علوم آب و خاک

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.

استفاده از داده‌های کمکی رقومی و ارتباط آنها با داده‌های مشاهداتی صحرایی از طریق روش‌های کامپیوتری که اصطلاحاً نقشه‌برداری رقومی خاک خوانده می‌شود، نسبت به روش‌های سنتی نقشه‌برداری خاک قابل‌اعتمادتر و کم ‌هزینه‌تر است. بنابراین در مطالعه حاضر، از مدل‌های شبکه عصبی مصنوعی و k نزدیک‌ترین همسایگی جهت پیش‌بینی مکانی شوری خاک در منطقه‌ای خشک به وسعت 700 کیلومتر مربع در شمال شهرستان اردکان استفاده گردید. در این منطقه براساس روش شبکه‌بندی منظم 180 نمونه خاک مشخص‌شده و سپس نمونه‌برداری و خصوصیات فیزیکی- شیمیایی خاک اندازه‌گیری شدند. متغیرهای محیطی استفاده ‌شده در این مطالعه شامل پارامترهای استخراج‌ شده از مدل رقومی ارتفاع، داده‌های تصویر ETM⁺ ماهواره لندست و هدایت الکتریکی ظاهری (اندازه‌گیری شده توسط دستگاه هدایت‌گر الکترومغناطیس) بودند. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل k نزدیک‌ترین همسایگی دارای دقت بیشتری نسبت به شبکه عصبی مصنوعی به‌منظور پیش‌بینی شوری خاک است. به‌طوری‌که این مدل به‌خوبی توانسته ارتباط قوی بین داده‌های شوری خاک و اطلاعات محیطی برقرار کند. مجموع ریشه مربعات خطا و ضریب تبیین مدل k نزدیک‌ترین همسایگی به‌ترتیب 73/18 و 92/0 است. نتایج نشان داد که برای پیش‌بینی شوری خاک، هدایت الکتریکی ظاهری، شاخص‌های سنجش ‌از دور و شاخص خیسی مهم‌ترین پارامترها بودند.

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.

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.

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.

در مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی ICSSDOM، الگوریتم بهینه‌سازی SA با مدل شبیه‌سازی هیدرودینامیکی ICSS تلفیق شده و قابلیت وزن­دهی به شاخص‌ها نیز درنظر گرفته شده است. در این تحقیق با استفاده از مدل مذکور ارزیابی عملکرد کانال ₅S-L-R  از شبکه آبیاری دز در یک دوره ده روزه انجام گرفت و با ارائه یک روش پیشنهادی برای وزن­دهی به شاخص‌ها و گزینه‌‎های مختلف آن با استفاده از تحلیل حساسیت پارامتری، تنظیم بهینه دریچه‌های آبگیر و کنترل به‌دست آمد و مشخص شد هرگاه ضریب وزنی هر شاخص به‌صورت نسبت مستقیمی از پتانسیل بهبود آرمانی آن شاخص درنظر گرفته شود، درصد بهبود بیشتر از سایر گزینه‌های بررسی شده می‌باشد. ضمناً با آزمون سازگاری، به لحاظ تاثیر متقابل شاخص‌ها در تابع هدف، سازگاری این روش وزن­دهی با مسئله مورد نظر اثبات شده است. از لحاظ آماری نیز کافی بودن داده‌های این ده روز تایید شد. اعتبارسنجی نتایج مدل با روش ریاضی مجانب نشان داد نتایج مدل با 6% خطا معتبر می‌باشند. به‌عنوان مثال در روز اول براساس گزینه سوم (گزینه برتر)، بازشدگی بهینه برای پنج دریچه‌ آبگیر و یک دریچه کنترل بین 9/3 تا 7/14 سانتی‌متر است. در این شرایط، تحویل بهینه بین 46 تا 178 لیتر در ثانیه است.

