علوم آب و خاک

---

در این بررسی روش مناسبی جهت مطالعه تغییرات مکانی شوری خاک ارائه می‌گردد. بدین منظور اطلاعات حاصل از مطالعات تفضیلی اراضی منطقه رامهرمز خوزستان، که بر پایه روش مساحی آزاد استوار بوده، مورد استفاده قرار گرفت. بررسی تغییرات میزان شوری، با استفاده از حدود 600 نمونه، به فاصله تقریبی 500 متر و در سه عمق 50-0 و 100-50 و 100-150 سانتیمتری انجام شد. برای تعیین تغییرات مکانی شوری در اعماق مختلف خاک از واریوگرام، که یک تابع آماری مخصوص تجزیه و تحلیل ساختار مکانی متغیرهای جغرافیایی می‌باشد، استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که دامنه تأثیر واریوگرام‌های محاسبه شده در هر سه عمق تقریباً یکسان (13-12 کیلومتر) بوده،‌که چگونگی الگوی پراکنش جغرافیایی مواد مادری و واحدهای فیزیوگرافی در منطقه را نشان می‌دهد. به منظور تهیه نقشه شوری در اعماق مختلف خاک از روش آماری کریجینگ معمولی برای قطعات به ابعاد 500 × 500 متر در سطح منطقه مطالعاتی استفاده شد. مقایسه بین نقشه‌های شوری حاصل از کریجینگ و نقشه شوری حاصل از مساحی آزاد منطقه مطالعاتی با استفاده از داده‌های معیار صورت گرفت. نتایج نشان می‌دهد که شباهت کلی بین داده‌های معیار و نتایج کریجینگ حدود 40% بوده، در حالی که برای نقشه شوری حاصل از مساحی آزاد حدود 36% می‌باشد. علاوه بر آن، نتایج حاصله موید این نکته است که نقشه‌های مبتنی بر روش کریجینگ از قابلیت اعتماد بیشتری جهت تعیین موقعیت کلاس‌های شوری 0S و 1S برخوردار بوده (75%) و این در حالی است که قابلیت اعتماد نقشه شوری حاصل از مساحی آزاد برای نشان دادن این کلاس‌ها حدود 50% می‌باشد. نتایج حاصله موید این نکته است که می‌توان در کنار روشهای معمول تهیه نقشه‌های شوری خاک از روشهای آماری ارائه شده در نظریه ژئواستاتیستیک نیز بهره جست.

---

در این پژوهش ژرفای بهینه آب آبیاری برای گیاه ذرت، در روش آبیاری بارانی، در منطقه باجگاه (در 15 کیلومتری شیراز)، در شرایط مختلف حداکثر محصول، محدودیت زمین و محدودیت آب تعیین گردیده است.

نتایج بیانگر این است که در حداکثر محصول، ژرفای بهینه آب آبیاری برابر 77 سانتی‌متر، در شرایط محدودیت زمین، به علت کم بودن هزینه آب و حساسیت زیاد گیاه ذرت نسبت به آب، ژرفای بهینه آب آبیاری برابر 8/76 سانتی‌متر، و در شرایط محدودیت آب، ژرفای بهینه آب آبیاری برابر 4/73 سانتی‌متر به دست می‌آید. در شرایط محدودیت آب، برای بیشترین سوددهی از کشت ذرت، فقط تا 7/4 درصد از آب را نسبت به مصرف آن در حداکثر محصول می‌توان صرفه جویی نمود.

