علوم آب و خاک

---

تثبیت و آزادسازی پتاسیم به وسیله کانی‌های رسی فیلوسیلیکاتی بر پتاسیم قابل جذب گیاه تأثیر زیادی دارد. این پژوهش با هدف تعیین ظرفیت تثبیت پتاسیم و ارتباط آن با ویژگی‌های بار الکتریکی رس‌های خاک در 15 نمونه خاک سطحی (0-30 سانتی‌متر) از مناطق مرکزی و شمال ایران انجام شد. پس از تفکیک اجزای ذرات خاک، گنجایش تبادل کاتیونی کل رس و لایه چهار وجهی شبکه ساختمانی رس‌ها تعیین گردید. گنجایش تبادل کاتیونی لایه چهار وجهی، پس از اشباع رس با لیتیم و حرارت دادن در دمای 300 درجه سانتی‌گراد، برای کاهش بار لایه هشت وجهی به نزدیک صفر تعیین شد. تثبیت پتاسیم در شرایط تر (نسبت 10 به 1 محلول به نمونه، و 16 ساعت تکان دادن) و خشک (پس از خشک کردن نمونه به مدت 24 ساعت در دمای 70 درجه سانتی‌گراد) با استفاده از سه سطح پتاسیم اضافه شده اندازه‌گیری، و میانگین نثبیت پتاسیم محاسبه گردید. هم‌چنین، هم‌بستگی بین میانگین پتاسیم تثبیت شده با ویژگی‌های بار الکتریکی رس‌ها مطالعه شد.

 دامنه تغییرات گنجایش تبادل کاتیونی کل در رس‌های اصفهان، چهارمحال و بختیاری و گیلان به ترتیب 1/22-0/36، 0/33-5/55 و 3/31-9/47 سانتی‌مول در کیلوگرم بود. دامنه تغییرات گنجایش تبادل کاتیونی لایه چهار وجهی در رس‌های اصفهان، چهارمحال و بختیاری و گیلان به ترتیب 9/17-5/35، 2/26-5/34 و 3/8-8/23 سانتی‌مول در کیلوگرم بود، که به ترتیب 0/81-4/98، 5/58-8/95 و 7/24-5/72 درصد از گنجایش تبادل کاتیونی کل رس را تشکیل می‌دهد. پتاسیم تثبیت شده با افزایش پتاسیم به کار رفته و خشک شدن افزایش یافت. میانگین تثبیت پتاسیم در رس‌های اصفهان، چهارمحال و بختیاری و گیلان به ترتیب 42/5-13/9 و 63/6-67/14 و 87/8-36/10 سانتی‌مول در کیلوگرم بود. میانگین تثبیت پتاسیم رس‌های خاک (به جز رس‌های گیلان) با گنجایش تبادل کاتیونی کل رس هم‌بستگی معنی‌داری داشت. در رس‌های اصفهان، تثبیت پتاسیم با گنجایش تبادل کاتیونی لایه چهار وجهی هم‌بستگی معنی‌داری داشت، در حالی که در دو استان دیگر چنین هم‌بستگی دیده نشد. میانگین مقدار پتاسیم تثبیت شده رس‌های خاک استان‌های بررسی شده به ترتیب زیر بود: رس‌های گیلان > رس‌های چهارمحال و بختیاری > رس‌های اصفهان.