کمبود بارندگی و همچنین نزول بارش‌هایی با شدت نسبتاً زیاد در مدت کوتاه از ویژگی‌های مناطق خشک دنیا ازجمله ایران است که به وقوع سیلاب‌های عظیم و مخرب که هرساله موجب بروز خسارات جانی و مالی فراوان می‌باشد، منجر می‌گردد. مشکل کمبود آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک دنیا باعث شکننده شدن شرایط زیستی در این مناطق شده است. باتوجه به کاهش مداوم میزان سرانه آب و اهمیت تأمین غذایی افراد جامعه، ضروری است که آب‌های سطحی به‌کمک روش‌هایی از جمله سد سازی و یا روش‌های تغذیه مصنوعی مهار گردند. در این تحقیق، هفت عامل شیب، نفوذپذیری سطحی، قابلیت انتقال آب در آبرفت، کیفیت آبرفت، کاربری اراضی، حجم رواناب و ضخامت لایه هوادار به‌عنوان عوامل مؤثر در مکان‌یابی مناطق مستعد پخش سیلاب و تغذیه مصنوعی جنوب دشت کاشان درنظر گرفته شدند. پس از تهیه لایه‌های رقومی موردنظر، با استفاده از مدل تحلیل سلسله مراتبی فازی وزن هرکدام از معیارها تعیین گردید. در نهایت نقشه‌های وزندار حاصل و با یکدیگر ادغام و نتایج آن نشان داد که پارامتر کاربری اراضی با وزنی معادل 22% بیشترین وزن را به خود اختصاص داده‌ و به‌عنوان اولویت‌های اول در مکان‌یابی پخش سیلاب مطرح گردید. پارامترهای حجم رواناب، نفوذپذیری، شیب، عمق لایه هوادار، ضریب انتقال و کیفیت آبرفت به‌ترتیب اولویت های دوم تا هفتم را به خود اختصاص دادند.

آب به‌عنوان یک عامل محدود کننده در شکل‌دهی و تکوین فرهنگ و تمدن ایرانی، نقش تعیین کننده‌ای داشته است. با توجه به کمبود آب و تنوع مصرف‌کنندگان، بروز تعارض در حوضه رودخانه‌ها قابل پیش‌بینی است. حل تعارض، روش‌ها و فرآیندهایی مؤثر در تسهیل و پایان دادن مسالمت آمیز به یک تعارض از راه ارتباطات فعال درباره طرز تفکرشان و علل اختلافات و همچنین مداومت در مذاکره جمعی را شامل می‌شود. در حال‌ حاضر، رودخانه زاینده‌رود دچار کم‌آبی شدیدی شده است. هدف این بررسی، ارزیابی راه‌های حل تعارض رودخانه زاینده‌رود از دیدگاه کشاورزان و ذی‌مدخلان می‌باشد. جامعه آماری این مطالعه را کشاورزان حوضه زاینده‌رود در دو استان اصفهان و چهارمحال و بختیاری (ذی‌نفعان) و همچنین کارکنان معاونت حفاظت و بهره‌برداری آب منطقه‌ای و جهاد کشاوری دو استان (ذی‌مدخلان) تشکیل می‌دهند. حجم نمونه مورد بررسی کشاورزان با استفاده از اطلاعات به‌دست آمده از پیش‌آزمون و فرمول کوکران، 171 نفر تعیین گردید و ذی‌مدخلان تمام‌شماری شدند. داده‌های مورد نیاز از طریق مصاحبه حضوری و با استفاده از پرسشنامه ساخت‌یافته گردآوری شده، روایی صوری و پایایی آن نیز به‌ترتیب با استفاده از نظرات کارشناسان و ضریب آلفای کرونباخ (871/0) تأیید گردید. نتایج این مطالعه نشان داد که مهم‌ترین عوامل به‌وجود آورنده تعارض رودخانه از نظر جامعه آماری پژوهش به‌ترتیب، کاهش بارش، افزایش استفاده آب در صنعت و افزایش مصارف سایر استان‌ها می‌باشد. همچنین، ایجاد شرایط بازگو کردن نظرات به‌صورت آزادانه، پادرمیانی و مذاکره مؤثرترین راه‌حل‌های تعارض از‌نظر جامعه آماری است. از سویی، در شرایط فعلی، کشاورزان (ذی‌نفعان) توسل به زور و ذی‌مدخلان مذاکره را مناسب‌ترین راه‌حل تعارض می‌دانند.