---

در مبحث برنامه‌ریزی آبیاری این سؤال مطرح می‌شود که عمق بهینه آبیاری چه مقدار است؟ در این پژوهش عمق بهینه آبیاری (با فرض توزیع توانی و با در نظر گرفتن تابع توزیع حاکم بر داده‌ها (توزیع نرمال)) با در نظر گرفتن آثار زیست محیطی برای سه خط مشی مختلف اقتصادی (بدون محدودیت، با محدودیت شستشوی کودها و با محدودیت زیست محیطی) برای گیاه گندم و با سیستم آبیاری بارانی عقربه‌ای تعیین شد. آرایش سیستم در مزرعه 32 هکتاری مطابق با استاندارد ASAE طرح‌ریزی شد. به این ترتیب که در چهار ردیف شعاعی ( دو ردیف A و Bروی شیب حداکثر با زاویه 3 درجه بین دو شعاع و دو ردیفC و Dروی شیب حداقل با زاویه 3 درجه بین دو شعاع) قوطی‌های نمونه‌برداری آب به فاصله شش متر قرار گرفت. سپس دستگاه با پنج سرعت مختلف راه‌اندازی و مقادیر آب داخل قوطی‌ها اندازه‌گیری شد. نسبت اقتصادی (C) برای سه نوع مدیریـت بدون محـدودیت، بـا محـدودیت شستشوی کودهـا و محدودیـت زیســت محیطـی به ترتیب 19/31، 58/4 و 45/1 محاسبه گردید. نتایج نشان داد که عمق بهینه آبیاری برای مدیریت بدون محدودیت کمترین مقدار و برای مدیریت با محدودیت زیست محیطی بیشترین مقدار (در دو حالت فرض توزیع توانی و تابع توزیع نرمال) بود.

---

در این پژوهش، شبیه‌سازی آبخوان دشت برخوار واقع در شمال‌ شرق اصفهان، برای تخمین ضرایب هیدرودینامیک و تهیه مدل پیش‌بینی و مدیریتی آبخوان به منظور بررسی وضعیت سطح آب سفره در سال‌های آینده مورد بررسی قرار گرفته است. با بررسی وضعیت زمین‌شناسی دشت و لوگ چاه‌های موجود در دشت، مشخص شد که دشت برخوار شامل دو آبخوان تحت فشار و آزاد می‌باشد. با توجه به اطلاعات موجود که مربوط به آبخوان آزاد می‌شد، محدوده‌ای از این آبخوان برای مدل‌سازی ریاضی انتخاب گردید. با تقسیم منطقه به 4 واحد ژئوهیدروژئولوژیک و استفاده از PEST، از اجزای مدل MODFLOW، واسنجی مدل برای تخمین ضرایب K و Sy صورت گرفت. با استفاده از مدل واسنجی شده، وضعیت تراز آب سفره در سال‌های 1390-1380 با توجه به گزینه‌های مختلف مدیریتی بررسی شد. بررسی گزینه تأثیر روند بهره‌برداری کنونی بر روی سطح آب آبخوان در سال‌های آتی، بیانگر حداکثر افتی برابر با 48 متر می‌باشد. به منظور ارائه یک راه‌کار عملی برای بهبود وضعیت آبخوان، گزینه کنترل بهره‌برداری آبخوان با اعمال کاهش 30 درصد دبی تخلیه چاه‌های بهره‌برداری بررسی گردید. از مهم‌ترین نتایج اجرایی این راه‌کار می‌توان به کاهش افت 26 درصد اشاره نمود. با توسعه یک مدل بهینه‌سازی و اعمال محدودیت‌های لازم در نقاط بحرانی منطقه و هم‌چنین انتقال آب از دیگر نقاط منطقه روند افت آب در حد قابل قبولی (کمتر از 10 متر تا سال 1390) قابل کنترل به نظر می‌رسد. با به کارگیری مدل بهینه‌سازی روند افت در هر کدام از نقاط ماکزیمم افت منطقه مشخص کننده تغییر روند افزایشی افت و بهبود وضعیت آبخوان است.

---

عدم وجود مدیریت صحیح استفاده از اراضی در یک حوزه آبخیز، تأثیرات نامناسبی بر منابع موجود در آن دارد. بهینه سازی کاربری اراضی یکی از راه‌کارهای مناسب برای دست‌یابی به توسعه پایدار و کاهش هدررفت منابع می‌باشد. تحقیق حاضر در حوزه آبخیز بریموند به مساحت 9572 هکتار در استان کرمانشاه به منظور تعیین مناسب‌ترین ترکیب کاربری اراضی شامل باغ، کشت آبی، کشت دیم و مرتع جهت کمینه‌سازی فرسایش خاک و بیشینه سازی سود صورت گرفت. برای انجام تحقیق حاضر، مقادیر فرسایش، سود خالص و نیز نقشه‌های تهیه شده طبق استانداردهای استفاده از اراضی به عنوان ورودی توابع هدف و محدودیت‌های مدل بهینه‌سازی کاربری اراضی استفاده شد. مدل برنامه ریزی خطی چند هدفی تهیه و با استفاده از روش سیمپلکس در نرم افزار ADBASE حل شد. نتایج به‌دست آمده از تحقیق، ضمن معرفی کاربری بهینه اراضی حوزه آبخیز بریموند، میزان کاهش فرسایش خاک و افزایش سود سالانه را به ترتیب 78/7 درصد و 62/118 درصد ارائه نمود. بهینه‌سازی انجام شده بر کاهش اراضی دیم و افزایش اراضی باغی در منطقه تأکید دارد. نتایج به‌دست آمده از تحلیل حساسیت نیز نمایانگر تأثیر پذیری زیاد توابع هدف از حداکثر سطح اراضی کشاورزی آبی و باغی است.

