دانش آب و خاک (دانش کشاورزی)
سال:1394 | دوره:25 | شماره:3 |تعداد مقالات:22

باندال لایک ها نوعی از سازه های محلی هستند که در بنگلادش نزدیک به شبه قاره هند به منظور بهبود کشتی رانی در رودخانه های آبرفتی احداث می گردند. این سازه یک نوع جدید از آب شکن هست که به صورت ترکیبی از یک آب شکن نفوذپذیر و نفوذناپذیر ساخته می شود. آبشستگی موضعی دماغه آب شکن، یکی از مسائل در طراحی این سازه ها هست که به علت تنگ شدگی مقطع جریان و وجود گردابه های قوی اتفاق می افتد. لذا تعیین عمق آبشستگی در طراحی این سازه بسیار مهم هست. با توجه به تحقیقات اندک در زمینه آب شکن های نوع باندال لایک در این مطالعه به بررسی تاثیر درصد نفوذپذیری بر روی بیشینه عمق آبشستگی در این گونه آب شکن ها پرداخته شده است. آزمایش ها در شرایط آب زلال و با در نظر گرفتن 4 درصد نفوذپذیری و 4 دبی مختلف انجام گرفت. در همه آزمایش ها طول آب شکن (L) و نسبت فاصله به طول آب شکن (S/L) ثابت و به ترتیب برابر 20 درصد عرض کانال و 3 در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که بیشینه عمق آبشستگی در اطراف آب شکن های بسته به مراتب بیشتر از باندال لایک ها هست. کمترین مقدار کاهش عمق نسبی آبشستگی در باندال لایک ها نسبت به آب شکن بسته 34.16% هست که این مقدار کاهش در نفوذپذیری 30% و عدد فرود 0.24 و بیشترین مقدار 94.82% هست که در نفوذپذیری 64% و عدد فرود 0.18 محاسبه شده است.

یکی از پیش نیازهای اساسی بهبود مدیریت مصرف آب در مزرعه، تخمین دقیق میزان آب مصرفی گیاه است. برآورد دقیق مقدار آبی که صرف تبخیر- تعرق گیاهی می شود، یکی از عوامل مهم برنامه ریزی جهت توسعه کشاورزی و افزایش محصول است. روش پنمن- مانتیث فائو (FPM) به عنوان استاندارد جهانی به منظور برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع (ETo) و نیز برای ارزیابی دیگر روش های تخمین ETo پیشنهاد گردیده که نیازمند داده های تابش خورشیدی، سرعت باد، دما و رطوبت هوا است. متاسفانه امکانات اندازه گیری برخی از پارامترهای آب و هوایی در بعضی از ایستگاه های هواشناسی وجود ندارد. بنابراین، تشخیص درستی روش های تخمین ETo با استفاده از داده های آب و هوایی برآورد شده بسیار مهم است. بر این اساس، هدف از این مطالعه، ارزیابی عملکرد روش FPM در برآورد ETo زمانی که داده های تابش خورشیدی (Rs)، فشار بخار (ed) و رطوبت نسبی (RH) موجود نباشند، تحت شرایط اقلیمی شمال غرب ایران هست. داده های ایستگاه های سینوپتیک ارومیه و تبریز، به منظور مقایسه با ETo برآورد شده توسط روش FPM با مجموعه داده های کامل و با داده های محدود، مورداستفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد هنگامی که داده های RH و ed موجود نباشند، برآورد آن ها با استفاده از روش FPM گزینه بسیار خوبی برای به دست آوردن  EToدر ارومیه و تبریز، با RMSE کوچک تر از 0.4 میلی متر در روز است. وقتی که داده های Rs موجود نباشد، برآورد آن با استفاده از روش FPM برای به دست آوردن ETo، با RMSE بیش از 0.7 میلی متر در روز، به اندازه کافی نتایج خوبی را ارائه نمی دهد. همچنین نتایج نشان داد موثرترین پارامتر برای برآورد تبخیر- تعرق تابش خورشیدی بوده و تاثیر داده های فشار بخار و رطوبت نسبی، بر دقت برآورد ETo، تقریبا به یک میزان است.

یکی از مسائل مهم بهینه سازی در مدیریت منابع آب، مساله بهره برداری بهینه از مخازن سدها است. در خصوص مسائل بهینه سازی روش های مختلفی به کار گرفته شده که با توجه به عدم توانایی روش های بهینه سازی معمول، در حل مسائل پیچیده بهینه سازی، به کارگیری الگوریتم های فرا ابتکاری بیش ازپیش مورد توجه قرارگرفته است. در این تحقیق از الگوریتم های ازدحام ذرات، ژنتیک و سیستم مورچگان پیوسته جهت بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد درودزن استفاده شد. افزون بر این، تاثیر اعمال قیود زنجیره ای در بدنه این الگوریتم ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با در نظر گرفتن قیود زنجیره ای تمامی برنامه ها منجر به جواب های شدنی گردیده ولی بدون در نظر گرفتن قیود زنجیره ای در مواردی الگوریتم قادر به یافتن جواب شدنی نبوده است. لذا اعمال این قیود در بدنه این الگوریتم ها کارآیی آن ها را به مراتب بالا برد. همچنین الگوریتم ژنتیک در یافتن جواب بهینه شدنی عملکرد بهتری نسبت به دو الگوریتم دیگر داشته است. جهت تحلیل عملکرد الگوریتم ها از معیار اعتمادپذیری استفاده شده است و با توجه به این معیار که یکی از مهم ترین معیارها در تعیین عملکرد سیستم ها است، الگوریتم ژنتیک با اعتمادپذیری معادل 0.964، مناسب ترین عملکرد را داشته است.