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.

این تحقیق با هدف بررسی تغییرات مکانی عناصر غذایی پرمصرف خاک شامل فسفر و پتاسیم و ماده آلی با استفاده از روش‌های مختلف زمین آماری در برآورد مقادیر این عناصر در تهیه نقشه‌های پراکنش مکانی آنها برای توزیع مناسب کود در دشت ارومیه می‌باشد. وجود تغییرات مکانی در عناصر غذایی خاک امری طبیعی است، که شناخت این تغییرات دراراضی کشاورزی جهت برنامه‌ریزی دقیق و مدیریت اجتناب‌ناپذیر می‌باشد و آگاهی از این امر برای افزایش سودآوری و مدیریت در کشاورزی پایدار ضروری است. لذا برای برآورد تغییرات این عناصر در نقاط نمونه‌برداری نشده، از روش‌های کریجینگ، فازی کریجینگ، کوکریجینگ و میانگین متحرک وزندار در محیط GS⁺ استفاده شد. در این تحقیق برای فازی‌سازی داده‌ها از نرم‌افزار MATLAB و برای تهیه نقشه‌های نهایی از نرم‌افزار GIS استفاده شد. برای مقایسه این روش‌‌ها معیارهای MAE ،MBE وRMSE به‌کار گرفته شد که نتایج به‌دست آمده نشان داد روش تلفیقی منطق فازی با مقادیر میانگین خطای کمتر برای عناصر فسفر، پتاسیم و ماده آلی که به‌ترتیب برابر با 17/0، 18/0 و 18/0 به‌دست آمد، به‌عنوان روش برتر می‌باشد که براساس این روش نقشه‌های پهنه‌بندی برای فسفر، پتاسیم و کربن‌آلی در محیط GIS تهیه گردید.

در این پژوهش، از یک مدل جامع شبیه‌سازی چرخه آب و دینامیک نیتروژن شامل تمام فرآیندهای مهم تغییر و تبدیلات نیتروژن شامل انحلال کود، نیترات‌زایی، نیترات‌زدایی، تصعید آمونیوم، معدنی شدن، عدم تحرک و همه مهم‌ترین فرآیندهای انتقال نیتروژن شامل برداشت نیتروژن توسط گیاه، جذب آمونیوم توسط ذرات خاک، جریان روبه بالا، تلفات رواناب سطحی و تلفات ناشی از زهکشی، برای مدل‌سازی مدیریت کود در یکی از مزارع کشت و صنعت نیشکر امام خمینی به‌روش رویکرد پویایی سیستم استفاده شد. جهت ارزیابی مدل از داده‌های جمع‌آوری شده از سایت کشت و صنعت نیشکر امام خمینی با سیستم زهکشی و آب زیرزمینی کم عمق واقع در استان خوزستان استفاده گردید. تجزیه و تحلیل آماری بین مقادیر مشاهده‌ای و شبیه‌سازی شده نشان داد که میانگین ریشه مربعات خطا (RMSE) برای تعیین دقت شبیه‌سازی غلظت نیترات و آمونیوم در زه‌آب خروجی به‌ترتیب 73/1 و 48/0 میلی‌گرم بر لیتر است. نتایج نشان داد تطابق خوبی بین متغیرهای مشاهده‌شده و شبیه‌سازی وجود دارد. نه سناریوی کوددهی در سطوح مختلف کود اوره شامل یک سناریوی 400 کیلوگرم در هکتار،  دو سناریوی تقسیط 350 کیلوگرم در هکتار، دو سناریوی تقسیط 325 کیلوگرم در هکتار، دو سناریوی تقسیط 300 کیلوگرم در هکتار، یک سناریوی 280 کیلوگرم در هکتار و یک سناریوی 210 کیلوگرم در هکتار برای مزرعه مدل‌سازی گردید. نتایج مدل‌سازی نشان داد که سناریوی 210 کیلوگرم در هکتار دارای بیشترین راندمان مصرف نیتروژن به‌مقدار 3/52 درصد و کمترین تلفات نیتروژن شامل نیترات‌زدائی، تصعید آمونیوم و تلفات زهکشی به‌ترتیب برابر 82/17، 16/7 و 59/92 کیلوگرم در هکتار می‌باشد. همچنین، نتایج نشان داد که با افزایش مصرف کود اوره از مقدار 210 کیلوگرم در هکتار باعث افزایش مجموع تلفات نیتروژن و کاهش راندمان مصرف نیتروژن می‌شود. از این مدل می‌توان برای مدیریت کود و کنترل غلظت نیترات وآمونیوم زه‏آب برای جلوگیری از آسیب‌های زیست‌محیطی به منابع پذیرنده این زه‏آب‌ها استفاده نمود. همچنین، روش پویایی سیستم به‌عنوانی روشی کارآمد، قابلیت شبیه‌سازی سیستم پیچیده آب- خاک- گیاه- زهکش را دارد.