---

---

در تعیین مجموعه کارا- ریسک (Risk - Efficient)، انتخاب و تعیین سطح بازده برنامه به‌صورت درونزا از اهمیت ویژه‏ای برخوردار است. لذا، در این مطالعه بااستفاده از روش برنامه‌ریزی چند هدفه، مدل موتاد هدف در قالب دو الگوی میانگین انحرافات مطلق جزیی و تحلیل پارامتریک حداکثر_حداقل (Maximin) برای تعیین درونزای برنامه بازده هدف تبیین شد. برای تعیین مجموعه استراتژی‌های غالب برای زارعین مورد مطالعه، ابتدا ماتریس بازده‌ها از حداکثر کردن اهداف مدل شامل حداکثر کردن بازده انتظاری، حداکثر کردن کمترین بازده سالانه و حداقل کردن احتمال سقوط بازده از یک سطح بحرانی یا نامطلوب تخمین زده‏شد. سپس، با استفاده از تکنیک برآورد مجموعه غالب (Non - Inferior set estimation) مرزهای بالا و پایین مجموعه استراتژی‌های غالب تعیین گردید. نتایج حاصل از حداکثر نمودن الگوی حداکثر_حداقل نشان‏داد که حداقل و حداکثر بازده به ترتیب 270252 و 217753 هزار ریال است .افزون برآن، با استفاده از سطوح مختلف تابع هدف، زیر مجموعه‌ای از استراتژی‌های غالب تعیین‏گردید. نتایج حاصل از مقایسه الگوی کشت فعلی زارعین با الگوهای زراعی پیشنهاد شده به‌وسیله الگو نشان داد که سطوح زیر کشت فعلی محصولات مختلف زارعین به استثنای چغندرقند تقریباً در دامنه‌ای است که به‌وسیله الگو تعیین شده است. افزون برآن، نتایج نشان‏ داد که الگوی کشت فعلی زارعین می‌تواند یکی ازاستراتژی‌های غالب باشد. باتوجه به اهمیت آب و کمبود شدید آن در منطقه مورد مطالعه، بازده متوسط آب در الگوی کشت فعلی زارعین با بازده متوسط آب درمجموعه استراتژی‌های غالبی که مرز بالا و پایین کلیه استراتژی‌های غالب را تشکیل می‌دهند، مقایسه گردید. نتایج نشان داد که زارعین بازده‌ای معادل 15/18 هزار ریال به ازای هر ساعت آب مصرفی به‌دست می‌آورند. با این حال، بازده متوسط آب در دامنه 1/19 و 2/30 هزار ریال در مجموعه استراتژی‌های غالب تغییر می‌کند که این امر نمایانگر آن است که زارعین می‌توان ند از آب به نحو مناسب‌تری استفاده کنند. با توجه به نتایج به‌دست آمده، می‌توان گفت که تغییر الگوی کشت زارعین ،جهت استفاده بهتر از منابع، امری کاملاً پیچیده است و صرفاً با اتخاذ سیاست‌های جامع نگر می‌توان به موفقیت‌هایی در این زمینه دست یافت.

