علوم آب و خاک

در چند دهه اخیر مدل‌سازی پیوسته و فیزیکی از جایگاه خوبی در برآورد بیلان آبی در جهان برخوردار شده‌اند و به‌عنوان ابزار کارآمدی در برنامه‌ریزی و پیشگیری از مواجهه با بحران آب مطرح هستند. علاوه ‌بر‌ آن، این‌گونه مدل‌های هیدرولوژیک قابلیت بررسی و مطالعه اثرات عملیات آبخیزداری برروی مؤلفه‌های جریان در حال و آینده را نیز دارا بوده و ابزار مناسبی برای بهینه‌سازی این عملیات به‌شمار می‌رود. در این پژوهش، به‌منظور برآورد جریان زیرزمینی، از مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT) در حوضه‌های منتخب ۶ استان جنوب غرب کشور شامل استان‌های ایلام (حوضه گل‌گل)، بوشهر (حوضه باغان)، خوزستان (حوضه مرغاب)، فارس (حوضه شکستیان)، کهگیلویه و بویراحمد (حوضه تنگ بریم) و استان هرمزگان (حوضه درآگاه) محاسبه گردید. به‌منظور ارزیابی عملکرد مدل اطلاعات مورد نیاز شامل داده‌های هیدروکلیماتولوژی، نقشه خاک و خصوصیات آن، نقشه کاربری اراضی و نقشه مدل رقومی ارتفاع (DEM) به‌عنوان داده‌های لازم آماده و پس از اصلاحات اولیه به مدل داده شد. برای واسنجی دقیق، تحلیل عدم قطعیت و اعتبارسنجی مدل برای حوضه‌های مذکور، از نرم‌افزار SWAT- CUP و برنامه ۲SUFI- استفاده شد. به‌منظور ارزیابی مدل معیارهای P فاکتور و R فاکتور (معیارهای ارزیابی در برنامه ۲SUFI-) و شاخص‌هایی نظیر ضریب تبیین (^۲R) و نش- ساتکلیف (NS) استفاده شد. شاخص نش- ساتکلیف در حوضه‌های شش‌گانه در دوره واسنجی به‌ترتیب معادل ۶۶/۰، ۷۳/۰، ۴۰/۰، ۳۲/۰، ۵۳/۰ و ۷۸/۰ و در دوره اعتبارسنجی معادل ۴۹/۰، ۴۸/۰، ۴۲/۰، ۴۵/۰، ۴۶/۰ و ۶۲/۰ بود. به‌جز حوزه شکستیان استان فارس، نتایج حاکی از کارآیی قابل قبول و مطلوب مدل در برآورد بیلان در حوضه‌های مورد مطالعه است.

نقشه توزیع مکانی کلاس‌های خاک برای استفاده مفید و مؤثر از خاک و تصمیم‏گیری‎های مدیریتی مهم است. نقشه‎برداری رقومی خاک (DSM) می‎تواند توزیع مکانی کمّی از کلاس‎های خاک پیش‎بینی کند. مؤلفه‎های کلیدی و اصلی DSM، روش‌ها و مجموعه‎ای از متغیرهای کمکی محیطی مورد استفاده برای پیش‎بینی کلاس‎های خاک هستند. این مطالعه به منظور تهیه نقشه رقومی گروه‎های بزرگ خاک با روش رگرسیون لجستیک چندجمله‎ای با استفاده از دو مجموعه از متغیرهای کمکی شامل: مجموعه (1) متغیرهای مشتق شده از مدل رقومی ارتفاع، شاخص‎های سنجش از دور و سطوح ژئومورفیک تفکیک ‎شده در منطقه و مجموعه (2) متغیرهای مشتق شده از مدل رقومی ارتفاع، شاخص‎های سنجش از دور، ژئومورفیک تفکیک ‎شده و واحدهای خاک شناسایی شده (نقشه خاک) در بخشی از اراضی شهرستان بم استان کرمان طراحی گردید. یک طرح نمونه‎برداری طبقه‎بندی شده تصادفی در منطقه‎ای به مساحت صد هزار هکتار تعریف شد و در‌نهایت، ۱۲6 خاکرخ حفر و تشریح گردید. نتایج ارزیابی دقت مدل رگرسیون لجستیک چندجمله‌ای با متغیرهای ورودی مختلف نشان داد که با وارد شدن نقشه خاک قدیمی در مدل‎سازی، شاخص ‏های صحت مدل ازجمله صحت کلی وآماره کاپا به ترتیب از 71/0 و 65/0 به 79/0 و 74/0 افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد که در پیش‎بینی کلاس خاک، سطح ژئومرفولوژی در بین متغیرهای ورودی دو مجموعه، به‎عنوان یک متغیر پیش‌بینی کننده قدرتمند است. به‎طور کلی نتایج نشان داد که تکنیک‌های نقشه‎برداری رقومی می‌توانند روش سنتی نقشه‎برداری را ارتقاء بخشند، کاربرد نقشه‎های تولید شده را افزایش داده وهمچنین قابلیت استفاده این نقشه‌ها را برای شاخه‌های علمی مختلف را امکان‎پذیر نماید.
 

