علوم آب و خاک

آلودگی نفتی یکی از بحران‌های مهم زیست محیطی است که کشورهای دارای صنعت نفت با آن مواجه می‌باشند. به‌منظور بررسی اثر آلودگی نفتی بر آب‌گریزی خاک و ارتباط آن با پایداری ساختمان خاک، این پژوهش در منطقه بختیاردشت اصفهان و در قطعه زمینی آلوده به ترکیبات نفتی در فضای سبز اطراف پالایشگاه نفت اصفهان انجام شد. پس از تعیین مکان‌های آلوده و شاهد، آزمایش آب‌گریزی خاک به‌روش زمان نفوذ قطره آب (WDPT) در مکان‌های آلوده انجام شد و نمونه‌های خاک با حداقل به‌هم‌خوردگی برداشت شده و برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک‌ها اندازه‌گیری شد. برای ارزیابی پایداری ساختمان خاک، از روش‌های الک تر و رس قابل پراکنش مکانیکی (MDC) استفاده شد و شاخص‌های میانگین وزنی قطر (MWD) و میانگین هندسی قطر (GMD) خاکدانه‌ها و MDC محاسبه شدند. نتایج نشان داد اثر افزایشی آلودگی نفتی بر MWD و GMD و اثر کاهشی آن بر MDC از دیدگاه آماری معنی‌دار شد. با افزایش غلظت کل پلی‌هیدروکربن‌ها (TPHs)، آب‌گریزی خاک افزایش یافت. هم‌بستگی مثبت معنی‌داری بین آب‌گریزی و GMD در خاک‌ها به‌دست آمد. ولی غلظت‌های TPHs بیش‌تر از 4/6 درصد در خاک، سبب کاهش MWD و GMD شد که می‌تواند به‌دلیل افزایش دافعه آنیونی بین ذرات رس و گروه‌های عاملی هیدروکربن‌ها باشد. اگرچه آب‌گریزی سبب افزایش پایداری ساختمان خاک در مکان‌های آلوده به نفت نسبت به مکان‌های شاهد شد ولی کاهش شدید نگه‌داشت آب خاک در اثر آلودگی نفتی شرایط نامساعدی را برای فضای سبز منطقه ایجاد نموده است.

مدل‌سازی فرایند بارش- رواناب و پیش‌بینی دبی رودخانه یک اقدام مهم در مدیریت و مهار سیلاب‌ها، طراحی سازه‌های آبی در حوزه‌های آبخیز و مدیریت خشکسالی است. هدف این تحقیق شبیه‌سازی جریان روزانه در حوزه آبخیز کسیلیان با مدل WetSpa و شبکه عصبی- فازی تطبیقی است. WetSpa یک مدل پیوسته هیدرولوژیک- فیزیکی است که قابلیت پیش‌بینی سیلاب در مقیاس حوزه آبخیز با گام‌های زمانی مختلف را داراست و شبکه عصبی- فازی تطبیقی هم جزء مدل‌های جعبه سیاه می‌باشند که امروزه مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این تحقیق از آمار باران، تبخیر و دمای ایستگاه هواشناسی سنگده و آمار دبی ایستگاه ولیک‌بن طی سال‌های 1382 تا 1388 استفاده شد. نتایج شبیه‌سازی با مدلWetSpa  نشان داد که این مدل به‌خوبی توانسته جریان پایه رودخانه را با معیار ناش ساتکلیف 64/0 در مرحله آزمون شبیه‌سازی نماید ولی در شبیه‌سازی جریان‌های سیلابی با خطا همراه است که دلیل آن را می‌توان به کوچک بودن آبخیز و کوتاه بودن زمان پیمایش اشاره کرد. همچنین این مدل به‌خوبی توانسته بیلان آب حوزه آبخیز کسیلیان را شبیه‌سازی کند. آنالیز حساسیت پارامترهای مدل نشان داد که ضریب افت آب زیرزمینی از بیشترین حساسیت و ضریب روز درجه بارش از کمترین حساسیت برخوردار است. همچنین شبکه عصبی- فازی تطبیقی با ورودی باران با یک روز تأخیر و تبخیر با یک روز تأخیر با معیار ناش ساتکلیف 80/0 در دوره آزمون پاسخ‌های قابل قبول‌تری نسبت به مدل WetSpa با معیار ناش ساتکلیف 24/0 داشت.