---

بهره‌برداری بی رویه از منابع آب زیر زمینی در ایران، بویژه در منطقه مورد مطالعه موجب تخریب این منابع و افت آب‌های زیرزمینی شده است. درمطالعه حاضر، راه‌کارهای مختلف مدیریت منابع آب زیر زمینی شامل برداشت آزاد (کنترل نشده)، کنترل بهینه برداشت از آب‌های زیرزمینی، بهره‌برداری از آب‌های زیر زمینی و سیاست مالیاتی، دخالت دولت و کنترل قانونی، مشارکت بهره برداران درکنترل برداشت از آب‌های زیرزمینی و همکاری دولت و تشکل‌های بهره‌برداران مورد مقایسه قرار گرفته است. جهت آزمون تجربی این راه کارها، تابع تقاضای آب چغندرکاران دشت نریمانی واقع در استان خراسان برآورد گردید. نتایج به دست آمده از داده‌های جمع آوری شده و تابع تقاضا مشخص کرد که راه کار " بهره برداری از آب‌های زیرزمینی و سیاست مالیاتی" نسبت به گزینه‌های دیگر امکان رسیدن به بهره‌برداری پایداراز آب‌های زیرزمینی را فراهم می‌کند. هم‌چنین، راه کار مناسب متأثر از خصوصیات فرهنگی، اجتماعی واقتصادی بهره‌برداران و شرایط کلی حاکم بر جامعه می‌باشد. از طرف دیگر دنبال کردن هر راه کار الزامات خود را می‌طلبد. برای راه کار پیشنهادی مطالعه حاضر، نظام کارای مالیاتی ضروری می‌باشد. براساس نتایج این مطالعه، دولت می‌تواند از طریق اتخاذ سیاست مناسب مالیاتی، هزینه‌های جنبی بهره‌برداری بی رویه از منابع آب زیر زمینی را به خود بهره برداران منطقه منتقل نماید.

---

عملکرد ضعیف کانال‌های آبیاری و تأثیر آن در کاهش بهره‌وری آب کشاورزی ضرورت ارائه روش‌های مؤثر در بهره برداری بهینه از کانال‌های آبیاری را ایجاب نموده است. در این مقاله مدل ریاضی جدیدی معرفی می‌شود که قادر است عملکرد موجود کانال را ارزیابی نموده و براساس نیاز پایین دست دریچه‌های آبگیر، تنظیم بهینه سازه‌های آبگیر و کنترل را به‌منظور نیل به عملکرد بهینه در شرایط و محدودیت‌های واقعی طرح ارائه نماید. در این مدل تابع هدف به‌صورت ترکیبی خطی از شاخص‌های راندمان، کفایت، عدالت و پایداری در تحویل آب در نظر گرفته شده است. رابطه تابع هدف و مقادیر تنظیم سازه‌ها رابطه غیر صریحی است که از طریق شبیه سازی هیدرودینامیک میسر بوده و برای بهینه سازی آن بایستی از روش‌های بهینه سازی عددی سود جست. در این مدل از روش بهینه سازی (SA(Simulated Annealing که یک روش عددی با ساختار تصادفی هوشمند است در ترکیب با مدل هیدرودینامیک شبیه سازی سیستم انتقال آب آبیاری (ICSS) (Irrigation Conveyance System Simulation) استفاده شده است. قابلیت انعطاف در کوچک گرفتن طول گام‌های تصادفی در الگوریتم SA مانع از بروز هرگونه ناپایداری و ناهمگرایی در ترکیب با مدل هیدرودینامیک است. علاوه بر آن توانایی SA در خروج از بهینه‌های محلی و همگرایی به سوی بهینه سراسری از جنبه نظری و در کاربردهای عملی به اثبات رسیده است. هم‌چنین در مدل توسعه یافته ICSS برای بهینه سازی تحویل (ICSS-DOM) (ICSS-Delivery Optimization Model) تمهیدات لازم برای تحلیل حساسیت ضرایب وزنی شاخص‌ها در تابع هدف نیز در نظر گرفته شده است. به‌منظور آزمون و ارزیابی مدل تهیه شده از داده‌های واقعی یک کانال توزیع‌کننده از شبکه آبیاری دز استفاده شده و برای اعتبار سنجی نتایج مدل، علاوه بر مقایسه با وضع موجود از روش‌های ریاضی نیز استفاده به عمل آمده است. نتایج حاصل حاکی از آن است که مدل مورد نظر قادر است پاسخ‌های معتبری را با صحت و دقت کافی در زمان نسبتاً کوتاهی ارائه نماید. این مدل می‌تواند به عنوان ابزاری کارآمد و سودمند برای ارزیابی و بهینه سازی عملکرد کانال‌های آبیاری مورد استفاده قرار گیرد.