پیش بینی میزان آبشستگی موضعی در پایین دست سازه های هیدرولیکی از موضوعات مورد توجه محققان در سال های اخیر بوده است. در این مطالعه، اثرات شکل سرریز لبه پهن دوشیبه در اعداد فرود مختلف بر روی آبشستگی در اعداد فرود ذره متفاوت بررسی شد. ابتدا مهم ترین عوامل موثر بر فرآیند آبشستگی در پایین دست کف بند شناسایی و با استفاده از تحلیل ابعادی به صورت بدون بعد تنظیم گردیدند. سپس تغییرات ابعاد گودال آبشستگی برحسب تغییرات طول تاج سرریز، شیب پایین دست سرریز و طول کف بند به ازای عدد فرود ذره متفاوت موردبررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از وابستگی آبشستگی متاثر از تغییرات طول تاج سرریز و زاویه شیب پایین دست به عدد فرود ذره هست. درحالی که تاثیر تغییرات طول کف بند بر آبشستگی وابستگی کمتری را به عدد فرود ذره نشان می داد. همچنین وجود تشابه بین پروفیل های آبشستگی مختلف تایید شد و پارامترهای گودال آبشستگی به صورت نمودارهایی برحسب پارامترهای بدون بعد آورده شده است که می توان در طراحی ها جهت حفاظت بستر در برابر آبشستگی استفاده کرد.

پیش بینی دقیق جریان روزانه، نقش به سزایی در مدیریت کارآمد منابع آب ایفا می کند. به این منظور در این تحقیق سعی شده است که جهت مدل سازی هرچه دقیق تر فرآیند پیش بینی جریان روزانه رودخانه نوران چای واقع در حوضه آتشگاه، از شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) استفاده گردد. همچنین به منظور افزایش کارآیی ANN از تجزیه مولفه های اصلی (PCA) جهت پیش پردازش داده های ورودی استفاده گردیده و درنهایت داده های خروجی حاصل، با نتایج مدل رگرسیون خطی چند متغیره (MLR) مقایسه شده است. نتایج نشان داد که مدل ترکیبی ANN-PCA در قیاس با مدل ANN منفرد و MLR از دقت بسیار بالایی برخوردار است. به طوری که نتایج معیارهای ارزیابی شامل ضریب همبستگی (CC)، ضریب راندمان (EC) و جذر میانگین مربعات خطاها (RMSE) برای مدل ترکیبی ANN-PCA (در مرحله صحت سنجی) برابر CC=0.9959،EC=0.9905  و RMSE=0.0071، مدل ANN منفرد (در مرحله صحت سنجی) برابر CC=0.9093،  EC=0.8269و  RMSE=0.0405و مدل MLR برابر CC=0.8866، EC=0.7860 وRMSE=0.0926  به دست آمدند. همچنین استفاده از PCA به عنوان یک روش موثر جهت پیش پردازش داده ها، با ایجاد مولفه های مستقل از هم موجب از بین رفتن هم خطی چندگانه می شود. بنابراین PCA موجب افزایش کارآیی مدل ANN می گردد.

آب، اکسیژن، دما و مقاومت مکانیکی در خاک فاکتورهای فیزیکی هستند که می توانند مستقیما بر رشد گیاه موثر باشند. با دمای مساعد، در دامنه رطوبتی با کمترین محدودیت (LLWR) نه تنها آب کافی برای گیاه فراهم است دو عامل دیگر نیز برای فعالیت ریشه محدودکننده نیست. به منظور تعیین LLWR برای گیاه ذرت (Zea mays L.) رقم سینگل کراس 704، آزمایش گلخانه ای در یک خاک لوم رسی انجام شد. خاک سطحی پس از عبور از الک 4.76 میلی متری داخل استوانه های پی وی سی به قطر 15.2 و ارتفاع 50 سانتی متر به تدریج ریخته شد و آن قدر متراکم گردید تا چگالی ظاهری آن ها به 1.25 و 1.6 گرم بر سانتی متر مکعب برسد. با سه سطح رطوبتی (محدوده LLWR، کم تر از حد پایینی و بیش تر از حد بالایی آن)، دو سطح تراکم خاک و سه تکرار مجموعا 18 ستون خاک آماده گردید. سه بذر ذرت سینگل کراس 704 در هر ستون کشت گردید. پس از سبز کردن و کاهش تعداد بوته به یک عدد تیمارهای رطوبتی از مرحله 5 برگی به بعد اعمال گردید. صفات گیاهی شامل ارتفاع گیاه، مساحت برگ، مقدار نسبی آب و هدایت روزنه ای برگ اندازه گیری شد. اختلاف در این صفات بین تمام تیمارهای رطوبتی در سطح احتمال 1 درصد معنی دار گردید. افزایش چگالی ظاهری،LLWR  را از 18 درصد حجمی در سطح تراکمی 1.25 گرم بر سانتی متر مکعب، به 6 درصد حجمی در سطح تراکمی 1.6 گرم بر سانتی متر مکعب کاهش داد. مقایسه میانگین صفات گیاهی نشان داد که در هر دو سطح تراکمی بیشترین مقدار این صفات در دامنه رطوبتی تعریف شده با LLWR حاصل گردید. بنابراین حدود رطوبتی بحرانی مربوط به تخلخل تهویه ای 10 درصد، نقطه پژمردگی دائم و با مقاومت مکانیکی 2 مگاپاسکال تعریف شده در LLWR بر مبنای شاخص های رشد برای ذرت در این خاک مورد تایید قرار گرفت.