فرآیند بارش - رواناب و ایجاد سیلاب از پدیده‌های هیدرولوژیکی هستند که بررسی آنها به‌سبب تأثیرپذیری از پارامترهای مختلف، دشوار می‌باشد. تاکنون روش‌ها و الگو‌های مختلفی برای تحلیل این پدیده‌ها ارائه شده است. از این‌رو هدف این پژوهش ارزیابی شبکه عصبی-فازی تطبیقی در پیش‌بینی ضریب رواناب رگبار است. به‌این منظور حوزه آبخیز بار اریه نیشابور انتخاب و داده‌های مربوط به 33 واقعه در بین سال‌های آماری 1331 تا 1385 جمع‌آوری گردید. به‌منظور انتخاب متغیرهای مستقل در برآورد ضریب رواناب از تجزیه و تحلیل عاملی استفاده شد، که براساس آن چهار متغیر مقدار متوسط بارندگی، چارک سوم، اول و چهارم شدت بارندگی و همچنین پنج متغیر شاخص ( &phi) و چارک‌های اول تا چهارم شدت بارش به‌عنوان عوامل اصلی برگزیده شدند. همچنین ترکیب سایر متغیرها براساس نقش هیدرولوژیکی آنها، به‌عنوان ورودی شبکه مدنظر قرار گرفت. نتایج نشان داد که شبکه با ورودی چارک‌های اول تا چهارم شدت بارندگی، مقدار کل بارش و شاخص &phi و بارش پنج روز قبل ضریب رواناب رگبار را با ضریب تبیین آزمون 91/0 و ریشه میانگین مربعات خطا 02806/0 و متوسط قدر مطلق خطا 0275/0 پیش‌بینی کند.

این مطالعه به‌منظور ارزیابی تأثیر استقرار نظام شورزیست گیاه ارزن پادزهری (Panicum antidotale Retz) با دو الگوی آبیاری (₁I به‌عنوان شاهد و ₂I به‌عنوان تیمار تنش کمبود آب، به‌ترتیب آبیاری پس از 110 و 160 میلی‌متر تبخیر تجمعی از طشت تبخیر کلاس A طی دوره رشد) و چهار سطح شوری آب آبیاری (حدود 5، 10، 20 و 30 دسی‌زیمنس بر متر)، بر ویژگی‌های شیمیایی خاک در ایستگاه تحقیقات زهکشی و اصلاح اراضی رودشت در سال‌های 1389 و1390 انجام شد. در پایان هر سال ویژگی‌های شیمیایی  لایه‌های مختلف 30-0، 60-30 و 90-60 سانتی‌متری خاک اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که در تیمارهای مختلف به‌طور میانگین، قابلیت هدایت الکتریکی (8/19%)، پ-هاش (9/19%)، غلظت یون سدیم (0/20%)، کلر (1/20%)، پتاسیم (00/5%)، فسفر (79/5%) و کلسیم (9/19%) در عمق 30-0 سانتی‌متری خاک در سال دوم آزمایش نسبت به سال اول افزایش و ماده آلی خاک بدون تغییر بود. همچنین در اعماق 60-30 و 90-60 سانتی‌متری خاک نیز روندی مشابه مشاهده شد. در لایه‌‌های مختلف خاک به‌طور متوسط با افزایش شوری آب آبیاری از 5 به 30 دسی‌زیمنس در متر به‌ترتیب قابلیت هدایت الکتریکی 110%، غلظت یون سدیم 5/26%، غلظت یون کلر 5/14-%، غلظت یون پتاسیم 16/8-%، غلظت فسفر 1/24-% و غلظت کلسیم 5/62% در الگوی آبیاری ₁I و به ترتیب 5/70%، 3/23%، 6/96%، 4/13-%، 2/41% در الگوی آبیاری ₂I تغییر یافت. همچنین به‌طور متوسط غلظت سدیم (^**70/0-=r) و قابلیت هدایت الکتریکی (^**47/0-=r)  لایه‌های مختلف خاک بیشترین همبستگی منفی را با عملکرد ماده خشک ارزن پادزهری در دو سال نشان دادند. بنابراین در استقرار نظام شورزیست ارزن پادزهری در شرایط مشابه بایستی از سازوکارهای مناسب جهت مدیریت بهینه خاک بهره برد.

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.