---

کمی ‌بارندگی و محدودیت منابع آب سطحی باعث شده کشاورزان برای تأمین آب لازم جهت کشت گیاهان مختلف از منابع آب سطحی و زیرزمینی به‌صورت تلفیقی استفاده کنند. تحقیق حاضر مدیریت بهینه در مصرف آب و الگوی کشت در شرایط استفاده تلفیقی از منابع سطحی و زیرزمینی در سطح مزرعه را مورد مطالعه قرار داد و هم‌چنین اثر درصدهای مختلف کاهش آب مصرفی در دوره‌های مختلف رشد به‌عنوان راه‌کار‌های آبیاری بر الگوی کشت غالب (گندم، جو، برنج، چغندر قند، ذرت دانه‌ای و ذرت علوفه‌ای) در منطقه درودزن استان فارس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل تهیه شده نشان داد که الگوی بهینه کشت در فصل اول گندم و در فصل دوم ذرت دانه‌ای و برنج می‌باشد. هم‌چنین در این تحقیق سیاست‌های مختلفی جهت تعدیل تقاضای آب مورد بررسی قرار گرفت که با توجه به این‌که میزان آب مصرفی در فصل دوم به مراتب بیشتر از فصل اول می‌باشد به‌نظر می‌رسد از بین سیاست‌ها و راه‌کارهای مختلف ذکر شده، محدود کردن کشت گیاهان پر مصرف در فصل دوم بهترین و کارآمدترین سیاست جهت تعدیل تقاضای آب باشد.

---

مدیریت آب و کود نیتروژنه محصولات کشاورزی به دلیل کمبود منابع موجود و مشکلات زیست محیطی باید بهبود یابد. در سال‌های اخیر استفاده از مدل‌های کامپیوتری رشد گیاهان نقش مهمی در مدیریت آبیاری و کود نیتروژنه ایفا نموده است. در این پژوهش مقادیر بهینه آب و کود نیتروژنه در شرایط حداکثر محصول ذرت و حداکثر سود در شرایط محدودیت زمین و آب با استفاده از مدل کامپیوتری رشد ذرت MSM (Maize Simulation Model) در دور آبیاری هفت روز و بدون بارش در فصل رشد برآورد شده‌اند. با اجرای مدل، عملکرد ذرت در 25 مقدار فصلی آب از 350 تا 1700 میلی متر و 46 مقدار کود نیتروژنه از صفر تا 450 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار شبیه‌سازی شد. آب آبیاری متناسب با تبخیر و تعرق هفتگی توزیع شد و اضافه نمودن 30% و 70% کود نیتروژنه به ترتیب در 19 و50 روز بعد از کاشت در نظر گرفته شد. با محاسبه هزینه‌های عملیات زراعی و قیمت‌های رایج بازار در استان فارس مقدار بهینه آب و نیتروژن مصرفی تعیین گردید. در شرایط قیمت‌های رایج آب و کود نیتروژنه و هزینه‌های رایج کشاورزی برای تولید محصول ذرت (88 ریال بر هر متر مکعب آب و 1946 ریال بر کیلوگرم نیتروژن)، مقدار بهینه آب برای شرایط حداکثر محصول برابر 1336میلی متر و برای حداکثر سود در شرایط محدودیت زمین و محدودیت آب به ترتیب برابر 1008 و 844 میلی متر محاسبه گردید. هم‌چنین مقدار بهینه کود نیتروژن با توجه به مقادیر نیترات و آمونیوم خاک در موقع کاشت (به ترتیب برابر 14 و 21 کیلوگرم نیتروژن خالص درهکتار تا عمق 6/0 متری خاک)، برای شرایط حداکثر محصول و محدودیت زمین و آب، به دلیل قیمت پایین نیتروژن برابر با 450 کیلوگرم در هکتار تعیین گردید. با قیمت آب و نیتروژن به میزان 1000 ریال بر متر مکعب و 30000 ریال بر کیلوگرم نیتروژن مصرفی، مقدار بهینه آب در فصل رشد برای شرایط محدودیت زمین و محدودیت آب به ترتیب 899 و 874 میلی متر و مقدار بهینه نیتروژن به ترتیب 120 و 210 کیلوگرم نیتروژن در هکتار محاسبه شد.