تثبیت پتاسیم در خاک فرآیند مهمی است که قابلیت دسترسی پتاسیم توسط گیاهان را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اطلاعات درباره تثبیت پتاسیم در خاک‌های استان چهارمحال و بختیاری محدود است. این پژوهش با هدف تعیین گنجایش تثبیت پتاسیم و ارتباط آن با ویژگی‌های خاک در ۱۰ نمونه از خاک‌های سطحی استان چهارمحال و بختیاری انجام شد. گنجایش تثبیت پتاسیم با افزودن شش غلظت مختلف پتاسیم با استفاده از نمک کلرید پتاسیم و اندازه‌گیری گنجایش تبادل کاتیونی بخش معدنی، آلی و رس خاک‌ها تعیین شد. نتایج نشان داد که دامنه تغییرات گنجایش تبادل کاتیونی بخش معدنی، آلی و رس خاک‌ها به‌ترتیب ۲/۱۶ تا ۳۸/۱۹ و ۷۱/۱ تا ۲۷/۳ و ۳/۲۹ تا ۸/۳۹ سانتی‌متر بار بر کیلوگرم بود. دامنه تغییرات شاخص قابلیت استفاده پتاسیم در خاک‌ها ۳۶/۰ تا ۷۰/۰ و شاخص تثبیت پتاسیم ۲۹/۰ تا ۶۳/۰ بود. نتایج نشان داد که شاخص تثبیت و شاخص قابلیت استفاده پتاسیم با گنجایش تبادل کاتیونی کل خاک و بخش معدنی، درصد رس، pH و درصد کربنات کلسیم معادل همبستگی معنی‌داری داشتند. نتایج پژوهش نشان داد که تثبیت کود پتاسیمی در خاک‌های مطالعه شده نقش مهمی در دینامیک پتاسیم خاک و قابلیت استفاده پتاسیم برای گیاهان دارد.

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.