مدل غیرخطی ماسکینگام روشی کارا در روندیابی سیلاب است، اما کارایی این روش تحت تأثیر سه پارامتر به‌کار رفته در آن است. در سال‌های اخیر، نتایج رضایت‌بخشی از استفاده الگوریتم‌های فراکاوشی در تعیین مقدار مناسب پارامترهای این مدل گزارش شده است. از این‌رو در این پژوهش به ارزیابی کارایی الگوریتم رقابت استعماری (ICA) در تخمین پارامترهای بهینه مدل غیرخطی ماسکینگام پرداخته شد. علاوه‌بر ICA، الگوریتم ژنتیک (GA) و بهینه‌سازی مجموعه ذرات(PSO)  نیز با هدف در دست بودن معیار برای قضاوت در مورد عملکرد ICA مورد استفاده قرار گرفتند. بدین‌منظور ابتدا ICA در روندیابی سیل ویلسون به‌کار گرفته شد؛ پس از آن روندیابی دو واقعه سیلاب مربوط به رودخانه دوآب صمصامی مورد بررسی قرار گرفت. در مورد سیل ویلسون که تابع هدف به‌صورت مجموع مربعات انحرافات (SSQ) دبی مشاهداتی و محاسباتی در نظر گرفته شد؛ مقدار تابع هدف حاصل از ICA، برابر 77/36 و مقدار تابع هدف حاصل از GA و PSO به‌ترتیب برابر 23/38 و 89/36 به‌دست آمد. در روندیابی دو سیل دیگر علاوه‌بر SSQ، تابع هدف دیگری به‌صورت مجموع قدر مطلق انحرافات (SAD) دبی مشاهداتی و محاسباتی نیز در نظر گرفته شد. در سیلاب اول براساس SSQ، GA بهترین عملکرد را از خود نشان داد ولی براساس SAD، ICA در رتبه نخست قرار گرفت. در مورد سیلاب دوم بر مبنای هر دو تابع هدف، ICA عملکرد بهتری داشته است. در این رابطه ICA نسبت به GA در تابع هدف SSQ، 9 درصد و در تابع هدف SAD، 08/0 درصد بهتر بوده است و نسبت‌به PSO، تابع هدف SSQ و SAD را به‌ترتیب 1/0 و 16/0 درصد بهبود داده است. با توجه به‌نتایج حاصل می‌توان گفت که الگوریتم ICA می‌تواند به‌عنوان یک روش مناسب به‌منظور تخمین پارامترهای مدل غیرخطی ماسکینگام مورد استفاده قرار گیرد.

بررسی انتقال آلاینده‌ها درخاک از جنبه‌های مختلف زیست محیطی مانند آلودگی آبهای زیرزمینی و خاک اهمیت دارد. هدف از این تحقیق اندازه‌گیری غلظت -D4, 2 در نیمرخ خاک رس سیلتی و شبیه‌سازی آن توسط مدل‌های3 PRZM-و LEACHP در مزرعه ذرت بود. علف کش -D4, 2 به مقدار  5/3 کیلوگرم در هکتار با سه تکرار روی سطح خاک پاشیده و آبیاری بارانی کلاسیک ثابت با دو تیمار آبیاری کامل و کم آبیاری صورت گرفت. غلظت -D4, 2 در تیمار آبیاری نرمال در 8، 13، 23، 37 و 57 روز پس از کاربرد به‌ترتیب 5/18، 36/16، 67/11، 74/10، 47/8 و 2/3 میلی‌‌گرم در کیلوگرم خاک بود. مدل LEACHP مقدار غلظت را در این زمان‌ها به‌ترتیب 34/23، 93/20، 7/16، 3/16، 9/12 و41/11 و مدل 3 PRZM-به‌ترتیب 24/21، 77/19، 1/14، 3/10، 59/9 و07/5 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک پیش‌بینی نمود. غلظت -D4, 2 برای تیمار کم آبیاری در زمان‌های فوق به‌ترتیب 2/20، 7/16، 22/11، 05/10، 8/8 و 3/7 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک  اندازه‌گیری شد. مدل LEACHP مقدار غلظت در این زمان‌ها را به‌ترتیب 22/25، 3/21، 43/19، 58/18، 00/18 و27/16 و مدل 3PRZM- به‌ترتیب 9/21، 89/19، 2/14، 62/10، 6/9 و22/8 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک پیش‌بینی کرد. به‌طور کلی در هر دو تیمار مدل 3PRZM- کارایی بهتری نسبت به مدل LEACHP داشت.