---

رسوب‌گذاری در مخازن سدها امری اجتناب ناپذیر است. این پدیده آثار نامطلوب زیادی در مخازن دارد، مانند کاهش حجم مفید مخزن، کاهش پایداری سد، عملکرد نامناسب دریچه‌های بهره‌برداری و پنستاک‌ها و کاهش حجم کنترل سیلاب. کمینه‌سازی رسوب‌گذاری در مخازن یک مسئله بهینه‌سازی غیرخطی مقید است. قیدهای این مسئله شامل محدودیت‌های دبی خروجی از تخلیه کننده‌های تحتانی، محدودیت‌های سطح آب در مخزن در هر دوره زمانی و محدودیت سطح آب در انتهای دوره بهره‌برداری است. در این تحقیق پس از واسنجی نرم‌افزار GSTARS3 (یکی از جدیدترین مدل‌های ریاضی پیش‌بینی رسوب‌گذاری در رودخانه‌ها و مخازن که توسط USBR توسعه داده شده) برای منطقه سد وشمگیر، نتایج حاصل از اجرای این نرم‌افزار به عنوان بخشی از داده‌های ورودی توسط یک برنامه کامپیوتری واسط به برنامه بهینه‌سازی منتقل شد. پس از اجرای برنامه بهینه‌سازی نتایج به دست آمده توسط یک برنامه کامپیوتری واسط دیگر به عنوان بخشی از فایل ورودی وارد نرم‌‌افزار GSTARS3 می‌شود. سپس این نرم‌افزار مجدداً اجرا شده و نتایج به برنامه بهینه‌سازی منتقل می‌شود. این فرایند، زمانی خاتمه می‌یابد که دقت مورد نظر به دست آید. به عبارت دیگر شرایط بهینه زمانی به‌دست می‌آید که اجرای این حلقه بسته خاتمه یابد. مسئله بهینه‌سازی مقید با استفاده از روش تابع جریمه به حالت نامقید تبدیل و برای حل مسئله بهینه‌سازی نامقید به‌دست آمده، روش پاول که یکی از روش‌های جستجوی مستقیم می‌باشد، مورد استفاده قرار گرفته است. قابلیت‌های مدل حاصله با اجرای آن برای مخزن سد وشمگیر گرگان به اثبات رسیده و سیاست بهره‌برداری بهینه با هدف کمینه‌سازی رسوب‌گذاری در مخزن سد برای یک دوره 12 ماهه به‌دست آمد.

---

مطالعه پایداری سیستم‌های زراعی مستلزم ارزیابی جامع و یکپارچه‌ای از دینامیسم حاکم و ارتباط تنگاتنگ ابعاد محیطی، اقتصادی و اجتماعی آنهاست. بهینه‌سازی تخصیص و افزایش بهره‌وری مصرف آب در یک سیستم زراعی، علاوه بر بهبود وضعیت پایداری و حفاظت از منابع آب و خاک، کاهش خسارت‌های اقتصادی و اجتماعی را نیز در پی خواهد داشت. شمار زیادی از مدل‌های برنامه‌ریزی ریاضی برای تحلیل و ارزیابی جوانب مختلف برنامه‌ریزی و مدیریت سیستم‌های زراعی در دهه‌های اخیر توسعه پیدا کرده‌اند. مقاله حاضر به ارزیابی سیستمی پایداری در سیستم زراعی منطقه روستایی براآن جنوبی در شرق شهر اصفهان و تعیین مناسب‌ترین الگوی کشت متناسب با آن می‌پردازد. به منظور تلفیق ابعاد سه‌گانه محیطی، اقتصادی و اجتماعی، دو معیار نسبی حصول بیشترین عایدی اقتصادی و ایجاد بیشترین فرصت‌های اشتغال به‌ازای هر واحد مصرف آب کشاورزی، به عنوان شاخص‌هایی برای پایداری سیستم تعریف شده‌اند. بهینه‌سازی نسبت‌های «سود خالص به مصرف آب» و «ایجاد اشتغال به مصرف آب»، با بهره‌گیری از مدل‌های برنامه‌ریزی ریاضی یک‌هدفه و چندهدفه کسری صورت گرفته است. در ادامه با محاسبه و مقایسه کارایی اقتصادی و اجتماعی هر واحد مصرف آب کشاورزی در سناریوهای مختلف مدل‌های یک‌هدفه و چندهدفه برنامه‌ریزی خطی و کسری، مناسب‌ترین الگوهای کشت منطقه با توجه به منابع موجود آب و خاک و نیروی انسانی تعیین و معرفی شده است