مطالعات ریخت‌شناسی دارای اهمیت ویژه‌ای در ساماندهی رودخانه و تعیین حریم و بستر رودخانه می‌باشد. سدها ازجمله سازه‌هایی هستند که بیشترین تأثیر را بر مورفولوژی رودخانه دارند. مطالعات تغییرات رودخانه‌ها معمولاً زمانبر بوده و در بازه‌های زمانی بلند مدت میسر می‌باشد. برای تشخیص این تغییرات، استفاده از تصاویر ماهواره‌ای تهیه‌شده در بازه‌های زمانی مختلف و روش‌های کارتوگرافی سودمند خواهد بود. در این پژوهش، تغییرات مورفولوژیک رودخانه زاینده‌رود در پایین ‌دست سد زاینده‌رود، بین دو ایستگاه هیدرومتری سد تنظیمی و پل زمان‌خان، براساس ۷ سری تصاویر ماهواره Landsat از سال (۱۳۵۹ تا ۱۳۹۳) به کمک نرم‌افزار4.8 ENVI مورد بررسی قرار گرفته است. براساس نتایج، روش افزایش کنتراست به‌صورت بسط خطی اشباع‌شده به همراه فیلترگذاری با فیلتر بارزسازی لبه به‌عنوان روشی مناسب در تعیین مرز بین آب و زمین تشخیص داده شد. در مرحله بعد، مسیر رودخانه در محیط نرم‌افزار ArcGIS 10.2 واردشده و پارامترهای هندسی رودخانه مانند طول‌موج، ضریب خمیدگی، زاویه مرکزی و شعاع قوس‌ها تعیین گردید. همچنین، تجزیه‌وتحلیل‌های آماری روی پارامترهای هندسی، در نرم‌افزار SPSS انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که از سال ۱۳۵۹ تاکنون ضریب خمیدگی از ۱۴/۲ به ۳۸/۲ افزایش‌یافته و شعاع قوس‌های رودخانه و طول‌موج پیچش‌ها به‌ترتیب ۵ و ۴/۱۱ درصد کاهش پیداکرده است. به‌طورکلی رودخانه در هر دوره، از انحنای قوس‌های خود کاسته و پیچ‌ها به‌سمت پایین ‌دست جابه‌جا شده‌اند. از مهم‌ترین عوامل این پدیده می‌توان به تصرفات صورت گرفته در حاشیه و حریم رودخانه در مارکده و چم کاکا اشاره کرد که روند طبیعی رودخانه را بر هم زده است. در مناطق چم جنگل، چم خلیفه و چم عالی، به‌دلیل افزایش شیب و عدم پوشش گیاهی مناسب، فرسایش دیواره‌ها به حداکثر می‌رسد. درنهایت، اگرچه دبی سیلابی رودخانه توسط سد زاینده‌رود مهارشده، اما هنوز رودخانه در قسمت‌های پیچان‌ رودی قابلیت فرسایش 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.

در توسعه کشاورزی، عوامل زیادی مانند شرایط آب و هوایی، خاک، کود، زمان و مقدار آبیاری دخالت دارند که برای منظور کردن آنها لازم است از مدل‌های شبیه‌سازی رشد گیاه استفاده نمود. لذا در این پژوهش، مقادیر رطوبت خاک در عمق‌های مختلف، ماده خشک و عملکرد دانه گندم زمستانه در پنج تیمار آبیاری دیم، ۵/۰، ۸/۰، ۰/۱ و ۲/۱ برابر آبیاری کامل طی دو سال زراعی ۸۹-1388 و ۹۰-1389 واقع در اراضی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز در استان فارس، توسط مدل‌های AquaCrop و WSM شبیه‌سازی شد. داده‌های اندازه‌گیری شده در سال اول زراعی برای واسنجی مدل‌ها و در سال دوم برای اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفتند. صحت برآورد رطوبت خاک توسط مدل‌ها، مبنای مقایسه دقت برآورد مقادیر شبیه‌سازی‌شده تبخیر- تعرق واقعی گیاه قرار گرفت. براساس نتایج، در مدل WSM، مقدار رطوبت خاک در لایه‌های مختلف عمق ریشه در سال اعتبارسنجی با مقدار نرمال شده ریشه متوسط مربع خطا (NRMSE) برابر ۱۴/۰ خوب برآورد شده، ولی مدل AquaCrop در برآورد آن دقت کمتری داشت (۲۶/۰=NRMSE). مقادیر برآورد تبخیر- تعرق گیاهی در تیمار آبیاری کامل، در هر دو مدل نزدیک به هم بوده ولی با افزایش تنش رطوبتی، از دقت برآورد مدل AquaCrop کاسته شد. مدل WSM مقدار ماده خشک و عملکرد دانه را با NRMSE به‌ترتیب برابر ۱۵/۰ و ۱۸/۰ خوب برآورد کرده و مدل AquaCrop با NRMSE به‌ترتیب برابر ۱۹/۰ و ۳۹/۰ در برآورد آنها دقت کمتری داشت.