مواد آلی خاک بزرگ‌ترین منبع کربن آلی در سطح خاک است که نقش بسیار زیادی در برقراری تعادل و پایداری محیط زیست، عناصر موجود در خاک و شرایط اقلیمی دارد. مواد آلی به طور مستقیم و غیر مستقیم بر خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک و در نتیجه حاصلخیزی خاک موثر است. میزان، نوع و ترکیب شیمیایی مواد آلی در خاک های مختلف و در شرایط اقلیمی مختلف، متفاوت است. اجزا مختلف خاک مقدار و ترکیب متفاوتی از مواد آلی را در خود نگهداری می نمایند. در این مطالعه نمونه برداری از سه جنگل بکر، صنوبر و توسکا در استان گیلان، ایران انجام پذیرفت. میزان مواد آلی موجود در نمونه های اصلی و جزء به جزء شده در سه بخش شن، سیلت و رس اندازه گیری شد و با استفاده از روش رزونانس مغناطیسی هسته کیفیت کربن آلی (13C) و هیدروژن (1H) موجود در هر جزء مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصله میزان کربن آلی موجود در نمونه‌های اصلی در جنگل توسکا بیشترین بود. همچنین از بین سه جزء، رس بیشترین میزان کربن آلی را در خود جای داده بود. نتایج رزونانس مغناطیسی هسته کربن و هیدروژن حضور متفاوت ترکیبات آلیفاتیکی و آروماتیکی در نمونه های مختلف را نشان داد. جنگل بکر بالاترین نسبت کربن آلکیلی به آلکیلی اکسیژن دار و جنگل توسکا بیشترین نسبت کربن آلیفاتیک به آروماتیک را نشان دادند. هر دو نسبت فوق در جزء رس نسبت به دو جزء دیگر بالاتر بود.

هدف از این تحقیق بررسی مشخصه‌های هیدرولیکی نوارهای آبیاری قطره‌ای رایج در کشور بود. بدین منظور در این تحقیق، 10 نوع نوار آبیاری قطره‌ای ساخت داخل و خارج کشور مورد آزمون قرار گرفت و اثر دماهای مختلف آب شامل 13، 23، 33 و 43 درجه سانتی‌گراد بر نوارهای آبیاری بررسی شد. آزمایش‌ها براساس استاندارد ISO 9261 و  IRISI 6775انجام شد. ابتدا آزمایش‌ها در دمای استاندارد 23 درجه سانتی‌گراد انجام شد تا شاخص‌های ارزیابی کیفی نوارها به‌دست آید. نتایج این تحقیق عبارتند از: به لحاظ ضریب تغییرات ساخت، 8 مدل در درجه خوب و بقیه در درجه متوسط قرار گرفتند، از نظر نسبت تفاوت دبی اندازه‌گیری شده با دبی اسمی، 3 مورد در درجه خوب، 3 مدل در درجه متوسط، 3 مدل در درجه قابل قبول و 1 مدل در درجه غیرقابل قبول دسته‌بندی گردیدند، در مورد یکنواختی پخش آب، 9 مورد در درجه عالی و 1 مورد در درجه خوب قرار گرفتند، در رابطه با ضریب کریستیان‌سن، تمامی نوارها از UC بیش از 70 درصد برخوردار بودند و لذا تغییرات دبی آنها از توزیع نرمال پیروی می‌کند، از نظر میزان ضریب تغییرات دبی 3 مدل در درجه قابل قبول، 2 مدل در درجه خوب و در نهایت 5 مدل در درجه غیرقابل قبول بودند. به‌طور کلی وضعیت نوارهای آبیاری قطره‌ای مورد آزمایش از لحاظ تمامی شاخص‌های هیدرولیکی کیفیت تولید به‌جز ضریب تغییرات دبی مطلوب ارزیابی می‌شود.