---

هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (k) و تخلخل مؤثر (f) از جمله مهم‌ترین پارامترها برای شبیه‌سازی فرآیندهای مرتبط با آبیاری، زه‌کشی، هیدرولوژی و آبشویی به شمار می‌روند. روش‌های مستقیم اندازه‌گیری این پارامترها اغلب مشکل، زمان‌بر و پر هزینه می‌باشند. لذا ارائه روشی که موجب برآورد دقیق‌تر این پارامترها شود ضروری است. هدف از این تحقیق برآورد توأم k و f با استفاده از رویکرد مسأله معکوس می‌باشد. در این تحقیق از مدل تحلیلی زه‌کشی گلوور- دام به عنوان مدل شبیه‌سازی در روش مسأله معکوس استفاده شد. هم‌چنین برای یافتن مقادیر بهینه k و f از روش الگوریتم ژنتیک استفاده گردید. به منظور اندازه‌گیری داده‌های لازم برای واسنجی و ارزیابی مدل معکوس هوشمند پیشنهادی یک مدل فیزیکی زه‌کشی طراحی و در آزمایشگاه ساخته شد. مدل معکوس هوشمند تهیه شده در دو حالت با فرض ثابت و متغیر بودن f واسنجی گردیـد. نتـایج نشـان داد که روش پیشنهـادی از کارآیی و قابلیت بالایی جهت برآورد توأم k و f برخـوردار است. هم‌چنین فرض متغیر بودن f خطای پیش‌بینی ارتفاع سطح ایستابی در اطراف زه‌کش را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد

---

رودخانه سفیدرود به عنوان مهم‌ترین منبع آب آبیاری استان گیلان، در اثر کاهش حجم مخزن سد سفیدرود، افزایش برداشت از سرشاخه‌ها، خشک‌سالی‌های پیاپی و ورود پسماندهای مختلف به رودخانه، دچار روند افزایش شوری و کاهش دبی شده است. این تحقیق، با استفاده از مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی، عمق و دوره تناوبی آبیاری را متناسب با مقاومت مراحل مختلف رشد برنج به شوری به گونه‌ای تعیین می‌نماید که حداقل کاهش عملکرد ایجاد شود. مدل شبیه‌ساز SWAP پس از واسنجی برای شبیه‌سازی مراحل رشد گیاه برنج رقم هاشمی استفاده شد. براساس نتایج مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی، مدیریت بهینه آبیاری متناوب با آب شور و شیرین، آبیاری با دوره تناوب 8 روز و شوری 747/0 دسی‌زیمنس بر متر در مرحله حساس زایشی و 36/3 دسی‌زیمنس بر متر در مراحل نسبتاً مقاوم استقرار، پنجه‌زنی و رسیدگی به دست آمد. هم‌چنین بر طبق نتایج، رژیم آبیاری با عمق آب آبیاری 5، 3، 3 و 1 سانتی‌متر به ترتیب در مراحل استقرار، پنجه‌زنی، زایشی و رسیدگی پیشنهاد می‌گردد. مقایسه مدیریت‌های آبیاری با آب شور به تناسب مقاومت مراحل رشد با آبیاری با شوری ثابت در طول دوره رشد نشان داد که مدیریت آبیاری براساس مقاومت مراحل مختلف رشد به شوری سبب بهبود 24-19 درصدی عملکرد محصول برنج می‌شود.

---

کاربری اراضی یکی از فاکتورهای اساسی در کنترل رفتار هیدرولوژیکی حوزه‌ها می‌باشد. در مقابل ویژگی‌های عمدتاً ثابت حوزه و مؤثر بر چرخه آب حوزه (مانند خصوصیات خاک، توپوگرافی، اقلیم و کاربری اراضی) ممکن است زمینه‌ساز تغییرات کوتاه مدت باشند. بنابراین، عموماً فرض می‌شود که تغییر کاربری اراضی علت تغییر در پویایی هیدرولوژیکی حوزه‌ها می‌باشد. در این مقاله اثر کاربری اراضی در شرایط فعلی و بهینه بر رسوبدهی حوزه با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی و اجرای مدل هیدرولویکی HEC-HMS در حوزه آبخیز شور و شیرین واقع در استان فارس بررسی شده است. نقشه کاربری اراضی جهت تهیه نقشه شماره منحنی استفاده شد و این نقشه به‌عنوان پارامتر مهم جهت ورودی مدل استفاده گردید. نتایج نشان داد که رسوب برآورد شده در دو شرایط با یکدیگر تفاوت داشته و رسوب برآوردی به‌میزان متوسط 12 درصد، در شرایط کاربری بهینه کمتر از شرایط فعلی اراضی می‌باشد. کاهش دبی اوج و میزان رسوب در شرایط بهینه اراضی نسبت به شرایط کاربری فعلی بیان‌کننده این مطلب است، که تغییر کاربری اراضی و نوع کاربری مورد استفاده نقش بسزایی در کاهش یا افزایش ارتفاع رواناب و در نتیجه دبی اوج سیلاب و میزان رسوبزایی حوزه دارد.