لجن فاضلاب مقدار نسبتا زیادی نمک و مواد آلی دارد که بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک تاثیر می گذارد. در این تحقیق اثر افزودن لجن فاضلاب شهری بر آب گریزی و نقاط مهم منحنی رطوبتی خاک بررسی گردید. به این منظور از خاک با بافت لوم رسی استفاده شد که این خاک از منطقه ای در مجاورت تصفیه خانه فاضلاب فولادشهر- اصفهان برداشت شد و مقادیر مختلفی (25، 65،  50و 80 درصد) از لجن تصفیه خانه فاضلاب شهری به آن اضافه شده به این ترتیب تیمارهای S25%، S50%، S65%،S80% به دست آمدند و با تیمار شاهد (بدون لجن فاضلاب(S0 مقایسه شدند. حدودا 50 روز بعد از افزودن لجن آب گریزی آن ها با استفاده از روش نفوذ قطره آب (WDPT) و مولاریته محلول اتانول (MED) تعیین شد. با افزودن مقادیر فوق درجات آب گریزی اندک تا شدید در خاک ایجاد شد. منحنی رطوبتی تیمارها توسط دستگاه غشاء نایلونی فشار و دستگاه جعبه ماسه ای تعیین شد، سپس با استفاده از نرم افزار SAS8 و آزمون فیشر اثر لجن فاضلاب بر پارامترهای معادله ون گنوختن مشخص شد. نتایج نشان داد که بین زمان نفوذ آب در خاک در مقیاس لگاریتم (Log (WDPT)) و مقدار ماده آلی همبستگی مثبت و خطی وجود دارد. به علاوه بین مقادیر WDPT و MED در آزمایش های آب گریزی نیز رابطه ای خطی با ضریب تبیین  R2=0.95مشاهده شد. بیشترین میزان Өs در تیمار آب گریز با 80 درصد لجن فاضلاب و کمترین میزان Өs در خاک آب دوست مشاهده شد. علت این موضوع احتمالا بافت لوم رسی و مواد آلی کم تر در خاک آب دوست و مواد آلی بالاتر در خاک آب گریز S80% است. میزان رطوبت باقیمانده Өr در تیمار آب گریز S80% نسبت به سایر تیمارها کمتر بود درحالی که تیمار آب دوست S0 رطوبت باقیمانده بیشتری داشت. پارامتر a در تیمارهای S65% وS80%  بیشتر از سایر تیمارها با درجه آب گریزی اندک بود که نشانه دامنه کوچک تری از ورود هوا به خاک هست. مقدار n با افزایش ماده آلی در تیمار S25% و S50% نسبت به مقدار آن در S0 افزایش، اما در تیمارهای S65% و S80% کاهش یافت. این موضوع می تواند به دلیل درجه آب گریزی بالاتر و وجود مواد آب گریز در سطح ذرات خاک در تیمارهایS65% وS80% باشد. بنابراین شاید آب گریزی شدید بر روی این پارامتر نیز تاثیر گذاشته و سبب کاهش آن شود. همچنین خاک های آب گریز، آب ثقلی و آب قابل استفاده بیشتری نسبت به خاک آب دوست اولیه داشتند.

هدف از این تحقیق بررسی تثبیت درجای سرب در یک خاک آلوده به سرب در حضور فسفات بود. بدین منظور یک نمونه مرکب خاک سطحی (5-0 سانتی متر) از حاشیه جاده تهران- قم نمونه برداری شد. به منظور بررسی اثرات تیمار فسفر بر تثبیت درجای سرب، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با استفاده از سه تیمار فسفر: دی آمونیوم فسفات(DAP) ، سوپر فسفات تریپل (TSP) و نسبت 1:1 اسید فسفریک و سنگ فسفات، در نسبت های مولیP/Pb ، 3، 6 و 9 انجام شد. نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین ها نشان داد که از بین سه تیمار فسفر بیشترین تبدیل سرب از جزء های غیر باقی مانده (محلول، تبادلی، کربناتی، پیوندیافته با اکسیدهای آهن و منگنز و سرب موجود در بخش ماده آلی) به باقی مانده در تیمار دی آمونیوم فسفات و کمترین آن در تیمار نسبت 1:1 اسید فسفریک و سنگ فسفات حاصل شده است (P<0.01). همچنین نتایج نشان داد که در مجموع تیمارهای سنگ آپاتیت- اسید فسفریک، سوپر فسفات تریپل و دی آمونیوم فسفات قادر بوده اند به ترتیب 18.3، 21.4 و33.1  درصد از مجموع جزء های غیر باقی مانده را به جزء باقی مانده تبدیل کنند. مقایسه نتایج پراش نگارهای پرتو ایکس (XRD) و خاک های تیمار شده با خاک شاهد نشان داد که افزودن فسفر به خاک باعث تشکیل کانی پایرومورفیت شده و از بین سه تیمار شدت پیک در گراف مربوط به دی آمونیوم فسفات بیش از دیگر تیمارها بود.

