باتوجه به وجود مقادیر بالای گچ و آهک در خاک‌های مورد مطالعه، این خاک‌ها براساس سیستم رده‌بندی آمریکایی،Typic Calcigypsids نامگذاری شدند ولی در سیستم رده‌بندی جهانی، به‌علت وجود لایه‌های نفوذناپذیر و ژئوممبران (Geomembrane) در00 1 سانتی‌متری بالای خاک در واحد Linic Technosols طبقه‌بندی شدند که توجه بیشتر سیستم رده‌بندی جهانی به طبقه‌بندی این خاک‌ها را نشان می‌دهد. 

---

در این تحقیق، در قوس 90 درجه ملایم توأم با استقرار آب‌شکن سرسپری در حالت بستر صلب، تأثیر قدرت جریان ثانویه و چرخش بر تغییرات تنش برشی بستر برای موقعیت‌های مختلف نصب آب‌شکن با هم مقایسه شده است. در انجام این آزمایشات برای اندازه‌گیری سرعت از دستگاه سرعت‌سنج سه‌بعدی ADV استفاده شده است. مقایسه بین بردارهای سرعت و تغییرات خطوط جریان در طول قوس انجام شده و مقادیر قدرت جریان ثانویه و چرخش برای موقعیت‌های مختلف استقرار آب‌شکن محاسبه و تأثیر آن بر تغییرات تنش برشی بستر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج بیانگر این است که در موقعیت‌های مختلف نصب آب‌شکن، در فاصله حدود 6/0 طول آب‌شکن و در بالادست، بیشترین مقدار قدرت جریان ثانویه ایجاد می‌گردد. محل وقوع بیشینه چرخش نیز بر محل وقوع بیشینه قدرت جریان ثانویه در جلو بال آب‌شکن منطبق می‌باشد. با توجه به نتایج ارائه‌شده پیش‌بینی می‌شود که مکان وقوع آبشستگی بیشینه نیز نزدیک به مکان وقوع بیشینه پارامترهای قدرت جریان ثانویه و چرخش باشد. همچنین مسیر حرکت رسوبات نیز بر مکان هندسی نقاطی که تنش برشی بیشتری دارند، منطبق می‌باشد.

---

آگاهی از تغییرات خصوصیات خاک از رخدادی به رخداد دیگر، برای تعیین دوره‌های بحرانی حساسیت خاک به فرآیندهای فرسایش حائز اهمیت است. این پژوهش به‌منظور بررسی هدررفت خاک در رخدادهای پیاپی باران در استان زنجان انجام گرفت. پس از شناسایی 10 کلاس بافتی، نمونه‌های خاک‌ها در سه تکرار به کرت‌هایی کوچک (60 سانتی‌متر×80 سانتی‌متر) به ‌عمق 20 سانتی‌متر در زمینی با شیب 8 درصد منتقل شدند. کرت‌ها در معرض 10 رخداد باران شبیه‌سازی شده با شدت 55 میلی‌متر بر ساعت و مدت 30 دقیقه با فاصله پنج روز قرار گرفتند. در مجموع 300 رخداد باران بر کرت‌ها اعمال شد. نتایج نشان داد که رطوبت نگهداشته شده، تولید روان‌آب و هدررفت خاک تحت تأثیر معنی‌دار رخداد باران قرار گرفتند (001/0P<). افزایش رطوبت خاک و در نتیجه کاهش ظرفیت نفوذ، عامل اصلی افزایش تولید روان‌آب و هدررفت خاک در رخدادهای پیاپی باران بود به‌طوری‌که حدود 84 درصد از تغییرات هدررفت خاک طی رخدادهای باران براساس رطوبت پیشین خاک قابل بیان بود. پس از رخداد پنجم به‌دلیل رسیدن رطوبت خاک به‌حد ظرفیت نگهداری آب، تغییرات چشمگیری در نفوذپذیری و تولید روان‌آب مشاهده نگردید. با این حال، هدر رفت خاک پس از رخداد پنجم به‌دلیل وجود ذرات فرسایش‌پذیر بیشتر در سطح خاک و در نتیجه افزایش غلظت جریان‌های سطحی، همچنان الگویی افزایشی نشان داد.