این آزمایش به منظور بررسی اثر کود مرغی و بیوچارهای تهیه شده از آن بر روند فراهمی زیستی و بازیابی فسفر در یک خاک آهکی اجرا شد. تیمارها ترکیبی از چهار سطح فسفر (صفر،30، 60 و 90 میکروگرم در گرم خاک) و پنج سطح ماده آلی (شاهد، کود مرغی و بیوچارهای تهیه شده از آن در دمای 200، 300 یا 400 درجه سلسیوس) بود. مواد آلی به میزان 2% وزنی با 400 گرم خاک مخلوط و به مدت 150 روز خوابانده شد. فراهمی زیستی فسفر در خاک در 8 مرحله مختلف از دوره خواباندن اندازه‌گیری شد. فراهمی فسفر در خاک‌های تیمار نشده با ماده آلی کمتر بود و با گذشت زمان نیز کاهش یافت. بازیابی فسفر از کود فسفری در ابتدای دوره خواباندن بیشتر از منابع ماده آلی بود اما با گذشت زمان به شدت کاهش یافت. در خاک‌های تیمار شده با منابع مختلف مواد آلی با گذشت زمان فراهمی زیستی فسفر و بازیابی آن افزایش یافت. کاربرد فسفر به همراه مواد آلی میزان بازیابی فسفر را کاهش داد. برهمکنش منفی سطوح بالای فسفر و منابع ماده آلی بر فراهمی فسفر در خاک مشاهده شد. به طور کلی بیوچار300 بیشترین تأثیر را بر تعدیل فراهمی فسفر در خاک داشت.

گلومالین گلیکوپروتئینی است که در دیواره هیف و اسپور قارچ‌های راسته گلومرال شناسایی و استخراج شده است. گلومالین روی ذرات خاک رسوب یافته و بعنوان چسب عمل می کند و در نتیجه منجر به خاکدانه‌سازی و پایداری خاکدانه‌ها می‌شود. تنش کم‌آبی با تأثیر بر رابطه همزیستی میکوریزی می‌تواند تولید گلومالین را تحت تأثیر قرار دهد. این تحقیق به صورت آزمایش چند عاملی در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی در چهار تکرار با گیاه ذرت (رقم سینگل کراس704) در شرایط گلخانه اجرا شد. عامل اول سه سطح رطوبتی در خاک شامل: 30-10 درصد (W0)، 55-35 (W1) و90-60 درصد تخلیه آب قابل استفاده (W2) و عامل دوم سه گونه قارچ میکوریز(Gv)  Glomus versiforme،G.etunicatum (Ge) G.intraradices (Gi) ، و شاهد بدون قارچ بود. در پایان دوره رویشی گیاه، گلومالین ساده استخراج (EEG) وگلومالین کل (TG) در خاک، به‌روش بردفورد اندازه‌گیری شدند. با کاهش آب خاک، وزن خشک گیاه و درصد کلونیزاسیون ریشه کاهش یافت. نتایج مربوط به اندازه‌گیری EEG و TG نشان داد که تنش کم‌آبی به‌طور معنی داری باعث افزایش مقادیر EEG و TG می‌شود. همچنین افزایش معنی‌دار تولید گلومالین در سطح رطوبتی W2 در هر سه گونه قارچی نسبت به دو سطح رطوبتی W0 و W1، مشاهده شد؛ به عبارتی با افزایش تنش کم آبی و کاهش درصد کلنیزاسیون، تولید گلومالین در واحد درصد کلنیزاسیون ریشه افزایش یافت.
 