حذف الکتروسینتیک فلزات سنگین از خاک های آلوده (به ویژه در خاک های با هدایت هیدرولیکی پایین) یک روش ابتکاری برای اصلاح آن ها است. در این پژوهش اصلاح خاک لوم رسی که با روی (Zn) به صورت مصنوعی آلوده شده بود به روش الکتروسینتیک در سه عمق صفر، 15 و 30 سانتی متری در 4 کرت در شرایط مزرعه ای بررسی و ارزیابی گردید. آزمایش ها با اعمال شیب ولتاژ یک ولت بر سانتی متر در سه دوره زمانی دو، چهار و شش روز در مزرعه ای در اطراف شهرستان مرند در استان آذربایجان شرقی انجام گردید. خاک موردنظر پس از آلوده شدن، دارای غلظت بالایی از فلز سنگین 1575) Zn، 828 و 965 میلی گرم بر کیلوگرم به ترتیب در سه عمق صفر، 15 و 30 سانتی متری) بود. نتایج آزمایش ها نشان داد که کارایی حذف روی از خاک آلوده با افزایش مدت زمان اعمال جریان الکتریکی به طور چشم گیری افزایش یافت. به عنوان مثال، افزایش مدت زمان اعمال جریان الکتریکی از 2 روز به 4 روز منجر به افزایش 60.26، 70.74 و 67 درصدی میانگین حذف روی به ترتیب در عمق های صفر، 15 و 30 سانتی متر گردید. بیشینه کارآیی حذف Zn برای سه عمق صفر، 15 و 30 سانتی متری به ترتیب برابر 19.1، 21.9 و 23.8 درصد بود. افزون بر این، تغییرات pH در طول کرت های آزمایشی نشان دهنده روند افزایشی آن از آند به کاتد بود.

با توجه به رشد سریع جمعیت و محدود بودن منابع آب، مدیریت جامع منابع آب از اهمیت فراوانی برخوردار است. برای مدیریت و برنامه ریزی بهینه منابع آب در سطح یک حوضه مدل های مختلفی وجود دارد. در سال های اخیر مدل WEAP به دلیل جامعیت در لحاظ کردن توأم فرآیندهای فیزیکی- هیدرولوژیکی و سیستم مدیریت یکپارچه و اولویت بندی تخصیص منابع آب، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. هدف اصلی از انجام این تحقیق بهره گیری از مدل WEAP برای تعیین مقدار آب تخصیص یافته برای بخش صنعت از سدهای گلستان و وشمگیر در حوضه گرگان رود (استان گلستان) بود. در این راستا ابتدا حوضه آبریز گرگان رود از نظر آورد ماهانه شبیه سازی شد و مدل برای شرایط پایه و سناریوهای مختلف اجرا گردید. برای این منظور از روش سال آبی مدل WEAP استفاده شد. در این مدل، حجم رسوب گذاری در مخازن سدها به صورت اضافه نمودن حجم مرده در پایان هر ماه به صورت تجمعی، در نظر گرفته شده است. پس از بررسی های انجام شده و مدل نمودن حوضه گرگان رود، درصد حجم آب قابل تخصیص برای نیازهای کشاورزی، صنعت، آبزی پروری و زیست محیطی با توجه به اهداف موردنظر طرح به دست آمد. نتایج نشان داد در برنامه ریزی جدید تخصیص منابع آب حوضه گرگان رود می توان با پذیرفتن 5% کاهش اعتماد پذیری سیستم، نیاز صنعت حاشیه سد وشمگیر را به میزان 9.5 میلیون متر مکعب تامین کرد. در نظر نگرفتن رسوب گذاری مخزن در مدل سازی، میزان اعتماد پذیری سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش داد. لحاظ نمودن کاهش رسوب گذاری در مخزن، (هر پنج سال به میزان 1 میلیون متر مکعب) ازیک طرف و افزایش راندمان آبیاری از طرف دیگر می تواند اعتمادپذیری سیستم را در برنامه ریزی حفظ کند.