---

در دهه‌‌های اخیر، برنامه‌های کاربردی مدل‌سازی رقومی هیدرولوژیکی، ژئومورفولوژیکی، خاک‌شناسی و تحقیقات زیست‌شناسی همراه با کمک پیشرفت سریع سیستم اطلاعات جغرافیایی افزایش پیدا کرده است. مدل‌های هیدرولوژیک به تغییر در مقادیر ورودی به مدل حساس هستند، لذا تغییر پیکسل سایز داده‌های ورودی مقادیر خروجی مدل‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد و نتایج معنی‌دار متفاوت تولید می‌کنند. در این تحقیق با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی با مقیاس مکانی 1:25,000 و 1:50,000 و با انتخاب ده پیکسل سایز (10، 15، 20، 25، 30، 50، 75، 80، 100 و 200) و همچنین با استفاده از نرم‌افزار‌های Arc GIS و HEC-HMS، مقادیر خروجی مدل  در برآورد دبی اوج سیلابی حوزه آبخیز جاماش در استان هرمزگان موردبررسی قرارگرفته‌اند. نتایج تحقیق حاکی از آن است که دقت دبی‌های اوج محاسبه‌ شده توسط مدل HEC-HMS در نقشه با مقیاس مکانی 1:50000 بیشتر از دقت دبی‌های اوج محاسبه‌شده توسط مدل در نقشه با مقیاس مکانی 1:25000 است. همچنین دقت دبی‌های اوج محاسبه‌شده در پیکسل سایزهای کوچک‌تر (20 الی 50) بیشتر از پیکسل سایزهای بزرگ‌تر است.

---

بارش یک پارامتر مهم در چرخه هیدرولوژی بوده و کمبود داده‌های آن از بزرگ‌ترین مشکلات در تحلیل‌های اقلیمی و هیدرولوژیک است. لذا، محققین استفاده از تصاویر ماهواره‌ای حاصل از سنجش از دور را به‌عنوان یکی از راهکارهای عملی به‌منظور تخمین بارش مطرح کرده‌اند. در این مقاله، به ارزیابی اطلاعات بارش ماهواره‌ای PERSIANN و TRMM-3B42 V7 در حوضه گرگانرود پرداخته شده است. بدین‌منظور، از اطلاعات بارش روزانه ایستگاه‌های تمر، رامیان، بهلکه ‌داشلی، سد گرگان، غفارحاجی و فاضل‌آباد طی سال‌های آبی 83-1382 تا 86-1385 استفاده شد. شاخص‌های ارزیابی برای مقیاس‌های زمانی روزانه، ماهانه و فصلی محاسبه و تحلیل شدند. نتایج نشان داد اگرچه PERSIANN و TRMM-3B42 V7 در مقیاس روزانه دقت کافی ندارند، ولی در مقیاس‌های ماهانه و فصلی با قیاس نتایج مطالعات مشابه، از دقت مناسبی برخوردارند. بیشترین همبستگی بین اطلاعات این دو پایگاه و داده‌های مشاهداتی در مقیاس‌های زمانی روزانه و ماهانه برای  TRMM-3B42 در ایستگاه‌های سد گرگان و بهلکه‌ داشلی به‌ترتیب برابر 397/0 و 404/0 مشاهده شد. در مقیاس فصلی همبستگی داده‌های مشاهداتی در فصل زمستان با PERSIANN و در بقیه فصل‌ها با TRMM-3B42 بیشتر است. همچنین، نتایج نشان می‌دهد اگرچه TRMM-3B42 همبستگی بیشتری را با داده‌های مشاهداتی دارد، اما PERSIANN در آشکارسازی تعداد روزهای بارانی نتایج بهتری را ارائه کرده است.