با توجه به کمبود آب و جهت جلوگیری از آلودگی‌های زیست محیطی، مجتمع فولاد مبارکه از پساب حاصل از تصفیه فاضلاب صنعتی به‌منظور آبیاری فضای سبز استفاده می‌نماید. این مطالعه برای آگاهی از تأثیر پساب صنعتی بر کیفیت خاک اراضی فضای سبز این مجتمع انجام گرفت. تیمارها شامل اراضی آبیاری شده به‌مدت 2، 6 و 18 سال با پساب صنعتی، اراضی آبیاری شده با آب چاه و خاک بدون آبیاری بودند. سیستم آبیاری در تمام اراضی تحت آبیاری قطره‌ای بود. نمونه‌های خاک از سه عمق مختلف ناحیه پیاز رطوبتی حاصل از قطره چکان‌ها تهیه و به آزمایشگاه منتقل شد. سپس ویژگی‌های شیمیایی خاک‌ها شامل pH، هدایت الکتریکی، درصد ماده آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی، نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، پتاسیم قابل جذب و ویژگی‌های بیولوژیکی خاک‌ها شامل تنفس پایه میکروبی و شدت آمونیفیکاسیون آرجنین در آنها اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد pH خاک در اراضی آبیاری شده با پساب نسبت به تیمار شاهد کمتر است. درصد ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک‌های تحت آبیاری به‌دلیل تشکیل جنگل مصنوعی افزایش معنی‌داری نشان داد. شوری خاک نیز در تیمارهای آبیاری شده با پساب با افزایش زمان آبیاری نسبت به تیمار بدون آبیاری دارای روند افزایشی بود. تنفس پایه میکروبی و آمونیفیکاسیون آرجنین به‌دلیل استقرار پوشش گیاهی افزایش معنی‌داری را در مقایسه با تیمار شاهد نشان داد. به‌طورکلی مدیریت آبیاری و جنگل‌کاری در اراضی فضای سبز مجتمع فولاد مبارکه موجب بهبود کیفیت خاک این اراضی شده ولی در مورد برخی از ویژگی‌های خاک از جمله شوری پایش و بهبود شرایط خاک ضروری است.

کود اوره (%۴۶ نیتروژن) یکی از پرمصرف‌‌ترین و ارزان‌ترین کودهای شیمیایی نیتروژنی است و از آنجا که حلالیت بالایی در آب دارد، بخش قابل توجهی از آن در صورتی‌که آب آبیاری یا بارندگی زیاد باشد، به راحتی شسته شده و منجر به تغییر کیفیت آب‌های زیرزمینی و سطحی می‌شود. از اینرو، در این مطالعه اثرات استراتژی‌های کم‌آبیاری و کوددهی بر روی تلفات نیترات با استفاده از مدل SWAT برای حوضه آبریز طشک- بختگان شبیه‌سازی شد. در این تحقیق از طریق مقایسه خروجی مدل با مشاهدات واقعی هیدرولوژیکی، عملکرد محصولات گندم، جو، ذرت و برنج و نیترات با استفاده از الگوریتم2SUFI  در نرم‌افزار SWAT_CUP واسنجی و اعتبارسنجی شد، سپس از مدل واسنجی شده جهت ارزیابی استراتژی‌های مدیریتی گوناگون استفاده شد. زمانی‌که مدل اثرات کاهش مصرف در کود اوره از 10 تا 70 درصد را مدل‌سازی نمود، عملکرد گندم بین 1 تا 27، جو 8/0 تا 24 ، ذرت 42/0 تا 21 و برنج 47/0 تا 9 درصد کاهش یافت، این در حالی‌است که این امر منجر به کاهش تلفات نیترات از طریق آبشویی به میزان 16 تا 81، 18 تا 80، 15 تا 85  و 5/12 تا 6/83 درصد، به‌ترتیب در این محصولات شد. بنابراین با مقایسه تغییرات در عملکرد محصولات و تلفات نیتروژن از طریق آبشویی، این نتیجه حاصل می‌شود که کاهش قابل توجهی در تلفات نیتروژن می‌تواند با حداقل هزینه روی عملکرد از طریق بهینه کردن مصرف کود، حاصل شود. 

مهم‌ترین دلیل نگرانی، در خصوص پایداری پل‌ها، وقوع آبشستگی موضعی در اطراف آنهاست. از اینرو روش‌های مختلفی برای جلوگیری و یا کاهش عمق آبشستگی اطراف پایه پل‌ها ارایه شده است. استفاده از آبشکن از جمله شیوه‌های نوین کنترل و کاهش آبشستگی موضعی می‌باشد. در مطالعه حاضر تأثیر استفاده از یک آبشکن نفوذناپذیر در کنترل آبشستگی موضعی اطراف پایه پل استوانه‌ای شکل مستقر در قوس یک کانال آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات برای آبشکن با سه زاویه قرارگیری 90، 50 و 120 درجه نسبت به کرانه پایین دست در سه دبی 47، 49 و 51 لیتر در ثانیه، در شرایط آب زلال انجام شد. نتایج حاصله نشان داد در کلیه نسبت‌های سرعت به‌سرعت بحرانی و همه زوایای قرارگیری آبشکن، آبشستگی در اطراف پایه پل نسبت به حالت شاهد کاهش می‌یابد. همچنین در همه نسبت‌های سرعت به سرعت بحرانی بهترین عملکرد مربوط به آبشکن عمودی می‌باشد و میانگین عملکرد آبشکن دافع نسبت به آبشکن جاذب بهتر و مطلوب‌تر است اما با افزایش دبی و به تبع آن نسبت سرعت به سرعت بحرانی از تأثیر آبشکن عمودی کاسته شد و در مقابل آن عملکرد آبشکن جاذب بهبود می‌یابد. بهترین عملکرد مربوط به آبشکن عمودی در نسبت سرعت به سرعت بحرانی برابر با 84/0، می‌باشد که موجب کاهش 42/71 درصدی آبشستگی در اطراف پایه پل می‌شود.