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.

اولویت‌بندی زیرحوزه‌های آبخیز به‌منظور اجرای عملیات حفاظت آب و خاک بسیار مهم و ضروری می‌باشد. پژوهش حاضر به اولویت‌بندی 13 زیرحوزه آبخیز هراز با آنالیز پارامترهای مورفومتری و کاربری اراضی به‌منظور شناسایی زیرحوزه‌های حساس به فرسایش خاک با استفاده از نرم‌افزار GIS و RS می‌پردازد. در آنالیز مورفومتری پارامترهای نسبت انشعاب، تراکم زهکشی، فراوانی آبراهه، بافت زهکشی، فاکتور شکل، ضریب گردی، ضریب فشردگی، ضریب کشیدگی، طول جریان زمینی، شاخص شکل و اختلاف ارتفاع درنظر گرفته شدند. نقشه کاربری اراضی به هفت کلاس جنگل، زراعت آبی، مخازن آبی، اراضی فاقد پوشش گیاهی، مرتع، باغات و اراضی مسکونی طبقه‌بندی شد. درنهایت زیرحوضه‌ها به‌منظور حفاظت خاک به چهار طبقه خیلی‌زیاد، زیاد، متوسط و کم طبقه‌بندی شدند. در اولویت‌بندی برمبنای آنالیز مورفومتری زیرحوضه SW-4، برمبنای کاربری اراضی زیرحوضه‌های SW-8، SW-6، SW-12 در گروه اولویت خیلی زیاد قرارگرفتند. در حالی‌که در اولویت‌بندی نهایی با تلفیق هردو آنالیز مورفومتری و کاربری اراضی زیرحوضه SW-4 به‌عنوان منطقه با اولویت خیلی زیاد قرارگرفت. این منطقه به‌عنوان منطقه بحرانی شناسایی شده بنابراین باید در اولویت اول برای اجرای عملیات حفاظت آب و خاک مدنظر قرار بگیرد.

آلاینده‌ها از جمله عوامل مختل کننده محیط زیست به‌شمار رفته و از میان آنها فلزات سنگین به‌دلیل غیرقابل تجزیه بودن و اثرات فیزیولوژیکی بر موجودات زنده در غلظت‌های کم، اهمیت بیشتری دارد. هدف این تحقیق بررسی اثر کاربری صنعتی بر غلظت کادمیم و سرب در خاک‌های سطحی منطقه جنوب غرب اصفهان بود. پس از بررسی تصاویر ماهواره‌ای منطقه مورد مطالعه و نقشه‌های توپوگرافی ۵۰۰۰۰: ۱، نمونه‌برداری خاک از عمق صفر- ۲۰ سانتی‌متر به‌صورت تصادفی انجام شد. تعداد ۳۸ خاک سطحی منطقه صنعتی با حداقل فاصله ۱۴۸۰ متر در سطح ۷۳۴۸۱ هکتار نمونه‌برداری شد. غلظت کادمیم و سرب در نمونه‌های خاک پس از هضم تر (اسید نیتریک و اسید کلریدریک) به روش جذب اتمی اندازه‌گیری شد. ساختار مکانی متغیرها و اعتبار واریوگرام مربوط به سرب و کادمیم حاصل از تجزیه نمونه‌های خاک منطقه بررسی شد و درنهایت توزیع مکانی سرب و کادمیم در محیط ArcGIS تهیه شد. نتایج اولیه نشان داد در خاک سطحی منطقه صنعتی میانگین غلظت کادمیم و سرب به‌ترتیب ۸/۱ و ۵/۳۱ میلی‌گرم برکیلوگرم از میانگین غلظت جهانی بالاتر بود. ولی مقادیر میانگین هر دو فلز از مقدار غلظت استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران کمتر بود.

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.