---

در این مطالعه، دو دسته از روش‌های تخمین پارامترهای نفوذ در آبیاری جویچه‌ای معمولی، یک در میان ثابت و یک در میان متغیر و نیز شرایط با کاهش و بدون کاهش جریان ورودی، ارزیابی و مقایسه گردید. از دسته روش‌های مبتنی بر داده‌های مرحله پیشروی جریان، چهار روش متدوال شامل دو نقطه‌ای الیوت و واکر، یک نقطه‌ای والیانتزاس، یک نقطه‌ای میلاپالی و بهینه‌سازی رودریگز و مارتوس و از دسته روش‌های مبتنی بر داده‌های مراحل پیشروی، ذخیره و پسروی، روش بهینه‌سازی چندسطحی درنظر گرفته شد. جهت شبیه‌سازی مراحل آبیاری و مقدار نفوذ در هر روش، از مدل آبیاری سطحی WinSRFR استفاده شد. به‌منظور ارزیابی روش‌های مختلف، از 13 سری داده صحرایی حاصل از دو مطالعه موردی در مناطق کرج و ارومیه استفاده گردید. مطابق نتایج، روش بهینه‌سازی چندسطحی برای هر سه سیستم جویچه‌ای معمولی، یک در میان ثابت و یک در میان متغیر، مراحل پیشروی، پسروی، نفوذ و رواناب را با دقت بالا پیش‌بینی کرد. روش بهینه‌سازی چندسطحی برای روش جویچه‌ای معمولی نسبت به‌روش‌های یک در میان ثابت و یک در میان متغیر، عملکرد دقیقتری در پیش‌بینی مراحل پیشروی و پسروی داشت و متوسط ریشه میانگین مربعات خطای (RMSE) تخمین پیشروی برای این سه روش آبیاری به‌ترتیب 37/1، 8/1 و 57/1 دقیقه و تخمین پسروی به‌ترتیب 76/3، 5 و 03/3 دقیقه محاسبه گردید. در آزمایشات با کاهش دبی نیز بهینه‌سازی چندسطحی روش دقیق در پیش‌بینی پیشروی و پسروی بود و متوسط RMSE پیشروی و پسروی برای شرایط کاهش جریان به‌ترتیب 57/3 و 13/2 دقیقه و بدون کاهش جریان به‌ترتیب 8/3 و 3/1 دقیقه به‌دست آمد. روش بهینه‌سازی چندسطحی در فاز ذخیره نیز عملکرد دقیق‌تری نشان داد. متوسط خطای نسبی (RE) تخمین رواناب در آزمایشات جویچه‌ای معمولی، یک در مـیان ثابت و یک در میان متغیر به‌ترتیب 5/0، 4/0 و 4/0 درصد به‌دست آمد. متوسط خطای نسبی برآورد رواناب روش بهینه‌سازی چندسطحی، در شرایط کاهش دبی و بدون کاهش دبی به‌ترتیب 85/1 و 85/0 درصد محاسبه شد که نشان می‌دهد برای حالت بدون کاهش دبی نسبت به حالت کاهش دبی، عملکرد دقیق‌تر دارد. به‌این ‌ترتیب جهت تخمین پارامترهای نفوذ در آبیاری جویچه‌ای، استفاده از داده‌های تمام مراحل آبیاری، عملکرد بهتر در پیش‌بینی مراحل آبیاری و اجزای بیلان آب دارد.

---

از آنجا که پدیده تغییر اقلیم به‌عنوان تهدیدی بزرگ برای قسمت‌های مختلف چرخه حیات به‌شمار می‌رود، تفکیک عوامل مؤثر بر تشدید این پدیده، ضروری به‌نظر می‌رسد. این پژوهش روند تغییرات دما و بارش با استفاده از آزمون روند چندگانه در بالادست حوضه آبریز کرخه واقع در بخش غربی کشور ایران را مورد بررسی قرار داده است. به‌این‌منظور، نمودارهای دوبعدی آنومالی دما و بارش داده‌های ۱۰۰۰ ساله مدل ۳ CGCMبرای منطقه مورد مطالعه ترسیم شد. سپس نسبت‌دهی تغییرات رخ ‌داده در متغیرهای اقلیمی ناشی از نوسانات درونی اقلیم و یا افزایش گازهای گلخانه‌ای تحت تأثیر عوامل انسانی مورد بررسی قرار گرفت. براساس یافته‌های این پژوهش به احتمال ۹۵ درصد مقادیر آنومالی نوسانات درونی توأم دما - بارندگی در محدوده مورد مطالعه به‌ترتیب بین ۴/۱± درجه سانتی‌گراد و ۷۶ ± درصد می‌باشد. نتایج به‌ترتیب نشان‌دهنده افزایش و کاهش در روند تغییرات دما و بارش سالانه مشاهده شده در اکثر ایستگاه‌های مورد مطالعه بود. همچنین متغیرهای دما و بارش تحت تأثیر تغییر اقلیم قرار گرفته و هر چه از سال‌های گذشته به سمت سال‌های انتهایی پیش می‌رویم به‌خصوص در بخش‌های غربی و میانی حوضه، تأثیر افزایش گازهای گلخانه‌ای در افزایش متغیر دما و کاهش متغیر بارش نمایان‌تر است.