خشکسالی عبارت است از یک دوره ممتد کمبود بارش که منجر بهصدمه زدن به انواع مصرف کنندگان آب، به‌ویژه بخش کشاورزی و کاهش عملکرد آنها می‏شود. شاخص‌های مختلفی برای ارزیابی خشکسالی پیشنهاد شده که براساس یکی از انواع خشکسالی‌های هواشناسی، هیدرولوژی یا کشاورزی بوده و تاکنون شاخصی که دربرگیرنده کلیه عوامل مورد نظر باشد، معرفی نشده است. هدف از این تحقیق، ارزیابی شاخص‏های موجود در پایش خشکسالی و ارائه یک شاخص یکپارچه و در برگیرنده عوامل اصلی خشکسالی است که به‌دلیل موقعیت حساس حوضه آبریز زاینده‏رود در فلات مرکزی ایران، این حوضه به‌عنوان منطقه مطالعاتی انتخاب گردیده است. شاخص یکپارچه در برگیرنده عوامل مختلف خشکسالی مانند هواشناسی، هیدرولوژیک، کشاورزی، اجتماعی- اقتصادی و زیست محیطی می‌باشد. در طراحی شاخص یکپارچه، از تلفیق لایه‌های استاتیک و دینامیک استفاده شده است. لایه‌های استاتیک شامل کاربری زمین، شیب و جنس خاک حوضه می‌باشد. لایه‌های دینامیک شامل بارش، تبخیر، دما، ذخیره آب سطحی، موقعیت سطح آب زیرزمینی و نیاز زیست محیطی می‌باشد. هر یک از این لایه‌ها با ضریب وزنی خود وارد نرم افزار GIS می‌شود و نقشه‌های پهنه‌بندی خشکسالی به‌دست می‌آید. به‌عنوان نتیجه‌ای از این شاخص سال آبی 1372 به‌عنوان سال تر سالی و سال آبی 1378 به‌عنوان بحرانی‌ترین سال از لحاظ خشکسالی انتخاب شد. بر این اساس، در نهایت، یک سیستم به‌روز پایش خشکسالی ارائه شده است.

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.

هدف از این پژوهش تهیه نقشه پتانسیل چشمه‌های آب زیرزمینی با استفاده از روش‌های وزن‌دهی شواهد، رگرسیون لجستیک و نسبت فراوانی و مقایسه کارایی این روش‌ها در حوزه آبخیز چهل‌گزی، استان کردستان می‌باشد. ابتدا 17 عامل مؤثر در ظهور چشمه‌ها شامل: زمین‌شناسی، فاصله از گسل، تراکم گسل، ارتفاع، نفوذپذیری نسبی سنگ‌شناسی، درصد شیب، جهت شیب، نقشه‌های انحنا (Profile Curvature, Curvature, Plan Curvature)، بارندگی، فاصله از آبراهه، تراکم آبراهه، شاخص حمل رسوب، توان آبراهه، شاخص نمناکی توپوگرافی، پوشش/کاربری اراضی انتخاب شدند. برای صحت‌سنجی روش‌های مذکور از منحنی مشخصه عملکرد نسبی (ROC) استفاده شد و میزان مساحت زیر این منحنی(AUC) روش‌های وزن‌دهی شواهد، رگرسیون لجستیک و نسبت فراوانی به‌ترتیب 8/85%، 79% و 89% درصد به‌دست آمد. نتایج نشان داد که هر سه روش تخمین‌گرهای مناسبی برای تهیه نقشه پتانسیل چشمه آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه هستند. اما روش نسبت فراوانی با مقدار AUC بیشتر به‌عنوان بهترین روش در شناسایی و پهنه‌بندی پتانسیل چشمه‌های آب زیرزمینی معرفی گردید. همچنین صحت‌سنجی نقشه‌های پهنه‌بندی براساس درصد وقوع چشمه‌های آزمایشی، تعلیمی و کل چشمه‌ها نشان داد، نقشه پهنه‌بندی به‌دست آمده براساس روش‌های رگرسیون لجستیک، وزن‌دهی شوهد و نسبت فراوانی به‌ترتیب با داشتن مقدار 45، 56 و 45 درصد وقوع چشمه‌ها در طبقه با احتمال وقوع زیاد، بیشترین صحت را دارا شدند. 