مدل سازی حساسیت پذیری نسبت به زمین لغزش در تصمیم گیری و برنامه ریزی کاربری زمین خصوصاً در نواحی کوهستانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف اصلی این پژوهش، مدل سازی و ارزیابی پتانسیل حساسیت زمین نسبت به زمین لغزش با استفاده از مدل های شاخص آنتروپی شانون و وزن شاهد تئوری بیزین می باشد. بدین منظور، در ابتدا با استفاده از تصاویر ماهواره ای و بازدیدهای میدانی، نقاط لغزشی شناسایی و نقشه پراکنش زمین لغزش های حوضه سرخون کارون تهیه گردید. لایه های اطلاعاتی کاریری زمین، شاخص همگرایی، فاصله از جاده، ارتفاع، شاخص رطوبت توپوگرافی، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه، گرادیان شیب، سنگ شناسی، وجه شیب و بارندگی بترتیب اهمیت به عنوان عوامل موثر در وقوع زمین لغزش شناسایی و نقشه های مذکور در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی رقومی گردیدند. از تلفیق متغیرها، مقدار لغزش در هر کلاس عامل و وزن دهی طبقات بر اساس روابط موجود در ‏مدل های آنتروپی شانون و وزن شاهد محاسبه و در نهایت نقشه پهنه بندی حساسیت نسبت به زمین لغزش در دو مدل مذکور ‏حاصل گردیدند. نتایج نقشه های حساسیت نسبت به زمین لغزش حاصل از هر دو مدل نشان می دهد بیش از 70 درصد زمین لغزش های رخ داده در پهنه های‏ حساسیت خیلی زیاد و زیاد که حدود نیمی از سطح حوضه (بیش از 45 درصد) را تشکیل می دهند، قرار دارند. همچنین نتایج حاصل از هر دو مدل متفقاً نشان داد که کاربری زمین، بیشترین تاثیر را در وقوع زمین لغزش داشته است. تفکیک پذیری بین پهنه ها، بر اساس شاخص سطح سلول هسته (SCAI) و نسبت فراوانی (FR)، برای مدل آنتروپی شانون مناسب تر ارزیابی گردید. نهایتاً منحنی عملگر نسبی یا گیرنده (ROC) برای نقشه های حساسیت لغزش ترسیم و سطح زیر منحنی (AUC) آنها محاسبه گردید. نتایج اعتبارسنجی هر دو مدل خیلی خوب برآورد گردید و نشان داد که مدل آنتروپی (AUC=89%) اندکی بهتر از مدل وزن شاهد (AUC=82%) می باشد.

به منظور بررسی آلودگی نیترات (آب، خاک و غده) در مزارع کوچک (کمتر از 5/0 هکتار)، متوسط (1- 5/0 هکتار) و بزرگ (بالاتر از 1 هکتار) سیب‌زمینی شهرستان فریدن در استان اصفهان پژوهشی به صورت میدانی در سال زراعی 92-1391 اجرا شد. برای این منظور مقادیر نهاده‌های مصرفی و عملکرد غده سیب‌زمینی در هر مزرعه جمع‌آوری و ثبت شد. همچنین قبل از شروع کاشت و پس از برداشت محصول غلظت نیترات خاک و آب آبیاری و نیز غلظت نیترات غده‌های سیب‌زمینی تولید شده اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که میانگین غلظت نیترات خاک پیش از شروع کاشت در مزارع کوچک، متوسط و بزرگ به ترتیب 3/16، 4/17 و 9/19 و پس از برداشت محصول به ترتیب 3/10، 3/13 و 3/23 میلی‌گرم بر کیلوگرم خاک بود. پیش از کاشت محصول میانگین غلظت نیترات آب آبیاری در مزارع کوچک، متوسط و بزرگ، به ترتیب 3/36، 1/27 و 5/19 و پس از برداشت محصول به ترتیب 6/47، 1/ 33 و 4/16 میلی‌گرم در لیتر بود. پس از برداشت محصول، غلظت نیترات آب آبیاری 87 درصد از مزارع کوچک و 85 درصد از مزارع متوسط از حد بحرانی نیترات آب آبیاری (45 میلی‌گرم در لیتر) بیشتر بود، ولی غلظت نیترات آب آبیاری مزارع بزرگ در محدوده مجاز قرار داشت. میانگین غلظت نیترات در غده‌های تولیدی مزارع بزرگ سیب‌زمینی نسبت به سایر مزارع کمتر بود. همچنین غلظت نیترات غده‌های سیب زمینی تحت تاثیر نوع رقم قرار داشت و کمترین غلظت نیترات غده در رقم دیررس و دارای عملکرد بالای سیب‌زمینی (آگریا) مشاهده شد.