---

بهبود کیفیت و اصلاح خاک ازجمله مسائلی است که مهندسین عمران همواره با آن درگیر بوده‌اند و روش‌های گوناگونی برای انواع خاک‌ها به‌کار گرفته شده ‌است. اهمیت موضوع تا جایی است که کشورها، هزینه‌های زیادی در سال صرف اجرای این پروژه‌ها می‌کنند. در این‌میان خاک‌های دانه‌ای، به‌دلیل خصوصیات مقاومتی همواره مشکل‌ساز بوده‌اند. بیوگروتینگ روشی جدید و سازگار با محیط‌ زیست برای بهبود پارامترهای مقاومتی خاک است که از پیوند رشته بیوتکنولوژی و مهندسی عمران به‌وجود آمده است. در این راستا با استفاده از تزریق باکتری pasteurii Sporosarcina در یک مرحله و اوره و کلرید کلسیم در مرحله بعد (تزریق دوفازی) به‌عنوان مواد مغذی در ستون خاک به تثبیت خاک پرداخته و مقاومت فشاری محدود نشده نمونه‌ها بررسی شد. در این پژوهش از روش تاگوچی جهت طراحی آزمایش‌ها و تحلیل داده‌ها استفاده گردید. فعالیت باکتری باعث رسوب کربنات کلسیم در نمونه‌های خاک شد به‌طوری‌که پس از 21 روز، مقاومت فشاری تک ‌محوری خاک از مقدار 85 کیلو پاسکال در نمونه شاهد به 930 کیلو پاسکال در حالت بهینه افزایش یافت.

---

در این مقاله، کارایی چهار واحد تالاب هیبریدی افقی- عمودی زیرسطحی که به‌منظور حذف مواد آلی و تصفیه تکمیلی پساب خروجی از تصفیه‌خانه فاضلاب شمال اصفهان احداث شدند، مورد بررسی قرار گرفت. در این تالاب‌ها، سه گیاه مختلف نی معمولی، لویی و نی بزرگ کشت شد و یک تالاب نیز به‌عنوان شاهد (بدون کشت) درنظر گرفته شد. نتایج حاصل از ۱۲ ماه نمونه‌برداری از خروجی تالاب‌های طرح نشان داد که نوع پوشش گیاهی از نظر آماری اثر معنی‌داری را بر حذف مواد آلی در تالاب‌های مصنوعی ندارد، هرچند که مقدار حذف مواد آلی در تالاب‌های دارای پوشش گیاهی بیشتر از تالاب شاهد بود. همچنین، راندمان حذف COD در تالاب‌های مختلف طرح بین ۷۷ تا ۸۳ درصد و مقدار حذف _۵BOD بین ۸۴ تا ۸۶ درصد بود. نتایج این طرح نشان داد که مقدار حذف مواد آلی به مقدار تجزیه‌پذیری آنها بستگی دارد. ضرایب مدل مرتبه اول براساس غلظت‌های ورودی و خروجی واسنجی شدند (۳۵ متر بر سال برای _۵BOD و ۱/۳۳ متر سال برای COD) تا برای طرح‌های اصلی استفاده شوند. غلظت مواد آلی در خروجی تالاب‌های طرح به زیر استانداردهای مصارف مختلف رسید، که این امر تناسب این فناوری برای شرایط کشور را نشان می‌دهد.