---

این پژوهش به‌منظور بررسی تأثیر سطوح مختلف آبیاری بر عملکردکمی و کیفی و تعیین عمق بهینه آبیاری ذرت علوفه‌ای در منطقه شهرکرد، در قالب ‌بلوک‌های کامل تصادفی با 7 تیمار شامل 40، 55، 70، 85، 100، 115 و 130 درصد کمبود رطوبت خاک در3 تکرار به‌روش آبیاری جویچه‌ای انجام شد. تأثیر سطوح مختلف آبیاری بر عملکرد، بهره‌وری مصرف آب، درصد ماده خشک، ارتفاع و قطر میانه ساقه و قطر، طول و وزن بلال معنی‌دار بود. سطوح مختلف آب آبیاری تأثیر معنی‌داری روی درصد پروتئین و درصد روغن دانه نداشت، اما تأثیرش بر درصد فیبر بوته معنی‌دار بود. با افزایش عمق آبیاری میزان، طول ساقه، وزن بلال و درصد فیبر بوته افزایش یافت. کمترین و بیشترین عملکرد ذرت به‌ترتیب مربوط به سطوح آبیاری 40 و 130 درصد آبیاری کامل به‌ترتیب برابر با 1/43 و 1/88 تن در هکتار بود. بیشترین و کمترین میزان بهره‌وری مصرف آب نسبت به عملکرد محصول تازه، به‌ترتیب مربوط به تیمارهای 55 و130درصد آبیاری کامل و به‌ترتیب برابر 17/16 و 1/10 کیلوگرم در مترمکعب بود. نتایج آنالیز اقتصادی نشان داد که عمق آب مصرفی بهینه برای ذرت علوفه‌ای در شهرکرد 5/582 میلی‌متر می‌باشد که معادل 86 درصد عمق آبیاری کامل است.

---

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.

---

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.

---

آبیاری کرتی یکی از روش‌های آبیاری سطحی است که برای آبیاری بسیاری از محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله مدلEDOBASIN  به‌منظور ارزیابی، طراحی و بهینه‌سازی عملکرد آبیاری کرتی معرفی شده است. در این مدل راندمان‌های مورد نظر به‌صورت ترکیبی خطی در یک تابع هدف درنظر گرفته می‌شوند و براساس متغیرهای تصمیم‌گیری که شامل دبی ورودی، طول و عرض کرت و محدودیت‌هایی که برای آنها وجود دارد، طراحی بهینه انجام می‌شود. این مدل یک مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی است که در آن از معادله موازنه حجم برای شبیه‌سازی هیدرودینامیک و از روش SA برای بهینه‌سازی استفاده می‌شود. ویژگی این مدل نسبت به مدل‌های قبلی طراحی از طریق بهینه‌سازی همزمان راندمان‌ها با گزینه‌های مختلف وزن‌دهی می‌باشد. مقایسه زمان پیشروی جبهه آب در مدل مورد نظر با مدل شناخته شده SIRMOD حاکی از دقت مدل در مرحله ارزیابی است. همچنین بهبود راندمان‌ها و تابع هدف در طراحی بهینه بیانگر قابلیت وکارایی مدل ارائه شده در مرحله بهینه‌سازی است به‌طوری که استفاده از مدل برای داده‌های یک کرت آزمایشی، توانست راندمان کاربرد و نسبت نفوذ عمقی را 20‌% ارتقاء داده و راندمان‌های نیاز آبی و یکنواختی توزیع را در حد 100‌% نگهدارد.