سیستم زهکشی پلکانی، نوعی سیستم زهکشی زیرزمینی است که در آن خطوط زهکش مجاور هم، در دو عمق متفاوت نصب می­شوند. در مدلی که در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد ساخته شد، از یک مخزن مکعب مستطیل به طول 2 متر و عرض و ارتفاع 1 متر از جنس آهن گالوانیزه استفاده گردید. در این مدل، دو ردیف زهکش با فاصله 20 سانتی‏متر از یکدیگر نصب گردید. زهکش‏ها از یک لوله سه جداره به قطر خارجی 16 میلی‏متر و از جنسPVC تهیه شدند. خاک  داخل مدل به­صورت سه لایه ریخته شد به طوری که یک لایه خاک کم نفوذ پذیربه ضخامت 20 سانتی‏متر و با هدایت هیدرولیکی 15/1 سانتی‏متر بر ساعت در بین دو  لایه خاک با نفوذپذیر به ضخامت­های30 سانتی‏متر برای لایه زیرین و 20 سانتی‏متر برای لایه بالایی با هدایت هیدرولیکی 55/1 سانتی‏متر بر ساعت قرار گرفت. تعدادی پیزومتر با فاصله 10 سانتی‏متر از یکدیگر در کف مدل نصب گردید. پس از تجهیز مدل به شیرهای قطع و وصل جریان زهکش‏ها، آزمایش­ها با یک آبیاری سنگین برای فواصل مختلف بین زهکش‏ها در اعماق 30 و 50 سانتی‏متر صورت پذیرفت و مقادیر ارتفاع سطح ایستابی به عنوان مقادیر مشاهده شده از مدل آزمایشگاهی استخراج گردید. نتایج نشان می­دهد در حالتی فاصله زه کش ها 25 سانتی‏متراست حداکثر ارتفاع سطح ایستابی با گذشت زمان به زهکش کم عمق نزدیک می شود و در مدت زمان حدود 24 ساعت به زهکش کم عمق می رسد و از آن زمان به بعد دبی زهکش کم عمق به صفر می رسیده و عملاً این زهکش از کار افتاده و تنها زهکش عمیق به کار خود ادامه می دهد. این مدت زمان برای حالتی که زهکش‏ها در فاصله 35 سانتی‏متری از یکدیگر قرار داشته باشند به 40 ساعت و برای فاصله های 60 و 75 سانتی‏متر به 48 ساعت افزایش می یابد. یافته ها با یک حل تحلیلی (آپادهیایا و چوهان، 2000) مقایسه و  تنها در محدوده کمی از پروفیل سطح ایستابی، که بیشتر منطقه بین دو زهکش را شامل می­شود، همخوانی داشته و با بیشتر شدن فاصله بین زهکش‏ها، زمان افت سطح ایستابی افزایش می­یابد. بیش ترین ناهماهنگی مربوط به شرایط مرزی در محل زهکش عمیق تر بود. چند معادله ی تجربی برای شرایط مرزی و برای زمان های مختلف پیشنهاد شد به طوری که همخوانی قابل قبول گردید. درستی چنین معادلاتی باید برای شرایط متفاوت دیگر بررسی شود.