مشکلات عدیده ای که سختی آب در زندگی و صنعت ایجاد می کند، ضرورت کاهش سختی آب را مشخص می نماید. در این تحقیق از جاذب های مختلف از جمله پوسته بادام، پوسته گندم، پوسته برنج، خاک اره، زئولیت، بنتونیت و کربن فعال در حالات معمولی، اصلاح شده اسیدی و اصلاح شده بازی برای حذف عناصر کلسیم و منیزیم و در نتیجه سختی آب استفاده شد. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد برخی جاذب ها برای حذف منیزیم، کلسیم و سختی از محلول آب شور نیاز به اصلاح توسط اسید و یا باز دارند. در مورد آب با شوری 20 دسی زیمنس بر متر، اصلاح اسیدی پوسته برنج، خاک اره، زئولیت و کربن فعال، حذف منیزیم از محلول را به ترتیب به میزان 10، 4، 22 و 15 درصد افزایش داد. برای همین شوری، اصلاح بازی پوسته بادام و بنتونیت و همچنین اصلاح اسیدی پوسته گندم و برنج حذف کلسیم را به ترتیب 8، 3، 17 و 22 درصد بیشتر نمود. از طرفی اصلاح بازی پوسته بادام (8 درصد) و بنتونیت (15 درصد) و همچنین اصلاح اسیدی خاک اره (12 درصد)، پوسته گندم (6 درصد) و برنج (16 درصد) باعث کاهش سختی از محلول آب شور شد. همچنین نشان داده درصد حذف کلسیم، منیزیم و سختی برای شوری 9 دسی زیمنس بر متر بیشتر از شوری 20 دسی زیمنس بر متر بود.

در بیشتر موارد مشاهده شده است که مقادیر پارامترهای آماری با گشتاورهای داده های مشاهداتی هم خوانی ندارد. در مطالعه حاضر، داده های حجم کمبود آب در دوره های خشکی برای 9 رودخانه از حوضه های غرب دریاچه ارومیه، تا تداوم 60 روزه، از داده های دبی روزانه محاسبه و مورد تحلیل فراوانی قرار گرفت. به منظور برآورد احتمال خشک سالی هیدرولوژیکی در این حوضه ها، 12 توزیع آماری رایج مورد آزمون قرار گرفتند. با استفاده از آزمون نکویی برازش خی دو و ضریب تبیین بین داده های مدل شده و مشاهده ای، تابع لاگ پیرسون نوع 3 به عنوان مناسب ترین توزیع (از بین مدل های استفاده شده) انتخاب گردید. جهت تخمین پارامترهای توزیع آماری منتخب، روش های بیشینه درست نمایی، گشتاورهای معمولی، گشتاورهای میانگین متفرقه و گشتاورهای کاربردی لگاریتم مشاهدات مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که روش تخمین پارامتر گشتاورهای میانگین متفرقه نسبت به سایر روش های مورد استفاده، از دقت بیشتری برخوردار است. متوسط آماره جذر میانگین مربعات خطا برای این روش، 0.855 متر مکعب بر ثانیه بود.

کاهش منابع آب و پایین بودن راندمان شبکه های آبیاری، توجه به روش های مدیریتی و بهره برداری مناسب از کانال های آبیاری را ضروری می سازد. در هر شبکه آبیاری تعداد متنوعی سازه آبگیر و تنظیم کننده وجود دارد که تغییر در شرایط کار هر یک از آن ها (اختلالات هیدرولیکی و سازه ای) بر عملکرد و رفتار سازه های دیگر تاثیر گذاشته و منجر به کاهش عملکرد هیدرولیکی شبکه می شود. اختلالات سازه ای به علت تغییرات جزئی در میزان بازشدگی سازه های آبگیر و تنظیم کننده ایجاد می شود که این امر باعث تغییر عمق طراحی و پروفیل سطح آب می گردد. تغییرات جزئی دبی ورودی به کانال موجب اختلالات هیدرولیکی و تغییر پروفیل سطح آب در بازه های شبکه می شود. در این پژوهش به منظور بررسی تاثیر اختلالات سازه ای و هیدرولیکی بر عمق جریان، با استفاده از بسط تیلور رابطه حاکم بر پروفیل سطح آب در جریان متغیر تدریجی خطی شد و یک رابطه تحلیلی برای محاسبه تغییرات عمق آب ارائه گردید. سپس برای شرایط مختلف هیدرولیکی، نتایج حاصل از حل عددی رابطه حاکم بر جریان متغیر تدریجی با رابطه تحلیلی ارائه شده، مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که خطای رابطه تحلیلی ارائه شده برای محاسبه تغییرات پروفیل سطح آب در شرایط اختلالات سازه ای و هیدرولیکی به ترتیب کمتر از 4% و 3.8% است.

در این تحقیق، با استفاده از بعضی روش های قطعی و زمین آمار از قبیل کریجینگ، فاصله معکوس، چندجمله ای موضعی و توابع پایه شعاعی، تغییرات فصلی و مکانی عنصر کادمیوم در آب های زیرزمینی دشت همدان-بهار واقع در استان همدان مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از 30 حلقه چاه در چهار فصل تابستان، پاییز و زمستان 1381 و بهار 1382 نمونه گیری به عمل آمد. به منظور تحلیل فصلی و مکانی کیفیت عناصر مورد بررسی در آبهای زیرزمینی از امکانات نرم افزاری زمین آمار ArcGIS نسخه 10 استفاده گردید. معیارهای ارزیابی میانگین خطای مطلق (MAE)، ریشه میانگین مربع خطا (RMSE) و انحراف استاندارد عمومی (GSD)، با استفاده از روش اعتبارسنجی متقابل بود. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل چند جمله ای موضعی، روش کریجینگ (با توابع ساده و گسسته)، روش کریجینگ (با مدل های احتمالی و شاخص) و کریجینگ (با مدل های احتمالی و شاخص) به ترتیب بهترین روش برای تخمین غلظت کادمیوم در فصل های تابستان، پاییز، زمستان و بهار می باشند. همچنین روش کریجینگ (با مدل های احتمالی و شاخص) در فصل های تابستان و پاییز و روش توابع پایه شعاعی در فصل های زمستان و بهار به عنوان نامناسب ترین روش ها تعیین گردیدند. نتایج ارزیابی نشان داد، بهترین روش انتخاب شده در یک مقطع زمانی را نمی توان برای سایر فصل ها نیز استفاده نمود. همچنین غلظت کادمیوم در فصل تابستان در شمال دشت و در فصل بهار در شمال شرقی دشت بالا بود. این غلظت در فصل پاییز در تمام دشت برابر 0.2 میکروگرم بر لیتر و در فصل زمستان از سمت شرق به غرب روبه افزایش مشاهده گردید.