این مطالعه به‌منظور بررسی اثرات تغییر اقلیم بر تبخیر و تعرق و تعادل آن با منابع آب حوضه زاینده ‌رود انجام گرفته است. دو ایستگاه شاخص هواشناسی در حوضه زاینده‌رود شامل ایستگاه‌های اصفهان و چلگرد که به‌ترتیب در شرق و غرب حوضه واقع شده‌اند، به‌عنوان ایستگاه‌های مورد بررسی انتخاب شدند. براساس روش وزن‌دهی، ترکیبی از 15 مدل GCM ایجاد گردید و الگوهای تغییر اقلیم شامل ایده‌آل، متوسط و بحرانی تعریف گردیدند. با استفاده از الگوهای ارائه شده پیشنهادی، اثرات تغییر اقلیم روی دما و تبخیر و تعرق ایستگاه اصفهان و بارندگی ایستگاه چلگرد تحت دو سناریوی انتشار 2A و 1 B مورد بررسی قرار گرفت. دو شاخص برای مشخص نمودن وضعیت تعادل آب کشاورزی حوضه درنظر گرفته شد. نسبت تبخیر و تعرق شرق حوضه به بارندگی غرب حوضه به‌عنوان شاخص EPR ( تعادل در آب موجود و مصرف آب کشاورزی) و نسبت کمبود حداکثر کمبود آب به نیاز آبی کشاورزی به‌عنوان شاخص کمبود حداکثر (MD) درنظر گرفته شد. نتایج نشان داد که دمای سالانه شرق حوضه بین 63/0 تا 13/1 درجه سلسیوس افزایش پیدا خواهد کرد. کاهش بارندگی غرب حوضه نیز بین 5/6 تا 30 درصد در الگوهای خوش‌بینانه تا بحرانی تغییر می نماید. فصل تابستان بیشترین مقدار افزایش دما و فصل زمستان بیشترین مقدار کاهش بارندگی را نشان دادند. سناریوی انتشار 2 A افزایش دما و کاهش بارندگی را بیش از سناریوی انتشار 1 B نشان داد. همچنین نتایج نشان دهنده افزایش 1/3 تا 8/4 درصدی تبخیر و تعرق پتانسیل در حوضه زاینده‌رود بود. مقدار شاخص EPR حوضه زاینده‌رود در الگوهای تغییر اقلیم مختلف، بین 13 تا 52 درصد و شاخص MD بین 9 تا 35 درصد افزایش می‌یابد. نتایج نشان‌دهنده بر هم خوردن تعادل مصرف آب کشاورزی در شرق حوضه با بارندگی در غرب حوضه است. به‌عبارت دیگر در این شرایط بایستی برنامه‌ریزی و مدیریت ویژه‌ای برای ایجاد پایداری منابع آب در حوضه آبریز زاینده ‌رود اتخاذ نمود.