---

برای انتخاب مناسب‌ترین معادله برآورد رسوب نیاز به ارزیابی و واسنجی آنها برای رودخانه مورد نظر می‌باشد. در این پژوهش ارزیابی معادله‌های برآورد بار رسوب در ایستگاه‌های اهواز از رودخانه کارون، بامدژ از رودخانه دز، پای پل از رودخانه کرخه و چم‌نظام از رودخانه مارون بررسی گردید. افزون بر معادله‌هایی که اخیراً ارائه شده، رایج‌ترین معادله‌های موجود در این پژوهش به کار رفت، که عبارتند از: میر-پیتر و مولر، انیشتین، بگنولد، انگلاند و هانسن، توفالتی، ایکرز و وایت، یانگ، وان ریجن، وایف، ساماگا و همکاران، بگ، و فاضل. به منظور محاسبه سریع دبی رسوب، از روش‌های فوق یک مدل کامپیوتری تهیه گردید. در مرحله بعد، 490 دوره داده اندازه‌گیری شده از این ایستگاه‌ها گردآوری شد. به دلیل هم‌زمان نبودن داده‌های دانه‌بندی بستر با داده‌های شرایط جریان در برخی از موارد، این داده‌ها با دبی که به صورت روزانه موجود بود، ارتباط داده شد و روابطی بین دانه‌بندی بستر و دبی به دست آمد. نتایج نشان می‌دهد که به طور کلی معادله‌هایی که مبتنی بر انرژی تبادلی جریان می‌باشند، با اصلاحاتی برای رودخانه‌های خوزستان مناسب‌ترند. از این معادلات، روش انگلاند و هانسن، جز برای ایستگاه چم‌نظام، در ایستگاه‌های دیگر تخمین‌های نسبتاً خوبی داشته است. میانگین نسبت بار رسوبی این روش برای رودخانه کارون 41/1، برای رودخانه کرخه 07/2 و برای رودخانه دز 85/1 است. هم‌چنین، انحراف از معیار نسبت مذکور برای این روش، در مقایسه با روش‌های دیگر، مقادیر بسیار کمتری می‌باشد. روش بگ نیز با کاربرد ضریب 1/0، جز برای ایستگاه چم‌نظام، در سه ایستگاه دیگر برآوردهای مناسبی داشته است. این روش نیز نتایجی مشابه روش انگلاند و هانسن داشته و دارای میانگین نسبت بار رسوبی 32/1 برای رودخانه دز، 91/0 برای رودخانه کرخه و 73/0 برای رودخانه کارون می‌باشد.

---

فرسایش و رسوب‌گذاری به‌عنوان یک رفتار طبیعی رودخانه منجر به از دست رفتن خاک حاصلخیز و واردکردن خسارات جبران ناپذیر به طرح‌های عمرانی آب می‌گردد. از آنجایی که پدیده فرسایش و رسوب یکی از پیچیده‌ترین فرآیندهای طبیعی بوده و عوامل زیادی برآن تأثیر گذار می‌باشد، لذا شناخت کامل عوامل مؤثر بر این پدیده کاری بسیار مشکل است. این تحقیق با هدف بهینه‌سازی پارامترها و تعیین حساسیت آنها در تولید رسوب حوضه آبخیز دویرج در غرب ایران انجام شد. برای این منظور مدل نیمه‌توزیعی SWAT ، الگوریتم SUFI2 و آمار بار رسوب ماهانه سال‌های 1994 تا 2004 مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا مدل برای شبیه‌سازی جریان ماهانه اجرا گردید که براساس مقادیر شاخص‌های ارزیابی در مرحله واسنجی، عملکرد این مدل در شبیه‌سازی جریان ماهانه حوضه مورد مطالعه رضایت‌بخش می‌باشد. در مرحله بعد به‌منظور شبیه‌سازی بار رسوب ماهانه اقدام به اجرای مدل گردید، در اولین اجرای مدل ضرایب 2R ، NS و 2Br به‌ترتیب 43/0 ، 39/0 و 28/0 به‌دست آمد که نشان می‌دهد عملکرد آن با داده‌های پیش‌فرض رضایت‌بخش نیست. بنابراین با استفاده از الگوریتم SUFI2 و مدل‌سازی معکوس، مقادیر بهینه پارامترها تعیین و مدل با مقادیر جدید اجرا شد. براساس نتایج جدید، ضرایب 2R ، NS و 2Br به‌ترتیب 75/0 ، 73/0 و 65/0 به‌دست آمدند و عملکرد مدل بهبود و دقت آن در حد قابل قبول افزایش یافت. در گام بعد، اقدام به تعیین اهمیت پارامترها گردید که از میان 30 پارامتر بررسی شده، (CH_N2)، (USLE_K)، (USLE_P) و (OV_N) از پارامترهای بسیار مهم در تعیین میزان بار رسوب خروجی از حوضه شناخته شدند و از بین آنها عامل USLE_K به‌عنوان حساس‌ترین پارامتر تشخیص داده شد. نتایج این تحقیق می‌تواند در مدیریت مؤثرترین عوامل بر بار رسوب مورد استفاده قرار گیرد. همچنین تهیه مقادیر دقیق پارامترهای مؤثرتر در سایر مطالعات می‌تواند به بهبود نتایج شبیه‌سازی حوضه‌های مشابه کمک زیادی نماید.