---

پخش سیلاب بر آبخوان، روشی ارزان جهت استفاده بهینه از سیلاب‌ها برای تغذیه مصنوعی است که کاهش خسارات ناشی از سیلاب را نیز به همراه دارد. در این تحقیق، برای مکان‌یابی و اولویت‌بندی مناطق مستعد پخش سیلاب در دشت مشهد، از ده معیار کاربری اراضی، شیب، ضخامت آبرفت، فاصله از چاه، فاصله از قنات، فاصله از روستا، افت سطح ایستابی، ضریب هدایت هیدرولیکی، هدایت الکتریکی و تراکم زهکشی استفاده گردید. عملیات وزن‌دهی معیارها با استفاده از فرآیند تحلیل شبکه‌ای (ANP) و منطق فازی انجام شد. بعد از آماده‌سازی نقشه کلیه معیارهای مربوط به مکان‌یابی عرصه‌های مناسب پخش سیلاب و وزن‌دهی نقشه‌ها براساس منطق فازی و مدل فرآیند تحلیل شبکه‌ای، نقشه نهایی مربوط به اولویت‌بندی مناطق مستعد پخش سیلاب آماده گردید. سپس با اعمال لایه محدود کننده که از تلفیق سه معیار کاربری اراضی، شیب و ژئومورفولوژی آماده گردید، نقشه نهایی مناطق مستعد پخش سیلاب آماده و اولویت‌بندی شد. از بین ده عامل مؤثر بر پخش سیلاب، معیار ضخامت آبرفت با وزن 27/0 به‌عنوان مؤثرترین لایه در بحث مکان‌یابی مناطق مستعد پخش سیلاب شناخته شد. از لحاظ شیب، بیشتر مناطق مناسب در شیب‌های کمتر از 3% قرار گرفت که نشان‌دهنده تأثیر به‌سزای این عامل در اجرای پخش سیلاب است. استعداد دشت مشهد در پخش سیلاب، پس از حذف مناطق مستثنیات (8/40 درصد از کل اراضی)، در چهار کلاس نامناسب، نسبتاً مناسب، مناسب و کاملاً مناسب تعریف شد که به‌ترتیب 7/2، 9/25، 5/26 و 1/5 درصد از مساحت دشت را شامل می‌شود.

---

با توجه به بحران کمبود آب در کشور، برآورد هر چه دقیق‌تر ذخایر آب در اکوسیستم‌های جنگلی می‌تواند از مهم‌ترین راهکارهای مورد استفاده درزمینه مدیریت بهینه منابع و چرخه آب برای توسعه بهره‌وری مدنظر قرار بگیرد. بدین منظور، با استفاده از تکنیک شبکه عصبی مصنوعی موجودی وزنی ذخایر آب تنه ۱۷۴ پایه قطع‌ شده درختان گونه‌های مختلف اعم از راش، آزاد، ممرز، انجیلی، توسکا، بلوط و پلت شبیه‌سازی شد. از هر بخش از تنه استحصال‌ شده درختان، قطعاتی با ابعاد حجمی ثابت در دمای ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد در آون قرارگرفته و ضریب خشکی و چگالی ویژه کلیه نمونه‌ها اندازه‌گیری شدند. سه لایه ورودی شامل قطر برابر سینه، ارتفاع تنه و چگالی ویژه برای روند شبیه‌سازی متغیر پاسخ مورد استفاده قرار گرفتند. برای معماری توپولوژی شبکه عصبی مورد مطالعه از روش سعی و آزمون استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از قطر برابر سینه به‌عنوان تنها لایه ورودی بر مبنای شاخص‌های اعتبار قطعیت شبکه عصبی، ۶۵ درصد از واریانس آزمون داده‌ها را توجیه کرد. با ورود هر سه لایه ورودی، خروجی بهینه با یک لایه پنهان حاوی تابع تانژانت سیگموئیدی در معماری صورت گرفته با تعداد ۱۵ نورون عصبی دارای حداکثر قطعیت برآوردی در جنگل‌های آمیخته راش مورد مطالعه است (۰۸/۸۱= RMSE، ۰۰۱/۰= MSE، ۹۲/۰ = ^۲R). برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها، نیروی انسانی و جلوگیری از روش برآورد تخریبی، خروجی بهینه حاصل در قالب جعبه سیاه با قابلیت کاربرد در فضای سیستم‌های دیجیتالی دارای قابلیت کاربرد وسیع برای پیش‌بینی ذخایر آب و به‌تبع آن مدیریت چرخه آب در اکوسیستم جنگلی مورد مطالعه است.