در بیشتر مطالعات برای تعیین منحنی رطوبتی خاک θ(h) از طریق توابع انتقالی، شاخه خشک شدن بیشتر مورد توجه بوده و مطالعه ای در زمینه ایجاد توابع توصیف کننده شاخه خیس شدن صورت نگرفته است. در توصیف برخی پدیده های مهم طبیعی از جمله آبیاری و نفوذ، شاخه خیس شدن θ(h) موردنیاز است. بدین منظور داده های تجربی شاخه های خیس و خشک شدن به ترتیب با استفاده از روش مزرعه ای شانی و دستگاه صفحه های فشاری در 24 خاک مختلف حاصل شد. پارامترهای بروکس- کوری از طریق برازش مدل به داده های تجربی برای هردو شاخه محاسبه شدند. رابطه رگرسیونی غیرخطی چند متغیره بین هرکدام از پارامترهای مدل بروکس- کوری با استفاده از ویژگی های زودیافت خاک برقرار و توابع مختلف جهت برآورد آن ها برای هر دو شاخه خشک و خیس شدن ارائه شد. برای ارزیابی صحت تخمین توابع از ملاک های آماری شاخص مطابقت اصلاح شده، جذر میانگین مربعات خطای نسبی، میانگین هندسی نسبت خطا و انحراف استاندارد هندسی نسبت خطا استفاده شد. تمام توابع از نوع معادلات رگرسیونی غیرخطی چندگانه با  R2هایی در محدوده 0.80 تا 0.90 به دست آمد. با توجه به تکرار ویژگی های خاک در توابع (به عنوان متغیر مستقل) به نظر می رسد ماده آلی و جرم مخصوص ظاهری به عنوان دو ویژگی غالب در شکل گیری شاخه خشک و خیس شدن تابع θ(h) و همچنین رفتار پس ماند نقش اساسی دارند. نتایج تحلیل حساسیت نیز اهمیت این دو متغیر را تایید کرد.

تغییر اقلیم و افزایش متوسط درجه حرارت هوا یکی از مسائل مهم زیست محیطی بشر به حساب می آید که در سال های اخیر مطالعات زیادی در مورد آن انجام شده است. در این مطالعه روند متوسط درجه حرارت هوای منطقه نیمه جنوبی ایران در مقیاس ماهانه و سالانه با استفاده از آزمون ناپارامتری من- کندال مورد بررسی قرار گرفت. داده های مورداستفاده اطلاعات دمای 14 ایستگاه سینوپتیک، در دوره آماری 2010-1971 می باشند. به منظور تخمین شیب خط روند، از روش تخمین گر شیب سن استفاده شد. نتایج نشان داد که در مقیاس سالانه، یازده ایستگاه (79 درصد ایستگاه های منتخب) از 14 ایستگاه مورد بررسی، روند افزایشی معنی دار را تجربه کرده اند و فقط دو ایستگاه (بیرجند و چابهار) افزایش معنی دار در سری های درجه حرارت هوا نداشتند. ایستگاه شهرکرد روند کاهشی (غیرمعنی دار) نشان داد. بیشترین نرخ افزایش دما در مقیاس سالانه مربوط به ایستگاه کرمان با شیب 0.061 (oC/Year) بود. در مقیاس ماهانه، تعداد ماه ها با روند افزایشی 13 برابر تعداد ماه ها با روند کاهشی بود. به جز ایستگاه های بیرجند، چابهار و شهرکرد که تلفیقی از روند های مثبت و منفی را تجربه کرده بودند، سایر ایستگاه ها فقط روند افزایشی را نشان دادند. ماه های فوریه و نوامبر نیز به ترتیب بیشترین (تمامی ایستگاه ها) و کمترین (7 ایستگاه) تعداد ایستگاه با روند افزایشی معنی دار را داشته اند.