هدف از این تحقیق بررسی اثر آبیاری با مدیریت تلفیقی و چرخشی آب شور و شیرین روی الگوی توزیع شوری در خاک می‌باشد. برای
اجرای این طرح یک زمین به 32 عدد کرت به ابعاد 5/2×6 متر‌مربع تقسیم‌بندی گردید. طرح آماری مورد استفاده در این تحقیق کرت‌های خرد شده (اسپلیت پلات) با 2 رقم آفتابگردان (آلستار و هایسان 33)، 4 رژیم آبیاری و 4 تکرار می‌باشد. رژیم‌های آبیاری به‌عنوان تیمار‌های تحقیق عبارتند از: 1T- آبیاری یک در میان با آب شور 11 دسی‌زیمنس بر متر و آب معمولی 2 دسی‌زیمنس بر متر (یک در میان)، 2T- معمولی ـ شور، 3T- مخلوط و 4T- شور ـ معمولی. در این تحقیق در اول، وسط و آخر فصل آبیاری نمونه‌برداری‌هایی از اعماق 0 ـ 20، 20 ـ 40 و 40 ـ 60 سانتی‌متری خاک انجام گرفته و میزان شوری، کلسیم و منیزیم، سدیم و کلر خاک اندازه گیری شد. نتایج نشان می‌دهد که میزان شوری در عمق 40 سانتی‌متری برای هر دو رقم آفتابگردان و هر چهار رژیم آبیاری و در مراحل مختلف رشد گیاه، از دو عمق 20 و 60 سانتی‌متر بیشتر است. رژیم معمولی ـ شور در بین چهار تیمار اعمالی بیشترین میزان شوری خاک را دارد. با افزایش عمق آبیاری میزان کلر و سدیم خاک در اکثر رژیم‌ها و مراحل رشد، افزایش یافت و به حدود 50 و 75 میلی‌اکی‌والان‌برلیتر افزایش یافت. عناصر کلسیم و منیزیم برای رقم آلستار در رژیم‌های مختلف و در حالت تأثیر رژیم‌ها برروی عمق‌های مختلف معنی‌دار بوده است. در رقم آلستار کمترین شوری و بیشترین عملکرد بعد از تیمار شور ـ معمولی، مربوط به تیمار مخلوط، بعد از آن یک در میان و در آخر تیمار معمولی ـ شور 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 حوضه‌های آبریز رودخانه‌ای استراتژی‌های مختلفی را در سطح حوضه و یا در قسمت‌های مختلف آن در راستای مدیریت منابع آب می‌توان به‌کار گرفت. یکی از این استراتژ‌ی‌ها، تخصیص بهینه آب و تعیین الگوی کشت بهینه است. در این مطالعه، یک مدل بهینه‌سازی تخصیص آب و الگوی کشت بر مبنای تئوری بازی‌های همکارانه ارائه شده است. به‌منظور سنجش کارایی مدل، اراضی تحت پوشش یکی از کانال‌های شبکه آبیاری سد درودزن فارس مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا با استفاده از یک مدل فازی و در نظر گرفتن مقادیر فازی ضرایب و محدودیت‌ها در تابع هدف، الگوی کشت بهینه و مقادیر آب تخصیص داده شده به آنها تعیین شده است. سپس با تدوین یک مدل بازی همکارانه (مدل بازی کوچک‌ترین هسته)، براساس ساختار شبکه توزیع آب و تعیین حقابه هر بخش، به تعیین سود حاصل از تشکیل ائتلاف تصمیم‌گیرندگان و ذینفعان، بازتوزیع منافع و انتخاب بهترین استراتژی در صورت برقراری همکاری پرداخته شده است. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که با تخصیص آب بیشتر به بخش‌های با پتانسیل تولید بیشتر، سود و بهره‌وری اقتصادی آب افزایش می‌یابد. به عنوان مثال مقدار مجموع سودخالص حاصل از شکل‌گیری ائتلاف اصلی بین بازیکنان 724/9 میلیارد تومان است که این مقدار در صورت عدم‌ شکل‌گیری ائتلاف 906/8 میلیارد تومان خواهد بود که با توجه به مقدار آب ثابت تخصیص‌ یافته به منطقه در هر دو حالت، افزایش بهره‌وری اقتصادی آب در صورت برقراری ائتلاف را نشان می‌دهد.

امروزه با افزایش جمعیت و نیاز آبی در بخش‌های مختلف کشاورزی، صنعت، شرب و بهداشت فشار زیادی به منابع آب زیرزمینی وارد شده است. تغییر کیفیت آب‌های زیرزمینی و شور‌ شدن منابع آب در‌ حال‌ حاضر خطر بزرگی در راه توسعه، به‌خصوص در اراضی خشک و فراخشک می‌باشد. هدف از این مطالعه، بررسی روند تغییرات کیفی آب‌های زیر‌زمینی دشت کاشان طی یک دوره 12 ساله (1392-1381) با بهره‌گیری از روش‌های زمین‌آمار و طبقه‌بندی دیاگرام شولر و ویل‌کوکس می‌باشد. بدین‌منظور با‌ استفاده از نرم‌افزار Export Choice هر یک از پارامترهای مؤثر براساس تأثیرشان بر تغییرات کیفیت آب وزندهی شدند. سپس، از میانگین وزنی پارامترها برای پهنه‌بندی کیفیت آب شرب و کشاورزی استفاده شد. نتایج نشان داد که از بین روش‌های زمین‌آماری استفاده شد، روش کریجینگ دایره‌ای عملکرد قابل قبول‌تری براساس ضریب همبستگی دارد. در بررسی روند تغییرات زمانی و مکانی کیفیت آب به‌روش دیاگرام شولر و ویلکوکس نتایج حاکی از روند کاهشی کیفیت آب شرب و کشاورزی در منطقه مورد مطالعه است. به‌طوری که سالانه  75/1 کیلومتر‌مربع از آب شرب با کیفیت خوب طی سال‌های 1392-1381 کاسته شده و با آب با کیفیت متوسط یا نامناسب جایگزین شده، همچنین این کاهش در بخش کشاورزی چشمگیرتر بوده به گونه‌ای که بین سال های 1388-1381سالانه 06/11 کیلومتر از آب‌های با کیفیت مناسب کم شده و در پایان سال 88 میزان این آب در منطقه به صفر رسیده است.