---

کمبود آب یک مسئله مهم و ساختاری در مناطق خشک و نیمه‌خشک دنیا است که به‌شدت موجب نگرانی سیاست‌گزاران محیط زیست شده است. مسئله تعدیل تقاضای افزون بر عرضه پایدار آب عمدتاً با سیاست‌های مدیریت تقاضای آب که به‌دنبال افزایش کارایی آب و فناوری‌های آب‌اندوز است، پیگیری می‌شود. ارزیابی‌های بسیار کمی از این برنامه‌ها انجام شده است. اما تعداد زیادی از ارزیابی‌های موجود، شک جدی در مورد اثر بخشی آنها در زمینه‌های حفاظتی و کاهش مصرف آب، به‌دلیل وقوع پدیده "اثر بازگشت به‌حالت اولیه"، مطرح می‌کنند. در این مطالعه، با مراجعه میدانی به مزرعه ۲۴۳ زارع که اقدام به نصب سیستم‌های آبیاری بارانی کرده‌اند و استفاده از تحلیل سلسله مراتبی و مدل رگرسیون چندگزینه‌ای مرتب‌ شده، پدیده اثر بازگشت به‌حالت اولیه مطالعه شد. نتایج نشان داد که در ۵/۷۴ درصد از مزارع مورد مطالعه، این پدیده به‌میزان متوسط تا زیاد وجود داشته است. همچنین، مشخص شد که میزان اراضی دیم و آیش مزارع به هنگام نصب سیستم آبیاری بارانی، رابطه مستقیمی با وقوع پدیده اثر بازگشت به حالت اولیه دارند. از نتایج این مدل می‌توان برای تعیین احتمال وقوع افزایش مصرف آب بعد از نصب سیستم آبیاری بارانی در مزارعی که اطلاعات آنها موجود است، استفاده کرد. به‌طور مثال، در مزارعی با ویژگی‌های مزرعه شماره ۲۴ احتمال وقوع پدیده اثر بازگشتی ناشی از اقدامات آب اندوز در سطح کم، متوسط و زیاد به‌ترتیب ۴/0 ۳۲ و ۶/۶۷ درصد می‌باشد. بنابراین در چنین مزارعی باید اقدامات کارایی و حفاظتی آب را براساس تلفیقی از ابزارهای فنی، اقتصادی، اجتماعی و سیاسی به‌کار گرفت تا فشارهای وارد بر منابع کمیاب آب، کاهش یابد.

---

فرسایش خاک، بی ­شک یکی از مهمترین مسائل و مشکلات موجود در عرصه های طبیعی کشور است و آثار مخربی در اکوسیستم ­های مختلف به جای می­گذارد. با توجه به اینکه محاسبه مقادیر رسوب از طریق ایستگاه های رسوب سنجی و اندازه ­گیری­ های مستقیم فرسایش فرایندی هزینه­ بر و مشکل است، یافتن روش­هایی برای برآورد دقیق میزان رسوبدهی حوضه­ های آبخیز بویژه در مناطق خشک و فراخشک به دلیل شرایط حساس اکولوژیکی ضروری می نماید. یکی از روش هایی که تا به امروز در این مناطق نسبت به سایر روش های برآورد رسوب بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است روش های رگرسیونی سنجه رسوب می باشد. لذا در این تحقیق مقادیر رسوب مشاهداتی 48 واقعه (دبی و رسوب متناظر) در یک دوره 23 ساله حوضه فخرآباد- مهریز با مقادیر برآوردی از روش های سنجه چند خطی، حد وسط دسته ­ها، منحنی سنجه حد وسط دسته­ ها با ضریب اصلاحی QMLE، SMEARING و ضریب اصلاحی FAO و همچنین با نتایج حاصل از روش شبکه عصبی مصنوعی (ANN) مورد مقایسه قرار گرفته و صحت هر یک از این روش­ها مورد آزمون قرار گرفت. بررسی حاصل از آزمون های مجذور میانگین مربع خطا ها (RMSE)، ضریب تبیین (R²) و معیار ناش (ME) کارایی بالاتر روش شبکه عصبی (ANN) را نسبت به سایر روش های مذکور نشان دادند. نتایج آزمون­ های مذکور برای روش شبکه عصبی مصنوعی به عنوان روش بهینه به ترتیب 3/203، 86/0 و 66/0 را نشان دادند. نتایج حاصل مبین این است که در استفاده از هر روشی برای برآورد رسوب معلق جریان در مناطق خشک و فراخشک به دلیل ماهیت داده های مشاهداتی و همچنین رژیم خاص جریان ها که اغلب به صورت موقت و فصلی می باشند باید جانب احتیاط را رعایت نمود. در عین حال بررسی نتایج این تحقیق گویای انعطاف­پذیری بالاتر مدل­ های شبکه عصبی مصنوعی است که آنها را به ابزار مناسبی جهت مدلسازی در شرایطی که با فقر داده مواجه هستیم مبدل می سازد.