آبشستگی اطراف پایه های پل یکی از دلایل عدم پایداری آن ها می باشد و در صورت عدم اتخاذ راهکار مناسب، در نهایت منجر به تخریب این سازه می گردد. از این رو، مطالعه مکانیزم وقوع آبشستگی و پارامترهای اثرگذار بر مقدار آن حائز اهمیت است. این تحقیق، با هدف بررسی تاثیر مقیاس پایه های پل در آزمایش های آبشستگی انجام شده است. بدین منظور، آزمایش ها برای پایه پل های استوانه ای به قطرهای 10، 20، 30، 40، 50 و 60 میلی متر با برقراری شرایط آب زلال در سرعت های نسبی 0.95، 0.86، 0.76 و 0.67 در یک کانال آزمایشگاهی با بستری از ذرات رسوبی به اندازه متوسط 0.51 میلی متر انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش 13.15 درصدی سرعت نسبی جریان از 0.76 به 0.86 برای پایه 40 میلی متری عمق آبشستگی 38.8 درصد، و با افزایش 20 درصدی قطر پایه از 50 به 60 میلی متر، در سرعت نسبی 0.95 عمق آبشستگی 10.34 درصد افزایش داشته است. هم چنین با تحلیل نتایج آزمایش ها پایه 40 میلی متری، پایه ای با قطر مناسب برای انجام سایر کارهای آزمایشگاهی مشابه پیشنهاد گردیده است.

از پارامترهای مهم در طراحی سامانه های آبیاری قطره ای سطحی و زیر سطحی در نظر گرفتن الگوی سطح خیس شده خاک بالا و پائین قطره چکان می باشد. در این مطالعه، به کمک قضیه  p باکینگهام و با استفاده از تحلیل ابعادی، روابطی به منظور تخمین سطح خیس شده جبهه حرکت آب در خاک بالا و پائین موقعیت نصب قطره چکان ارائه گردید. آزمایش ها در یک مدل فیزیکی پلکسی گلاس شفاف با ابعاد (3m×1.22m×0.5m) به انجام رسید. در این تحقیق از سه نوع بافت (بافت متوسط، سنگین و سبک) مجزا استفاده گردید. در این تحقیق قطره چکان ها در چهار عمق نصب (عمق های صفر (سطحی)، (H1) 15،  (H2) 30و  (H3) 45سانتی متری) مورد ارزیابی قرار گرفتند و همچنین دبی های قطره چکان ها با زمان آبیاری 6 ساعت و با مقادیر (Q1) 2.4، (Q2) 4، (Q3) 6، لیتر بر ساعت اعمال گردید. در این تحقیق به کمک قضیه p باکینگهام و با استفاده از تحلیل ابعادی روابطی به منظور تخمین سطح خیس شده بالا و پائین قطره چکان ها در سامانه های آبیاری قطره ای سطحی و زیر سطحی ارائه گردید. نتایج ارزیابی بین مقادیر شبیه سازی شده و اندازه گیری شده (با ضریب همبستگی بیش از 90 درصد) نشان داد که این مدل ها با دقت بالایی سطح خیس شده را پیش بینی می کنند. متوسط مقادیر شاخص میانگین ریشه دوم خطا (RMSE) در تخمین سطح خیس شده پائین (در تمامی عمق ها) و برای بافت های رسی، لومی و شنی به ترتیب برابر با 0.015، 0.019 و 0.033 برآورد گردید که نشان از برتری نسبی معادلات در شبیه سازی سطح خیس شده جبهة رطوبتی در خاک های رسی می باشد. همچنین، متوسط مقادیر این شاخص در سطح خیس شده بالا برای بافت های مورد بررسی (به ترتیب، 0.02، 0.034 و 0.053) نشان دهنده دقت معادلات می باشد. در نظر گرفتن این روابط در طراحی سامانه های آبیاری قطره ای سطحی و زیر سطحی می تواند باعث بهبود عملکرد این سامانه ها گردد.

تحلیل مقادیر حدی در یک نمونه تصادفی از اهمیت زیادی برخوردار است. پیش بینی دقیق مقادیر حدی در مدیریت و برنامه ریزی علمی برای مقابله با جنبه های مختلف زیان آور منابع آب، مانند سیل، خشک سالی و ... مهم است. در دهه های اخیر کاربرد توزیع های آماری در هیدرولوژی جهت به دست آوردن داده های طراحی موردتوجه بسیاری از متخصصان قرارگرفته است. بسیاری از توزیع های احتمالاتی رایج (شامل تعدادی از توزیع هایی که در زمینه تحلیل فراوانی سیلاب به کاربرده می شوند) از جمله توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته، لاجستیک تعمیم یافته، نرمال تعمیم یافته، پیرسون تیپ III، پاریتوی تعمیم یافته و چند توزیع دیگر، حالت های خاصی از توزیع چهار پارامتری کاپا می باشند. در این مطالعه، از تحلیل منطقه ای، برای برازش توزیع های فوق بر روی داده های دبی بیشینه سالانه ایستگاه های استان آذربایجان شرقی استفاده شده است. با استفاده از روش گشتاورهای خطی کل استان به چهار منطقه متمایز (فاقد ایستگاه ناسازگار) تقسیم شده و پارامترها و چندک های منطقه ای توزیع های مختلف (از جمله توزیع کاپا) تخمین زده شده است. نتایج نشان داد که توزیع کاپا به عنوان توزیع منطقه ای، برازش خوبی بر روی داده های دبی بیشینه سالانه دارد.