برای آگاهی از وضع نوسانات سطح آب زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه‌خشک، لازم است پیش‌بینی دقیقی از نوسانات انجام شود. سری‌های زمانی به‌عنوان مدل خطی جهت تولید داده‌های سطح آب مصنوعی و پیش‌بینی آینده سطح ایستابی آبخوان کاربرد دارد. به کمک نرم‌افزار 17 MINITAB و با استفاده از داده‌های ماهانه به‌مدت20 سال (1390-1370) عمق سطح آب زیرزمینی 25 حلقه چاه مشاهده‌ای، مدل‌های سری زمانی هریک از چاه‌ها انتخاب گردید و پیش‌بینی زمانی 5 ساله صورت گرفت. داده‌های پیش‌بینی شده عمق سطح آب زیرزمینی به داده‌های تراز سطح آب زیرزمینی تبدیل شدند و با استفاده از نرم‌افزارهای ARCGIS10 و GS+5.1.1، تحلیل و سپس روش کریجینگ معمولی با واریوگرام کروی جهت درون‌یابی تراز سطح آب زیرزمینی انتخاب گردید. پیش‌بینی مکانی 5 ساله انجام گرفت و نقشه‌های پیش‌بینی مکانی و پیش‌بینی افت تراز سطح آب زیرزمینی ترسیم شدند. نتایج به ‌دست آمده از پیش‌بینی تراز سطح آب زیرزمینی دشت برای 5 سال آینده، نشان داد که مساحت تحت پوشش دو بازه تراز سطح آب زیرزمینی 1140-1100 متر و 1180-1140متر، روند افزایشی و مساحت تحت پوشش سه بازه 1220-1180 متر، 1260-1220 متر و 1300-1260 متر، روند کاهشی خواهد داشت. هچنین با توجه به نقشه پیش‌بینی افت 5 ساله تراز سطح آب زیرزمینی دشت، بیشترین رقوم افت تراز سطح آب زیرزمینی به میزان 16 متر برای نواحی قاسم‌آباد بزرگ واقع در شمال شرق و مرکز دشت و کمترین رقوم افت تراز سطح آب زیرزمینی به‌میزان تقریباً 5/0 متر برای اراضی محمدآباد افخم‌الدوله واقع در قسمت پایاب دشت پیش‌بینی گردید.

طراحی درست سیستم آبیاری قطره‌ای نیازمند آگاهی کافی از نحوه توزیع جریان آب در خاک به‌صورت افقی و عمودی و مدل کردن ابعاد پیاز رطوبتی تشکیل یافته تحت منبع نقطه‌ای می‌باشد. کارهای آزمایشگاهی و صحرایی با توجه به محدودیت زمانی و مالی در این راستا مناسب نبوده و کاربرد نرم‌افزارهای دقیق جهت تعیین معادلات مختلف در شرایط متفاوت ضروری به‌نظر می‌رسد. هدف از این تحقیق، ارائه مدل‌هایی ساده جهت برآورد ابعاد پیاز رطوبتی در دبی‌ها و بافت‌های مختلف در سیستم آبیاری قطره‌ای است. بدین‌منظور مدل
D ۲HYDRUS- برای چهار دبی مختلف در یک بافت خاک و نیز کلاس‌های مختلف بافت خاک برای یک دبی کاربردی اجرا شد. مقادیر حاصل از اجرای نرم‌افزار که شامل عمق و حداکثر قطر جبهه رطوبتی بود نسبت به زمان برازش یافت. نتایج شاخص‌های آماری برای تمامی معادلات حاصله (۹۶/۰R>، ۱۲/۲RMSE< و ۳۸/۱MAD<) حاکی از دقت مناسب معادلات مربوطه جهت تعیین ابعاد پیاز رطوبتی تحت منبع نقطه‌ای است. همچنین نتایج حاصله نشان داد که حداکثر و حداقل عمق و قطر جبهه رطوبتی، به‌ترتیب، مربوط به بافت‌های شنی­لومی و سیلت می‌باشد.