پدیده گرد و غبار یکی از مخاطرات اقلیمی و زیست محیطی مهم در مناطق خشک تا نیمه خشک جهان می­باشد. این مطالعه جهت بررسی برخی از مهم­ترین ویژگی­های گرد و غبار اتمسفری شهر کرمان بعنوان یکی از شهرهای مهم مناطق خشک کشور با پتانسیل بالای تولید گرد و غبار انجام شده است. از اردیبهشت تا آبان ماه 1391، در 35 نقطه شهر کرمان و با استفاده از تله‌های شیشه‌ای، از گرد و غبار بصورت ماهانه نمونه­ برداری انجام شد. همچنین، جهت مقایسه نتایج گرد و غبار اتمسفری با خاک منطقه، 60 نمونه مختلف خاک سطحی از مناطق برون­شهری و 35 نمونه مختلف خاک درون­شهری تهیه گردید. سپس برخی ویژگی ­های شیمیایی و فیزیکی از جمله pH، هدایت الکتریکی در عصاره 1:2 آب به نمونه، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل و نیز توزیع اندازه ذرات در نمونه­ های گرد و غبار و خاک تعیین شد. نتایج این تحقیق نشان داد که میزان خصوصیات شیمیایی بررسی شده در نمونه­ های گرد و غبار بسیار بیشتر از میزان نمونه­ های خاک است و این احتمال داده می­شود که ذرات گرد و غبار در اتمسفر کرمان از خاک­ های شور و قلیایی و آهکی اطراف کرمان منشا می­گیرند. نتایج به دست آمده از توزیع اندازه ذرات گرد و غبار نیز حاکی از آن است که ذرات گرد و غبار جمع­آوری شده در این مطالعه از منابع منطقه ­ای در فاصله متوسط تا زیاد تشکیل شده است. با توجه به اینکه خصوصیات شیمیایی مورد مطالعه  در گرد و غبار طی ماه ­های مختلف تا حدی تغییر مینمایند این موضوع بیان­گر تغییر منابع انسانی و طبیعی تولید گرد و غبار در طی فصول مختلف است.  با توجه به نتایج به دست آمده لازم است با مدیریت مناسب تولید گرد و غبار و ورود آن به شهر کرمان کنترل گردد.

ارزیابی کیفی منابع آب در سال‌های اخیر همزمان با کاهش کمیت آن‌‌ از اهمیت بسیاری برخوردار گردیده است. دریاچه سد زاینده‌رود به‌عنوان مهمترین منبع تامین آب آشامیدنی و کشاورزی جمعیت زیادی از ساکنان استان‌های چهارمحال و بختیاری، اصفهان و استان‌های همجوار از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. به‌منظور ارزیابی کیفیت آب، تعداد 5 ایستگاه نمونه برداری در نقاط مختلف این دریاچه انتخاب و با تناوب 45 روز یکبار در طی سال 1392 اقدام به‌نمونه برداری از اعماق مختلف آب گردید. فراسنجه‌های فیزیکی و شیمیایی شامل؛ اکسیژن محلول، نیترات، نیتریت، آمونیوم، سختی، pH، EC، TDS و BOD5 اندازه‌گیری شد و شاخص کیفیت آب (WQI) در ایستگاه‌ها و مراحل مختلف نمونه برداری محاسبه شد. درمجموع نتایج حاصل، کیفیت آب دریاچه سد زاینده رود را با استفاده از شاخص WQI و براساس شرایط موجود در تمام طول سال در طبقه خوب (50-100) قرار داد. بیشترین میزان شاخص کیفیت آب (63/84) به فصل تابستان  و کمترین میزان آن (41/66) به فصل پاییز تعلق داشت.که در هر دو زمان کیفیت آب را در طبقات خوب ارزیابی می‌نمایند. با این حال روند تغییرات مشاهده شده در دامنه فوق به‌خصوص در فصل تابستان و بخش‌هایی از دریاچه نگران کننده بوده و دقت نظر بیشتر در مدیریت حوزه آبخیز سد و پایش مستمر آن را طلب می‌کند.
 