تعیین معیارهای کودآبیاری در روش های جدید آبیاری سطحی از جمله آبیاری جویچه ای با جریان موجی به منظور افزایش کارآیی مصرف آب و کود ضروری است. از مهم ترین شاخص های کودآبیاری، میزان یکنواختی توزیع آب و کود هست. به همین منظور در تحقیق حاضر، شاخص های یکنواختی توزیع آب و نیترات در کودآبیاری جویچه ای با جریان موجی و پیوسته با استفاده از داده های مزرعه ای مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش در یک خاک با بافت لوم رسی در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران در سال 1391 انجام شد. مدیریت های کودآبیاری مختلف در آزمایش های با جریان موجی شامل تزریق کود نیترات آمونیوم در تمامی موج های مرحله پیشروی، مرحله پس از پیشروی و ترکیب موج انتهایی فاز پیشروی و ابتدای مرحله پس از پیشروی مورد آزمایش قرار گرفت. برای جریان پیوسته نیز تزریق کود در نیمه دوم مرحله پیشروی و پس از مرحله پیشروی اعمال گردید. یکنواختی توزیع چارک پایین نیترات در آزمایش های کودآبیاری با جریان موجی و پیوسته به ترتیب در محدوده 54.4 تا 93.8 و 77.7 تا 93.6 درصد به دست آمد. همچنین یکنواختی توزیع چارک پایین آب در آزمایش های با جریان موجی و پیوسته به ترتیب در محدوده 88.0 تا 93.7 و 78.0 تا 90.5 درصد به دست آمد. تلفات نیترات در آزمایش های مختلف عمدتا از طریق رواناب بود و مقدار آن در آزمایش های با جریان موجی و پیوسته به ترتیب 5.1 تا 47.1 و 3.7 و 27.2 درصد محاسبه شد. شاخص راندمان توزیع چارک پایین به منظور بررسی راندمان کاربرد و یکنواختی توزیع آب و نیترات مورداستفاده قرار گرفت. مقدار این شاخص برای نیترات در آزمایش های با جریان موجی و پیوسته به ترتیب در محدوده 45.0 تا 80.5 و 68.2 تا 79.2 درصد محاسبه گردید. نتایج نشان داد، گزینه مناسب در مدیریت کودآبیاری جویچه ای با جریان موجی و پیوسته به ترتیب تزریق کود در تمام موج های مرحله پیشروی و نیمه دوم مرحله پیشروی بود.

بیلان آبی دشت ها از مهم ترین مسائلی است که در مدیریت منابع آب و تصمیم گیری ها و برنامه ریزی های منابع طبیعی، محیط زیست و کشاورزی مورد توجه می باشد. این در حالی است که بررسی بیلان آبی به علت ورودی ها و خروجی های زیاد و عدم قطعیت هایی که در تخمین برخی پارامترها در طبیعت وجود دارد، پیچیدگی های زیادی را در محاسبات ایجاد می کند. بررسی همزمان بیلان آب سطحی و زیرزمینی به علت افزایش مولفه های ورودی و خروجی در دشت و حوضه های آبخیز منتهی به آن، این پیچیدگی را دو چندان می نماید. بنابراین هدف از انجام تحقیق حاضر، ارائه مدلی جامع و در عین حال ساده برای تعیین اجزای بیلان آبی دشت ها و حوضه های آبخیز منتهی به آنها می باشد که تمامی پارامترهای بیلان آب سطحی و زیرزمینی را در بر گیرد. بدین منظور، پس از دریافت داده های بارش، رواناب، نقشه های پایه اولیه و اطلاعات ژئوهیدرولوژیکی دشت تویسرکان همدان، به تحلیل داده ها و تعیین ورودی ها و خروجی های دشت پرداخته شد. پس از اینکه بیلان آبی سطحی و زیرزمینی به صورت جداگانه بررسی شد، در نهایت فرمول ساده و جامعی برای تعیین بیلان آبی دشت ارائه گردید. از مزایای فرمول ارائه شده کاهش تعداد مولفه های ورودی بیلان از 6 به 3 (شامل رواناب ورودی، جریان زیرقشری ورودی و بارش) و کاهش مولفه های خروجی از 5 به 3 (تبخیر و تعرق، جریان زیرسطحی خروجی و رواناب خروجی) می باشد.

به منظور حفظ کیفیت آب های زیرزمینی اطلاع از پراکنش مکانی و زمانی آن ها حائز اهمیت می باشد. در این تحقیق تغییرات مکانی و زمانی متغیرهای کیفی آب بر مبنای داده های 47 چاه منتخب در دشت تبریز در طول دوره آماری 10 ساله (1391-1382) تحلیل شد. به منظور تحلیل مکانی، روش های کریجینگ ساده (SK) و وزن دهی معکوس فاصله جهت استخراج منحنی های هم کیفیت برای کلسیم، کلر، بیکربنات، پتاسیم، منیزیم و pH در پهنه دشت بکار گرفته شدند. مطالعه پروفیل های سالانه مستخرج از خطوط هم کیفیت برای هر متغیر کیفی نشان داد که اغلب متغیرها در بخش جنوب غربی و شمال شرقی سفره تجمع پیدا کرده اند. با کاربرد روش وارد به عنوان یک روش چندمتغیره آماری جهت خوشه بندی توأم با روش آماره S به عنوان روشی جهت آزمون همگنی خوشه ها مناطق همگن برای pH در پهنه سفره تعیین گردید، و بالاخره تغییرات سالانه متغیرهای کیفی مطالعه و مشخص گردید که اغلب متغیرها به جز پتاسیم دارای روند افزایشی در طول دوره 10 ساله آماری بوده اند.