بهره­ برداری مناسب از اراضی کشاورزی و منابع­ طبیعی موجب کاهش فرسایش خاک و افزایش تولید در حوزه­ های آبخیز می­شود. از طرفی، الگوی کاربری اراضی به­واسطه افزایش فعالیت­ های انسان در زمین به منظور برآورد نیازهای مختلف، در حال تغییر است. یکی از روش­ های مدیریتی برای رسیدن به پایداری تولید و کاهش فرسایش خاک، بهینه­ سازی کاربری اراضی است. در این تحقیق با استفاده از مدل برنامه­ریزی خطی(سیمپلکس) و سامانه اطلاعات جغرافیایی، به بررسی نتایج حاصل از بهینه­سازی کاربری اراضی در حوضه چهل­گزی سنندج در سه سناریو شامل وضعیت موجود، وضعیت اعمال مدیریت و وضعیت استاندارد اراضی پرداخته شد. پتانسیل فرسایش با استفاده از مدل MPSIAC در اراضی آبی65/1، اراضی دیم 31/3، مرتع 64/3،  باغ 49/1 و متوسط حوضه 58/3 تن در هکتار در سال برآورد شد. نتایج تحلیل حساسیت سناریو­ها نشان داد که در صورت بهینه­ سازی کاربری اراضی، پتانسیل فرسایش در وضعیت فعلی85/0 درصد افزایش می­یابد؛ ولی در وضعیت اعمال مدیریت اراضی92/16درصد و در وضعیت استاندارد 32 درصد کاهش می­یابد. نتایج تحلیل حساسیت در هر سه گزینه نشان داد که تغییر در مساحت اراضی مرتعی بیشترین تأثیر را در تغییرات پتانسیل فرسایش حوضه دارد.

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.  

استفاده از مواد آلی همچون لجن فاضلاب می‏تواند در بهبود کیفیت خاک موثر باشد. در این مطالعه تاثیر لجن فاضلاب بر ویژگی‏ های شیمیایی، تنفس و کربن زیست توده میکروبی خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور یک نمونه خاک آهکی با بافت‏ لوم سیلتی رسی از اراضی دانشگاه شهرکرد تهیه و به‌واسطه افزودن لجن فاضلاب شهری با نسبت‏های  صفر به صد، پنجاه به پنجاه و هشتاد به بیست (گرم لجن فاضلاب به گرم خاک) تیمار‏ها به ترتیب با سه درجه بدون آبگریزی (S0)، آبگریزی کم (S50) و آبگریزی قوی (S80) انتخاب و تهیه شدند. آبگریزی خاک به‌روش مدت زمان نفوذ قطره آب به خاک اندازه‏گیری شد. ویژگی‏های شیمیایی خاک از جملهpH ، قابلیت هدایت الکتریکی، درصد کربن آلی کل، کربنات کلسیم معادل ، میزان سدیم و پتاسیم محلول خاک تعیین گردید. تنفس پایه و کربن زیست توده میکروبی خاک پس از یک دوره کوتاه پیش انکوباسیون به مدت یک ماه به فاصله هر 10 روز یک بار اندازه‏گیری شد. نتایج نشان داد، اثر مصرف لجن فاضلاب بر آبگریزی و ویژگی‏های شیمیایی خاک معنی‏دار (0001/0 (P≤ بود. لجن فاضلاب شهری در سطح و شرایط بکار رفته شده منجر به افزایش معنی‏دار تنفس (27-16 برابر) و زیست توده میکروبی (5/16-2/15 برابر ) در تیمارهای آبگریز (S50 و S80) نسبت به تیمار شاهد گردید. این افزایش طی 10 روز اول بیشتر، ولی طی 10 روز دوم و سوم با سرعت کمتری افزایش یافت. این می‏تواند به‌علت کربن آلی و عناصر غذایی قابل استفاده در لجن فاضلاب شهری و کاهش میزان ترکیبات آلی قابل تجزیه موجود در لجن با گذشت زمان باشد.
 

پدیده فرسایش یکی از مهم‌ترین عوامل تخریب سازه‌های آبی است. لذا اصلاح خاک جهت بهبود کیفیت آن و کاهش فرسایش، امری مهم به‌شمار می‌رود. با توجه به اثرهای زیانبار موادی همچون آهک و خاکستر بر محیط زیست و توسعه روز افزون به‌کارگیری فناوری نانو در شاخه‌های مختلف علوم مهندسی، استفاده از ذرات نانو به‌عنوان مواد افزودنی نوین، روشی کارآمد تلقی می‌شود. در این تحقیق، برای بررسی تأثیر ماده افزودنی نانو‌سیلیس در کنترل فرسایش ماسه، از دستگاه تابع فرسایش (EFA) استفاده شده است. نمونه‌های حاوی نانو‌سیلیس با مقادیر صفر، 1، 5/1، 2 و 4 درصد وزنی خاک خشک در قالب تراکم استاندارد متراکم گردیده و به‌وسیله یک فلوم بسته تحت دبی‌های متغیر مورد آزمایش فرسایش‌پذیری قرار گرفتند. پارامترهای فرسایش‌پذیری به‌دست آمده نشان داد که با افزودن 5/1 درصد وزنی نانو‌سیلیس به خاک خشک، فرسایش‌پذیری نسبت به نمونه شاهد 92 درصد کاهش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که تراکم نمونه‌ها در درصد رطوبت بهینه سبب می‌شود خاک بیشترین مقاومت در برابر فرسایش را از خود نشان دهد. نتایج تصویر میکروسکوپی (SEM) نشان می‌دهد که با افزودن ذرات نانو‌سیلیس به خاک خشک، ساختار خاک متراکم‌تر می‌شود، که این امر موجب کاهش فرسایش‌پذیری می‌گردد.
 

هدف از این مطالعه، آنالیز تغییرات درجه حرارت حداقل و حداکثر طی دوره آتی (2015 الی 2100) در حوضه آبریز زاینده‌رود اصفهان می‌باشد. 14 مدل GCM مربوط به پنجمین گزارش ارزیابی تغییر اقلیم جهت استخراج خروجی مدل‌های تغییر اقلیم انتخاب شدند. این خروجی‌ها تحت سه سناریوی انتشار RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 استخراج شدند. برای پیش‌بینی اثر سناریوهای مختلف تغییر اقلیم بر درجه حرارت در سال‌ها و دوره‌های آتی در مقیاس‌های محلی یک فرایند آماری ریز مقیاس نمایی جدید با استفاده از روش‌های یاد‌گیری ماشین بردار پشتیبان به کار برده شد. نتایج وزندهی مدل‌های GCM مختلف نیز نشان داد که این مدل‌ها، دارای دقت متفاوتی در برآورد میزان دمای حداکثر و حداقل در آینده بودند. مدل MIROC5 بیشترین دقت را در برآورد درجه حرارت حداکثر و مدل CCSM4 بیشترین دقت را در برآورد درجه حرارت حداقل دارا بود. بیشترین مقدار افزایش دما برای هر دو دمای حداقل و حداکثر در فصل زمستان مشاهده شد. تغییرات سالانه درجه حرارت حداکثر نیز نشان‌دهنده افزایش دمای بین 18/0 تا 76/0 در سناریوهای انتشار مختلف برای دوره دراز مدت و 25/0 تا 67/1 درجه سانتی‌گراد در دوره آینده دور می‌باشد. تغییرات سالانه دمای حداقل نیز نشان‌دهنده افزایش دمای بین 28/0 تا 82/0 درجه سانتی‌گراد در حالت میانگین درازمدت و 24/0 تا 56/1 درجه سانتی‌گراد در حالت آینده دور تحت سناریوهای انتشار مختلف می‌باشد. در حالت کلی تغییرات درجه حرارت حداکثر اندکی بیشتر از تغییرات درجه حرارت حداقل در آینده می‌باشد.